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CN101779154B - 摄像装置和照相机 - Google Patents

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CN101779154B CN2008801032233A CN200880103223A CN101779154B CN 101779154 B CN101779154 B CN 101779154B CN 2008801032233 A CN2008801032233 A CN 2008801032233A CN 200880103223 A CN200880103223 A CN 200880103223A CN 101779154 B CN101779154 B CN 101779154B
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Abstract

公开了具有能够边对摄像元件进行曝光边高速地检测焦点的功能的摄像装置。摄像装置(1)包括：第一光电变换元件(摄像元件10)，将形成于摄像面上的光学图像变换成用于形成图像信号的电信号；以及第二光电变换元件(相位差检测传感器20)，接受透过第一光电变换元件的光，并变换成用于测距的电信号。

Description

摄像装置和照相机
技术领域
本发明涉及具有能够边对摄像元件进行曝光边高速地检测焦点的功能的摄像装置和照相机。
背景技术
近年来，使用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器)、CMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor，互补性金属氧化物半导体)传感器等摄像元件，将光学图像变换成电信号，将该电信号数字化后进行记录的数码相机日渐普及。
数码单镜头反光照相机具有检测相位差的相位差检测单元，由此，采用相位差检测方式的自动聚焦功能(AF功能)。根据相位差检测方式的自动聚焦功能，能够检测离焦方向和离焦量，因此，具有能够削减聚焦透镜的移动时间，能够高速聚焦的优点(例如，专利文献1)。在以往的数码单镜头反光照相机中，为了将被摄体的光学图像导入相位差检测单元，在从透镜镜筒到摄像元件的光路上设置有可插入/退避的可动反光镜。
为了实现数码相机的小型化，所谓一体式(compact)数码相机采用了基于使用了摄像元件的视频自动聚焦方式(视频AF方式)的自动聚焦功能(例如，专利文献2)。在一体式数码相机中，通过省去反光镜实现了小型化。另外，在一体式数码相机中，能够边对摄像元件进行曝光边进行自动聚焦功能，能够边在设置于照相机背面的显示单元显示由摄像元件拍摄的图像边进行拍摄。这种基于视频AF方式的自动聚焦功能，一般而言与相位差检测方式的自动聚焦方式相比具有精度高的优点。
专利文献1：日本专利特开2007-163545号公报
专利文献2：日本专利特开2007-135140号公报
发明内容
发明需要解决的问题
但是，在专利文献1记载的数码单镜头反光照相机中，为了将被摄体的光学图像导入相位差检测单元，在从透镜镜筒到摄像元件的光路上插入可动反光镜。由此，就无法边对摄像元件进行曝光边使用相位差检测单元。
另外，在用于专利文献2记载的数码相机的上述视频AF方式中，无法检测离焦方向。例如，根据对比方式的自动聚焦功能，在检测焦点时求对比峰值，但是如果不使聚焦透镜从当前位置往前或往后移动等，则无法检测对比峰值的方向、即离焦方向。因此，焦点检测的高速化存在一定的限制。
本发明的目的在于提供具有能够边对摄像元件进行曝光边高速地检测焦点的功能的摄像装置和照相机。
解决问题的方案
上述目的可以通过以下的方法来实现。
本发明的摄像装置所采用的结构，包括：第一光电变换元件，将形成于摄像面上的光学图像变换成用于形成图像信号的电信号；以及第二光电变换元件，接受透过了所述第一光电变换元件的光，并变换成用于测距的电信号。
本发明的摄像装置所采用的结构，包括：摄像元件，具有光电变换单元；以及相位差检测传感器，进行相位差检测，所述相位差检测传感器接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测。
