专利名称：成像装置和成像设备的制作方法
成像装置和成像设备
背景技术：
本发明涉及一种成像装置，更具体地讲，涉及一种能够执行相差检测和图像捕捉的成像装置和成像设备。近来，通过捕捉被摄体(诸如，人物)的图像产生捕捉图像并记录产生的捕捉图像的成像设备(诸如，数字静态照相机)已变得很普遍。另外，作为成像设备，具有在图像捕捉时自动执行聚焦(焦点)调整的自动聚焦(AF)功能以便简化用户的拍摄操作的成像设备已变得很普遍。作为成像设备，例如，公开了一种具有用于相差检测(聚焦检测)的像素(相差检测像素)和用于捕捉图像产生的像素(图像产生像素)按照之字形图案排列的成像装置的成像设备(例如，参见日本未审专利申请公布No. 2010-220192)。在该成像设备中所包括的成像装置中，布置相差检测像素的行和布置图像产生像素的行交替排列，并且相差检测像素和图像产生像素布置为相对于彼此移位大约半个像素。在该成像设备中，通过使用一对相差检测像素由透射通过成像透镜的光瞳分割光形成一对图像，测量形成的图像之间的间隔(相差检测)；通过基于测量的间隔调整成像透镜的位置对准聚焦(聚焦调整)。另外，在该成像装置中，检测行方向相差的一对相差检测像素交替布置在两个相邻行中，检测列方向相差的一对相差检测像素布置在相差检测像素行中的两行中。换句话说，在该成像装置中，在布置相差检测像素的行中，检测行方向相差的相差检测像素和检测列方向相差的相差检测像素交替排列。
发明内容
在前述现有技术中，相差检测像素行和图像产生像素行交替排列，并且相差检测像素和图像产生像素布置为相对于彼此移位大约半个像素。因此，虽然未通过内插处理计算相差检测像素的图像信号，但可产生捕捉图像。另外，在前述现有技术中，可检测行方向相差和列方向相差。因此，可使用适合聚焦对准目标物体的相差检测的方向(行方向或列方向)，从而可以提高相差检测的准确性。然而，在前述现有技术中，检测列方向相差的一对相差检测像素布置在相差检测像素行中的两行中。因此，为了从列方向相差检测像素读取数据，每一对相差检测像素必须执行两行的读取。另外，成像装置中的像素的数据读取方向通常是一个方向(行方向)。因此，在检测列方向相差的情况下，必须执行其数量为构成一对的相差检测像素的数量的两倍的行的读取以便形成一对图像。换句话说，在执行列方向相差检测的情况下(在存在大量待读取行的情况下)，待读取行的数量很大，并且花费大量时间从成像装置读取数据。希望提高具有图像产生像素和相差检测像素的成像装置中与列方向相差检测处理相关的读取速度。根据本发明的第一实施例，提供了一种成像装置，包括多个图像产生像素，产生用于产生图像的信号；多个相差检测像素，通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号，其中构成所述多个图像产生像素的图像产生像素沿特定方向布置而构成的第一线和构成所述多个相差检测像素的相差检测像素沿所述特定方向布置而构成的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替排列，图像产生像素和相差检测像素交替布置从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此交叠其一部分，第二线由沿所述特定方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为特定方向相差检测像素的第三线和沿所述垂直方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为垂直方向相差检测像素的第四线构成，第三线和第四线沿所述垂直方向交替布置。通过这样操作，可以获得这样的功能在成像装置中，图像产生像素行和相差检测像素行交替地布置，图像产生像素和相差检测像素交替地布置以彼此交叠其一部分，并且在相差检测像素行中，布置沿所述特定方向执行光瞳分割的特定方向相差检测像素的行和布置沿所述垂直方向执行光瞳分割的垂直方向相差检测像素的行交替地布置。
另外，在第一实施例中，在第一线中，构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素可沿所述垂直方向交替布置以彼此交叠大约半像素。通过这样操作，可以获得这样的功能图像产生像素和相差检测像素交替地布置以彼此交叠大约半像素。
另外，在第一实施例中，所述图像产生像素和相差检测像素可按照倾斜像素排列方式布置。通过这样操作，可以获得这样的功能所述图像产生像素和相差检测像素按照倾斜像素排列方式布置。
另外，在第一实施例中，所述特定方向可以是在从相差检测像素和图像产生像素读取由相差检测像素和图像产生像素产生的信号的情况下的读取方向。通过这样操作，可以获得这样的功能通过沿读取方向布置图像产生像素构造的第一线和通过沿读取方向布置相差检测像素构造的第二线交替地布置。
另外，在第一实施例中，在第三线中，接收沿所述特定方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对特定方向相差检测像素可沿所述特定方向布置为彼此相邻；布置为彼此相邻的所述一对特定方向相差检测像素可沿所述特定方向重复地布置；在第四线中，接收沿所述垂直方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对垂直方向相差检测像素可沿所述特定方向布置为彼此相邻。通过这样操作，可以获得这样的功能在第三线中，接收沿所述特定方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对特定方向相差检测像素沿所述特定方向布置为彼此相邻，布置为彼此相邻的所述一对特定方向相差检测像素沿所述特定方向重复地布置，在第四线中，接收沿所述垂直方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对垂直方向相差检测像素沿所述特定方向布置为彼此相邻。
另外，在第一实施例中，所述特定方向可以是在从所述特定方向相差检测像素和图像产生像素读取由所述特定方向相差检测像素产生的信号和由所述图像产生像素产生的信号的情况下的读取方向；所述垂直方向可以是在从所述垂直方向相差检测像素读取由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的情况下的读取方向。通过这样操作，可以获得这样的功能由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号按照布置的次序沿所述特定方向被顺序读取，由所述垂直方向相差检测像素产生的信号按照布置的次序沿所述垂直方向被顺序读取。
另外，在第一实施例中，在第三线中，接收沿所述特定方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对特定方向相差检测像素可沿所述特定方向布置为彼此相邻，一对特定方向相差检测像素可重复地布置并插入未用于特定方向相差检测的第一像素；在第四线中， 所述垂直方向相差检测像素可布置在垂直于布置第一像素的位置的位置，未用于垂直方向相差检测的第二像素可布置在除垂直于布置第一像素的位置的位置之外的位置。通过这样操作，可以获得这样的功能所述特定方向相差检测像素布置在一行中，所述垂直方向相差检测像素布置在一列中。
另外，在第一实施例中，所述第三线可由所述特定方向相差检测像素布置为一行的线构成；所述第四线可由所述垂直方向相差检测像素布置为两行的线构成；在两行的第四线中，接收沿所述垂直方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对垂直方向相差检测像素沿所述垂直方向布置为彼此相邻。通过这样操作，可以获得这样的功能所述特定方向相差检测像素布置在一行中，所述垂直方向相差检测像素布置在一列中，所述特定方向相差检测像素中的一对相差检测像素之间的间隔和所述垂直方向相差检测像素中的一对相差检测像素之间的间隔变得相同。
