[发明专利]图像传感器和摄像设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像传感器和具有该图像传感器的摄像设备，尤其涉及能够使用二维配置的多个光电转换单元来拍摄静止图像和/或运动图像的图像传感器以及用于使用该图像传感器来进行相位差焦点检测的摄像设备。

背景技术

对于能够记录运动图像或静止图像的电子照相机，已提出了使用用于图像记录的图像传感器来利用相位差检测方法实现焦点检测的技术。在该相位差检测方法中，将已穿过拍摄光学系统的出射光瞳的光束分割成两个光束。分割得到的这两个光束由一组焦点检测用光接收元件组所接收。对作为根据光接收量所输出的两个图像的一对图像的信号波形之间的偏移量、即光束的光瞳分割方向上所产生的相对位置偏移量进行检测，由此获得拍摄光学系统的焦点偏移量(散焦量)。该方法的焦点检测特性依赖于焦点检测像素的排列或者这些像素的光瞳分割特性形状。因而，已提出了与像素内结构或排列有关的各种技术以提高焦点检测特性。

另一方面，期望图像传感器获取噪声很少的高分辨率图像。为此，该图像传感器的各像素优选接收已穿过拍摄光学系统的出射光瞳中尽可能宽的区域的光束。然而，使用较宽光瞳区域中的光束可能与提高相位差焦点检测的性能相冲突。为了满足摄像功能和相位差检测功能这两者，提出了以下技术。

例如，在日本特开2007-158692中，在图像传感器的各像素中，该像素的中央区域配置有第一光电转换单元并且该像素周围配置有第二光电转换单元。使用第一光电转换单元的输出来生成图像信号，并且使用第二光电转换单元的输出来进行相位差焦点检测。

在日本特开2009-015164中，提供了光电转换单元的分割中心位置不同的多个像素组，以确保针对拍摄光学系统的出射光瞳位置的变化的冗余性。根据出射光瞳位置来选择最佳像素组，由此减轻焦点检测信号的光接收量的不均衡。

在日本特开2007-279312中，与摄像像素无关地提供了两种焦点检测像素。使其中一种焦点检测像素的测距光瞳在光瞳排列方向上的重心之间的距离w3不同于另一种焦点检测像素的测距光瞳在光瞳排列方向上的重心之间的距离w3。公开了基于散焦量的大小来选择这两种焦点检测像素的其中一种。

然而，在日本特开2007-158692所公开的技术中，由于像素结构重视摄像特性，因此并非必须获得良好的焦点检测特性。例如，对于f值大、即出射光瞳直径小的拍摄光学系统，向着焦点检测用的光电转换单元的光束发生渐晕，并且可能无法进行焦点检测。另外，在图像传感器的周边部、即像图像高度较大的区域中，出射光瞳直径由于拍摄光学系统的渐晕而变小。渐晕状态根据拍摄光学系统的型号、变焦状态和调焦状态而改变。因而，焦点可检测区域也根据这些状态而改变，从而使得难以进行稳定的焦点检测。

在日本特开2009-015164所公开的技术中，由于光瞳分割在一个方向上受到限制，因此无法对具有仅与该方向垂直的方向上的亮度分布的被摄体进行焦点检测。为了提高图像获取所用的装置灵敏度，需要使光电转换单元的面积较大。然而，在散焦较大的状态下，焦点检测图像的模糊也变大，并且焦点可检测的散焦范围较窄。

在日本特开2007-279312中，两种焦点检测像素并未用作摄像像素，因此在获取图像时变为缺陷像素。

另一方面，当使用具有光瞳分割功能的图像传感器时，可以获取到具有视差信息的3D图像。然而，即使当使用日本特开2007-158692和日本特开2009-015164所述的技术时，也无法获知如何使焦点检测功能和3D图像获取功能这两者都最优化。

发明内容

本发明是考虑到上述情形而作出的，并且使焦点可检测的散焦范围变宽并使近似聚焦状态(near in-focus state)下的检测精度提高。

本发明还与被摄体的亮度分布的方向无关地使焦点可检测的散焦范围变宽并使近似聚焦状态下的检测精度提高。

本发明还使焦点检测功能和3D图像获取功能这两者都最优化。

根据本发明的方面，提供一种图像传感器，包括：第一摄像像素和第二摄像像素，其各自用于检测拍摄光学系统所形成的被摄体图像，并生成记录图像，其中，所述第一摄像像素和所述第二摄像像素各自包括沿着第一方向分割得到的多个光电转换单元，多个光电转换单元具有如下功能：对来自所述拍摄光学系统的光束中的分割光束所形成的多个图像进行光电转换，并输出要用于检测相位差的焦点检测信号，以及所述第一摄像像素所包括的多个光电转换单元中的要用于检测相位差的光电转换单元的基线长度比所述第二摄像像素所包括的多个光电转换单元中的要用于检测相位差的光电转换单元的基线长度长。