本发明的照相机所采用的结构，包括：摄像装置，包括具有光电变换单元的摄像元件和相位差检测传感器，所述光电变换单元包括第一光电变换单元和透光率比所述第一光电变换单元高的第二光电变换单元，所述相位差检测传感器接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测；以及信号处理单元，对来自所述第二光电变换单元的输出进行与来自所述第一光电变换单元的输出不同的处理。
另外，本发明的照相机所采用的结构，包括：摄像元件，具有设置了放大单元的光电变换单元；以及相位差检测传感器，进行相位差检测，所述相位差检测传感器接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种具有能够边对摄像元件进行曝光边高速地检测焦点的功能的摄像装置和照相机。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的对摄像装置所包含的摄像元件的剖面进行了一部分放大的图。
图2是本发明的实施方式1的对摄像装置的剖面进行了一部分放大的图。
图3是本发明的实施方式2的对摄像装置的剖面进行了一部分放大的图。
图4是本发明的实施方式3的摄像装置的立体图。
图5是表示本发明的实施方式4的使用了CMOS主动式(active)像素传感器的等效电路的一个结构例的图。
图6是表示本发明的实施方式4的与单位单元对应的等效电路的一个结构例的图。
图7是表示本发明的实施方式4的使用了隔行传输型CCD的等效电路的一个结构例的图。
图8是表示本发明的实施方式5的照相机的主体的控制系统的方框图。
图9是表示安装了本发明的实施方式1的摄像装置的透镜交换式数码相机的概略结构的图。
图10是表示以往的单镜头反光照相机的概略结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
〔摄像装置的结构〕
图1是对本发明的实施方式1的摄像装置所包含的摄像元件的剖面进行了一部分放大的图。图2是对本发明的实施方式1的摄像装置的剖面进行了一部分放大的图。图2所示的摄像装置1包括：图1所示的摄像元件10；以及具有相位差检测方式的焦点检测机构的相位差检测传感器20。
摄像元件10由半导体材料构成，包括：光电变换单元12、垂直寄存器13、传输路径14、遮光单元(mask)15、彩色滤光片16、以及微透镜17，其中，光电变换单元12包含基板11。光电变换单元12吸收光并产生电荷。光电变换单元12由排列着的接受光的受光单元(也称为“像素”)构成。彩色滤光片16和微透镜17与各个像素相对应地配置。各个受光单元的电荷经由垂直寄存器13和传输路径14作为电信号被输出。通过从摄像元件10的摄像面整体获得各个受光单元的位置信息及其电荷，摄像元件10将形成于摄像面上的光学图像变换成用于形成图像信号的电信号。Si(硅)基被用作基板11。此外，摄像元件10是本发明的第一光电变换元件的一个例子。
在本实施方式中，光电变换单元12在其基板11的一部分具有凹部。基板11的凹部的光轴方向的厚度比其他部分薄。基板11的凹部可透过光。即，基板11的凹部形成透光部18。这样，摄像元件10以能够透过光的方式构成。并且，摄像装置1以透过摄像元件10的透光部18的光能够到达相位差检测传感器20的方式构成。此外，根据上述结构，光电变换单元12具有：透光率较低的第一光电变换单元19；以及形成于透光部18的、透光率比第一光电变换单元19高的第二光电变换单元23。另外，第三光电变换单元24位于第一光电变换单元19与第二光电变换单元23的中间区域。关于第一光电变换单元19、第二光电变换单元23、以及第三光电变换单元24将在后面详细论述。
这里，基板11的凹部通过对Si基的一部分进行切削、研磨、或者蚀刻使该部分变薄而形成。例如，在使Si基成为2～3μm的厚度而形成透光部18时，光电变换单元12可透过光。在本实施方式中，基板11的凹部在光轴方向的厚度为3μm左右，可透过约50％的近红外光。通常，Si基以来自光电变换单元12的光难以透过到拍摄者一方的厚度来形成。这是因为在光透过到拍摄者一方时，由光电变换单元12产生的电荷的量减少，电信号的输出降低的缘故。
图1所示的凹部的侧面以透过光不反射到相位差检测传感器20的角度形成。这是因为从凹部的侧面反射的光射入相位差检测传感器20时，会在相位差检测传感器20上形成不是实像的像，从而可能导致相位差检测传感器20出现错误检测的缘故。
