摄像装置及摄像装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像装置及摄像装置的控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，使用诸如CMOS传感器的摄像元件的摄像装置已变得多功能化。基于由摄像元件获得的被摄体信息，不仅执行诸如静止图像或运动图像的获取图像的生成，而且执行诸如聚焦的摄像装置的控制。
[0003]例如，在日本特开2001-124984号公报中，公开了如下技术:使用从摄像元件获得的信号，以使得能够进行光瞳分割方式的焦点检测。在日本特开2001-124984号公报中，摄像元件的各像素包括一个微透镜和两个光电二极管，使得光电二极管分别接收通过摄像镜头的不同光瞳的光。将这两个光电二极管的输出信号相互比较，以使得能够进行焦点检测，并将这两个光电二极管的输出信号相加，以使得能够进行获取图像的生成。
[0004]然而，当各像素包括多个光电二极管时(如日本特开2001-124984号公报中)，需要长时间段来读出所有像素的信号。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供能够在抑制读出时间的增加的同时获得令人满意的图像质量的摄像装置及其控制方法。
[0006]根据实施例的一方面，提供了一种摄像装置，该摄像装置包括摄像单元和控制器，所述摄像单元包括:在行方向和列方向上排列的多个微透镜；以及像素区域，其包括以与所述多个微透镜分别对应的方式在所述行方向和所述列方向上排列的多个单位像素，所述多个单位像素各自包括第一光电转换器和第二光电转换器，所述摄像单元被构造为至少采用:第一模式，在该第一模式下，对与在所述第一光电转换器和所述第二光电转换器中生成的电荷相对应的信号进行合成处理，并读出经历所述合成处理的信号；以及第二模式，在该第二模式下，读出与在所述第一光电转换器中生成的电荷相对应的信号，而不经历所述合成处理，所述控制器被构造为在所述第一模式下，读出位于所述像素区域的第一区域的第一行，并在所述第二模式和不同于所述第二模式的模式下，读出位于所述像素区域的第二区域的第二行，所述第二区域与所述第一区域不同，在第一读出周期期间，在所述第一模式下读出位于所述第一区域的所述第一行，在与所述第一读出周期不同的第二读出周期期间，在所述第二模式下读出位于所述第二区域的所述第二行，在与所述第一读出周期和所述第二读出周期二者不同的第三读出周期期间，在所述不同于所述第二模式的模式下读出位于所述第二区域的所述第二行，当获取图像时，所述第一读出周期、所述第二读出周期和所述第三读出周期具有相同的长度。
[0007]根据本发明的一个实施例，能够提供能够在抑制用来获取用于焦点检测的信号的读出时间的增加的同时、获得令人满意的图像质量的摄像装置及其控制方法。
[0008]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的第一实施例的摄像装置的整体结构图。
[0010]图2是用于例示根据本发明的第一实施例的摄像元件的像素布置的示意图。
[0011]图3是用于例示像素与从摄像镜头的出射光瞳射出的光束之间的关系的示意图。
[0012]图4A和图4B是用于示出聚焦状态与图像信号之间的相关性的图。
[0013]图5是根据本发明的第一实施例的摄像元件的整体结构图。
[0014]图6是用于例示根据本发明的第一实施例的摄像元件的单位像素的电路结构的图。
[0015]图7是用于例示根据本发明的第一实施例的摄像元件的各单位像素列的读出电路的结构的图。
[0016]图8是用于例示针对根据本发明的第一实施例的摄像元件的像素阵列设置的聚焦框的图。
[0017]图9A、图9B和图9C是根据本发明的第一实施例的摄像装置中的摄像元件的单位像素行的读出操作的时序图。
[0018]图10是根据本发明的第一实施例的摄像装置中的摄像元件的狭缝波动操作的时序图。
[0019]图11是现有摄像元件的狭缝波动操作的时序图。
[0020]图12是不合适的狭缝波动操作的时序图。
[0021]图13是用于例示根据本发明的第二实施例的摄像装置中的聚焦框的设置的图。
[0022]图14是根据本发明的第三实施例的摄像装置中的静止图像获取操作的流程图。
[0023]图15是根据本发明的第三实施例的摄像装置中的静止图像获取操作中的读出操作的时序图。
[0024]图16是根据本发明的第四实施例的摄像装置中的狭缝波动操作的时序图。
[0025]图17A和图17B是根据本发明的第四实施例的摄像装置中的摄像元件的单位像素行的读出操作的时序图。
