使用输出相位差信号的成像装置调整焦点的设备和方法

摘要

一种使用成像装置调整焦点的设备和方法。所述设备包括具有第一像素和第二像素的成像装置。第一像素具有布置在第一微透镜和第一光电转换单元之间的第一光学孔径，第一光学孔径相对于第一微透镜的第一光轴是偏心的，并包括第一光轴。第二像素具有布置在第二微透镜和第二光电转换单元之间的第二光学孔径，第二光学孔径相对于第二微透镜的第二光轴是偏心的。第二光学孔径与第二光轴不接触，或者与第二光轴接触但不包括第二光轴。成像装置根据第一像素和第二像素表现出的输出相位差来输出相位差信号。所述设备还包括：控制单元，从根据第二像素的相位差信号检测对焦位置，从根据第一像素的相位差信号检测对焦方向，并驱动对焦镜头以调整焦点。

说明书

本申请要求于2011年7月21日提交到韩国知识产权局的第 10-2011-0072572号韩国专利申请的优先权益，其公开通过参考完全合并于 此。

技术领域

实施例涉及一种通过使用包括相位差检测像素的成像装置来调整焦点的 设备和方法。

背景技术

已经提出了包括相位差检测像素的装置及其控制方法，所述相位差检测 装置通过使用用于图像输入的成像装置执行相位差检测自动对焦(AF)。通常， 相位差检测像素被添加在成像像素之间，并且使用添加的像素检测相位差。 然而，仅在存在相位差检测像素的区域中执行相位差检测，而不在任何其它 区域中执行相位差检测。另外，输出具有低敏感度的添加的像素，并且必须 用对比度AF执行添加的像素的输出。此外，对于添加的像素的输出进行AF 的成功概率低。

发明内容

实施例包括一种通过使用相位差成像装置来调整焦点的设备，所述相位 差成像装置能够通过使用全部像素而不增加像素执行相位差检测并从相位差 检测获得对焦位置和对焦方向，来增加AF成功的概率并缩短AF时间。

实施例还包括一种通过使用相位差成像装置来调整焦点的方法。

根据实施例，一种用于调整焦点的设备包括：成像装置，包括布置在多 个像素中的每个像素的微透镜和光电转换单元之间的光学孔径，光学孔径相 对于相应的微透镜的光轴是偏心的，成像装置被配置用于输出相位差信号； 控制单元，从相位差信号检测对焦位置以驱动对焦镜头，并调整焦点，其中， 从成像装置的全部像素检测所述相位差信号。

根据另一实施例，一种用于调整焦点的设备包括：成像装置，包括：第 一像素，具有布置在第一微透镜和第一光电转换单元之间的第一光学孔径， 第一光学孔径相对于第一微透镜的第一光轴是偏心的，并包括第一光轴；第 二像素，具有布置在第二微透镜和第二光电转换单元之间的第二光学孔径， 第二光学孔径相对于第二微透镜的第二光轴是偏心的，第二光学孔径与第二 光轴不接触，或者与第二光轴接触但不包括第二光轴，成像装置被配置用于 根据第一像素和第二像素表现出的输出相位差来输出相位差信号；控制单元， 从根据成像装置的第二像素的相位差信号检测对焦位置，从根据成像装置的 第一像素的相位差信号检测对焦方向，并驱动对焦镜头以调整焦点。

对焦方向可以是将对焦镜头驱动至焦点对准位置的对焦方向，并且对焦 方向可指示接近方向或远离方向。

控制单元可进行控制以根据对焦方向将对焦镜头驱动至焦点对准位置附 近，并随后可进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦镜头驱动至焦 点对准位置。

控制单元可进行控制以按照根据第一像素的相位差信号的对焦方向驱动 对焦镜头，并可进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦镜头驱动至 焦点对准位置。

第二像素可位于成像装置的特定区域以从根据第二像素的相位差信号检 测对焦位置，第一像素可位于成像装置的除所述特定区域之外的区域以从根 据第一像素的相位差信号检测对焦方向。

如果根据第二像素可获得相位差信号，则控制单元可从根据第二像素的 相位差信号检测对焦位置，并可进行控制以将对焦镜头驱动至焦点对准位置， 如果不可以根据第二像素获得相位差信号，则控制单元可通过获得根据第一 像素的相位差信号来检测对焦方向，可进行控制以按照检测到的对焦方向驱 动对焦镜头，并可进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦镜头驱动 至焦点对准位置。

如果根据第二像素可获得相位差信号，则控制单元可从根据第二像素的 相位差信号检测对焦位置，并可进行控制以将对焦镜头驱动至焦点对准位置， 如果不可以根据第二像素获得相位差信号，则控制单元可通过获得根据第一 像素的相位差信号来检测对焦位置和对焦方向，可进行控制以将对焦镜头驱 动至焦点对准位置附近，并可进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对 焦镜头驱动至焦点对准位置。

根据另一实施例，一种调整焦点的方法包括：从成像装置的全部像素检 测相位差信号，所述成像装置包括布置在多个像素中的每个像素的微透镜和 光电转换单元之间的光学孔径，光学孔径相对于微透镜的光轴是偏心的；

输出相位差信号；

从相位差信号检测对焦位置；

根据检测的对焦位置驱动对焦镜头以调整焦点。

根据另一实施例，一种调整焦点的方法包括：从包括第一像素和第二像 素的成像装置检测相位差信号，所述第一像素具有布置在第一微透镜和第一 光电转换单元之间的第一光学孔径，第一光学孔径相对于第一微透镜的第一 光轴是偏心的，并且第一光学孔径包括第一光轴，第二像素具有布置在第二 微透镜和第二光电转换单元之间的第二光学透镜，第二光学孔径相对于第二 微透镜的第二光轴是偏心的，第二光学孔径与第二光轴不接触，或者与第二 光轴接触但不包括第二光轴，其中，根据第一像素和第二像素表现出的输出 相位差检测相位差信号；从根据成像装置的第二像素的相位差信号检测对焦 位置，从根据成像装置的第一像素的相位差信号检测对焦方向；按照对焦方 向将对焦镜头驱动至检测的对焦位置以调整焦点。

对焦方向可以是将对焦镜头驱动至焦点对准位置的对焦方向，并且对焦 方向可指示接近方向或远离方向。

所述方法可包括：按照根据相位差信号的对焦方向信号进行控制以将对 焦镜头驱动至焦点对准位置附近，并进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF) 将对焦镜头驱动至焦点对准位置。

所述方法可包括：按照根据相位差信号的对焦方向信号进行控制以按照 对焦方向驱动对焦镜头，并进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦 镜头驱动至焦点对准位置。

第二像素可位于成像装置的特定区域以根据相应的相位差信号检测对焦 位置，第一像素可位于除所述特定区域之外的区域以从相应的相位差信号检 测对焦方向。

所述方法可包括：如果根据第二像素可获得相位差信号，则从相位差信 号检测对焦位置，并进行控制以将对焦镜头驱动至焦点对准位置，如果不可 以根据第二像素获得相位差信号，则通过获得根据第一像素的相位差信号来 检测对焦方向，进行控制以按照检测到的对焦方向驱动对焦镜头，并进行控 制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦镜头驱动至焦点对准位置。

所述方法可包括：如果根据第二像素可获得相位差信号，则从相位差信 号检测对焦位置，并进行控制以将对焦镜头驱动至焦点对准位置，如果不可 以从第二像素获得相位差信号，则通过获得根据第一像素的相位差信号来检 测对焦位置和对焦方向，进行控制以将对焦镜头驱动至焦点对准位置附近， 并进行控制以通过执行对比度自动对焦(AF)将对焦镜头驱动至焦点对准位 置。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，以上和其它特征和优点将变得更 加明显，其中：