相位差检测传感器20由分离透镜21和线性传感器(line sensor)22构成。相位差检测传感器20配置在与透光部18相对应的位置上。相位差检测传感器20接受来自摄像元件10的透过光并进行相位差检测。然后，相位差检测传感器20将接受到的透过光变换成用于测距的电信号。此外，相位差检测传感器20是本发明的第二光电变换元件的一个例子。
在本实施方式中，摄像元件10具有多个透光部18。并且，在与各个透光部18对应的位置分别设置有相位差检测传感器20，以使其接受来自各个透光部18的透过光。
在从未图示的拍摄透镜导入的被摄体像透过摄像元件10的透光部18，射入到相位差检测传感器20的分离透镜21时，透过光由分离透镜21进行光瞳分割，同一被摄体像被分别成像为线性传感器22上的两个部分。在保持照相机的镜头(lens)的焦距是固定的状态下变化被摄体距离时，线性传感器22上的两个被摄体像的间隔发生变化。在相位差检测传感器20中，在焦点对准被摄体时，被摄体像成像在线性传感器22上的预先确定的位置上。这里，当被摄体像成像在与线性传感器22上预先确定的位置不同的位置上时，相位差检测传感器20能够检测离焦方向和离焦量。
进而，在摄像装置1中，能够在保持被摄体像射入光电变换单元12的状态下、即，边对摄像元件10进行曝光，边通过相位差检测传感器20进行相位差检测方式的焦点检测。另外，在此基础上，还能够实现(1)边显示来自摄像元件10的图像信号边进行拍摄，(2)一并使用相位差检测方式的焦点检测和对比方式的焦点检测。
<变形例>
在本实施方式中，说明了将光电变换单元12的基板11的一部分变薄从而使摄像元件10能够透过光的例子，但不限于此。例如，作为使摄像元件透过光的其他方法，也可以使基板11整体变薄来透过光。另外，还可以在基板11的一部分设置贯通孔来透过光。
(实施方式2)
〔其他摄像装置的结构〕
图3是对本发明的实施方式2的摄像装置的剖面进行了一部分放大的图。图3所示的摄像装置1a具有在与图1和图2所示的实施方式1对应的摄像元件10与相位差检测传感器20之间配置了聚光透镜30的结构。
从未图示的拍摄透镜导入的被摄体像透过光电变换单元12射入聚光透镜30，从而能够将不断扩大的被摄体像拍摄得紧凑。另外，能够缩小对分离透镜21的射入角度，能够通过分离透镜21抑制像差(距离理想的成像的偏差)。进而，能够缩小线性传感器22上的被摄体像间隔，所以还能够缩小线性传感器22的宽度。
另外，通过加入聚光透镜30，相对于离焦移动的、线性传感器22上的光瞳分割宽度的移动变小，因此，能够进行各种交换透镜的从最近距离到无限远距离的测量。
进而，在无法缩小线性传感器22的像素间距，而测距精度严苛等情况下，通过并列设置聚光透镜30的焦距不同的用于远距离和用于近距离的相位差检测传感器，对用于远距离和用于近距离的相位差检测传感器进行切换，能够确保所需要的测距精度。换言之，通过并列设置聚光透镜30的焦距不同的相位差检测传感器，能够扩大线性传感器22的像素间距，还可以期待高感光度、降低成本等效果。
另外，在图2所示的、没有聚光透镜30的情况下，相对于离焦移动的、线性传感器22上的光瞳分割宽度的移动变大，因此，还能够对应在对焦附近的超高精度的测距。
(实施方式3)
〔摄像装置的应用例〕
图4是本发明的实施方式3的摄像装置的立体图。在图4所示的摄像装置1b中配置可选择的多个相位差检测传感器20，上述相位差检测传感器20由分离透镜21和线性传感器22构成。如图4所示，在本实施方式中，九个相位差检测传感器20与透光部18相对应分别配置在摄像面上。九个相位差检测传感器20通过形成在摄像面上的光学图像在各个不同位置的像进行相位差检测。即，摄像元件10具有配置了相位差检测传感器20的多个测距点。各个相位差检测传感器20根据所配置的位置，对应于在线性传感器22上成像的各个被摄体像的位置输出测距数据。
在将该摄像装置1b安装在照相机上时，拍摄者能够选择拍摄帧上的任意的测距点。另外，照相机一方也能够通过自动优化算法(optimization algorithm)选择最佳的测距点，基于从对应于所选择的测距点的相位差检测传感器20输出的测距数据，自动地驱动聚焦透镜进行对焦。例如，只需以从多个测距数据中选择与最接近照相机的测距数据对应的测距点的方式设定自动优化算法，就能够减少发生拍出聚焦不实的照片等的几率。