另外，在第一实施例中，所述成像装置可还包括第一信号线，沿所述垂直方向布线在布置所述特定方向相差检测像素和图像产生像素的位置以便顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号，所述第一信号线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第一选择线，沿所述特定方向布线在构成第一线的行和构成第三线的行以便选择顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号的行，所述第一选择线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第二信号线，沿所述特定方向布线在构成第四线的行以便顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号，所述第二信号线连接到所述垂直方向相差检测像素；第二选择线，沿所述垂直方向布线在布置所述垂直方向相差检测像素的位置以便选择顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的垂直方向位置，所述第二选择线连接到所述垂直方向相差检测像素。通过这样操作，可以获得这样的功能第一信号线和第一选择线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素，第二信号线和第二选择线连接到所述垂直方向相差检测像ο
另外，在第一实施例中，所述成像装置可还包括第一驱动单元，通过第一选择线驱动所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第一信号处理单元，对通过第一信号线提供的由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号执行信号处理；第二驱动单元，通过第二选择线驱动所述垂直方向相差检测像素；第二信号处理单元，对通过第二信号线提供的由所述垂直方向相差检测像素产生的信号执行信号处理。通过这样操作，可以获得这样的功能由第一驱动单元和第一信号处理单元从所述特定方向相差检测像素和图像产生像素读取信号，由第二驱动单元和第二信号处理单元从所述垂直方向相差检测像素读取信号。
另外，根据本发明的第二实施例，提供了一种成像装置，包括像素阵列单元，包括产生用于产生图像的信号的多个图像产生像素和通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号的多个相差检测像素，其中通过沿特定方向布置所述多个图像产生像素之中的图像产生像素的一部分构造的第一线和通过沿所述特定方向布置所述多个相差检测像素之中的相差检测像素的一部分构造的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替布置，图像产生像素和相差检测像素交替布置从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此交叠其一部分；第一信号线，沿垂直于所述特定方向的所述垂直方向布线在布置特定方向相差检测像素和图像产生像素的位置以便顺序地发送由所述多个图像产生像素和所述多个相差检测像素之中沿所述特定方向执行光瞳分割的所述特定方向相差检测像素产生的信号，所述第一信号线连接到图像产生像素和所述特定方向相差检测像素；第一选择线，沿所述特定方向布线在第一线和第二线之中布置所述特定方向相差检测像素的线以便选择顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号的线，所述第一选择线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第二信号线，沿所述特定方向布线在第二线之中布置垂直方向相差检测像素的线以便顺序地发送由所述多个相差检测像素之中沿所述垂直方向执行光瞳分割的所述垂直方向相差检测像素产生的信号，所述第二信号线连接到所述垂直方向相差检测像素；第二选择线，沿所述垂直方向布线在布置所述垂直方向相差检测像素的位置以便选择顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的垂直方向位置，所述第二选择线连接到所述垂直方向相差检测像素；第一驱动单元，通过第一选择线驱动所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第一信号处理单元，对通过第一信号线提供的由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号执行信号处理；第二驱动单元，通过第二选择线驱动所述垂直方向相差检测像素；第二信号处理单元，对通过第二信号线提供的由所述垂直方向相差检测像素产生的信号执行信号处理。通过这样操作，可以获得这样的功能由第一驱动单元和第一信号处理单元从所述特定方向相差检测像素和图像产生像素读取信号， 由第二驱动单元和第二信号处理单元从所述垂直方向相差检测像素读取信号。
另外，根据本发明的第三实施例，提供了一种成像设备，包括成像装置，包括产生用于产生图像的信号的多个图像产生像素和通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号的多个相差检测像素，其中构成所述多个图像产生像素的图像产生像素沿特定方向布置而构成的第一线和构成所述多个相差检测像素的相差检测像素沿所述特定方向布置而构成的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替排列，图像产生像素和相差检测像素交替布置从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此交叠其一部分，第二线由沿所述特定方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为特定方向相差检测像素的第三线和沿所述垂直方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为垂直方向相差检测像素的第四线构成，第三线和第四线沿所述垂直方向交替布置；聚焦对准确定单元，基于由所述相差检测像素产生的信号通过相差检测执行聚焦对准确定；图像产生单元，基于由图像产生像素产生的信号产生图像。通过这样操作，可以获得这样的功能通过使用交替布置图像产生像素行和相差检测像素行的成像装置执行聚焦对准确定；图像产生像素和相邻的相差检测像素交替布置以彼此交叠其一部分；在相差检测像素行中，布置沿所述特定方向执行光瞳分割的特定方向相差检测像素的行和布置沿所述垂直方向执行光瞳分割的垂直方向相差检测像素的行交替地布置。
根据本发明，在具有图像产生像素和相差检测像素的成像装置中，可以获得极好的效果可以提高与列方向相差检测像素相关的读取速度。
图1是表示根据本发明第一实施例的成像设备的功能结构的例子的方框图2是表示根据本发明第一实施例的成像设备的剖视结构的例子的示意性剖视图3是表示根据本发明第一实施例的图像传感器中所包括的像素的排列的例子的示意图4A和4B是分开地表示根据本发明第一实施例的图像传感器的一个区域中的相差检测像素的排列和图像产生像素的排列的顶视图5A和5B是表示根据本发明第一实施例的图像传感器中的相差检测像素的间隔的例子的示意图6是表示根据本发明第一实施例的图像传感器的数据读取时间的示意图7是表示根据本发明第二实施例的图像传感器的基本结构的例子的方框图8是表示根据本发明第二实施例的图像传感器中所包括的像素的排列的例子的示意图9是表示布置于根据本发明第二实施例的图像传感器中的每个像素的选择线和信号线的例子的示意图IOA是表示在本发明的第二实施例中当检测列方向相差并执行聚焦时的操作的例子的时序图IOB是表示当通过使用在图6的时间Tl描述的图像传感器执行相同操作时的操作的例子的时序图11是表示图像的形状是八边形的情况的例子作为本发明的第二实施例的修改例子的示意图。
具体实施方式
以下，将描述用于实现本发明的实施例(以下，称为实施例)。按照下面的次序进行描述。
1、第一实施例(成像控制行方向相差检测像素行和列方向相差检测像素行交替地布置于相差检测像素行中的例子)
2、第二实施例(成像控制在列方向上读取列方向相差检测像素的例子)
3、修改的例子
<1、第一实施例〉
[成像设备的功能结构的例子]
图1是表示根据本发明第一实施例的成像设备100的功能结构的例子的方框图。 成像设备100是对被摄体成像以产生图像数据(捕捉图像)并记录产生的图像数据作为图像内容(静止图片内容或活动图片内容)的成像设备。另外，以下，主要公开静止图片内容 (静止图片文件)被记录为图像内容(图像文件)的例子。
成像设备100包括透镜单元110、操作接收单元120、控制器130、图像传感器 200、信号处理单元150、存储单元181、显示单元182、聚焦对准确定单元183和驱动单元 184。