【具体实施方式】
[0026]当各像素包括多个光电二极管时(如日本特开2001-124984号公报中)，需要长时间段来读出所有像素的信号。
[0027]鉴于此，在要用于焦点检测处理的像素行中，从各像素的各光电二极管中独立地读出信号，而在不要经历焦点检测处理的像素区域中，在各像素中添加光电二极管的信号，从而仅读出用于图像生成的信号。由此，能够抑制读出时间的增加。
[0028]然而，在这种情况下，在用于焦点检测的像素行与其他像素行之间，用于读出所需的时间不同。因此，在通常作为实时显示或运动图像获取期间的操作的狭缝波动操作中，产生了如下现象:累积时间在像素行之间不同，从而产生不同的曝光量(在下文中称为“曝光量差异”)。
[0029]在下文中将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0030][第一实施例]
[0031]参照附图描述根据本发明的第一实施例的摄像装置。图1是根据本实施例的摄像装置100的整体结构图。
[0032]如图1所例示，布置在摄像光学系统的前端的第一透镜组101被保持为可在光轴方向上进退。光圈102通过调整其孔径来调整摄像期间的光量。第二透镜组103与第一透镜组101的进退操作连动地执行变倍动作(变焦功能)。第三透镜组104通过在光轴方向上的进退移动执行聚焦。
[0033]光学低通滤波器105是用于减少获取图像中的伪色和条纹的光学元件。光学元件(摄像单元)106通过对由透镜组101、103和104成像的被摄体图像进行光电转换(摄像)，来生成摄像信号(像素信号)。在这种情况下，使用拜耳阵列中的CMOS图像传感器作为摄像元件106。
[0034]通过模拟前端(AFE) 107，将从摄像元件106输出的模拟图像信号转换为数字信号(图像数据)，并将数字信号输入到数字前端(DFE)1S以进行预定计算处理。数字信号处理器(DSP) 109对从DFE 108输出的图像数据进行校正处理、显影处理等。此外，DSP 109还进行用于从图像数据计算失焦量的自动聚焦(AF)计算。
[0035]图像数据被记录在记录介质110上。显示单元111被构造为显示获取的图像、各种菜单画面等，并且液晶显示器(IXD)等用于显示单元111。
[0036]RAM 112被构造为临时存储图像数据等，并连接到DSP 109。定时生成器(TG) 113将驱动信号提供给摄像元件106。
[0037]CPU (控制器，控制单元)114进行AFE 107^DFE 108、DSP 109、TG 113和光圈驱动电路115的控制。此外，CPU 114基于DSP 109的AF计算结果，控制聚焦驱动电路116。通过CPU 114执行存储在ROM 119或存储器(未示出)中的控制程序的读出，来实现由CPU114执行的这些控制。
[0038]光圈驱动电路115控制光圈促动器117的驱动，以驱动光圈102。聚焦驱动电路116控制聚焦促动器118的驱动，以在光轴方向上前后移动第三透镜组104。由此，执行聚焦。ROM 119存储各种校正数据等。机械快门120在静止图像获取期间控制对摄像元件106的曝光量。机械快门120在实时显示操作或运动图像获取期间保持打开状态，该状态对应于摄像元件106连续曝光的状态。快门驱动电路121控制机械快门120。
[0039]图2是用于例示摄像元件106的像素布置的示意图。如图2所示，以行列状(二维)，即以矩阵状排列单位像素200，并且针对各单位像素200以拜耳状布置红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤色器。此外，在单位像素200的各个中布置子像素a和子像素b，并在子像素a和b中分别布置光电二极管(下文中各自被称为“H)”) 201a和201b。从子像素a和b输出的各摄像信号用于焦点检测，并且作为通过将分别从子像素a和子像素b输出的摄像信号相加而获得的信号的a/b合成信号用于图像生成。
[0040]图3是用于例示单位像素200与从摄像镜头(包括第一至第三透镜组101、103和104、以及光圈102)的出射光瞳射出的光束之间的关系的示意图。在图3中，通过相同的附图标记表示与图2中类似的部分。
[0041]如图3所例示，在各单位像素200上方形成滤色器301和微透镜302。通过摄像镜头的出射光瞳303的光以光轴304为中心入射单位像素200。通过作为摄像镜头的出射光瞳303的部分区域的光瞳区域305的光束通过微透镜302，以在子像素a处被接收。另一方面，通过作为出射光瞳30