(实施方式4)
〔透光部上的光电变换元件的输出校正〕
如图1和图2所示，光电变换单元12具有透光率较低的第一光电变换单元19、以及形成于透光部18的、透光率比第一光电变换单元19高的第二光电变换单元23。在第二光电变换单元23中，通过被摄体光的一部分透过，相对地光电变换效率相比第一光电变换单元19要小。因此，即使接受相同的光量，第二光电变换单元23的蓄积电荷量也比第一光电变换单元19的要少。因此，在对从摄像元件10输出的电信号只进行以往的图像处理时，存在对应于透光部18的部分的图像与对应于第一光电变换单元19的部分的图像不同地被拍摄的可能性。例如，存在对应于透光部18的部分的图像被拍摄得比对应于第一光电变换单元19的部分的图像暗的可能性。
进而，第二光电变换单元23的输出的降低因光的波长的不同而不同。这是因为波长越大透过基板11的透过率越大的缘故。所以，对应于形成在各个像素上的彩色滤光片16，受波长的影响，透过的光量产生差异。因此，通过以以下所示的关系使每个色的校正量不同，能够获得稳定的图像输出。这里，例如使用放大等作为颜色校正的方法。
第二光电变换单元的R像素校正量-第一光电变换单元的R像素校正量＝Rk
第二光电变换单元的G像素校正量-第一光电变换单元的G像素校正量＝Gk
第二光电变换单元的B像素校正量-第一光电变换单元的B像素校正量＝Bk
Rk＞Gk＞Bk
上述关系表示第二光电变换单元23的红(R)、绿(G)、蓝(B)各个像素的校正量与第一光电变换单元19的RGB各个像素的校正量之差。红、绿、蓝这3色中作为长波长的红的透过率最高，因此，红的像素的校正量之差最大。另外，上述3色中作为短波长的蓝的透过率最低，因此，蓝的像素的校正量之差最小。
光电变换单元12的各个像素的输出的校正量基于光电变换单元12的类别是否为配置在与透光部18对应的位置上的第二光电变换单元23、以及配置在与各个像素对应的位置上的彩色滤光片16的颜色来决定。另外，以通过来自第二光电变换单元23的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度和通过来自第一光电变换单元19的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度变得相等的方式来决定各个校正量。
<CMOS传感器>
接下来，参照图5和图6，说明将CMOS主动式像素传感器(以下简称为“CMOS传感器”)用作摄像元件10时的输出校正。图5是表示使用了CMOS传感器的等效电路的一个结构例的图。图6是表示与单位单元(unit cell)对应的等效电路的一个结构例的图。
在将图5所示的CMOS传感器50用作图1所示的摄像元件10时，在CMOS传感器50上形成透光部18。在CMOS传感器50中，以配置在对应于图1所示的透光部18的位置上的第二光电变换单元23的输出相比透光率相对地比第二光电变换单元23低的第一光电变换单元19的输出被更加放大的方式设定各个像素的放大器(相当于本发明的“放大单元”)的放大率(校正量)。由此，能够改善对应于第二光电变换单元23的部分的图像与对应于第一光电变换单元19的部分的图像不同地被显示的情况。
图5所示的单位单元51如图6所示，包括光电二极管52、放大器53、蓄积光电二极管52的电荷的电容器54、用于释放电容器54的电荷的复位开关55、以及用于将来自单位单元51的输出输出到列信号线56的选择开关58。放大器53将电荷变换为电压并输出。选择开关58通过向行选择线57输出行选择信号而进行动作。在CMOS传感器50中，能够对每个单位单元51设定放大器53的放大率，因此，能够形成第二光电变换单元23的单位单元51的输出相比透光率相对地比第二光电变换单元23低的第一光电变换单元19的单位单元51的输出被更加放大的结构。
这样的CMOS传感器50、以及设置在与CMOS传感器50的透光部18对应的位置上的相位差检测传感器20构成上述摄像装置1、1a、1b。
通过在照相机上安装使用了本实施方式的CMOS传感器50的摄像装置1、1a、1b，能够在保持被摄体像射入光电变换单元12(相当于光电二极管52)的状态下、即，边对摄像元件10(相当于CMOS传感器50)进行曝光，边通过相位差检测传感器20进行相位差检测方式的焦点检测。另外，在此基础上，还能够实现(1)边显示来自摄像元件10的图像信号边进行拍摄，(2)一并使用相位差检测方式的焦点检测和对比方式的焦点检测。此外，CMOS传感器能大量生产，因此，与具有高压模拟电路的CCD传感器相比更为廉价，另外，由于元件小，因此还具有功耗小的优点。