透镜单元110收集来自被摄体的光(被摄体光)。透镜单元110包括变焦透镜111、光阑112和聚焦透镜113。
通过经驱动单元184的驱动沿光轴方向移动，变焦透镜111通过改变焦距调整捕捉图像中所包括的被摄体的放大比率。
光阑112是通过经驱动单元184的驱动改变打开的程度，从而调整入射到图像传感器200上的被摄体光的光量的遮蔽构件。
聚焦透镜113通过经驱动单元184的驱动沿光轴方向移动来调整聚焦。
操作接收单元120接收来自用户的操作。例如，在按动快门按钮121 (示出于图2 中)的情况下，操作接收单元120把与该按动相关的信号作为操作信号提供给控制器130。
控制器130控制成像设备100的每个部件的操作。例如，在按动快门按钮121并且接收到用于开始静止图像的记录的操作信号的情况下，控制器130把与静止图像记录执行相关的信号(静止图像捕捉操作信号)提供给信号处理单元150。另外，在实时取景将要显示在显示单元182上的情况下，控制器130把用于基于从图像传感器200输出的信号产生实时取景图像的信号(实时取景显示信号)提供给信号处理单元150。这里，实时取景是入射到成像设备100上的被摄体图像的实时显示。另外，在相差检测方法中将要执行聚焦对准确定的情况下，控制器130把指示执行聚焦对准确定的操作(相差检测操作)的信号 (相差检测操作信号)提供给信号处理单元150。这里，相差检测方法是通过对透射通过成像透镜的光执行光瞳分割以形成一对图像并测量形成的图像之间的间隔(图像之间的移位量)检测聚焦对准的程度(执行相差检测)的聚焦检测方法。
图像传感器200是以光电方式把接收的被摄体光转换成电信号的成像装置。图像传感器200由例如CMOS (互补金属氧化物半导体)传感器、CCD (电荷耦合器件)传感器等构成。在图像传感器200中，布置了产生用于基于接收的被摄体光产生捕捉图像的信号的像素(图像产生像素)和产生用于执行相差检测的信号的像素(相差检测像素)。另外，将参照图3至图6描述图像传感器200。图像传感器200把通过光电转换产生的电信号提供给信号处理单元150。另外，图像传感器200是本发明的实施例中公开的成像装置的例子。
信号处理单元150把各种信号处理应用于从图像传感器200提供的电信号。例如， 在从控制器130提供静止图像捕捉操作信号的情况下，信号处理单元150产生静止图像的数据(静止图像数据)。接下来，信号处理单元150把产生的图像数据提供给存储单元181 以把图像数据存储在存储单元181中。另外，在从控制器130提供相差检测操作信号的情况下，信号处理单元150基于图像传感器200中的相差检测像素的输出信号产生用于检测相差的数据(相差检测数据)。接下来，信号处理单元150把产生的相差检测数据提供给聚焦对准确定单元183。
另外，在从控制器130提供实时取景显示信号的情况下，信号处理单元150基于图像传感器200中的图像产生像素的输出信号产生实时取景图像的数据(实时取景图像数据)。接下来，信号处理单元150把产生的实时取景图像数据提供给显示单元182以在显示单元182的显示屏幕上显示实时取景。另外，信号处理单元150是本发明的实施例中公开的图像产生单元的例子。
存储单元181记录从信号处理单元150提供的图像数据作为图像内容(图像文件)。可移动记录介质(一个介质或多个记录介质)(例如，盘(诸如，DVD(数字多功能盘))、半导体存储器(诸如，存储卡)等)可用作存储单元181。另外，该记录介质可内置在成像设备100中，或者记录介质可按照可拆卸的方式安装在成像设备100中。
显示单元182基于从信号处理单元150提供的图像数据显示图像。显示单元182 由例如彩色液晶面板构成。例如，在从信号处理单元150提供实时取景图像数据的情况下， 显示单元182在显示屏幕上显示实时取景图像。
聚焦对准确定单元183基于从信号处理单元150提供的相差检测数据确定聚焦是否与作为聚焦对准目标的物体(聚焦对准目标物体)对准。在聚焦与执行聚焦的区域(聚焦区域)中的物体(聚焦对准目标物体)对准的情况下，聚焦对准确定单元183把指示聚焦对准的信息作为聚焦对准确定结果信息提供给驱动单元184。另外，在聚焦未与聚焦对准目标物体对准的情况下，聚焦对准确定单元183计算聚焦移位量(离焦量)并把指示计算的离焦量的信息作为聚焦对准确定结果信息提供给驱动单元184。
驱动单元184驱动变焦透镜111、光阑112和聚焦透镜113。例如，驱动单元184 基于从聚焦对准确定单元183输出的聚焦对准确定结果信息计算聚焦透镜113的驱动量， 并根据计算的驱动量移动聚焦透镜113。在聚焦对准的情况下，驱动单元184保持聚焦透镜 113的当前位置。另外，在聚焦未对准的情况下，驱动单元184基于指示离焦量的聚焦对准确定结果信息和关于聚焦透镜113的位置的信息计算驱动量(移动距离)，并根据该驱动量移动聚焦透镜113。
[成像设备的剖视结构的例子]
图2是表示根据本发明第一实施例的成像设备100的剖视结构的例子的示意性剖视图。另外，在图2中，成像设备100表示为单镜头照相机。
图2表示作为成像设备100的剖视图的机身101和可互换镜头105。可互换镜头 105是成像设备100的可拆卸透镜单元并对应于图1中表示的透镜单元110。机身101是执行成像设备100的成像处理的主体并对应于除图1中表示的透镜单元110之外的结构。 在机身101中例示了快门按钮121、显示单元182和图像传感器200。
另外，图2表示透镜单元110中所包括的透镜的光轴(光轴LU)和指示被摄体光传播的范围的两条线(线Lll和L13)。另外，位于线Lll和线L13之间的范围指示入射到图像传感器200上的光传播的范围。
如图2中所示，在成像设备100中，所有入射被摄体光入射到图像传感器200上。 换句话说，在成像设备100中执行相差检测的情况下，通过使用由图像传感器200产生的信号执行相差检测。
[图像传感器中的像素的排列的例子]
图3是表示根据本发明第一实施例的图像传感器200中所包括的像素的排列的例子的示意图。
在图3中，根据上下方向设置为Y轴并且左右方向设置为X轴的X和Y轴的假设进行描述。另外，在图3中，左下角设置为X和Y轴的原点；从底部朝着顶部的方向设置为Y 轴的+侧；从左朝着右的方向设置为X轴的+侧。另外，在图3中，图像传感器200的特定方向(与捕捉图像的水平方向(左右方向)对应的方向)设置为X轴方向；垂直于所述特定方向的垂直方向(与捕捉图像的垂直方向(上下方向)对应的方向)设置为Y轴方向。 另外，图像传感器200的信号读取方向设置为X轴方向(以行为单位进行读取)。
在图3中，为了描述的方便，通过使用包括构成图像传感器200的像素之中的一部分像素(20行X20列的像素)的区域(区域210)进行描述。另外，图像传感器200中的像素的排列是这样的排列区域210中表示的像素排列被设置为一个单位并且在X轴方向和Y轴方向上重复地布置与多个所述单位对应的像素排列(与区域210对应的像素排列)。
在图3中，一个像素(开口的形状)表示为具有相对于X轴方向旋转45°的形状的一个正方形(菱形)。另外，连同指示可布置的滤色器的符号(R(红)、G(绿)和B(蓝)) 一起表示图像产生像素。另外，关于布置了 G滤色器的像素(G像素)，位于包括R(红)像素的行中的G像素由Gr像素指示；位于包括B(蓝)像素的行中的G像素由( 像素指示。
另外，相差检测像素由灰色菱形指示，该灰色菱形中加入了白色矩形。另外，相差检测像素中的白色矩形指示入射光未被光阻挡层阻挡而是由光接收装置接收的一侧(光阻挡层中存在开口部分的一侧)。这里，将描述图3中表示的相差检测像素(相差检测像素 231 至 234)。
相差检测像素231是这样的相差检测像素形成光阻挡层以阻挡入射到相差检测像素231的微透镜上的被摄体光之中穿过出射光瞳的右半部分的被摄体光。换句话说，相差检测像素231阻挡在出射光瞳的左和右部分(X轴方向的+侧和-侧)中进行了光瞳分割的光之中的右半部分的光，并接收左半部分的光瞳分割光。
相差检测像素232是这样的相差检测像素形成光阻挡层以阻挡入射到相差检测像素232的微透镜上的被摄体光之中穿过出射光瞳的左半部分的被摄体光。换句话说，相差检测像素232阻挡在出射光瞳的左和右部分(X轴方向的+侧和-侧)中进行了光瞳分割的光之中的左半部分的光，并接收右半部分的光瞳分割光。另外，相差检测像素232和相差检测像素231用作一对，从而形成一对图像。另外，相差检测像素231和相差检测像素232 是本发明的实施例中公开的特定方向相差检测像素的例子。
