CN103842879A - 成像装置和用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法 - Google Patents

成像装置和用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法 Download PDF

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Abstract

一种成像装置，包括：成像元件，所述成像元件具有被设置并且被形成于其中的多个像素以及在有效的像素区域内形成的相位差像素；成像镜头；以及控制单元，所述控制单元分析来自成像元件的被捕获的图像信号，从对于成对的两个相位差像素的检测信号找到相位差量，并且合焦控制成像镜头。所述控制单元计算在成像镜头的入射角范围内的相位差像素的受光灵敏度的积分值和所述相位差像素以外的像素的受光灵敏度的积分值的比率，作为灵敏度比率。所述控制单元校正相位差像素的受光灵敏度之间的偏差。

Description

成像装置和用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法
技术领域
本发明涉及一种包括具有相位差像素的图像捕获元件的图像捕获装置以及用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法。
背景技术
以二维阵列图案在受光区域中形成并且排列的多个像素中的一些像素通过安装在图像捕获装置(照相机)内的图像传感器中的相位差像素(也称为焦点检测像素)形成。在安装有图像捕获元件的图像捕获装置中采用了相位差AF方法，作为调整摄影镜头的焦点位置至摄影被摄体的AF方法。
相位差像素具有如在例如专利文献1中所公开的结构，其中，相位差像素被光瞳分为一对像素中的一个像素和另一个像素，并且一个像素接收经过摄影镜头不同光路的两束光中的一束光，并且另一个像素接收另一束光，以检测光瞳分割方向的相对位置偏差。此外，根据位置偏差量控制摄影镜头的焦距失调量的方法为相位差AF方法。
图13为具有被光瞳分割的相位差像素对的固态图像捕获元件的一个实例的平面示意图。安装有宽阻光层开口6的通常像素(仅示出了一个部分，并且省略了其它部分)以及安装有比阻光层开口6窄的阻光层开口7a和7b相位差像素(用附图标记7表示)被设置在多个像素5中，所述多个像素被以二维阵列图案形成并且排列在半导体衬底的表面上。阻光层开口7a被安装成偏心到像素中心的右侧，并且阻光层开口7b被安装成偏心到像素中心的左侧。
同时，安装有图像捕获元件的图像捕获装置包括除了一种类型的摄影镜头被固定至并且用于的图像捕获装置之外的镜头替换型的图像捕获装置。当摄影镜头被替换时，摄影镜头的最大孔径、焦距、球面收差等改变。
在如上所述的安装有包括相位差像素的图像捕获元件的图像捕获装置中，当图像捕获装置为镜头替换型的图像捕获装置时，由于诸如相位差像素在图像捕获元件上的放置位置或者一对像素之间的间隔的物理条件不能被改变，所以如果摄影镜头被替换，则摄影镜头的合焦精度受到影响。
因此，在相关领域中，如同在例如下面的专利文献1中所公开的，校正量被准备为表格数据，并且当摄影镜头被替换时，选择合适的表格数据。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-107771号公报
发明内容
技术问题
在如上所述的具有包括相位差像素的图像捕获元件的图像捕获装置中，当对于各个F数和各个图像高度的入射角范围在替换镜头等的情况下改变时，入射光的入射角根据相位差像素的图像平面位置改变，并且入射光量同样改变，而且因此，作为相位差像素的输出值，即，灵敏度改变，并且检测到的相位差量改变。因此，影响了摄影镜头的合焦精度。
本发明的目的是提供一种图像捕获装置和一种用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法，所述图像捕获装置能够通过根据入射光的入射角变化适当地校正相位差像素的灵敏度以高精度执行相位差AF处理。