<CCD传感器>
接下来，参照图7说明将隔行传输型CCD(以下简称为“CCD传感器”)用作摄像元件10时的输出校正。图7是表示使用了隔行传输型CCD的等效电路的一个结构例的图。
在将图7所示的CCD传感器60用作图1所示的摄像元件10时，透光部18形成在CCD传感器60上。如上所述，优选对来自透光部18的第二光电变换单元23的输出、以及来自透光率比第二光电变换单元23低的第一光电变换单元19的输出进行不同的处理。
另一方面，CCD传感器60是二维地排列了多个单位单元61的结构。单位单元61由光电二极管62构成。从单位单元61输出的电荷经由垂直CCD63被传输到水平CCD64。放大器65将从水平CCD63输出的电荷变换成电压并输出。这样，在使用了CCD传感器60时，通过相同的放大器65对所有的单位单元61进行放大，在这种情况下无法对每个单位单元61来设定放大器65的放大率。因此，在想要对每个单位单元61来变更放大器65的放大率时，电路结构变得复杂。
因此，在将CCD传感器60用作图1所示的摄像元件10时，在图1中，优选用数码相机主体的信号处理单元对第二光电变换单元23的输出进行与透光率相对地比第二光电变换单元23低的第一光电变换单元19的输出不同的处理。这里，不同的处理是指相比第一光电变换单元19的输出，将配置在对应于透光部18的位置上的第二光电变换单元23的输出更加放大的处理。另外，不同的处理是指以通过配置在对应于透光部18的位置上的第二光电变换单元23的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度和通过第一光电变换单元19的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度变得相等的方式进行处理。由此，能够改善对应于第二光电变换单元23的部分的图像与对应于第一光电变换单元19的部分的图像不同地被表现的情况，此外，关于数码相机主体的信号处理单元将在后文论述。
(实施方式5)
〔使用了本发明的照相机的概要〕
图8是表示本实施方式5的照相机的主体(数码相机主体)的控制系统的方框图。这里，参照图8说明例如具有与图1和图2所示的实施方式1对应的摄像装置1的数码相机主体(以下简称为“照相机主体”)70。摄像装置1例如具有相当于摄像元件10的CCD传感器60(参照图7)和相位差检测传感器20。另外，还说明通过照相机主体70对摄像元件10的输出进行的处理。此外，以下说明的处理也可以适用于将CMOS传感器50(参照图5和图6)用作摄像元件10的情况。
机身微机(body microcomputer)71能够从照相机主体70的释放按钮(快门按钮)72接收信号。电源按钮73是用于向机身微机71和照相机主体70提供电力的按钮。另外，机身微机71能够向快门控制单元74发送信号。进而，机身微机71能够进行机身微机71与图像记录控制单元75之间的双向通信、机身微机71与图像显示控制单元76之间的双向通信、以及机身微机71与数字信号处理单元77之间的双向通信。另外，机身微机71具有用于存储信号的存储器68。
快门控制单元74驱动快门驱动电动机78a以基于来自机身微机71的控制信号控制快门单元78。
释放按钮72向机身微机71发送表示快门定时的信息。
摄像装置1如上述那样由CCD传感器60(参照图7)和相位差检测传感器20构成。CCD传感器60将由交换透镜单元100(参照后述的图9)的摄像光学系统形成的光学的像变换成电图像信号。CCD传感器60由摄像传感器控制单元79控制驱动。从CCD传感器60输出的图像信号依序由模拟信号处理单元80、A/D变换单元81、数字信号处理单元77、缓冲存储器82、以及图像压缩单元83进行处理。
相位差检测传感器20接受透过CCD传感器60的光，将其变换成用于测距的电信号并输出。具体而言，从线性传感器22输出电信号(图像信号)。从线性传感器22输出的图像信号依序由模拟信号处理单元80、A/D变换单元81、以及数字信号处理单元77进行处理。然后，处理后的该信号被发送到机身微机71，机身微机71计算离焦方向和离焦量。机身微机71将计算出的离焦方向和离焦量发送到交换透镜单元100的透镜微机(未图示)。其结果，通过来自透镜微机的指令驱动交换透镜单元100的聚焦透镜，进行自动聚焦。