图1是示出根据实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点的设备的结 构的框图；

图2是通过使用根据实施例的图1的成像装置解释相位差像素的原理的 示图；

图3A和图3B是用于解释根据实施例的根据图2的光接收像素的相位差 的曲线图；

图4是示出构成一般成像装置的像素的结构的示图；

图5是示出根据实施例的构成图1的相位差成像装置的像素的结构的示 图；

图6是示出根据另一实施例的构成成像装置的像素的结构的示图；

图7A和图7B是示出根据实施例的图5的成像装置的相位差像素的掩模 位置和成像镜头之间的关系的示图；

图8示出成像装置的一般Bayer样式像素结构；

图9A和图9B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水平 方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素；

图10A和图10B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以垂 直方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素；

图11A和图11B是示出根据另一实施例的相位差像素的掩模位置和成像 镜头之间的关系的示图；

图12A和图12B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水 平方向配置的图11A和图11B的成像装置的相位差像素；

图13A和图13B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以垂 直方向配置的图11A和图11B的成像装置的相位差像素；

图14A和图14B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水 平方向和垂直方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素；

图15示出根据实施例的图9A、图9B、图10A、图10B、图13A、图13B、 图14A和图14B的成像装置的相位差像素的组合配置；

图16示出根据实施例的图14A和图14B的成像装置的相位差像素的配 置；

图17示出根据另一实施例的图15的成像装置的相位差像素的组合配置；

图18是用于解释根据实施例的具有高对焦位置检测精度的相位差像素 的原理的示图；

图19A和图19B是示出根据实施例的相位差像素的掩模位置和F2.8的 成像镜头之间的关系的示图；

图20A和图20B示出根据实施例的通过使用图19A和图19B的F2.8的 成像镜头以水平方向配置的图19A和图19B的成像装置的相位差像素；

图21示出根据实施例的图9A、图9B、图20A和图20B的成像装置的 相位差像素的组合配置；

图22A和图22B示出根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和图 19B中示出的相位差像素；

图23A和图23B示出根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和图 19B中示出的相位差像素；

图24示出根据实施例的图22A、图22B、图23A和图23B中示出的相 位差像素的组合配置；

图25A和图25B示出根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和图 19B中示出的相位差像素；

图26A和图26B示出根据实施例的以垂直方向配置的图25A和图25B 的相位差像素；

图27示出根据实施例的图25A、图25B、图26A和图26B的相位差像 素的组合配置；

图28示出根据另一实施例的图27的相位差像素的组合配置；

图29A和图29B示出根据另一实施例的图25A和图25B的相位差像素 的配置；

图30A和图30B示出根据实施例的通过相对于右、上、左、下方向检测 相位差来检测对焦位置的相位差像素的MA配置；

图31A和图31B示出根据实施例的通过相对于左、上、右、下方向检测 相位差来检测对焦位置的相位差像素的NA配置；

图32A和图32B示出根据实施例的通过相对于右、上、左、下方向检测 相位差来检测对焦方向的相位差像素的MB配置；

图33A和图33B示出根据实施例的通过相对于左、上、右、下方向检测 相位差来检测对焦方向的相位差像素的NB配置；

图34示出根据实施例的图30A、图30B、图31A、图31B、图32A、图 32B、图33A和图33B的相位差像素的组合配置；

图35A和图35B是示出根据实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点 的方法的操作的流程图；

图36是示出根据另一实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点的方 法的操作的流程图；

图37A和图37B是示出根据另一实施例的通过使用相位差成像装置调整 焦点的方法的操作的流程图。

具体实施方式

特定实施例将在附图中被示出并将在书面说明中被详细地描述；然而， 这不应被理解为限制，应理解，不脱离精神和技术范围的所有的改变、等同 和替换被包含在权利要求所记载的本发明之内。在描述中，当现有技术的某 些详细解释被认为可能不必要地使权利要求记载的本发明的实质不清楚时， 省略现有技术的这些详细解释。

现在将参照附图更全面地描述实施例，在附图中示出了示例性实施例。 在附图中，相同的标号表示相同的元件，因此，提供一次其详细的描述。

图1是示出根据实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点的设备的结 构的框图。

参照图1，数字图像处理装置100和镜头被彼此分离地配置，但是成像 装置108以与数字图像处理装置100集成的方式被配置。另外，包括成像装 置108的数字图像处理装置100可执行相位差自动对焦(AF)口对比度AF。

数字图像处理装置100包括成像镜头101，成像镜头101包括对焦镜头 102。数字图像处理装置100具有对焦检测能力，因此可操作对焦镜头102。 成像镜头101包括：镜头操作单元103，操作对焦镜头102；镜头位置检测单 元104，检测对焦镜头102的位置；镜头控制单元105，控制对焦镜头102。 镜头控制单元105将关于对焦检测的信息发送到数字图像处理装置100的 CPU 106。

数字图像处理装置100包括成像装置108，因此捕捉入射到成像镜头101 并通过成像镜头101透射的光，从而产生图像信号。成像装置108可包括以 矩阵形式布置的多个光电转换单元(未示出)以及从光电转换单元传输电荷的 传输路径(未示出)，从而读取图像信号。

成像装置控制单元107产生时序信号，从而控制成像装置108捕获图像。 另外，当多条扫描线中的每个扫描线上的电荷累积终止时，成像装置控制单 元107顺序地读出图像信号。

读出的图像信号经过模拟信号处理单元109由A/D转换单元110转换为 数字图像信号，并随后被输入到图像输入控制器111并在控制器111中被处 理。

输入到图像输入控制器111的数字图像信号经过分别由AWB检测单元 116、AE检测单元117和AF检测单元118执行的自动白平衡(AWB)、自动曝 光(AE)和AF计算。AF检测单元118在对比度AF期间输出对于对比度值的 检测值，并在相位差AF期间将像素信息输出到CPU 106，从而允许在CPU 106 中执行相位差计算。可通过计算多个像素行信号之间的相关性来获得由CPU 106执行的相位差计算。作为相位差计算的结果，可获得焦点的位置或方向。

还将图像信号存储在同步动态随机存取存储器119(SDRAM)(即，临时存 储器)中。数字信号处理单元112执行一系列的图像信号处理操作(诸如，伽马 校正)，以创建可显示的实时取景图像或捕捉的图像。压缩/解压缩单元113以 JPEG压缩格式或H.264压缩格式对图像信号进行压缩，或者在执行图像信号 处理时对图像信号进行解压缩。包括在压缩/解压缩单元113中压缩的图像信 号的图像文件经由介质控制器121被发送到存储卡122并被存储于其中。

图1中，CPU 106、模拟信号处理单元109、A/D转换单元110、图像输 入控制器111、数字信号处理单元112、压缩/解压缩单元113、视频控制器114、 AWB检测单元116、AE检测单元117、AF检测单元118和介质控制器121 可被称为图像处理电路。图像处理电路通常可被共同地称为集成电路(IC)， CPU 106可以是图像处理电路。

用于显示的图像信息被存储在视频RAM 120(VRAM)中，图像经由视频 编码器114被显示在LCD 115上。CPU 106控制数字图像处理装置100的每 个单元的整体操作。电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)123存储和维护 用于校正成像装置108的像素的缺陷的信息或关于像素缺陷的调整信息。操 作单元124是这样的单元，通过该单元，用户的各种命令被输入以操作数字 图像处理装置100。操作单元124可包括各种按钮，诸如，快门释放按钮、 主按钮、模式转盘、菜单按钮等。