解决问题的技术方案
本发明的图像捕获装置和用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法的特征在于，图像捕获装置包括：图像捕获元件，其中以二维阵列图案排列并且形成多个像素，而且在有效像素区域内的焦点检测区域中形成相位差像素；摄影镜头，所述摄影镜头被安装在图像捕获元件的前级内；以及控制单元，所述控制单元分析所述图像捕获元件捕获的图像信号，从成对的两个相位差像素的检测信号获得相位差量，并且执行摄影镜头的合焦控制，其中，所述控制单元计算在摄影镜头的入射角范围内的相位差像素的受光灵敏度的积分值与在相位差像素以外的像素的所述范围内的受光灵敏度的积分值的比率，作为灵敏度比率，并且利用灵敏度比率校正成对的两个相位差像素之间的受光灵敏度的偏差，以校正用于获取相位差量的检测信号。
发明的有益效果
根据本发明，虽然在一对相位差像素之间出现了灵敏度偏差，但所述灵敏度偏差能够被正确地校正，从而以高精度执行相位差AF处理。
附图说明
图1为根据本发明实施例的图像捕获装置的功能框图。
图2为图1中示出的固态图像捕获元件的说明图。
图3为图2中示出的固态图像捕获元件的焦点检测区域的局部放大图。
图4为通过相位差像素的相位差的说明图。
图5为描述了相位差量(分离量)和散焦量之间的关系的图，(a)在替换具有不同F数的摄影镜头之前，以及(b)在替换具有不同F数的摄影镜头之后。
图6为根据本发明第一实施例的用于计算灵敏度比率的方法的说明图。
图7为补充描述图6的用于计算灵敏度比率的方法的说明图。
图8为根据本发明第二实施例用于计算灵敏度比率的方法的说明图。
图9为根据本发明第三实施例用于计算灵敏度比率的方法的说明图。
图10为示出了由图1的图像捕获装置执行的成像处理顺序的流程图。
图11为示出了入射角特征被入射光的颜色R、G和B的色差改变的曲线图。
图12为示出了图10的灵敏度比率计算处理步骤的详细处理顺序的流程图。
图13为示出了相位差像素的一个实例的图。
具体实施方式
在下文中将参照附图描述本发明的实施例。
图1为根据本发明实施例的数码相机(图像捕获装置)的功能结构框图。该数码相机10包括含有摄影镜头21a或光阑21b的摄影光学系统21以及布置在摄影光学系统21的后级内的图像捕获元件芯片22。摄影光学系统21被可更换地安装，并且用户可以选择预期的摄影光学系统(广角镜头系统、长焦镜头系统等)。
图像捕获元件芯片22包括作为信号读取装置、用于摄影彩色图像的单板型固态图像捕获元件22a，诸如CCD类型或者CMOS类型的固态图像捕获元件，模拟信号处理单元(AFE)22b，该模拟信号处理单元对从固态图像捕获元件22a输出的模拟图像数据执行模拟处理，诸如自动增益控制(AGC)或者相关双取样处理，以及模/数转换单元(A/D)22c，该模/数转换单元将从模拟信号处理单元22b输出的模拟图像数据转化为数字图像数据。
数码相机10还包括驱动单元23(包括定时发生器(TG))，该驱动单元通过来自以下将被描述的系统控制单元(CPU)29的指令以及通过来自CPU29的指令发射光的闪光灯25而执行摄影光学系统21的焦点位置控制或变焦位置控制，或者控制固态图像捕获元件22a、模拟信号处理单元22b以及A/D22c的驱动。驱动单元23可以一起被安装在图像捕获元件芯片22中。
该实施例的数码相机10还包括数字信号处理单元26，该数字信号处理单元用于在从A/D22c输出的数字图像数据上执行已知的图像处理，诸如获取或插值处理或空白平衡校正、RGB/YC转化处理，压缩/解压处理单元27，该压缩/解压处理单元用于将图像数据压缩为诸如JPEG格式的图像数据，反之解压图像数据，显示单元28，该显示单元用于显示菜单等或者全程图像或捕获的图像，系统控制单元(CPU)29，该系统控制单元完整地控制整个数码相机，诸如帧存储器等的内部存储器30，介质接口(I/F)单元31，该介质接口(I/F)单元用于执行与储存JPEG图像数据等的记录介质32之间的接口处理，以及总线34，该总线用于将数字信号处理单元26、压缩/解压处理单元27、显示单元28、系统控制单元(CPU)29、内部存储器30和介质接口(I/F)单元31互相连接，以及用于输入用户指令的操作单元33，其被连接到系统控制单元29。
