摄像元件、摄像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矩阵状配置有图像用像素和相位差像素的摄像元件和具有该摄像元件的摄像装置。
【背景技术】
[0002]以往，提出了具有矩阵状配置有图像用像素和相位差像素的摄像元件的摄像装置、所谓进行像面相位差AF的摄像装置。
[0003]例如，在日本国特开2010-28397号公报中，记载了如下技术:在具有在像面上配置相位差像素的摄像元件的摄像装置中，以如下的第I模式和第2模式进行读取，其中，在所述第I模式中，在多个像素中，将包含相位差像素的任意数量的像素的信号相加而进行读取，在所述第2模式中，间取一部分像素的信号，至少读取相位差像素的信号。S卩，在用于取得动态图像(包含实时取景)的第I模式中为了确保帧速率，将像素信号相加(即，以减少读取的像素信号的数量的方式进行处理)而进行读取。另一方面，在用于进行相位差AF的第2模式中，以不进行像素信号的相加的方式读取相位差像素。进而，按规定帧数取I帧的比例进行第2模式下的相位差像素的取得，在其它帧中，进行第I模式下的图像用的相加像素号的取得。
[0004]但是，在上述日本国特开2010-28397号公报所述的技术中，读取图像用像素的第I模式和读取相位差像素的第2模式是按帧单位切换的，因此，会产生不能读取图像用像素的帧，有时会产生不能顺畅地进行动态图像显示的情况。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供即使进行相位差像素的读取也能够进行运动顺畅的动态图像显示的摄像元件、摄像装置。
[0006]简要而言，本发明一个方式的摄像元件矩阵状地配置有图像用像素和焦点检测用像素，其中，该摄像元件具有:像素部，其矩阵状地配置有用于生成图像用的像素信号的像素和用于生成焦点检测用的像素信号的像素，该像素部将所生成的像素信号输出；图像信号生成部，其具有存储部，在将矩阵状地配置在上述像素部中的多个像素划分为由相邻的多个像素构成的单位像素时，该存储部存储由上述单位像素的行方向的排列构成的单位行中的至少I行的从上述像素部输出的像素信号，所述图像信号生成部基于该存储部中存储的像素信号，按每一单位行，生成将上述单位像素的像素信号合成而得到的合成像素信号和从该单位行提取出的上述焦点检测用的相位差像素信号；以及图像信号读取部，其读取由上述图像信号生成部生成的I个单位行的上述合成像素信号和上述相位差像素信号作为I行的信号。
[0007]此外，本发明的一个方式的摄像装置具有矩阵状地配置有图像用像素和焦点检测用像素的摄像元件，其中，所述摄像装置具有:上述摄像元件；图像处理部，其对从上述摄像元件读取的上述合成像素信号进行图像处理，生成动态图像用或静态图像用的图像信号；第I焦点检测部，其基于从上述摄像元件读取的上述相位差像素信号，进行基于相位差法的焦点检测；以及第2焦点检测部，其基于从上述摄像元件读取的上述合成像素信号，进行基于对比度法的焦点检测。
【附图说明】
[0008]图1是示出本发明的实施方式I中的摄像装置的结构的框图。
[0009]图2是示出上述实施方式I中的摄像元件的结构的框图。
[0010]图3是示出上述实施方式I中沿着光线方向的相位差像素的结构的图。
[0011]图4是示出上述实施方式I中的相位差像素的结构的俯视图。
[0012]图5是示出上述实施方式I的像素部中的基本像素配置的图。
[0013]图6是为了对在上述实施方式I中动态图像模式中的图像信号读取部的读取顺序进行说明，对相位差像素标注识别标号的图。
[0014]图7是示出在上述实施方式I中基于由第1、3行构成的第I单位行和由第2、4行构成的第2单位行生成的合成像素信号和相位差像素信号的读取顺序的图。
[0015]图8是示出在上述实施方式I中基于由第5、7行构成的第3单位行和由第6、8行构成的第4单位行生成的合成像素信号和相位差像素信号的读取顺序的图。
[0016]图9是示出在上述实施方式I中基于由第9、11行构成的第5单位行和由第10、12行构成的第6单位行生成的合成像素信号和相位差像素信号的读取顺序的图。
[0017]图10是示出按照在上述实施方式I中图7?图9所示那样的读取顺序得到的像素结构的图。
[0018]图11是示出在上述实施方式I中利用3X3像素的相同颜色像素组构成单位像素时、来自摄像元件的输出像素的结构的图。
[0019]图12是示出上述实施方式I的像素部中的Gr、R行的配置的图。
[0020]图13是示出上述实施方式I的像素部中的Gb、B行的配置的图。
[0021]图14是示出上述实施方式I中的存储器部的结构的图。
[0022]图15是示出上述实施方式I中的进行1/4间取而在第I存储阵列中存储的Gr、R行的图。
[0023]图16是示出上述实施方式I中的进行1/4间取而在第2存储阵列中存储的Gb、B行的图。
[0024]图17是示出在上述实施方式I中在动态图像模式下按多个帧取I帧的比例进行相位差AF的情况的时序图。
[0025]图18是示出上述实施方式I的动态图像模式中的处理的流程图。
[0026]图19是示出本发明的实施方式2中沿着光线方向的相位差像素的结构的图。
[0027]图20是示出上述实施方式2中的相位差像素的结构的俯视图。