相差检测像素233是这样的相差检测像素形成光阻挡层以阻挡入射到相差检测像素233的微透镜上的被摄体光之中穿过出射光瞳的下半部分的被摄体光。换句话说，相差检测像素233阻挡在出射光瞳的上和下部分(Y轴方向的+侧和-侧)中进行了光瞳分割的光之中的下半部分的光，并接收上半部分的光瞳分割光。
相差检测像素234是这样的相差检测像素形成光阻挡层以阻挡入射到相差检测像素234的微透镜上的被摄体光之中穿过出射光瞳的上半部分的被摄体光。换句话说，相差检测像素234阻挡在出射光瞳的上和下部分(Y轴方向的+侧和-侧)中进行了光瞳分割的光之中的上半部分的光，并接收下半部分的光瞳分割光。另外，相差检测像素234和相差检测像素233用作一对，从而形成一对图像。另外，相差检测像素233和相差检测像素234 是本发明的实施例中公开的垂直方向相差检测像素的例子。
以下，描述图像传感器200中的像素的排列。
在图像传感器200中，图像产生像素和相差检测像素在倾斜方向上按照栅格的形状排列(在本发明的实施例中，称为倾斜像素排列)。另外，在图像传感器200中，布置图像产生像素的行(线)和布置相差检测像素的行(线)在垂直于读取方向的方向(在本发明的第一实施例中，称为列方向)上交替排列。换句话说，如图3中所示，图像产生像素线、相差检测像素线、图像产生像素线、相差检测像素线.......在Y轴方向上交替排列。另外，图像产生像素和相差检测像素交替地排列以彼此交叠一部分(大约半个像素)。另外，由于图像传感器200中的像素的排列是相对于列方向(X轴方向)的倾斜像素排列，所以布置图像产生像素的列和布置相差检测像素的列交替排列，从而图像产生像素和相差检测像素彼此交叠半个像素。另外，布置图像产生像素的行和布置相差检测像素的行是本发明的实施例中公开的第一线和第二线的例子。
另外，在图像传感器200中，布置相差检测像素231和相差检测像素232的线以及布置相差检测像素233和相差检测像素234的线交替排列并且在它们之间插入图像产生像素行。换句话说，关于相差检测像素，以行为单位布置在相同方向(读取方向(左右方向) 或者垂直于读取方向的方向(上下方向))上执行光瞳分割的相差检测像素。另外，布置相差检测像素231和相差检测像素232的线以及布置相差检测像素233和相差检测像素234 的线是本发明的实施例中公开的第三线和第四线的例子。
另外，在布置相差检测像素231和相差检测像素232的线中，一对相差检测像素布置为在行方向上彼此相邻，并且布置为彼此相邻的各对相差检测像素在行方向上重复地布置。换句话说，布置相差检测像素231和相差检测像素232以形成通过使用按照一行方式布置的相差检测像素把出射光瞳分割成左和右部分的一对图像。另外，在图像传感器200 中，布置相差检测像素233和相差检测像素234以形成通过使用按照两列方式布置的相差检测像素把出射光瞳分割成上和下部分的一对图像。
以这种方式，在图像传感器200中，布置图像产生像素的行和布置相差检测像素的行交替排列。通过这样操作，在从图像传感器200读取数据期间，可在读取中略过未用于相差检测的相差检测像素线。
接下来，通过关注区域220中所包括的像素(8X8像素)参照图4A和4B描述根据本发明第一实施例的像素的排列。
[图像传感器中的像素的排列的例子]
图4A和4B是分开地表示根据本发明第一实施例的图像传感器200的区域220中的图像产生像素的排列和相差检测像素的排列的顶视图。另外，在图4A和4B中，采用X和 Y轴以使得左右方向设置为X轴并且上下方向设置为Y轴。
图4A表示图像传感器200中的图像产生像素的排列的示意图。在图4A中，表示图3的区域220中的图像产生像素以及指示滤色器的符号，该区域中的相差检测像素由虚线表示。在图4A中，作为图像产生像素，表示了通过透射红(R)光的滤色器接收红光的像素(R像素Ml)和通过透射蓝(B)光的滤色器接收蓝光的像素(B像素244)。另外，作为图像产生像素，表示了通过透射绿(G)光的滤色器接收绿光的像素(G像素242和M3)。
在图4A中表示的区域220中，不包括布置相差检测像素的线的仅图像产生像素的排列变为Bayer排列。另外，在仅图像产生像素的排列中，关于在行方向(X轴方向)和列方向(Y轴方向)上图像产生像素之间的间隔，行方向间隔和列方向间隔彼此相同。
换句话说，在图像传感器200中，虽然布置了相差检测像素和图像产生像素，但在行方向和列方向上图像产生像素之间的距离变得一致并且图像产生像素的排列变为Bayer 排列。通过这样操作，不必补充与相差检测像素的位置对应的图像数据。另外，由于不存在因为用来替代图像产生像素的相差检测像素的排列导致的颜色信息的缺失，所以不存在去马赛克处理的准确性降低的问题。因此，可以提高既布置相差检测像素又布置图像产生像素的成像装置的捕捉图像的图像质量。
图4B表示图像传感器200中的相差检测像素的排列的示意图。在图4B中，表示图3的区域220中的相差检测像素，该区域中的图像产生像素由虚线表示。
在图4B中表示的区域220中，关于在行方向(X轴方向)和列方向(Y轴方向)上相差检测像素之间的间隔，类似于图4A中表示的图像产生像素之间的间隔，行方向间隔和列方向间隔变得彼此相同。
以这种方式，在图像传感器200中，布置图像产生像素的行和布置相差检测像素的行交替排列，从而图像产生像素之间的行方向间隔和列方向间隔变得彼此相同。另外，相差检测像素之间的行方向间隔和列方向间隔也变得彼此相同。
[相差检测像素之间的间隔的例子]
图5A和5B是表示根据本发明第一实施例的图像传感器200中的相差检测像素之间的间隔的例子的示意图。
在图5A中，表示了用于表示在行方向(左右方向)上执行光瞳分割的相差检测像素(以下，称为行方向相差检测像素)之间的间隔的区域(区域313)。
在区域313中，表示了 3行X8列的像素的区域，在该区域中，相差检测像素布置在作为从顶部开始的第二行的一行中，所有其它像素是图像产生像素。另外，在区域313 中，行方向相差检测像素之间的距离由箭头811至814指示。
如箭头811和箭头812所示，通过允许构成一对的相差检测像素在行方向上彼此相邻，在行方向相差检测像素中构成一对的相差检测像素之间的距离变为最短距离。另外， 如箭头813和箭头814所示，布置在相同方向上接收光瞳分割光的相差检测像素，使得在它们之间插入在另一方向上接收光瞳分割光的一个相差检测像素。换句话说，在行方向上检测相差的情况下，从在行方向上一个像素间隔的数据产生构成一对的两个图像，并且构成一对的图像在行方向上相对于彼此移位一个像素。
在图5B中，表示了用于表示在列方向(上下方向)上执行光瞳分割的相差检测像素(以下，称为列方向相差检测像素)之间的间隔的区域(区域314)。
在区域314中，表示了 9行X5列的像素的区域，在该区域中，行方向相差检测像素布置在从顶部开始的第二和第六行中，列方向相差检测像素布置在第四和第八行中，所有其它像素是图像产生像素。另外，在区域314中，列方向相差检测像素之间的距离由箭头 821至824指示。
如箭头821和箭头822所示，通过允许构成一对的相差检测像素在行方向上彼此相邻，在列方向相差检测像素中构成一对的相差检测像素之间的距离略微大于由箭头811 和箭头812指示的距离。另外，如箭头823和箭头拟4所示，布置在相同方向上接收光瞳分割光的相差检测像素，使得在它们之间插入一个行方向相差检测像素。换句话说，在列方向上检测相差的情况下，从在列方向上一个像素间隔的数据产生构成一对的两个图像，并且构成一对的图像在行方向上相对于彼此移位一个像素。
以这种方式，在图像传感器200中，分别从一个像素间隔数据产生从在行方向上执行光瞳分割的相差检测像素和在列方向上执行光瞳分割的相差检测像素产生的图像。另外，构成一对的图像在行方向或者列方向上相对于彼此移位一个像素。
换句话说，在图像传感器200中，尽管存在仅在行方向上执行光瞳分割的相差检测像素的线和仅在列方向上执行光瞳分割的相差检测像素的线，行方向相差检测的条件和列方向相差检测的条件基本上相同。
[图像传感器中的数据读取时间的例子]
图6是表示根据本发明第一实施例的图像传感器200的数据读取时间的示意图。
另外，在图6中，假设图像传感器200包括4592列X3056行的像素。换句话说， 假设图像产生像素行和相差检测像素行分别是15 行。另外，在图6中，在沿行方向检测相差的情况下，通过使用布置在用于相差检测的行中的沿行方向执行光瞳分割的所有相差检测像素来形成一对图像。另外，在沿列方向检测相差的情况下，通过使用用于相差检测的列中布置的沿列方向执行光瞳分割的所有相差检测像素来形成一对图像。