系统控制单元29通过从相位差像素的检测信号获取相位差量或者通过利用下方的数字信号处理单元26等计算以下将被描述的灵敏度比率而执行摄影光学系统21的焦点位置控制(合焦控制)。
图2为固态图像捕获元件22a的平面示意图。该固态图像捕获元件22a被形成在长方形的半导体衬底上，该衬底的宽度为长的，并且在受光区域41(有效的像素区域)中以二维阵列图案形成多个像素(光电转化元件：光电二极管)。在示出的受光区域41的实例中，该受光区域41的中心区域被配置作为焦点检测区域42，并且在该焦点检测区域42中设置了以下将被描述的相位差像素。
图3为图2中示出的焦点检测区域42的局部区域的放大图，并且示出了像素阵列和滤色器阵列。在示出的实施例中，提供了所谓的蜂巢式像素阵列，其中奇数的(可替选地，偶数的)像素行(倾斜45度的正方形框代表各个像素，并且各个像素上的R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)代表滤色器的颜色)被布置成从偶数的(或奇数的)像素行位移1/2个像素间距。
此外，在仅偶数行的各个像素的情况下，像素阵列变为方格阵列，并且三个主滤色器RGB被拜耳排列于其中。此外，在仅奇数行的各个像素的情况下，像素阵列变为方格阵列，并且三个主滤色器rgb被拜耳排列于其中。R=r、G=g并且B=b，而且倾斜地相互靠近的相同颜色的像素形成成对的像素。各自像素的受光区域彼此相同，并且阻光层开口的尺寸也是彼此相同的(仅以下将被描述的相位差像素的阻光层开口的尺寸彼此不同)。此外，在所有像素中具有相同形状的微镜头被安装在各自的滤色器上(微镜头未被示出)。
其中在图3中示出的固态图像捕获元件22a的G滤色器被堆叠并且g像素的像素行靠近到其的像素的像素行中(在下文中被称为G像素，对于R、B、r、g和b也是相似的)，四个像素中的一个像素被设定作为一对相位差像素2。在相位差像素2中(G像素和g像素的对)，阻光膜开口2a被安装成小于另一个通常像素的阻光层开口3(仅示出了一部分并且省略了另一部分)，并且也相对于G像素2的像素中心偏到右侧，而且阻光层开口2b被安装成与阻光膜开口2a相同，并且相对于g像素2的像素中心偏到左侧，从而实现光瞳分割。
此外，在图3的实例中，像素阵列是所谓的蜂巢式像素阵列，但以下实施例甚至可以被应用到其中像素阵列为图13中示出的方格阵列的图像捕获元件中。由于一对相位差像素优选具有相同颜色的像素，所以可以使用其中排列了具有相同颜色的两个像素的滤色器阵列。
图4为通过一对相位差像素(一个像素和另一个像素将分别被称为第一像素和第二像素)的相位差检测的说明图。图4(a)为示出了当摄影被摄体存在于明显偏离焦点位置的位置处时第一像素的受光灵敏度分布L和第二像素的受光灵敏度分布R与成像表面的坐标位置之间的关系的曲线图。各自的受光灵敏度分布L和R具有山形(在图4中被示出为长方形波)，并且在其间打开了间隔α。α对应于相位差量。
图4(b)为示出了当摄影被摄体存在于比图4(a)更靠近焦点位置的位置处时第一像素和第二像素的受光灵敏度分布L和R的曲线图。与图4(a)相比，受光灵敏度分布L和R相互靠近。也就是说，各自的受光灵敏度分布L和R之间的间隔α小于图4(a)中的间隔α。
图4(c)为示出了当摄影被摄体存在于焦点位置处时第一像素和第二像素的受光灵敏度分布L和R的曲线图。当摄影被摄体存在于焦点位置处时，在第一像素和第二像素的检测信号之间不存在相位差，并且输出分布L和R两者互相重叠。
通过获取前述间隔α(相位差量)，可以得知摄影被摄体是否被合焦、摄影镜头的焦点位置如何被偏移。然而，当获取相位差量时，在未考虑摄影镜头的F数和图像高度的情况下，所述相位差量可能被不准确地检测。