图2是通过使用根据实施例的图1的成像装置108解释相位差像素的原 理的示图。

透射通过成像镜头11的目标的光透射通过微透镜阵列14透射而入射到 光接收像素R(15)和光接收像素L(16)。用于限制成像镜头11的光瞳(pupil)12 和光瞳13的掩模(mask)17和掩模18，或者限制性光学孔径被分别形成在光 接收像素R(15)和光接收像素L(16)的部分之中。在成像镜头11的光瞳12和 光瞳13中，来自成像镜头11的光轴10之上的光瞳12的光入射到光接收像 素L(16)，来自成像镜头11的光轴10之下的光瞳13的光入射到光接收像素 R(15)。由微透镜阵列14反向透射到光瞳12和光瞳13的光通过掩模17和掩 模18或光学孔径被光接收像素R(15)和光接收像素L(16)接收，这被称为光瞳 分割。

图3A和图3B是用于解释根据实施例的根据图2的光接收像素的相位差 的曲线图。在图3A和图3B中示出通过微透镜阵列14的光瞳分割的光接收 像素R(15)和光接收像素L(16)的连续输出。在图3A和图3B中，横轴表示光 接收像素R(15)和光接收像素L(16)的位置，纵轴表示光接收像素R(15)和光接 收像素L(16)的输出值。参照图3A和图3B，示出光接收像素R(15)和光接收 像素L(16)的输出的曲线图表现出相同的形状，但是针对位置表现出不同相 位。这是由于来自成像镜头11的偏心形成的光瞳12和光瞳13的光的成像位 置彼此不同。因此，当来自偏心形成的光瞳12和光瞳13的光的焦点彼此不 一致时，光接收像素R(15)和光接收像素L(16)表现出如图3A所示的输出相 位差。另一方面，当来自偏心光瞳12和光瞳13的焦点彼此一致时，在如图 3B所示的相同位置形成图像。另外，可通过焦距差确定焦点的方向。焦点前 移表示对象处于焦点前移状态，在图3A中示出焦点前移。参照图3A，光接 收像素R(15)的输出的相位比处于对焦的相位时的相位向左进一步偏移，光接 收像素L(16)的输出的相位比处于对焦的相位时的相位向右进一步偏移。相 反，焦点后移表示对象处于焦点后移状态。在这种情况下，光接收像素R(15) 的输出的相位比处于对焦的相位时的相位向右进一步偏移，光接收像素L(16) 的输出的相位比处于对焦的相位时的相位向左进一步偏移。可将光接收像素 R(15)和光接收像素L(16)的相位之间的偏移量转换为焦点之间的偏差量。

图4是示出构成一般成像装置的像素的结构的示图。

参照图4，示出两个像素。这两个像素包括微透镜21、表面层22、滤色 层23、布线层24、光电二极管层25和基底层26。每个像素的光电转换单元 可包括布线层24和光电二极管层25的至少某些部分。

来自目标的光经由微透镜21进入每个像素的光电二极管层25，每个像 素的光电二极管层25中的光电二极管产生用作像素信息的电荷。通过布线层 24释放产生的电荷。这样的来自目标的入射光是透射通过成像镜头的出射光 瞳的所有光，可对应于像素位置获得与目标位置相应的亮度信息。通常，滤 色层23可以是包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)像素的层。另外，滤色层23 可包括青色(C)、洋红色(M)和黄色(Y)的像素。

图5是示出根据实施例的构成图1的相位差成像装置108的像素的结构 的示图。在图5中示出通过在图4中示出的成像装置的光学孔径中形成的掩 模27和掩模28来获得相位差像素以获得图3A和图3B中示出的R信号和L 信号的示例性实施例。

参照图5，R像素的掩模27和L像素的掩模28均被插入在微透镜21和 光电二极管层25之间，但是掩模27和掩模28的位置不限于图5中示出的示 例。例如，掩模27和掩模28可被插入在微透镜21和光电二极管层25之间 的其它地方。在图5中，微透镜21的光轴均由点划线表示，光从微透镜21 入射所通过的路径均由虚线表示。当掩模27和掩模28对应于微透镜21的光 轴时，入射到光电二极管层25上的光量分别被掩模27和掩模28限制为50％。

图6是示出根据另一实施例的构成成像装置108的像素的结构的示图。 在该实施例中，代替成像装置108的光学孔径中的掩模的信息，布线层24被 布置在每个像素的一侧，因此可获得掩模效果。

当设计成像装置时，由于每个像素包括布线层24，每个像素的开口率通 常被限制为大约40％。在图6中，布线层24被布置在每个像素的末端，从而 完成用作相位差像素的R像素和L像素的构建。然而，在该实施例中，需要 针对R像素和L像素配置布线层24。因此，在整体配置中，布线层24被布 置为具有锯齿形配置。

以下，为了便于解释，40％的像素的实际开口率将被描述为100％的开口 率。例如，在以下描述中的70％的开口率表示28％的实际的开口率。

图7A和图7B是示出根据实施例的图5的成像装置的相位差像素的掩模 位置与成像镜头之间的关系的示图。

图7A示出成像镜头31、图5的成像装置的R像素33、掩模34的俯视 图和在成像镜头31之上且入射到掩模34的光瞳32。图7B示出成像镜头36、 图5的成像装置的L像素38、掩模39的俯视图和成像镜头36之上且入射到 掩模39的光瞳37。

透射通过成像镜头31的光瞳32或成像镜头36的光瞳37的光分别入射 到R像素33或L像素38上。掩模34和掩模39均具有相对于成像镜头31 和成像镜头36的光轴的大约50％的开口率。换句话说，R像素33和L像素 38均具有相对于成像镜头31和成像镜头36的光轴的大约50％的开口率，R 像素33和L像素38中的每个光学孔径不与光轴接触，或者与光轴接触但不 包括光轴。

图7A和图7B中示出的R像素33和L像素38可不必被布置为彼此相 邻。另外，图7A和图7B示出在成像镜头31和成像镜头36的光轴附近布置 的像素的配置。如果将像素布置为进一步远离成像镜头31和成像镜头36的 光轴以校正cos⁴θ定律，则成像镜头31和成像镜头36的光轴和掩模34和掩 模39的位置以屏幕的向外的方向偏移。

图8示出成像装置的一般Bayer样式像素结构。

参照图8，布置了三种颜色(即，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))的滤色器， 并将4个像素配置为一个单元。在这里，在该单元中布置了两个G像素。

图9A和图9B示出了根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水 平方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素。

图9A示出滤色器和R像素33的配置以及滤色器和L像素38的配置， 图9B示出掩模34和掩模39的布置。在图9A中，RLa表示在红色(R)滤色器 中形成用于L像素38的掩模。

在图9A和图9B中，R像素33和L像素38均具有相对于成像镜头31 和成像镜头36的光轴的大约50％的开口率，R像素33和L像素38中的每个 光学孔径不与光轴接触，或者与光轴接触但不包括光轴。在这里，为了便于 解释，图9B中示出的掩模34和掩模39被称为“A型掩模”，因此水平方向 的相位差像素的配置被称为HA。