图像信号从CCD传感器60发送到模拟信号处理单元80。模拟信号处理单元80对摄像装置1输出的图像信号进行伽马处理等模拟信号处理。从模拟信号处理单元80输出的图像信号被发送到A/D变换单元81。A/D变换单元81将从模拟信号处理单元77输出的模拟图像信号变换成数字信号。从A/D变换单元81输出的图像信号被发送到数字信号处理单元77。
数字信号处理单元77对于由A/D变换单元81变换成了数字信号的图像信号进行除去噪声、轮廓增强等数字信号处理，并且对相当于从透光部18上的第二光电变换单元23输出的电信号的图像信号进行与相当于从第一光电变换单元19输出的电信号的图像信号不同的处理。例如，作为不同的处理，对相当于从第二光电变换单元23输出的电信号的图像信号的电平进行放大。能够确定相当于透光部18的像素、以及与该像素对应的图像信号。因此，通过预先准备用于校正透过的光量的校正系数(校正量)，将图像信号的值乘以校正系数，从而对图像信号的电平进行放大。
另外，对位于配置在对应于透光部18的位置的第二光电变换单元23、以及透光率相对较低的第一光电变换单元19的中间区域的第三光电变换单元24的输出分级地进行放大。第三光电变换单元24位于图1所示的凹部的侧面。凹部的侧面的透过率分级地、或者连续地不同。因此，对于位于凹部的侧面的第三光电变换单元24的输出，根据透过率来改变放大率。在这种情况下，也预先准备校正系数，将图像信号的值乘以校正系数，从而对图像信号的电平进行放大。在以透过率高的光电变换单元构成摄像元件10整体的情况下，也可以预先准备一个校正系数，将所有的图像信号的值乘以校正系数，从而对图像信号的电平进行放大。此外，数字信号处理单元77是本发明的信号处理单元的一个例子。
进而，数字信号处理单元77根据被校正的图像信号求对比值，通知机身微机71。当然也可以只通过使用了相位差检测传感器20的相位差检测方式进行对焦，但还可以在该相位差检测方式的基础上，一并使用如下的所谓对比方式的视频AF方式：伴随聚焦透镜的驱动求对比值，求对比峰值来控制聚焦透镜。因此，能够提供通过安装摄像装置1，能够在发挥通过摄像装置1进行对比检测的高精度的视频AF功能的同时，还发挥通过离焦检测能够进行高速对焦的相位差AF功能的照相机。
从数字信号处理单元77输出的图像信号被发送到缓冲存储器82。缓冲存储器82暂时存储由数字信号处理单元77处理的图像信号。缓冲存储器82由RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等构成。
从缓冲存储器82输出的图像信号根据来自图像记录控制单元75的命令被发送到图像压缩单元83。图像压缩单元83根据图像记录控制单元75的命令对图像信号进行压缩处理。通过该压缩处理，图像信号的数据大小变得比原数据小。例如，作为该压缩方式使用JPEG(Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组)方式等。
被压缩的图像信号从图像压缩单元83发送到图像读出/记录单元84和液晶监视器85。在本实施方式中，能够边使相位差检测传感器20动作边通过液晶监视器85显示图像，因此，能够同时进行相位差检测和实时观看(liveview)。另一方面，机身微机71向图像记录控制单元75和图像显示控制单元76发送控制信号。图像记录控制单元75基于来自机身微机71的控制信号控制图像读出/记录单元84。图像显示控制单元76基于来自机身微机71的控制信号控制液晶监视器85。
图像读出/记录单元84基于图像记录控制单元75的命令将图像信号记录到内部存储器和/或者可移动存储器(removal memory)中。应与图像信号一起存储的信息包括：拍摄图像时的日期时刻、焦距信息、快门速度信息、光圈值信息、以及拍摄模式信息。
液晶监视器85基于图像显示控制单元76的命令将图像信号显示为可视图像。液晶监视器85基于图像显示控制单元76的命令显示应连同图像信号一起显示的信息。应连同图像信号一起显示的信息包括：焦距信息、快门速度信息、光圈值信息、拍摄模式信息、以及对焦状态信息。液晶监视器85是显示单元的一个例子。
另外，液晶监视器85基于图像显示控制单元75的命令，在预定的拍摄/再现模式中，显示应由拍摄者等设定的设定画面。