在图6中，在水平轴为指示数据读取时间的轴线的图中，表示了在从具有与图像传感器200的像素数量相同的像素数量(4592列X 3056行)的图像传感器中的所有行读取数据的情况下的读取时间(Tl)。另外，在图6中，表示了在从图像传感器200中的布置图像产生像素的所有行和布置沿行方向执行光瞳分割的相差检测像素的一行读取数据的情况下的读取时间(T2)。另外，在图6中，表示了在从图像传感器200中的布置图像产生像素的所有行和布置列方向相差检测像素的所有行读取数据的情况下的读取时间(T3)。
这里，描述时间Tl至时间T3之间的差别。
时间Tl指示在假设从4592列X3056行的图像传感器中的所有行读取数据的情况下的读取时间。作为执行这种读取的图像传感器，例如，采用这样一种图像传感器类似于图像传感器200使相差检测像素行和图像产生像素行交替布置，并且一对列方向相差检测像素布置在相差检测像素行中的两行中。换句话说，在该图像传感器中，接收上半部分的光瞳分割光的相差检测像素或者接收下半部分的光瞳分割光的相差检测像素位于所有相差检测像素行(15 行)中。
在该图像传感器中，由于列方向相差检测像素布置在所有行中，所以在通过使用用于相差检测的列中布置的沿列方向执行光瞳分割的所有相差检测像素形成一对图像的情况下，读取所有相差检测像素行。换句话说，时间Tl表示在图像传感器中检测列方向相差的情况所需的时间(读取3056行所花费的时间)。
时间T2指示在图像传感器200中执行行方向相差检测和捕捉图像产生的情况下的读取时间。在检测行方向相差的情况下，可通过使用至少一行中的相差检测像素的数据产生一对图像。换句话说，时间T2表示读取15 行+1行的数据所花费的时间。
时间T3指示在图像传感器200中执行列方向相差检测和捕捉图像产生的情况下的读取时间。在检测列方向相差的情况下，可通过从布置列方向相差检测像素的所有行 (764行)读取布置一对相差检测像素的两列中的像素的数据产生一对图像。换句话说，换句话说，时间T3表示读取15 行+764行的数据所花费的时间。
以这种方式，在根据本发明第一实施例的图像传感器200中，可以既检测行方向相差又检测列方向相差，并且可以在检测列方向相差的情况下提高数据读取速度。
以这种方式，根据本发明的第一实施例，按照基本上相同的条件执行行方向相差检测和列方向相差检测，并且可以在任意位置执行相差检测。因此，可以在检测列方向相差的情况下提高读取速度。另外，由于图像产生像素之间的行方向间隔和列方向间隔相同，所以可以提高捕捉图像的图像质量。
<2、第二实施例〉
在本发明的第一实施例中，描述了这样的例子沿读取方向(行方向)执行光瞳分割的相差检测像素和沿垂直于读取方向的方向(列方向)执行光瞳分割的相差检测像素交替地排列在图像传感器200中的每一线中。通过这样操作，可以在检测列方向相差的情况下提高数据读取速度。
然而，在图像传感器200中，由于以行为单位读取像素数据，所以与检测行方向相差的情况相比，在检测列方向相差的情况下的读取时间变长。通过这样操作，与在检测行方向相差的情况下的帧速相比，在检测列方向相差的情况下的帧速变低。
因此，在本发明的第二实施例中，将参照图7至11描述这样的例子通过以列为单位读取检测列方向相差的相差检测像素的数据，允许在检测列方向相差的情况下的读取时间与在行方向的情况下的时间基本上相同。
[图像传感器的基本结构的例子]
图7是表示根据本发明第二实施例的图像传感器500的基本结构的例子的方框图。另外，由于除了利用图像传感器500替代图像传感器200之外根据本发明第二实施例的成像设备的功能结构与图1中表示的成像设备100的结构相同，所以在这里省略对其的描述。
图像传感器500包括像素阵列单元400、控制器510、第一垂直驱动电路520、列处理单元531、输出缓冲器532和第一水平驱动电路535。另外，图像传感器500包括第二水平驱动电路550、行处理单元560、输出缓冲器562和第二垂直驱动电路570。
像素阵列单元400是相差检测像素(行方向相差检测像素和列方向相差检测像素)和图像产生像素规则地排列的单元。像素阵列单元400中排列的图像产生像素连接到垂直选择线430和垂直信号线440。另外，类似于图像产生像素，像素阵列单元400中排列的行方向相差检测像素连接到垂直选择线430和垂直信号线440。另一方面，像素阵列单元 400中排列的列方向相差检测像素连接到水平选择线450和水平信号线460。另外，关于垂直选择线430和水平选择线450，虽然根据一条线连接到一个像素的假设进行描述，但根据像素阵列单元400中排列的像素的电路结构，可连接多条线或多个像素。
控制器510基于从图像传感器500的外部提供的信号控制图像传感器500的每个部件的操作。控制器510用作例如定时发生器，该定时发生器产生用于操作图像传感器500 的每个部件的各种定时信号。控制器510把产生的每个部件的定时信号或者每个部件的控制信号提供给第一垂直驱动电路520、第一水平驱动电路535、列处理单元531、第二水平驱动电路550、行处理单元560和第二垂直驱动电路570。
第一垂直驱动电路520通过垂直选择线430以行为单位沿垂直方向(列方向)对于像素阵列单元400中布置图像产生像素的行和布置行方向相差检测像素的行顺序执行选择性扫描。第一垂直驱动电路520由例如移位寄存器构成。另外，第一垂直驱动电路520 是本发明的实施例中公开的第一驱动单元的例子。另外，垂直选择线430是本发明的实施例中公开的第一选择线的例子。
列处理单元531对像素阵列单元400中布置图像产生像素和行方向相差检测像素的每个像素列的输出模拟信号执行各种信号处理。换句话说，列处理单元531对从由第一垂直驱动电路520选择的行中的每个像素(图像产生像素和行方向相差检测像素)通过垂直信号线440输出的模拟信号执行各种信号处理。例如，列处理单元531执行用于去除噪声的CDS (相关双采样)处理、用于把模拟信号转换成数字信号的AD (模数)转换处理等作16为信号处理。列处理单元531通过信号线538把经受了信号处理的电信号提供给输出缓冲器532。另外，列处理单元531是本发明的实施例中公开的第一信号处理单元的例子。另外，垂直信号线440是本发明的实施例中公开的第一信号线的例子。
输出缓冲器532放大从列处理单元531提供的电信号，并通过信号线539把电信号输出到图像传感器500的外部。
第一水平驱动电路535顺序地对列处理单元531中针对像素列的电路部分执行选择性扫描。第一水平驱动电路535由例如移位寄存器、地址解码器等构成。第一水平驱动电路535顺序地对列处理单元531的电路部分执行选择性扫描，从而第一水平驱动电路 535允许经受了针对列处理单元531中的每个像素列的信号处理的电信号顺序地通过信号线538输出到输出缓冲器532。
第二水平驱动电路550通过水平选择线450以列为单位沿水平方向(行方向)对于像素阵列单元400中布置列方向相差检测像素的列顺序执行选择性扫描。类似于第一垂直驱动电路520，第二水平驱动电路550由例如移位寄存器构成。另外，第二水平驱动电路 550是本发明的实施例中公开的第二驱动单元的例子。另外，水平选择线450是本发明的实施例中公开的第二选择线的例子。
行处理单元560对像素阵列单元400中布置列方向相差检测像素的每个像素行的输出模拟信号执行各种信号处理。换句话说，行处理单元560对从由第二水平驱动电路 550选择的列中的每个像素(列方向相差检测像素)通过水平信号线460输出的模拟信号执行各种信号处理。另外，由于除了待处理目标像素不同之外，行处理单元560与列处理单元531相同，所以在这里省略对行处理单元560的描述。行处理单元560通过信号线568 把经受了信号处理的电信号提供给输出缓冲器562。另外，行处理单元560是本发明的实施例中公开的第二信号处理单元的例子。另外，水平信号线460是本发明的实施例中公开的第二信号线的例子。
输出缓冲器562放大从行处理单元560提供的电信号，并通过信号线569把电信号输出到图像传感器500的外部。
第二垂直驱动电路570顺序地对行处理单元560中针对像素行的电路部分执行选择性扫描。由于除了待处理目标像素不同之外，第二垂直驱动电路570与第一水平驱动电路535相同，所以在这里省略对第二垂直驱动电路570的描述。
以这种方式，图像传感器500包括第二水平驱动电路550、第二垂直驱动电路570、 行处理单元560和输出缓冲器562以便驱动列方向相差检测像素。另外，除了不包括第二水平驱动电路550、第二垂直驱动电路570、行处理单元560和输出缓冲器562之外，根据本发明第一实施例的图像传感器200的基本结构与图7中表示的基本结构相同。