[0028]图21是示出上述实施方式2的像素部中的基本像素配置的图。
[0029]图22是示出上述实施方式2的基于图21所示的结构中的由I?2、5?6子行构成的第I单位行和由3?4、7?8子行构成的第2单位行生成的合成像素信号和相位差像素信号的读取顺序的图。
[0030]图23是示出上述实施方式2的像素部中的基本像素配置的另一例的图。
[0031]图24是示出上述实施方式2的基于图23所示的结构中的由I?2、5?6子行构成的第I单位行和由3?4、7?8子行构成的第2单位行生成的合成像素信号和相位差像素信号的读取顺序的图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0033][实施方式I]
[0034]图1?图18示出本发明的实施方式1，图1是示出摄像装置的结构的框图。
[0035]本实施方式的摄像装置具有镜头11、快门12、摄像元件13、信号处理部14、图像处理部15、焦点检测部16、记录部17、显示部18、存储器部19、操作部21、系统控制部22。
[0036]镜头11是使被摄体的光学像在摄像元件13上成像的摄影光学系统。具体而言，镜头11具有定焦镜头及光学光圈，并通过系统控制部22进行这些定焦镜头及光学光圈的驱动控制。此外，在镜头11为电动变焦镜头的情况下，还通过系统控制部22进行变焦的驱动控制。
[0037]快门12控制来自镜头11的光束到达摄像元件13的时间，例如作为使快门幕移动的结构的焦平面快门等机械快门而构成。该快门12在静态图像摄影时，基于系统控制部22的驱动控制，控制光束到达摄像元件13的时间、即摄像元件13对被摄体的曝光时间。另一方面，在处于动态图像模式(包含动态图像摄影模式和实时取景，以下相同)时，快门12维持打开状态，曝光时间的控制是通过所谓元件快门进行的。
[0038]摄像元件13是如下摄像部:作为具有例如原色拜尔排列的滤色片的单板式CMOS摄像元件而构成，基于系统控制部22的驱动控制，对被摄体的光学像进行光电转换，输出像素信号。不过，摄像元件13当然不限于单板式CMOS摄像元件。
[0039]该摄像元件13如后述那样生成像素信号，该像素信号包含用于构成静态图像或动态图像的像素信号(图像用像素信号)和用于进行基于相位差AF处理的焦点检测的像素信号(相位差像素信号)。
[0040]而且，摄像元件13在静态图像摄影时，例如将图像用像素信号输出到图像处理部15，在动态图像模式时，为了确保动态图像的帧速率，对后述的单位像素中包含的多个像素信号(例如单位像素中包含的全部像素信号、或单位像素中包含的全部图像用像素信号)进行合成，生成合成像素信号，将生成的合成像素信号输出到图像处理部15和焦点检测部16 (不过，也可以基于合成像素信号来进行静态图像的生成)。
[0041]此外，在处于动态图像模式时，摄像元件13基于系统控制部22的控制，在需要的帧中，将相位差像素信号输出到焦点检测部16。
[0042]信号处理部14对从摄像元件13输出的像素信号进行降噪处理或信号放大等处理。不过，也可以使用在内部进行与该信号处理部14相同的处理的类型的摄像元件13，在该情况下，可以省略信号处理部14。
[0043]图像处理部15对从摄像元件13读取的合成像素信号或图像用像素信号进行图像处理，生成动态图像用或静态图像用的图像信号。该图像处理部15对从摄像元件13输出的像素信号进行底纹处理、白平衡处理、伽玛校正处理、缺陷像素校正处理等各种校正处理及去马赛克处理等图像处理。此外，在处于动态图像模式时，图像处理部15根据需要而对从摄像元件13输出的合成像素信号进行像素值校正处理。如后述那样，与图像用像素相比，相位差像素是像素开口受限制的像素，为了使输出像素值小于图像用像素，该像素值校正处理为:以包含这样的相位差像素的方式进行像素合成后的合成像素信号的像素值校正。
[0044]焦点检测部16兼作:基于从摄像元件13读取的相位差像素信号，进行基于相位差法的焦点检测(相位差AF)的第I焦点检测部；以及基于从摄像元件13读取的合成像素信号，进行基于对比度法的焦点检测(对比度AF)的第2焦点检测部。S卩，第I焦点检测部根据从摄像元件13输出的相位差像素信号，检测被摄体像的相位差信息，计算用于对焦的镜头控制参数。此外，第2焦点检测部根据从摄像元件13输出的合成像素信号或图像用像素信号，检测被摄体像的对比度信息，基于多个帧的对比度信息，计算用于对焦的镜头控制参数。在此，也可以同时进行相位差检测和对比度检测。
[0045]记录部17将从图像处理部15输出的记录用的像素信号(静态图像像或动态图像等)存储到非易失性存储器中，记录部17例如由摄像装置中内置的内置闪速存储器或相对于摄像装置可拆装的SD存储卡等构成。因此，记录部17不需要是对摄像装置固有的结构。
[0046]显示部18例如由电子取景器(EVF)或背面显示面板等构成，显示基于从图像处理部15输出的显示用的像素信号的图像。由该显示部18进行的图像显示包括:短时间地显示刚进行了静态图像摄影之后的像素信号的记录浏览显示；动态图像摄影时的动态图像显示；实时取景显示；以及记录部17中记录的JPEG文件的再现显示等。此外，显示部18显示图像，并且，还显示该摄像装置的各种信息。此外