在图9A和图9B中，L像素被布置在第一行41和第二行42，R像素被 布置在第三行43和第四行44。如图3A和图3B所示，获得第一行41和第二 行42的每个像素的像素行信号或第一行41的每个L像素和第二行42的每个 像素的像素行信号之和(合并(binning)输出)，并获得第三行43和第四行44的 每个像素的像素行信号或第三行43和第四行44的每个像素的像素行信号之 和(合并输出)，以计算R像素和L像素之间的相位差。在这里，用于获得合 并输出的区域不限于以上示例，并可针对更宽的区域执行合并输出。另外， 可对相同颜色的像素执行合并输出。当获得相同颜色的像素的合并输出时， 可在实时取景图像中使用合并输出。像素行信号被获得作为水平方向的线图 像。因此，可检测具有水平方向上的对比度改变的图像。

如上所述，HA由具有相对于成像镜头31和成像镜头36的光轴的大约 50％的开口率的像素构成，所述像素中的每个光学孔径不与光轴接触，或者 与光轴接触但不包括光轴，因此相邻像素之间不会发生串扰，可从相位差信 息获得目标的水平方向上的焦点的位置。

图10A和图10B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以垂 直方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素。

图10A示出滤色器和R像素33的配置以及滤色器和L像素38的配置， 图10B示出掩模34和掩模39的布置。

在图10A和图10B中，R像素33和L像素38均具有相对于成像镜头 31和成像镜头36的光轴的大约50％的开口率，R像素33和L像素38中的 每个光学孔径不与光轴接触，或者与光轴接触但不包括光轴。在这里，为了 便于解释，图10B中示出的掩模34和掩模39被称为“A型掩模”，因此垂直 方向的相位差像素的配置被称为VA。

在图10A和图10B中，L像素被布置在第一列51和第二列52，R像素 被布置在第三列53和第四列54。如图3A和图3B所示，获得第一列51和第 二列52的每个像素的像素列信号或第一列51的每个L像素和第二列52的每 个像素的像素列信号之和(合并输出)，并获得第三列53和第四列54的每个像 素的像素列信号或第三列53的每个像素和第四列54的每个像素的像素列信 号之和(合并输出)，以计算R像素和L像素之间的相位差。

像素列信号被获得作为垂直方向的线图像。VA的像素列信号可被用于检 测具有垂直方向的对比度改变的图像，因此可从相位差信息获得目标的垂直 方向上的焦点的位置。

图11A和图11B是示出根据另一实施例的相位差像素的掩模的位置和成 像镜头之间的关系的示图。

图11A示出成像镜头61、图5的成像装置的R像素63、掩模64的俯视 图和成像镜头61之上且入射到掩模64的光瞳62。图11B示出成像镜头66、 图5的成像装置的L像素68、掩模69的俯视图和成像镜头66之上且入射到 掩模69的光瞳67。

已经透射通过成像镜头61的光瞳62的光和已经透射通过成像镜头66 的光瞳67的光分别入射到R像素63和L像素68上。尽管分别放置了掩模 34和掩模39以允许图7A和图7B的实施例的R像素33和L像素38具有相 对于光轴的大约50％的开口率，但是可分别定位掩模64和掩模69以允许R 像素63和L像素68具有相对于光轴的50％或更大(例如，75％)的开口率。 换而言之，在该实施例中，R像素63具有相对于成像镜头61的光轴的50％ 或更大的开口率，R像素63的光学孔径包括光轴，L像素68具有相对于成 像镜头66的光轴的50％或更大的开口率，L像素68的光学孔径包括光轴。R 像素63的光学孔径的中心在成像镜头61的光轴的右侧，L像素68的光学孔 径的中心在成像镜头66的光轴的左侧。

在图7A和图7B的R像素33和L像素38中，光瞳32和光瞳37之间 不存在重叠部分，因此R像素33和L像素38的相位差信息彼此不重叠，导 致相对小的自动对焦(AF)误差。另一方面，与图11A和图11B的R像素63 和L像素68相比，获得较暗的图像。相反，在图11A和图11B的R像素63 和L像素68中，光瞳62和光瞳67之间存在重叠部分，因此R像素63和L 像素68的相位差信息彼此重叠，导致相对大的AF误差。另一方面，与图7A 和图7B的R像素33和L像素38相比，获得较亮的图像。

图12A和图12B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水 平方向配置的图11A和图11B的成像装置的相位差像素。

图12A示出滤色器和R像素63的配置以及滤色器和L像素68的配置， 图12B示出掩模64和掩模69的布置。

虽然图9A和图9B中示出的R像素和L像素均具有相对于成像镜头31 和成像镜头36的大约50％的开口率，每个像素的光学孔径不与光轴接触，或 者与光轴接触但不包括光轴，但是图12A和图12B的R像素和L像素均具有 相对于成像镜头61和成像镜头66的大约75％的开口率，每个像素的光学孔 径包括光轴。

在这里，为了便于解释，掩模64和掩模69被称为“B型掩模”，因此， 水平方向的相位差像素的配置可被称为HB。

在图12A和图12B中，L像素被布置在第一行71和第二行72，R像素 被布置在第三行73和第四行74。如图3A和图3B所示，获得第一行71和第 二行72的每个像素的像素行信号或者第一行71的每个L像素和第二行72 的每个像素的像素行信号之和(合并输出)，并获得第三行73和第四行74的每 个像素的像素行信号或者第三行73和第四行74的每个像素的像素行信号之 和(合并输出)，以计算R像素和L像素之间的相位差。

对于图12A和图12B的HB，HB的光学孔径足够大，因而成像装置可 令人满意地显示图像。然而，当对HB执行相位差检测时，HB的光学孔径均 包括成像镜头的光轴，因此会发生相邻像素之间的串扰。换而言之，L像素 信息被包括在R像素的偏移信息中，因此R像素的偏移信息中包括了横向偏 移信息。因此，难以从可从HB获得的相位差信息获得关于焦点位置检测的 信息，但是可从所述相位差信息获得目标的对焦方向。

图13A和图13B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以垂 直方向配置的图11A和图11B的成像装置的相位差像素。

图13A示出滤色器和R像素63的配置以及滤色器和L像素68的配置， 图13B示出掩模64和掩模69的布置。在图13A中，RLb表示在红色(R)滤 色器中形成用于L像素68的掩模。

虽然图9A和图9B中示出的R像素和L像素均具有相对于成像镜头31 和成像镜头36的大约50％的开口率，并且每个像素的光学孔径不与光轴接触， 或者与光轴接触但不包括光轴，但是图13A和图13B的R像素和L像素均具 有相对于成像镜头61和成像镜头66的大约75％的开口率，并且每个像素的 光学孔径包括光轴。

在这里，为了便于解释，掩模64和掩模69被称为“B型掩模”，因此， 垂直方向的相位差像素的配置可被称为VB。

在图13A和图13B中，L像素被布置在第一列81和第二列82，R像素 被布置在第三列83和第四列84。如图3A和图3B所示，获得第一列81和第 二列82的每个像素的像素列信号或者第一列81的每个L像素和第二列82 的每个像素的像素列信号之和(合并输出)，并获得第三列83和第四列84的每 个像素的像素列信号或者第三列83和第四列84的每个像素的像素列信号之 和(合并输出)，以计算R像素和L像素之间的相位差。

与图12A和图12B的HB相同，可从VB获得的相位差信息可被用于获 得目标的对焦方向。

图14A和图14B示出根据实施例的基于图8的Bayer样式像素结构以水 平方向和垂直方向配置的图7A和图7B的成像装置的相位差像素。

R像素和L像素均具有50％的开口率，因此可获得对焦方向。水平和垂 直方向的相位差像素的配置被称为HVA。在HVA配置中，数量多于R像素， B像素的G像素被用作水平方向和垂直方向上的检测像素。