[图像传感器中的像素的排列的例子]
图8是表示根据本发明第二实施例的图像传感器500中的像素的排列的例子的示意图。换句话说，图8是表示图7中表示的像素阵列单元400中的像素的排列的示意图。
在图8中，关于X和Y轴，进行与图3的描述相同的描述。另外，图7中表示的像素阵列单元400的上、下、左和右方向与图8中的情况相同。
在图8中，为了描述的方便，通过使用包括构成图像传感器500中的像素阵列单元 400的像素之中的一部分像素(20行X20列的像素)的区域(区域410)进行描述。另外，像素阵列单元400中的像素的排列是这样的排列区域410中表示的像素排列被设置为一个单位并且在X轴方向和Y轴方向上重复地布置与所述单位对应的像素排列(与区域410 对应的像素排列)。另外，由于除了像素的排列不同之外区域410与图3中表示的区域210 相同，所以将在图8中仅描述不同点。
在图像传感器500中，除了图3以及图4A和4B中表示的相差检测像素231至234、 R像素Ml、G像素M2、G像素243和B像素244之外，还布置不产生电信号的像素(未用像素411)。未用像素411在图8的区域410中由灰色菱形指示。
类似于区域210，在区域410中，布置图像产生像素的行和布置相差检测像素的行交替排列。然而，在区域410中，在布置相差检测像素的行中，行方向相差检测像素行和列方向相差检测像素行的布置模式不同于区域210的行方向相差检测像素行和列方向相差检测像素行的布置模式。在区域410中，在布置相差检测像素的行中，行方向相差检测像素行中的一行和列方向相差检测像素行中的两行交替布置。
另外，就布置相差检测像素的行中的相差检测像素的布置模式而言，区域410不同于区域210。在行方向相差检测像素行中，构成一对的两个相差检测像素和未用像素411 在行方向上交替排列。另外，布置在行方向相差检测像素行中的未用像素411是本发明的实施例中公开的第一像素的例子。
另外，关于列方向相差检测像素行，列方向相差检测像素仅布置在行方向相差检测像素行中布置未用像素411的列中，并且未用像素411布置在其它位置。另外，在沿列方向连续的列方向相差检测像素行中的两个连续行中，布置列方向相差检测像素以使得构成一对的列方向相差检测像素在列方向上彼此相邻。另外，布置在列方向相差检测像素行中的未用像素411是本发明的实施例中公开的第二像素的例子。
换句话说，在区域410的列方向上，布置相差检测像素以使得行方向相差检测像素和列方向相差检测像素不布置在相同列中。另外，进行布置以使得构成一对的相差检测像素之间的距离在行方向相差检测像素和列方向相差检测像素中的任何一种中变为最短距离。另外，在行方向相差检测像素和列方向相差检测像素中，在将要检测相差的方向上， 未用像素411之一位于一对相差检测像素和一对相差检测像素之间。换句话说，在图像传感器500中，虽然构成一对的相差检测像素布置在一行或一列中，但布置相差检测像素以使得行方向相差检测和列方向相差检测在相同条件下执行。
[图像传感器的布线的例子]
图9是表示布线到根据本发明第二实施例的图像传感器500中的像素的选择线和信号线的例子的示意图。
在图9中，表示了图8中表示的区域410并且布线(垂直选择线430、垂直信号线 440、水平选择线450和水平信号线460)连接到该区域中的像素。另外，在布线形成于像素的微透镜和光接收装置之间的层中的前表面类型图像传感器中，布线按照一定布局构造以穿入像素的角从而不阻挡被摄体光。然而，在图9中，为了描述的方便，布线表示为直线。
垂直选择线430布线到布置图像产生像素的行和布置行方向相差检测像素的行。 另外，垂直选择线430连接到布线的像素之中的图像产生像素和行方向相差检测像素，垂直选择线430不连接到布置行方向相差检测像素的行中的未用像素411。换句话说，从第一垂直驱动电路520通过垂直选择线430提供的信号仅被提供给图像产生像素和行方向相差检测像素。
垂直信号线440布线到布置图像产生像素的列和布置行方向相差检测像素的列。 另外，垂直信号线440连接到布线的像素之中的图像产生像素和行方向相差检测像素，垂直信号线440不连接到未用像素411。换句话说，第一水平驱动电路535和列处理单元531 对由图像产生像素和行方向相差检测像素产生的电信号执行输出控制或信号处理。
水平选择线450布线到布置列方向相差检测像素的列。另外，水平选择线450仅连接到布线的像素之中的列方向相差检测像素，水平选择线450不连接到未用像素411。换句话说，从第二水平驱动电路550通过水平选择线450提供的信号仅被提供给列方向相差检测像素。
水平信号线460布线到布置列方向相差检测像素的行。另外，水平信号线460仅连接到布线的像素之中的列方向相差检测像素，水平信号线460不连接到未用像素411。换句话说，第二垂直驱动电路570和行处理单元560对由列方向相差检测像素产生的电信号执行输出控制或信号处理。
以这种方式，基于通过垂直选择线430提供的信号以行为单位驱动图像产生像素和行方向相差检测像素，以通过垂直信号线440输出从接收的被摄体光产生的电信号。另外，基于通过水平选择线450提供的信号以列为单位驱动列方向相差检测像素，以通过水平信号线460输出从接收的被摄体光产生的电信号。
换句话说，在图像传感器500中，提供水平选择线450和水平信号线460，从而可对列方向相差检测像素执行沿光瞳分割方向(列方向)的读取。另外，根据图9中表示的布线，一个选择线和一个信号线布线到一个像素。换句话说，可以在保持一个像素的布线的数量与现有技术的图像传感器中的一个像素的布线的数量相同的同时以列为单位驱动列方向相差检测像素。
另外，由于未用像素411具有与相差检测像素相同的结构(微透镜、光阻挡层、光接收装置等相同)，布线未连接到未用像素411，从而无法产生电信号。然而，类似于图4A 和4B，图像传感器中的像素的排列可构造为是一致的。因此，可以提高图像质量。
[图像传感器中的定时的例子]
图IOA和IOB是表示在本发明的第二实施例中在检测列方向相差并执行聚焦的时间段期间的操作的一个例子的时序图以及表示在通过使用关于图6的时间Tl描述的图像传感器执行相同操作的时间段期间的操作的一个例子的时序图。
另外，在图IOA和IOB中，假设重复地执行实时取景图像捕捉和聚焦调整(聚焦透镜113的驱动)以便在显示单元182上显示实时取景。另外，在图IOA和IOB中，为了描述的方便，类似于图6，假设通过使用用于相差检测的列中布置的所有列方向相差检测像素形成一对图像。另外，示意性地表示指示时间段的水平轴的长度。
图IOA表示在关于图6的时间Tl描述的图像传感器中检测列方向相差并执行聚焦的时间段期间的操作的一个例子的时序图。该时序图表示从图像传感器输出图像捕捉信号的定时(图像传感器输出定时691)和通过检测相差计算聚焦移位量的(聚焦确定)定时 (聚焦对准确定定时69 。另外，该时序图表示基于聚焦移位量驱动聚焦透镜的定时(透镜驱动定时693)。
这里，描述在包括关于图6的时间Tl描述的图像传感器的成像设备中检测列方向相差并执行聚焦的时间段期间的操作。在该图像传感器中，相差检测像素行和图像产生像素行交替排列，沿上下方向执行光瞳分割的一对相差检测像素沿列方向重复地布置。因此， 如结合图6的时间Tl所示，从图像传感器中的所有行读取像素信号。关于图像传感器输出定时691，通过表示内部为白色的矩形示意性地指示从图像产生像素行的读取，并且由内部附带网格图案的矩形示意性地指示从相差检测像素行的读取。换句话说，图6A通过允许内部为白色的矩形和附带网格图案的矩形交替地连续来表示输出定时并指示交替地执行从相差检测像素行的读取和从图像产生像素行的读取。另外，图6A表示在第(N-I)和第N个实时取景图像捕捉时间段中读取像素的信号的定时。
如果从图像传感器中的像素读取信号完成，则基于沿纵向方向的相差检测像素的信号形成一对图像，并且执行用于计算聚焦移位量的聚焦对准确定。在产生用于形成一对图像的信号所需的所有相差检测像素行的读取完成之后，执行聚焦对准确定。换句话说，在通过使用用于相差检测的列中布置的所有列方向相差检测像素形成一对图像的情况下，在图像传感器中的像素的信号读取全部完成之后，执行一对图像的形成。关于聚焦对准确定定时692，聚焦对准确定的定时由带有阴影线的矩形指示。
如果聚焦对准确定完成，则基于计算的聚焦移位量驱动聚焦透镜。关于透镜驱动定时693，透镜的驱动定时由带有小点的矩形指示。