图5为示出了第一像素和第二像素的相位差量(=分离量)和散焦量之间的关系的图。散焦量为当图像未被形成在成像表面上时图像形成位置(分离量=0)和成像表面之间的距离，即，焦距失调量。
当图5(a)中示出的摄影镜头51被替换为具有不同F数的摄影镜头52时，如图5(b)中示出的，入射光的入射角根据F数和图像高度改变，并且如通过比较图5(a)和5(b)能够看到的，尽管分离量(相位差量)相同，但散焦量被改变。
入射光的入射角θ1和θ2、各自的分离量a1和a2(总分离量为a1+a2)和散焦量b具有预定的函数关系，
tanθ1=a1/b，即，θ1=tan-1a1/b
tanθ2=a2/b，即，θ2=tan-1a2/b。
因此，当已知第一像素和第二像素的相位差量(分离量=a1+a2)以及θ1和θ2时，可以获得散焦量b。用于计算θ1和θ2的方法在本发明中不受限制，而是例如，在对应于摄影镜头在摄影时的F数的入射角范围X内，基于下面的方程式1计算受光灵敏度分布特征R的灵敏度重心位置，并且计算受光灵敏度分布特征L的灵敏度重心(亮度重心)位置。
[方程式1]
θ G = Σ ( θ × I ( θ ) ) Σθ
∵F数的范围
在对应于F数的入射角范围X内，入射角θ和受光灵敏度I(θ)的乘积相对于θ的值进行积分，并且该积分值除以θ的积分值，以获得灵敏度重心θG。对应于受光灵敏度分布L的灵敏度重心θG的位置的入射角变为合焦参数值θ1，并且对应于受光灵敏度分布R的灵敏度重心位置θG的入射角变为合焦参数值θ2。
此外，当对于各个F数和各个图像高度的入射角范围被改变时，如在替换镜头时，除以上内容之外，对于相位差像素的各个图像平面位置，入射光量被改变，并且作为相位差像素的输出值，即，灵敏度被改变，并且因此检测的相位差量被改变。因此，在下文中将被描述的实施例中，计算“灵敏度比率”，并且通过利用所述灵敏度比率关于相位差像素的检测信号执行校正，用于除去至相位差像素的光的入射角对光量改变的影响，从而执行高精度的合焦控制，尽管替换了镜头等。
图6为用于计算灵敏度比率的方法的说明图。灵敏度比率指通常像素的受光灵敏度I的积分值与第一像素的受光灵敏度L的积分值的比率，或者受光灵敏度I和受光灵敏度L的比率的平均值。这同样适用于第二像素。此外，灵敏度比率可以被表示为通常像素的输出值与相位差像素的输出值的比率或者输出值的比率的平均值。
如在图6的右上侧所示的，第一像素的受光灵敏度分布L和第二像素的受光灵敏度分布R的各自峰位置水平地彼此偏离，并且在入射角大约为0时基本上相互对称，但由于在形成阻光层开口2a和2b的膜的制造中的变化，导致各自峰位置也可以是彼此非对称的。
在这点上，通常像素的受光灵敏度分布I具有山形的特征，其中灵敏度在入射角为0时处于峰，这是因为阻光层开口3未相对于像素中心偏心。此外，由于阻光层开口3的面积>阻光层开口2a(2b)的面积，所以受光灵敏度I>L(R)。
在这里，计算相位差像素的受光灵敏度分布L和R与受光灵敏度分布I的灵敏度比率，并且在此情况下，如在图6的右上侧所示的，仅计算对应于摄影镜头的F数和图像高度的入射光的入射角(射线角度)的范围X内的灵敏度比率。
图7为用于计算灵敏度比率的方法的说明图。获得通常像素的受光灵敏度分布特征I的范围X内的积分值(等于斜线区域53的面积)并且获得相位差像素(第二像素)的受光灵敏度分布特征R的范围X内的积分值(等于斜线区域54的面积)。也获得了第一像素的灵敏度分布特征L内的积分值。
此外，获得了在通常像素中等于斜线区域53的面积的积分值和相位差像素的第一像素的积分值的比率，以获取灵敏度比率。为以水平方向设置在图像捕获元件的光接收平面上的各个相位差像素计算灵敏度比率，并且绘制的曲线图变为在图6下侧处示出的第一像素的灵敏度比率特征线LL。类似地，计算相位差像素的第二像素的灵敏度比率特征线RR。
通过获取灵敏度比率特征线LL和RR，当在第一像素和第二像素之间出现受光灵敏度偏差时，利用所述灵敏度比率可以校正其灵敏度是错误的相位差像素的检测信号，而不受摄影镜头的F数和图像高度的影响。