图15示出根据实施例的图9A、图9B、图10A、图10B、图13A、图13B、 图14A和图14B的成像装置的相位差像素的组合配置。

实际上，成像装置例如可以是14.6M像素成像装置，该成像装置具有水 平方向布置的4670个像素和垂直方向布置的3100个像素的像素配置。然而， 在此实施例中，为了以示图形式进行解释，布置了较少的像素。

参照图15，HA和VA被布置在成像装置的中心区域，HVA被布置在HA 和VA彼此交叉的地方。VB被布置在中心区域的左侧区域和右侧区域，HB 被布置在布置了HA、VA和HVA的区域以外的中心区域的附近。在这里， VA被布置在HB周围。

作为成像装置的光瞳的光学条件，位于成像装置的中心区域的HA和HB 的布置用于防止渐晕现象(vignetting phenomenon)。例如，因为不会发生光渐 晕现象，所以光圈为F6.7或更小的镜头可获得高对焦位置检测精度。由于光 渐晕现象发生在成像装置的中心区域之外的区域，因此布置了用于对焦方向 检测的HB和VB，HB和VB不会引起密度(density)方面的问题。由于光渐晕 现象根据离成像镜头的光轴的距离而增加，并且不管是否发生渐晕现象都期 望R像素和L像素被相对对称地布置，因此HB被布置在成像装置的中心区 域以及上侧区域和下侧区域，VB被布置在成像装置的左侧区域和右侧区域。 此外，在实际成像装置中，VA替代HA被布置在HB配置中。

在稍后将描述的成像装置中，用于对焦位置检测的相位差像素还可被分 散地布置在用于对焦方向检测的相位差像素(诸如HB像素和VB像素)的配置 中。

另外，在数字图像处理装置100中，在AF期间主要使用用于对焦位置 检测的HA和VA，并以辅助的方式使用用于对焦方向检测的HB和VB。

图16示出根据实施例的图14A和图14B的成像装置的相位差像素的配 置。

参照图16，HA被布置在成像装置的中心区域，VA被布置在中心区域以 外的区域。

布线层被布置为锯齿形配置的图6的成像装置的像素可具有图16的像素 配置。成像装置可具有与一般成像装置的图像质量相同的图像质量，因此可 一次使用所有的像素来检测对焦位置。在这里，R像素和L像素的布线层被 布置为锯齿形配置。

图17示出根据另一实施例的图15的成像装置的相位差像素的组合配置。

参照图17，以在成像装置的每个区域中执行水平方向和垂直方向的检测 的方式来配置像素。可在布置在成像装置的中心区域处的HA、VA、HVA和 HB所构成的九个点处执行多点检测。

已经提供了包括光圈为F6.7或更小的成像镜头的用于相位差检测的成像 装置的详细描述。明亮的成像镜头降低了对焦位置检测精度。对于光圈大于 F2.8的镜头，成像装置包括具有高对焦位置检测精度的相位差像素。

图18是用于解释根据实施例的具有高对焦位置检测精度的相位差像素 的原理的示图。

参照图18，如图2，示出成像镜头的位置和成像镜头的出射光瞳。在图 18中，示出成像镜头的F2.8的出射光瞳81、微透镜82、F6.7的出射光瞳83、 F6.7的出射光瞳83中的相位差R像素的光瞳86、F6.7的出射光瞳83中的相 位差L像素的光瞳85、F2.8的出射光瞳81中的相位差R像素的光瞳87和 F2.8的出射光瞳81的相位差L像素的光瞳84。

F2.8的光瞳84和光瞳87的位置离成像镜头的光轴具有一段距离。在这 种情况下，入射到相位差像素上的光的角度增加，当光的焦点被改变时，成 像位置出现大的改变。因此，在光的入射角度增加的配置中，检测到高等级 的相位差改变，因此对焦位置检测精确度高。

图19A和图19B是示出根据实施例的相位差像素的掩模的位置和F2.8 的成像镜头之间的关系的示图。

图19A示出成像镜头91、R像素93、掩模94的俯视图和在成像镜头91 之上并入射到掩模94上的光瞳92。图19B示出成像镜头96、L像素98、掩 模99的俯视图和在成像镜头96之上并入射到掩模99上的光瞳97。

透射通过成像镜头91的光瞳92或成像镜头96的光瞳97的光分别入射 到R像素93或L像素98上。图7A和图7B中示出的掩模34和掩模39分别 被放置以允许R像素33和L像素38具有相对于光轴的50％的开口率，而图 19A和图19B中示出的掩模94和掩模99分别被放置以允许R像素93和L 像素98具有相对于成像镜头91和成像镜头96的光轴的25％的开口率。在这 里，与F6.7的像素相比，R像素93和L像素98的光学孔径被分别放置在离 成像镜头91和成像镜头96的光轴更远的位置处。此外，当像素的尺寸增加 时，像素的光学孔径不会被制作为更小的尺寸，但是光学孔径可被放置在距 离成像镜头的光轴具有更远的的位置处。

图20A和图20B示出根据实施例的通过使用图19A和图19B的F2.8的 成像镜头以水平方向配置的图19A和图19B的成像装置的相位差像素。

图20A示出滤色器和R像素93的配置以及滤色器和L像素98的配置， 图20B示出掩模94和掩模99的布置。

参照图20A和图20B，R像素93和L像素98均具有大约25％的开口率， R像素93和L像素98的光学孔径均不包括或不接触成像镜头91和成像镜头 96的光轴，R像素93和L像素98的光学孔径分别被放置在离成像镜头91 和成像镜头96的光轴一段距离的位置处。如图20A和图20B所示的水平方 向的相位差像素的配置被称为HA25。

可从HA25获得的相位差信息是对焦位置检测信息，并且可获得具有高 精度的对焦位置检测信息。虽然在图20A和图20B中未示出，但是也可以以 垂直方向配置相位差像素，这样的配置被称为VA25。

图21示出根据实施例的图9A、图9B、图20A和图20B的成像装置的 相位差像素的组合配置。

参照图21，多个HA25被布置在成像装置的中心区域，多个VA25被布 置在中心区域的上侧和下侧。虽然在图21中未示出，但是在其它实施例中， HA可被布置在HA25和VA25之间。如果使用比F2.8的镜头更明亮的镜头 系统，则多个HA25可被布置在成像装置的中心区域，然而如果采用使用其 它镜头的系统，则HA可被布置在成像装置的中心区域。

HA被布置在布置了多个VA25的区域的上侧和下侧，VA被布置在布置 了多个VA25、多个HA25和HA的区域的左侧和右侧。另外，HB被布置在 布置了HA和VA的区域的上侧和下侧，VB被布置在布置了HB和VA的区 域的左侧和右侧。

换而言之，图21示出了布置在成像装置的中心区域处的用于对焦位置检 测的F2.8和F6.7相位差像素的配置、布置在中心区域的外侧的用于对焦位置 检测的F6.7相位差像素的配置以及布置在中心区域的最外侧的用于对焦方向 检测的相位差像素的配置。

图22A和图22B示出根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和图 19B中示出的相位差像素。

图22A示出滤色器和R像素93的配置以及滤色器和L像素98的配置， 图22B示出掩模94和掩模99的布置。

在图22A和图22B中，示出了被配置为具有70％的开口率的用于对焦方 向检测的相位差像素，这样的配置被称为HB70。虽然在图22A和图22B中 未示出，但是还可以以垂直方向配置相位差像素，这样的配置被称为VB70。

图23A和图23B示出了根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和 图19B中示出的相位差像素。