换句话说，在图IOA中表示的情况中，由于必须读取所有相差检测像素行以及所有图像产生像素行以便检测列方向相差，所以从图像传感器进行读取的时间增加。另外，由于必须在相差检测像素行的读取完成之后执行聚焦对准确定，所以如果从图像传感器进行的读取未全部完成，则聚焦对准确定可能无法执行。因此，在检测列方向相差的情况下，与沿行方向检测相差的情况相比，帧速减小。
图IOB表示在根据本发明第二实施例的图像传感器500中检测列方向相差并执行聚焦的时间段期间的操作的一个例子的时序图。该时序图表示从图像产生像素和行方向相差检测像素输出图像捕捉信号的定时(图像产生像素/行方向相差检测像素输出定时 610)。另外，该时序图表示从列方向相差检测像素输出图像捕捉信号的定时(列方向相差检测像素输出定时620)、聚焦对准确定定时(聚焦对准确定定时630)和透镜驱动定时(透镜驱动定时640)。
另外，在图IOB中，执行聚焦对准确定所花费的时间设置为与图IOA中执行聚焦对准确定所花费的时间相同。另外，驱动透镜所花费的时间也设置为与图IOA中驱动透镜所花费的时间相同。
这里，描述在根据本发明第二实施例的成像设备中检测列方向相差并执行聚焦的时间段期间的操作。在图像传感器500中，从图像产生像素进行的信号读取由第一垂直驱动电路520、列处理单元531和第一水平驱动电路535执行。另一方面，从列方向相差检测像素进行的信号读取由第二水平驱动电路550、行处理单元560和第二垂直驱动电路570执行。换句话说，从图像产生像素进行的信号读取和从列方向相差检测像素进行的信号读取可同时执行。关于图像产生像素/行方向相差检测像素输出定时610，从图像产生像素行进行的连续读取由内部为白色的矩形指示。另外，关于列方向相差检测像素输出定时620，在与从图像产生像素行进行的读取的开始相同的时间开始从列方向相差检测像素进行读取， 使得所述读取在短时间中完成的情况下，其定时由加入了大量细点的矩形指示。
如果从列方向相差检测像素进行的像素信号读取完成，则基于读取的信号形成一对图像并执行用于计算聚焦移位量的聚焦对准确定。换句话说，在根据本发明第二实施例的成像设备中，可在图像产生像素的信号读取完成之前开始聚焦对准确定。另外，由于聚焦对准确定在比图像产生像素的信号读取短的时间中完成，所以聚焦对准确定在图像产生像素的信号读取完成之前完成。关于聚焦对准确定定时630，聚焦对准确定的定时由带有阴影线的矩形指示。
如果图像产生像素的信号读取完成，则基于计算的聚焦移位量驱动聚焦透镜。在图IOB表示的情况中，由于聚焦对准确定在图像产生像素的信号读取完成之前完成，所以在图像产生像素的信号读取完成之后就可以驱动聚焦透镜。关于透镜驱动定时693，透镜的驱动定时由带有小点的矩形指示。
以这种方式，在本发明的第二实施例中，在检测列方向相差的情况下，可以减少执行图像产生像素的信号读取所花费的时间。另外，从列方向相差检测像素进行的像素信号读取可以在图像产生像素的读取的中间在短时间中完成，从而可以在图像产生像素的信号读取的中间执行聚焦对准确定。另外，由于聚焦对准确定在图像产生像素的信号读取的中间完成，所以在图像产生像素的信号读取完成之后就可以开始透镜的驱动。
因此，在本发明的第二实施例中，在具有图像产生像素和相差检测像素的成像装置中，在检测列方向相差的情况下，可以提高读取速度。换句话说，在检测列方向相差的情况下，可以提高帧速。
<3、修改例子〉
在本发明的第一和第二实施例中，描述了这样的例子像素具有矩形的形状，该矩形具有相对于X轴方向旋转45°的形状。然而，本发明不限于此，并且它也可以应用于具有各种形状的像素。
因此，将参照图11描述像素具有八边形的形状的例子。
[图像传感器中的布线的例子]
图11是表示根据本发明第二实施例的修改例的例子的示意图，其中像素具有八边形的形状。
在图11中，表示了图像传感器的一部分中的区域(区域710)，该图像传感器包括具有八边形的形状的像素，而不是图9中表示的具有旋转45°的正方形的形状的像素。另外，图11中表示的区域710对应于图9中表示的区域410。
如图11中所示，即使在布置与具有旋转45°的正方形的形状的像素不同的像素的情况下，也可以类似于本发明的实施例布置相差检测像素。换句话说，不管像素的形状如何，都可应用本发明的实施例。
以这种方式，根据本发明的实施例，在具有图像产生像素和相差检测像素的成像装置中，可以在检测列方向相差(列方向相差检测处理)的情况下提高读取速度。因此，在通过检测列方向相差调整聚焦的同时捕捉实时取景图像的情况下，可以提高帧速。
另外，在本发明的实施例中，根据图像产生像素中所包括的滤色器是三基色(RGB) 的滤色器的假设进行描述，但本发明不限于此。例如，即使在互补颜色的滤色器被包括在图像产生像素中的情况下，也可以类似于本发明进行应用。另外，即使在通过一个像素的区域检测波长在可见光频带中的所有光的像素(例如，用于蓝色的像素、用于绿色的像素和用于红色的像素沿光轴方向以堆叠的方式布置的成像装置)是图像产生像素的情况下，也可以类似地应用本发明的实施例。
另外，在本发明的实施例中，根据相差检测像素接收两个光瞳分割光束之一的假设进行描述，但本发明不限于此。例如，即使在提供两个光接收装置并且布置相差检测像素以使得可由光接收装置分开地接收光瞳分割光束的情况下，也可以应用本发明的实施例。 因此，可以针对图像传感器提高读取速度。
另外，在本发明的第二实施例中，描述了一个选择线和一个信号线布线到一个像素的例子，但本发明不限于此。在当多个选择线和多个信号线布线到一个像素时不发生问题的情况下，可以布线多个线。例如，在布线层位于光接收装置的后侧(与光入射侧相反的一侧)的后表面类型图像传感器的情况下，认为相差检测像素行中的布线的数量的增加不影响被摄体光的接收。在这种情况下，两个选择线和两个信号线布线到相差检测像素的行和列，从而图8和9中表示的未用像素411可用作行方向相差检测像素或者列方向相差检测像素。例如，可以考虑图9中表示的行方向相差检测像素的列中的未用像素411用作行方向相差检测像素，并且垂直选择线430和垂直信号线440与其连接。另外，也可以考虑使用图3中表示的相差检测像素的像素排列，垂直选择线430和垂直信号线440连接到行方向相差检测像素，水平选择线450和水平信号线460连接到列方向相差检测像素。
另外，本发明的实施例是用于实现本发明的例子，并且如在本发明的实施例中阐明的那样，本发明的实施例中的内容与本发明的实施例中的特定内容具有对应关系。类似地，本发明的实施例中的特定内容和由相同名称表示的本发明的实施例中的内容具有彼此对应的关系。然而，本发明不限于这些实施例，在不脱离本发明的精神的情况下可在本发明的范围中实现实施例的各种修改。
另外，在本发明实施例中描述的处理过程可视为一种具有一系列过程的方法或者视为一种允许计算机执行一系列过程的程序或者一种存储该程序的记录介质。作为记录介质，例如，可使用CD (压缩盘)、MD (迷你盘)、DVD (数字通用盘)、存储卡、蓝光盘(注册商标)等。
本申请包含与2010年12月10日提交给日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-275201公开的主题内容相关的主题内容，该专利申请的全部内容包含于此以资参考。
权利要求
1.一种成像装置，包括多个图像产生像素，产生用于产生图像的信号；以及多个相差检测像素，通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号，其中构成所述多个图像产生像素的图像产生像素沿特定方向布置而构成的第一线和构成所述多个相差检测像素的相差检测像素沿所述特定方向布置而构成的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替排列，图像产生像素和相差检测像素交替排列从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此部分交叠，第二线由沿所述特定方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为特定方向相差检测像素的第三线和沿所述垂直方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为垂直方向相差检测像素的第四线构成，第三线和第四线沿所述垂直方向交替布置。
2.如权利要求1所述的成像装置，构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向交替布置以彼此交叠大约半个像素。