拍摄者等在进行拍摄时，将电源按钮73接通(ON)，在进入拍摄模式后，照相机主体的电源接通，在液晶监视器85上基于图像显示控制单元76的命令，显示由摄像装置1变换成了电图像信号的被摄体的光学图像作为可视图像。
机身微机71将用于驱动聚焦透镜的信号输出到透镜微机。
这里，使用图9说明适用了本发明的照相机的概略。图9是表示安装了本发明的实施方式1的摄像装置的透镜交换式数码相机的概略结构的图。在图9中，对于在图8中说明的结构要素附加相同的标号。
照相机主体70上能够安装和拆卸交换透镜单元100。照相机主体70不需要像以往的照相机那样在从交换透镜单元100到摄像装置1(摄像元件10)的光路上插入反光镜。另外，用于进行取景(framing)的取景器(Finder)功能能够适用实时观看。即，通过在设置于机身背面的液晶监视器85上显示由摄像装置1受光的被摄体像，能够观察被摄体像。快门单元78在照相机主体70的释放按钮72被接通(ON)时打开，将被摄体像导入摄像装置1。
在机身座(Body Mount)90上设置有可与交换透镜单元100进行电通信、以及电力供给的电接点90a。进而，在机身座90上设置有可通信的实时通信端子90b，使得能够使用需要来自机身的反馈控制的促动器(actuator)作为调焦驱动促动器，以及在进行运动图像拍摄等情况下能够从机身一方控制光圈(iris)驱动。
接下来，说明实际的拍摄动作。将在电源按钮73接通(ON)后，光圈101和快门单元78被释放，另外，摄像装置1被供给电力。之后，液晶监视器85将从摄像装置1输出的图像信号作为实时观看图像进行显示。在进行将释放按钮72按下一半的所谓半按下后，未图示的S1开关接通(ON)，机身微机71使用内置于摄像装置1的相位差检测传感器20计算离焦方向和离焦量，将计算出的数据经由实时通信端子90b发送到交换透镜单元100内的透镜微机。其结果，聚焦透镜102基于透镜微机的指令而被驱动，相位差检测方式的聚焦透镜102的对焦动作完成。
在一并使用对比方式的自动聚焦功能时，从通过相位差检测方式聚焦透镜102即将到达基于来自透镜微机的指令的目的位置的预定距离前开始，以预定间隔进行基于图像信号的对比值的计算，通过在目标位置附近驱动聚焦透镜102，在对比值成为峰值的位置使聚焦透镜停止，来完成对焦动作。
在相位差检测方式的对焦动作中，液晶监视器85也显示从摄像装置1输出的图像信号。
进而，在进行完全按下释放按钮72的所谓全按下后，未图示的S2开关接通(ON)，锁定快门单元78，对光圈101进行调光圈直至达到从摄像装置1测光的结果导出的光圈值，开始拍摄动作。
根据本实施方式的照相机，能够在保持被摄体像射入光电变换单元12的状态下、即，边对摄像元件10进行曝光，边通过相位差检测传感器20进行相位差检测方式的焦点检测。另外，在此基础上，(1)能够利用边显示来自摄像元件10的图像信号边进行相位差检测方式的高速自动聚焦的功能，并且，(2)通过一并使用相位差检测方式的焦点检测和对比方式的焦点检测，能够实现高速并且高精度的自动聚焦功能。另外，通过省去反光镜，能够节省反光镜的驱动时间，能够实现缩短释放时滞(release time lag)。另外，通过省去反光镜，能够实现小型化。
进而，将相位差检测传感器20组装在摄像装置1内，所以能够高精度地调整摄像元件10的像面与相位差检测传感器20的相对位置，能够使其具有非常高精度的离焦检测能力。
〔以往的单镜头反光系统的概要〕
这里，使用图10说明以往的单镜头反光照相机驱动系统的概略。图10是表示以往的单镜头反光照相机的概略结构的图。在图10中，对于与图9相同的结构要素附加相同的标号。
图10所示的以往的单镜头反光照相机主体110在电源接通(ON)后，主反光镜111a和副反光镜111b在图10所示的状态下待机，另外，快门单元78关闭，使摄像元件112能够放出电荷。拍摄者观察取景器接目镜113，决定构图，在半按下未图示的释放按钮后，电力分别被提供给单镜头反光照相机主体110的各个电路和交换透镜单元100的各个电路。然后，根据相位差检测单元114的测光元件的测光数据计算曝光，根据拍摄模式决定快门单元78的控制快门速度和交换透镜单元100的光圈101的光圈值。同时，通过根据相位差检测单元114的输出检测焦点状态，计算交换透镜单元100的聚焦透镜102的驱动量，开始调焦驱动系统的驱动。