同样地，在该实施例中，由于计算灵敏度比率的范围受到摄影镜头的F数的限制，所以即使摄影镜头被替换，也可以准确地计算灵敏度比率。
此外，尽管摄影镜头的光学特征改变并且对应于F数的范围X被摄影镜头改变，但由于在范围X内计算灵敏度比率，所以有可能获得不受摄影镜头的光学特征变化影响的灵敏度比率。
此外，尽管实体波动存在于图像捕获元件的相位差像素的结构中，但基于相位差像素的受光灵敏度分布特征L和R计算灵敏度比率，从而计算不受图像捕获元件的实体波动影响的灵敏度比率。
而且，在前述实施例中，由于在范围X内根据摄影镜头的F数和图像高度计算灵敏度比率，因此在计算范围X内的入射角θ1和θ2时，根据计算出的灵敏度比率从灵敏度重心位置计算入射角θ1和θ2，但本发明不局限于此。例如，可以在灵敏度中心处，诸如范围X内的受光灵敏度分布L和R的面积的中心位置处，计算入射角。
图8为根据本发明另一个实施例用于计算灵敏度比率的方法的说明图。在图7描述的实施例中，获得了积分值，也就是说，通常像素或相位差像素的第一像素和第二像素的各自的输出绝对值在范围X内被累加，以获取灵敏度比率，但是存在一些其中未获得输出绝对值，而是仅可以获得通常像素的输出值和相位差像素的输出值的比率的情况。
在这种情况下，由于可能未获得范围X内的积分值，所以在范围X内的入射角中，在可以检测到输出值的入射角处获得通常像素和相位差像素的输出值的比率。当在多个点处可以检测到输出值并且可以检测到比率值时，获得了范围X内的比率的平均值，并且所获得的数值被用作灵敏度比率。即使通过这种配置，可以获得相位差AF所需的灵敏度比率。
图9为根据本发明又一个实施例用于计算灵敏度比率的方法的说明图。在图6和8的实施例中，通过考虑在其中图3的阻光层开口2a和2b是偏心的方向(光瞳分割方向)，即，水平方向上的入射角特征(代表入射角和灵敏度之间的关系的特征)计算灵敏度比率，但是在该实施例中，通过考虑在水平方向上的入射角特征和在垂直方向上的入射角特征而计算灵敏度比率。也就是说，基于类似于前述实施例的所计算的乘积来计算两种入射角特征的乘积并且计算灵敏度比率。因此，可以提高灵敏度比率的计算精度。
然而，在该实施例中，由于通过利用两个方向上的入射角特征计算灵敏度比率，所以数据量增加了，并且因此，花费了用于计算处理所需的时间。因此，在其中垂直方向的入射角特征可以被视为“1”的情况下，即，变化量为阈值或以下，所述入射角特征正好未被改变，或者在其中入射光的入射角范围为阈值或以下的情况下，所述入射角范围窄，即使考虑垂直方向的入射角特征，提高精确度可能不被那样预期的，并且因此，处理时间优选地趋于被缩短，而不考虑垂直方向的入射角特征。
图10为示出了由图1中示出的图像捕获装置的CPU29通过下面的驱动单元24或者数字信号处理单元26执行的成像处理顺序的流程图。当照相机的电源被接通时，CPU29获取镜头数据(步骤S1)。也就是说，获取在摄影镜头(摄影光学系统的光阑)中设定的F数的数据。在随后的步骤S2中，分析在移动的图片状态中从固态图像捕获元件22a输出并且被数字信号处理单元26处理的捕获图像信号，并且计算灵敏度比率。
在随后的步骤S3中，确定是否执行了镜头替换(可替选地，是否通过调整摄影光学系统的光阑21b而改变F数)，并且当未执行镜头替换时(可替选地，改变F数)时，所述处理跳至步骤S6以等待按下(按下一半)两级快门按钮S1。
在步骤S3中当确定执行了镜头替换(可替选地，改变F数)时，所述处理前进到步骤S4，以在镜头替换(可替选地，改变F数)后获取在摄影镜头中设定的F数的数据。此外，在随后的步骤S5中，计算灵敏度比率，并且所述处理前进到步骤S6。
在步骤S6中当检测到快门按钮被按下一半时，所述处理前进到步骤S7，以利用在步骤S2和S5中获得的灵敏度比率校正灵敏度彼此偏离的一对相位差像素之间的输出差，并且获取相位差量，并且基于相位差量计算合焦镜头被移动了多长以进行合焦。此外，在随后的步骤S8中，执行合焦操作。在下文中，执行已知的摄影处理，同时等待2级快门按钮的S2按下(全部按下)，并且将省略其描述。