图23A示出滤色器和R像素93的配置以及滤色器和L像素98的配置， 图23B示出了掩模94和99的布置。

在图23A和图23B中，示出了被配置为具有85％的开口率的用于对焦方 向检测的相位差像素，这样的配置被称为HB85。虽然在图23A和图23B中 未示出，但是还可以以垂直方向配置相位差像素，这样的配置被称为VB85。

图24示出根据实施例的图22A、图22B、图23A和图23B中示出的相 位差像素的组合配置。

参照图24，HA被布置在成像装置的中心区域，HA还被布置在中心区 域的左上侧、右上侧、左下侧和右下侧。多个HB70被布置在布置了HA的 区域的周围。VA被布置在中心区域的左侧、右侧、上侧和下侧，多个VB70 被布置在VA被布置的区域的周围，多个HB85被布置在布置了多个HB70 的区域和布置了多个VB70的区域之间，多个VB85被布置在布置了多个 HB85、多个HB70和多个VB70的区域的左侧和右侧。

可考虑捕获的图像的质量进行这样的配置，并且进行该配置以提高边缘 区的开口率。包括这样的配置的成像装置具有校正成像镜头的阴影的效果， 并且可表现对焦位置检测能力和提高的图像质量。

图25A和图25B示出根据另一实施例的以水平方向配置的图19A和图 19B中示出的相位差像素。

图25A示出滤色器和R像素93的配置以及滤色器和L像素98的配置， 图25B示出掩模94和掩模99的布置。在图25A中，仅G像素被配置为用于 对焦位置检测的相位差像素，R像素和B像素被配置为用于对焦方向检测的 相位差像素。这样的配置被称为HC。虽然G像素具有比R像素和B像素更 小的开口率，但是G像素的数量是R像素或B像素的数量的两倍，因此不会 发生图像质量的退化。

图26A和图26B示出根据实施例的以垂直方向配置的图25A和图25B 的相位差像素。图26A示出滤色器和R像素93的配置以及滤色器和L像素 98的配置，图26B示出掩模94和掩模99的布置。这样的配置被称为VC。

图27示出了根据实施例的图25A、图25B、图26A和图26B的相位差 像素的组合配置。

可考虑捕获的图像的质量而不是成像装置本身来进行图27中的配置。 HA被布置在包括成像装置的中心区域的九个区域中，HA和多个HA25两者 被布置在中心区域，HC被布置在布置了HA的区域之间，VC被布置在布置 了HA的区域的左侧和右侧的12个区域中。这是基本配置。VB被布置在布 置了HA的区域和布置了VC的区域之间。HB被布置在基本配置的上侧和下 侧，VB被布置在基本配置的左侧和右侧。

可做出图27的配置以检测与若干目标对应的多个焦点，包括这样的配置 的成像装置可具有好的图像质量。

图28示出根据另一实施例的图27的相位差像素的组合配置。

HC被布置在中心区域，HC还被布置在中心区域的上侧和下侧的多条线 中，VC被布置在HC和VC彼此交叉的多条线中。HB被布置在布置了HC 的区域和布置了VC的区域之间。VB被布置在成像装置的左侧和右侧的最外 侧。具有这样的配置的成像装置可通过使用软件设置多焦点检测分数来将焦 点检测区域设置在任意位置，因此可被广泛使用。

图29A和图29B示出根据另一实施例的图25A和图25B的相位差像素 的配置。

参照图29A和图29B，Bayer样式像素结构的G像素之一被白色(W)像 素替代。换而言之，去除了Bayer样式像素结构的两个G像素之一。W像素 被配置为用于对焦位置检测的水平方向的相位差像素，R、G、B像素被配置 为用于对焦方向检测的水平方向的相位差像素。图29A和图29B中示出的成 像装置的配置被称为HAW。虽然在图29A和图29B中未示出，但是可以以 垂直方向配置相位差像素，这样的配置被称为VAW。另外，成像装置可具有 这样的配置：图27和图28的HC和VC被HAW和VAW替代。

上述的相位差像素的配置被用于以水平方向或垂直方向检测相位差。然 而，可相对于成像镜头的光轴的同心圆来布置相位差像素以检测相位差。通 过使用这样的配置，可容易获得目标的对称。在这种情况下，针对来自成像 镜头的光瞳的光的对焦位置检测误差小。另外，针对对比度为倾斜分布的目 标，由于在制造像素的光学孔径中形成的掩模时出现误差，可能在对焦位置 检测时出现误差。图30A到图33B示出根据多个实施例的以斜方向布置的相 位差像素的配置，其中，可针对斜方向检测相位差信息。

图30A和图30B示出根据实施例的通过相对于右、上、左、下方向检测 相位差来检测对焦位置的相位差像素的MA配置。MA表示与图2中示出的 L像素对应的D像素行。使用GDa、RDa、GDa、BDa、GDa、RDa、GDa、... 执行相位差计算，并使用BUa、GUa、RUa、GUa、BUa、...(即，与图2中示 出的R像素对应的U像素行)执行相位差计算。

图31A和图31B示出根据实施例的通过相对于左、上、右、下方向检测 相位差来检测对焦位置的相位差像素的NA配置。以与MA配置相反的方向 做出NA配置。

图32A和图32B示出根据实施例的通过相对于右、上、左、下方向检测 相位差来检测对焦方向的相位差像素的MB配置。MB配置具有大于50％的 开口率，MB配置的光学孔径包括成像镜头的光轴。

图33A和图33B示出根据实施例的通过相对于左、上、右、下方向检测 相位差来检测对焦方向的相位差像素的NB配置。以与MB配置相反的方向 做出NB配置。

图34示出根据实施例的图30A、图30B、图31A、图31B、图32A、图 32B、图33A和图33B的相位差像素的组合配置。

图34的配置用于九个区域的多焦点检测。参照图34，HA、VA和HVA 被布置在中心区域并还被布置在中心区域的上侧、下侧、左侧和右侧，用于 对焦位置检测的MA和NA以斜方向被布置在中心区域的左、右、上、下方 向的四个区域。以相对于成像镜头的光轴的同心圆方向设置相位差信息的检 测方向。用于以水平方向检测对焦方向的HB被布置在中心区域的周围，MB 和NB以斜方向被布置在左斜线和右斜线的上侧和下侧。另外，用于以垂直 方向检测对焦方向的VB被布置在成像装置的最外侧。

图35A和图35B是示出根据实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点 的方法的操作的流程图。

使用图1的数字图像处理装置100执行图35A和图35B中示出的方法， 数字图像处理装置100能够通过使用从具有图15的相位差像素配置的成像装 置108输出的图像执行对比度AF。在图15中示出的相位差像素中，混合了 关于对焦位置信息的相位差像素和关于对焦方向信息的相位差像素。

当数字图像处理装置100的第一快门释放按钮S1被接通(操作S100)时， 来自成像装置108的图像信息被输入到图像处理电路(操作S101)。在这里， 图像处理电路可以是图1的CPU 106、模拟信号处理单元109、A/D转换单元 110、图像输入控制器111、数字信号处理单元112、压缩/解压缩单元113、 视频控制器114、AWB检测单元116、AE检测单元117、AF检测单元118 和介质控制器121。图像处理电路通常可被称为IC，并且可以是数字图像处 理装置100的CPU 106。

接下来，CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HA像素 和VA像素)的信号(操作S102)。HA像素和VA像素的信号被用作使用图9A、 图9B、图10A和图10B中示出的相位差检测执行的对焦位置检测的信息。