进而，在释放按钮被完全按下后，主反光镜111a和副反光镜111b在图10所示的箭头方向进行反光镜上升(mirror up)，同时交换透镜单元100的光圈101通过光圈驱动系统的驱动被设定为预定的光圈值。在完成拍摄准备后，释放摄像元件112的电荷，快门单元78开始预定的曝光。在曝光结束后，主反光镜111a和副反光镜111b返回图10所示的状态，将所有的功能复位从而结束一系列的拍摄动作。
在2007年8月13日提交的特愿第2007-211163号的日本专利申请中所包含的说明书、附图和说明书摘要的公开内容，全部引用于本申请。
工业实用性
本发明的摄像装置能够提供边对摄像元件进行曝光边进行高速的焦点检测功能。因此，具有本发明的焦点检测功能的摄像装置能够适用于所谓一体式(compact)数码相机、透镜交换式数码相机等所有的照相机。另外，通过一并使用视频AF、一并省去了反光镜，能够创造出具有高速并且高精度的自动聚焦功能的非常小型的新类型数码相机。

Claims (13)

1.摄像装置，包括：
摄像元件，具有光电变换单元；以及
相位差检测传感器，进行相位差检测方式的焦点检测，
所述摄像元件在至少一部分上形成透光部，
所述光电变换单元具有基板，在所述基板上形成薄壁部，所述透光部由所述薄壁部形成，
所述相位差检测传感器配置在与所述透光部对应的位置上，并接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测方式的焦点检测。
2.如权利要求1所述的摄像装置，
所述薄壁部为透过光的厚度。
3.如权利要求1所述的摄像装置，
所述薄壁部是形成在所述基板上的凹部。
4.如权利要求3所述的摄像装置，
所述凹部通过对所述基板进行切削、研磨、或者蚀刻而形成。
5.如权利要求3所述的摄像装置，
所述凹部的侧面以不使透过光反射到所述相位差检测传感器的角度形成。
6.如权利要求1所述的摄像装置，
具有多个所述相位差检测传感器。
7.如权利要求1所述的摄像装置，
所述光电变换单元包括：
第一光电变换单元；以及
第二光电变换单元，形成在所述透光部上，透光率比所述第一光电变换单元高，
来自所述第二光电变换单元的输出与来自所述第一光电变换单元的输出相比被更加放大。
8.如权利要求7所述的摄像装置，
所述光电变换单元包括位于所述第一光电变换单元与所述第二光电变换单元的中间区域的第三光电变换单元，
来自所述第三光电变换单元的输出被分级放大。
9.照相机，包括：
摄像装置，包括具有光电变换单元的摄像元件和相位差检测传感器，所述光电变换单元包括第一光电变换单元和透光率比所述第一光电变换单元高的第二光电变换单元，所述相位差检测传感器接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测方式的焦点检测；以及
信号处理单元，对来自所述第二光电变换单元的输出进行与来自所述第一光电变换单元的输出不同的处理，
所述摄像元件在至少一部分上形成透光部，
所述第一光电变换单元和所述第二光电变换单元具有基板，在所述基板上形成薄壁部，所述透光部由所述薄壁部形成，所述第二光电变换单元形成在所述透光部上，
所述相位差检测传感器配置在与所述透光部对应的位置上。
10.如权利要求9所述的照相机，
与来自所述第一光电变换单元的输出相比，所述信号处理单元更加放大来自所述第二光电变换单元的输出。
11.如权利要求9所述的照相机，
所述信号处理单元将来自位于所述第二光电变换单元与所述第一光电变换单元的中间区域的光电变换单元的输出分级地进行放大。
12.如权利要求9所述的照相机，
所述信号处理单元进行使通过所述第二光电变换单元的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度与通过所述第一光电变换单元的输出所显示的图像的白平衡和/或者亮度变得相等的处理。
13.照相机，包括：
摄像元件，具有设置了放大单元的光电变换单元；以及
相位差检测传感器，进行相位差检测方式的焦点检测，
所述摄像元件在至少一部分上形成透光部，
所述光电变换单元具有基板，在所述基板上形成薄壁部，所述透光部由所述薄壁部形成，
所述相位差检测传感器配置在与所述透光部对应的位置上，并接受来自所述摄像元件的透过光并进行相位差检测方式的焦点检测。
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