在图3中示出的固态图像捕获元件22a的情况下，G像素和g像素的像素对被设定为相位差像素对，但一对R像素和r像素与一对B像素和b像素也可以被设定为所述相位差像素。在这种情况下，由于R光、G光和B光的波长彼此不同，所以需要考虑入射角特征被改变。在图11中示出了通常像素中的R光、G光和B光的入射角特征，但是同样地，即使在相位差像素中，所述入射角取决于波长。对应于相同F数的入射角范围X在R、G和B中未被改变，但该范围内的灵敏度的积分值在R、G和B中被改变，并且因此灵敏度比率被改变。需要通过考虑入射角范围、灵敏度的积分值以及灵敏度比率计算相位差。也就是说，从红光、绿光和蓝光中的各个的受光灵敏度分布计算各色光的灵敏度比率，并且为各色光校正相位差像素的检测信号。因此，可以获得准确的相位差量。
图12为示出了图10的步骤S2或步骤S5的详细处理顺序的流程图。当执行计算灵敏度比率的处理步骤时，首先，RGB的入射角特征(仅当相位差像素被均匀地设置在R像素和B像素中时)参照步骤S11中。此外，在随后的步骤S12中，通过考虑水平方向的入射角特征和垂直方向的入射角特征(仅当受垂直方向的入射角特征影响时)准备二维准直器数据，如图9中所描述的，并且在随后的步骤S13中，计算灵敏度比率。
如上所述，本说明书公开了以下内容。实施例的图像捕获装置和用于计算相位差像素的灵敏度比率的方法的特征在于：图像捕获装置包括：图像捕获元件，其中以二维阵列图案排列并且形成多个像素，而且在有效像素区域内的焦点检测区域中形成相位差像素；摄影镜头，所述摄影镜头被安装在图像捕获元件的前级内；以及控制单元，所述控制单元分析所述图像捕获元件捕获的图像信号，从成对的两个相位差像素的检测信号获得相位差量，并且执行摄影镜头的合焦控制，其中，所述控制单元计算在摄影镜头的入射角范围内的相位差像素的受光灵敏度的积分值与在相位差像素以外的像素的所述范围内的受光灵敏度的积分值的比率，作为灵敏度比率，并且利用灵敏度比率校正所述成对的两个相位差像素之间的受光灵敏度的偏差，以校正用于获取相位差量的检测信号。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，当由于无法计算积分值，在多个点处获得在入射角范围内的预定角度处检测的、相位差像素以外的像素的受光灵敏度的值与相位差像素的受光灵敏度的值的比率时，所述比率的平均值被用作灵敏度比率。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，将代表成对的两个相位差像素在光瞳分割方向上的入射角和受光灵敏度之间的关系的特征与代表在与光瞳分割方向成直角的方向上的入射角和受光灵敏度之间的关系的特征相乘，以获取灵敏度比率。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，当代表在与光瞳分割方向成直角的方向上的入射角和所述受光灵敏度之间的关系的特征的变化等于或者小于阈值时，并且当入射光的入射角范围小于阈值时，跳过乘法，以计算灵敏度比率。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，其中，从红光、绿光和蓝光中的各个的受光灵敏度分布计算各色光的灵敏度比率。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，所述摄影镜头为镜头可替换的摄影镜头，并且在替换摄影镜头之后获得灵敏度比率。
而且，该实施例的图像捕获装置的特征在于，所述入射角范围为对应于摄影镜头的F数和图像高度的入射角范围。
根据前述实施例，尽管在检测相位差的一对相位差像素之间出现灵敏度偏差，但通过适当地校正所述灵敏度偏差，有可能执行高精度的相位差AF处理。
工业实用性
根据本发明的图像捕获装置和用于计算灵敏度比率的方法被有效地应用于数码相机等，这是由于能够正确地在摄影镜头的摄影被摄体上执行合焦操作，即使当在一对相位差像素之间出现灵敏度偏差时，也能够捕获合焦的摄影被摄体图像。