接下来，CPU 106计算HA像素的信号和VA像素的信号之间的相关性， 以检测水平方向和垂直方向的相位差(操作S103)。

接下来，CPU 106从相位差检测确定是否可以进行对焦位置检测(操作 S104)。如果目标具有低对比度或者暗，则不可以进行对焦位置检测。

作为确定的结果，如果可以进行对焦位置检测，则CPU 106从检测到的 水平方向和垂直方向的对焦位置选择最近的水平方向和垂直方向的对焦位置 (操作S105)。

当选择了最近的对焦位置时，CPU 106控制镜头操作单元103将对焦镜 头102驱动至最近的对焦位置(操作S106)。

当对焦镜头102被驱动至最近的对焦位置时，显示焦点对准状态(操作 S107)，并且AF随后被终止。到此为止已经描述了相位差AF的详细说明。

另一方面，作为CPU 106的确定结果，如果不可以进行对焦位置检测， 则CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HB像素和VB像素) 的信号(操作S108)。HB像素和VB像素的信号被用作使用图12A、图12B、 图13A和图13B中示出的相位差检测执行的对焦方向检测的信息。

接下来，CPU 106计算HB像素的信号和VB像素的信号之间的相关性， 以检测水平方向和垂直方向的相位差，并从中确定是否可以进行对焦方向检 测(操作S109).

如果可以进行对焦方向检测，则CPU 106设置驱动对焦镜头102的对焦 方向(操作S110)。

当设置了对焦方向时，CPU 106在执行对比度AF的AF检测的同时以对 焦方向驱动对焦镜头102。换而言之，CPU 106执行对比度AF扫描。

然而，如果不可以进行对焦方向检测，则CPU 106将对焦镜头102的驱 动方向设置为目标接近数字图像处理装置100的方向，即，接近方向(操作 S111)，并在执行对比度AF的AF检测的同时以对焦方向驱动对焦镜头102(操 作S112)。换而言之，CPU 106执行对比度AF扫描。

接下来，CPU 106通过对比度AF扫描确定是否检测对比度尖峰(S113)， 如果可以进行对比度尖峰检测，则CPU 106将对焦镜头102驱动至尖峰的位 置(操作S114)。在这里，尖峰的位置是对焦位置。然后，显示焦点对准状态(操 作S107)，终止AF。

然而，如果即使在通过将对焦镜头102移动超过宽的范围来执行对比度 AF扫描时仍不可以进行对比度尖峰检测，则将对焦镜头102的驱动方向改变 为目标远离数字图像处理装置100的方向，并随后连续执行反向的对比度AF 扫描(操作S115)。

再次确定是否检测到对比度尖峰(操作S116)，并且当检测到对比度尖峰 时，将对焦镜头102驱动至尖峰位置(操作S114)。然后，显示焦点对准状态(操 作S107)，随后终止AF。

然而，如果没有检测到对比度尖峰，则显示不能进行AF(操作S117)，随 后终止AF。

在此实施例中，可以通过使用HA相位差像素和VA相位差像素检测相 位差，因此当通过相位差检测来检测对焦位置时最快速地获得了焦点对准状 态。另外，可以通过使用HB相位差像素和VB相位差像素检测相位差，因 此当通过相位差检测来检测对焦方向时，相对快速地获得焦点对准状态。如 果没有通过相位差检测获得对焦位置和对焦方向，则仅执行对比度AF，因此 AF时间被延迟。

图36是示出根据另一实施例的通过使用相位差成像装置调整焦点的方 法的操作的流程图。

使用图1的数字图像处理装置100执行图36中示出的方法，数字图像处 理装置100能够通过使用从具有图16的相位差像素配置的成像装置108输出 的图像执行对比度AF。图16中示出的相位差像素被用于获得对焦位置信息。

当数字图像处理装置100的第一快门释放按钮S1被接通(操作S200)时， 来自成像装置108的图像信息被输入到图像处理电路(操作S201)。

接下来，CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HA像素 和VA像素)的信号(操作S202)。HA像素和VA像素的信号被用作使用图9A、 图9B、图10A和图10B中示出的相位差检测执行的对焦位置检测的信息。

接下来，CPU 106计算HA像素的信号和VA像素的信号之间的相关性， 以检测水平方向和垂直方向的相位差(操作S203)。

接下来，CPU 106从全部HA像素和VA像素的相位差检测确定是否可 以进行对焦位置检测(操作S204)。如果目标具有低对比度或者暗，则可能不 可以进行对焦位置检测。

作为确定的结果，如果可以从全部HA像素和VA像素进行对焦位置检 测，则CPU 106从检测到的水平方向和垂直方向的对焦位置中选择最近的水 平方向和垂直方向的对焦位置(操作S205)。

当选择了最近的对焦位置时，CPU 106控制镜头操作单元103将对焦镜 头102驱动至最近的对焦位置(操作S206)。

当对焦镜头102被驱动至最近的对焦位置时，显示焦点对准状态(操作 S207)，随后终止AF。

另一方面，作为CPU 106的确定结果，如果不可以从全部HA像素和VA 像素进行对焦位置检测(操作S204)，则CPU 106将对焦镜头102的驱动方向 设置为接近方向(操作S208)，并通过在执行AF检测的同时移动对焦镜头102 来执行对比度AF扫描(操作S209)。

接下来，CPU 106通过对比度AF扫描确定是否检测对比度尖峰(操作 S210)，如果可以进行对比度尖峰检测，则CPU 106将对焦镜头102驱动至尖 峰的位置(操作S211)。这里，尖峰的位置是对焦位置。然后，显示焦点对准 状态(操作S207)，终止AF。

然而，如果即使通过将对焦镜头102移动超过宽的范围执行对比度AF 扫描时也不可以进行对比度尖峰检测，则将对焦镜头102的驱动方向改变为 目标远离数字图像处理装置100的方向，并随后继续执行反向对比度AF扫 描(操作S212)。

再次确定是否检测到对比度尖峰(操作S213)，并且当检测到对比度尖峰 时，将对焦镜头102驱动至尖峰位置(操作S211)。然后，显示焦点对准状态(操 作S207)，随后终止AF。

然而，如果没有检测到对比度尖峰(操作S213)，则显示不能进行AF(操 作S214)，随后终止AF。

图37A和图37B是示出根据另一实施例的通过使用相位差成像装置调整 焦点的方法的操作的流程图。

使用图1的数字图像处理装置100执行图37A和图37B中示出的方法， 数字图像处理装置100能够通过使用从具有图24的相位差像素配置的成像装 置108输出的图像执行对比度AF。图24的相位差像素包括多种类型的关于 对焦位置信息的相位差像素以及多种类型的关于对焦方向信息的相位差像 素。换而言之，在图24的相位差像素配置中混合了6种类型的相位差像素。

当数字图像处理装置100的第一快门释放按钮S1被接通(操作S300)时， 来自成像装置108的图像信息被输入到图像处理电路(操作S301)。

接下来，CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HA像素 和VA像素)的信号，并特别地，对多个相邻像素执行合并以增加像素的输出 敏感度(操作S302)。