3.如权利要求1所述的成像装置，其中所述图像产生像素和所述相差检测像素按照倾斜像素排列方式布置。
4.如权利要求1所述的成像装置，其中所述特定方向是在从相差检测像素和图像产生像素读取由相差检测像素和图像产生像素产生的信号的情况下的读取方向。
5.如权利要求4所述的成像装置，其中在第三线中，接收沿所述特定方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对特定方向相差检测像素沿所述特定方向布置为彼此相邻，其中在第四线中，接收沿所述垂直方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对垂直方向相差检测像素沿所述特定方向布置为彼此相邻。
6.如权利要求1所述的成像装置，其中所述特定方向是在从所述特定方向相差检测像素和图像产生像素读取由所述特定方向相差检测像素产生的信号和由所述图像产生像素产生的信号的情况下的读取方向，其中所述垂直方向是在从所述垂直方向相差检测像素读取由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的情况下的读取方向。
7.如权利要求6所述的成像装置，其中在第三线中，接收沿所述特定方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对特定方向相差检测像素沿所述特定方向布置为彼此相邻，一对特定方向相差检测像素夹着未用于特定方向相差检测的第一像素而重复地布置，其中在第四线中，布置所述垂直方向相差检测像素的位置垂直于布置第一像素的位置，未用于垂直方向相差检测的第二像素布置在除与布置第一像素的位置垂直的位置之外的位置。
8.如权利要求7所述的成像装置，其中所述第三线由所述特定方向相差检测像素布置为一行的线构成，其中所述第四线由所述垂直方向相差检测像素布置为两行的线构成，在两行的第四线中，接收沿所述垂直方向进行了光瞳分割的一对被摄体光束的一对垂直方向相差检测像素沿所述垂直方向布置为彼此相邻。
9.如权利要求6所述的成像装置，还包括第一信号线，沿所述垂直方向布线在每个布置所述特定方向相差检测像素和图像产生像素的位置，以便顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号， 所述第一信号线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第一选择线，沿所述特定方向布线在每个构成第一线的行和构成第三线的行，以便选择顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号的行，所述第一选择线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第二信号线，沿所述特定方向布线在每个构成第四线的行，以便顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号，所述第二信号线连接到所述垂直方向相差检测像素；以及第二选择线，沿所述垂直方向布线在每个布置所述垂直方向相差检测像素的位置，以便选择顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的垂直方向位置，所述第二选择线连接到所述垂直方向相差检测像素。
10.如权利要求9所述的成像装置，还包括第一驱动单元，通过第一选择线驱动所述特定方向相差检测像素和图像产生像素； 第一信号处理单元，对通过第一信号线提供的由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号执行信号处理；第二驱动单元，通过第二选择线驱动所述垂直方向相差检测像素； 第二信号处理单元，对通过第二信号线提供的由所述垂直方向相差检测像素产生的信号执行信号处理。
11.一种成像装置，包括像素阵列单元，包括产生用于产生图像的信号的多个图像产生像素和通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号的多个相差检测像素，其中通过沿特定方向布置所述多个图像产生像素之中的图像产生像素的一部分构造的第一线和通过沿所述特定方向布置所述多个相差检测像素之中的相差检测像素的一部分构造的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替布置，图像产生像素和相差检测像素交替布置，从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此部分交叠；第一信号线，沿垂直于所述特定方向的所述垂直方向布线在每个布置特定方向相差检测像素和图像产生像素的位置，以便顺序地发送由所述多个图像产生像素和所述多个相差检测像素之中沿所述特定方向执行光瞳分割的所述特定方向相差检测像素产生的信号，所述第一信号线连接到图像产生像素和所述特定方向相差检测像素；第一选择线，沿所述特定方向布线在每个第一线和第二线之中布置所述特定方向相差检测像素的线，以便选择顺序地发送由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号的线，所述第一选择线连接到所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第二信号线，沿所述特定方向布线在第二线之中布置垂直方向相差检测像素的线，以便顺序地发送由所述多个相差检测像素之中沿所述垂直方向执行光瞳分割的所述垂直方向相差检测像素产生的信号，所述第二信号线连接到所述垂直方向相差检测像素；第二选择线，沿所述垂直方向布线在布置所述垂直方向相差检测像素的位置，以便选择顺序地发送由所述垂直方向相差检测像素产生的信号的垂直方向位置，所述第二选择线连接到所述垂直方向相差检测像素；第一驱动单元，通过第一选择线驱动所述特定方向相差检测像素和图像产生像素；第一信号处理单元，对通过第一信号线提供的由所述特定方向相差检测像素和图像产生像素产生的信号执行信号处理；第二驱动单元，通过第二选择线驱动所述垂直方向相差检测像素；第二信号处理单元，对通过第二信号线提供的由所述垂直方向相差检测像素产生的信号执行信号处理。
12. —种成像设备，包括成像装置，包括产生用于产生图像的信号的多个图像产生像素和通过相差检测产生用于执行聚焦对准确定的信号的多个相差检测像素，其中构成所述多个图像产生像素的图像产生像素沿特定方向布置而构成的第一线和构成所述多个相差检测像素的相差检测像素沿所述特定方向布置而构成的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替排列，图像产生像素和相差检测像素交替布置从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此部分交叠，第二线由沿所述特定方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为特定方向相差检测像素的第三线和沿所述垂直方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为垂直方向相差检测像素的第四线构成，第三线和第四线沿所述垂直方向交替布置；聚焦对准确定单元，基于由所述相差检测像素产生的信号通过相差检测执行聚焦对准确定；图像产生单元，基于由图像产生像素产生的信号产生图像。
全文摘要
本发明涉及成像装置和成像设备。提供了一种成像装置，包括图像产生像素，产生用于图像产生的信号；相差检测像素，通过相差检测产生用于聚焦对准确定的信号，其中图像产生像素沿特定方向布置的第一线和相差检测像素沿所述特定方向布置的第二线沿垂直于所述特定方向的垂直方向交替排列，图像产生像素和相差检测像素交替布置从而构成第一线的图像产生像素和构成与第一线相邻的第二线的相差检测像素沿所述垂直方向彼此部分交叠，第二线包括沿所述特定方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为特定方向相差检测像素的第三线和沿所述垂直方向执行光瞳分割的相差检测像素布置为垂直方向相差检测像素的第四线，第三线和第四线沿所述垂直方向交替布置。
文档编号H04N5/232GK102547109SQ20111039628
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月10日
发明者久保学, 喜多光昭 申请人:索尼公司