尽管已经参照特定实施例详细地描述了本发明，对于本领域技术人员而言很明显的是，本发明可以进行各种改变或修改，而不偏离本发明的精神和范围。
本申请基于在2011年9月30日提交的日本专利申请（特开2011-218533），其全部内容通过引用被包含在此。
附图标记列表
2：相位差检测像素对(第一像素和第二像素)
2a，2b：偏心的阻光层开口
10：图像捕获装置(数码相机)
21：摄影光学系统
21a：摄影镜头
21b：光阑
22a：固态图像捕获元件
24：驱动单元
26：数字信号处理单元
29：系统控制单元(CPU)
I：通常像素的受光灵敏度分布特征
L：第一像素的受光灵敏度分布特征
R：第二像素的受光灵敏度分布特征

Claims (8)

1.一种图像捕获装置，包括：
图像捕获元件，其中以二维阵列图案排列并且形成多个像素，而且在有效像素区域内的焦点检测区域中形成相位差像素；
摄影镜头，所述摄影镜头被安装在所述图像捕获元件的前级内；以及
控制单元，所述控制单元分析所述图像捕获元件捕获的图像信号，从成对的两个所述相位差像素的检测信号获得相位差量，并且执行所述摄影镜头的合焦控制，
其中，所述控制单元计算在所述摄影镜头的入射角范围内的所述相位差像素的受光灵敏度的积分值与在所述相位差像素以外的像素的所述范围内的受光灵敏度的积分值的比率，作为灵敏度比率，并且利用所述灵敏度比率校正所述成对的两个所述相位差像素之间的受光灵敏度的偏差，以校正用于获取所述相位差量的所述检测信号。
2.根据权利要求1所述的图像捕获装置，其中，当由于积分值无法计算，在多个点处获得所述入射角范围内的预定角度处检测的、所述相位差像素以外的像素的受光灵敏度的值与所述相位差像素的受光灵敏度的值的比率时，所述比率的平均值被用作所述灵敏度比率。
3.根据权利要求1或2所述的图像捕获装置，其中，将代表成对的所述两个相位差像素的光瞳分割方向上的入射角和受光灵敏度之间的关系的特征与代表在与所述光瞳分割方向成直角的方向上的入射角和受光灵敏度之间的关系的特征彼此相乘，以获取所述灵敏度比率。
4.根据权利要求3所述的图像捕获装置，其中，当代表在与光瞳分割方向成直角的方向上的所述入射角和所述受光灵敏度之间的关系的特征的变化等于或者小于阈值时，并且当所述入射光的入射角范围小于阈值时，跳过所述乘法以计算所述灵敏度比率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像捕获装置，其中，从红光、绿光和蓝光中的各个的受光灵敏度的分布计算各色光的所述灵敏度比率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像捕获装置，其中，所述摄影镜头为镜头可替换的摄影镜头，并且在替换所述摄影镜头之后获得所述灵敏度比率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像捕获装置，其中，所述入射角范围为对应于所述摄影镜头的F数和图像高度的入射角范围。
8.一种用于通过图像捕获装置计算相位差像素的灵敏度比率的方法，所述图像捕获装置包括：
图像捕获元件，其中以二维阵列图案排列并且形成多个像素，而且在有效像素区域内的焦点检测区域中形成相位差像素；
摄影镜头，所述摄影镜头被安装在所述图像捕获元件的前级内；以及
控制单元，所述控制单元分析所述图像捕获元件捕获的图像信号，从成对的两个所述相位差像素的检测信号获得相位差量，并且执行所述摄影镜头的合焦控制，
其中，所述控制单元计算在所述摄影镜头的入射角范围内的所述相位差像素的受光灵敏度的积分值与在所述相位差像素以外的像素的所述范围内的受光灵敏度的积分值的比率，作为灵敏度比率，并且利用所述灵敏度比率校正所述成对的两个所述相位差像素之间的受光灵敏度的偏差，以校正用于获取所述相位差量的所述检测信号。
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