接下来，CPU 106计算HA像素的信号和VA像素的信号之间的相关性， 以检测水平方向和垂直方向的相位差(操作S303)。

接下来，CPU 106从相位差检测确定是否可以进行对焦位置检测(操作 S304)。如果目标具有低对比度或者暗，则不可以进行对焦位置检测。

作为确定的结果，如果可以进行对焦位置检测，则CPU 106从检测到的 水平方向和垂直方向的对焦位置中选择最近的水平方向和垂直方向的对焦位 置(操作S305)。

当选择了最近的对焦位置时，CPU 106控制镜头操作单元103将对焦镜 头102驱动至最近的对焦位置(操作S306)。

当对焦镜头102被驱动至最近的对焦位置时，显示焦点对准状态(操作 S307)，随后终止AF。

另一方面，作为CPU 106的确定结果，如果不可以进行对焦位置检测(操 作S304)，则CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HB70像 素和VB70像素)的信号，并特别地，对多个相邻像素执行合并以增加其输出 敏感度(操作S308)。虽然由于相邻像素之间的串扰可能不可以从HB70像素 和VB70像素的信号输出获得精确的对焦位置信息，但是可以获得关于对焦 位置和对焦方向的粗略信息。

接下来，CPU 106计算HB70像素的信号和VB70像素的信号之间的相 关性以检测水平方向和垂直方向的相位差，并从相位差确定是否检测粗略估 计的对焦位置和对焦方向(操作S309)。

当可以对粗略估计的对焦位置和对焦方向进行检测时，CPU 106将对焦 镜头102驱动至粗略估计的对焦位置(操作S310)。

为了确定特定对焦位置，在焦点对准位置附近执行对比度AF(操作 S311)。这里，对比度AF表示在执行AF检测的同时执行以低速度驱动对焦 镜头102的精细扫描。

接下来，CPU 106通过对比度AF扫描确定是否检测对比度尖峰(操作 S312)，如果可以进行对比度尖峰检测，则CPU 106将对焦镜头102驱动至尖 峰的位置(操作S313)。这里，尖峰的位置是对焦位置。然后，显示焦点对准 状态(操作S307)，终止AF。

然而，如果不可以进行对比度尖峰检测(操作S312)，则显示不能进行 AF(操作S318)，终止AF。

如果在操作S309中不可以对粗略估计的对焦位置和对焦方向进行检测， 则CPU 106接收水平方向和垂直方向的相位差像素(即，HB85像素和VB85 像素)的信号，并特别地，对其多个相邻像素执行合并以增加其输出敏感度(操 作S314)。HB85像素的信号和VB85像素的信号与HB70像素的信号和VB70 像素的信号相比更不精确，但是可被用于获得粗略的对焦位置信息。

接下来，CPU 106计算HB85像素的信号和VB85像素的信号之间的相 关性以检测水平方向和垂直方向的相位差，并从相位差确定是否检测粗略估 计的对焦位置和对焦方向(操作S315)。当可以对粗略估计的对焦位置和对焦 方向进行检测时，执行操作S310及其后续的操作。

然而，如果不可以对粗略估计的对焦位置和对焦方向进行检测(操作 S315)，则执行对比度AF(操作S316)。这里，对比度AF表示在执行AF检测 的同时执行以高速度驱动对焦镜头102的粗略扫描。

接下来，CPU 106通过对比度AF扫描确定是否可检测对比度尖峰(操作 S317)。如果可以进行对比度尖峰检测，则执行操作S311和后续操作。另一 方面，如果不可以进行对比度尖峰检测(操作S317)，则显示不能进行AF(操 作S318)，终止AF。

如上所述，根据一个或多个实施例，使用全部像素执行相位差检测而不 用增加像素，并且从全部像素获得对焦位置和对焦方向，从而增加了AF成 功的概率，缩短了AF时间，获得了高质量的捕捉图像。

通过参考相同的范围并入这里引用的包括出版物、专利申请和专利的所 有文献，在此情况下，相当于每个文献被单独且特别指示为通过引用被包括 并且在这里被完全阐述。

为了帮助理解本发明的原理，参照了附图中示出的实施例，并且使用了 特定语言来描述这些实施例。然而，本发明的范围不受该特定语言限制，本 发明应被理解为包含对于本领域的普通技术人员可正常发生的所有实施例。 在此使用的术语是出于描述特定实施例的目的，而不是要限制本发明的示例 性实施例。在实施例的描述中，当现有技术的特定的详细解释被认为可能会 不必要地使本发明的实质模糊时，省略详细解释。

在此描述的设备可包括处理器、用于存储将由处理器执行的程序数据的 存储器、永久性存储器(诸如硬盘)、用于处理与外部装置的通信的通信端口以 及用户接口装置(包括显示器、触摸面板、按键、按钮等)。当包括软件模块 时，这些软件模块可被存储为非暂时性计算机可读介质上的由处理器执行的 程序指令或计算可读代码，其中，所述非暂时性计算机可读介质例如为磁性 存储介质(例如，磁带、硬盘、软盘)、光记录介质(例如，CD-ROM、数字多 用盘(DVD)等)以及固态存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器 (ROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、闪存、指状存储器等)。计算机可读记录介质还可分布于联网的 计算机系统，从而以分布式存储和执行计算机可读代码。该计算机可读记录 介质可由计算机读取，被存储在存储器中，并由处理器执行。

另外，使用此处的公开，本发明所属领域的普通程序员可容易地实现功 能程序、代码和代码段以制作并使用本发明。

可根据功能块组件和多个处理步骤描述本发明。可由任意数量的配置用 于执行特定功能的硬件组件和/或软件组件实现这样的功能块。例如，本发明 可采用可在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下执行各种功能的多 种集成电路组件(例如，存储器元件、处理元件、逻辑元件查找表等)。类似地， 在使用软件编程或软件元件实现本发明的元件的情况下，可使用任意编程或 脚本语言(诸如C、C++、Java、汇编语言等)来实现本发明，可使用以数据 结构、对象、处理、例程或其它编程元素的任意组合实现的各种算法来实现 本发明。可在一个或多个处理器上执行的算法中实现各个功能方面。此外， 本发明可采用任意数量的现有技术进行电子配置、信号处理和/或控制、数据 处理等。最后，除非在此另外指出或者与上下文明显矛盾，否则在此描述的 所有方法的步骤可以以任意合适的顺序被执行。

为了简要，不会详细描述系统的现有电子器件、控制系统、软件开发和 其它功能方面(以及系统的各自的操作组件的组件)。此外，在各附图中出现的 连线或连接器旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或实体耦合或逻 辑耦合。应注意，在实际装置中可存在多种可选的或附加的功能关系、实体 连接或逻辑连接。词语“机制”、“元件”、“装置”和“结构”被广泛使用， 并且不限于机械或实体实施例，而是可包括与处理器结合的软件例程等。

任意和所有示例的使用，或者在此提供的示例性语言(例如，“诸如”)仅 意在更好地说明本发明，而不是对本发明的范围加以限制，除非另外声明。 在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，多种修改和调整对 于本领域的普通技术人员来说是很明显的。因此，本发明的范围不是由本发 明的详细说明限定，而是由权利要求限定，范围内的所有差异应被理解为包 括在本发明中。

没有项目或组件对于本发明的实施是必要的，除非该元件被特别描述为 “必要的”或“重要的”。还应认识到，在此使用的术语“包括”、“包括了”、 “包含”、“包含了”、“具有”和“含有”特别应被理解为开放性术语。描述 本发明的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)的单数指称和类似的指称 的使用应被理解为包括单数指称和复数指称，除非上下文明确另外指出。另 外，应理解，虽然在此可使用术语“第一”、“第二”等以描述各个元件，但 是这些元件不应受限于这些术语，这些术语仅用于将一个元件与另一元件区 分。此外，除非在此另外指出，否则在此的数值的范围的记载仅仅用作分别 参考落入范围内的每个单独值的快捷方法，每个单独的值被合并入说明书， 就好像被单独记载于此。