(57)【要約】【課題】焦点検出用に用いる信号の読み出し行の割合を焦点検出の演算結果に応じて制御することにより、焦点検出の演算精度を落とすことなく消費電力の低減につなげることが可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】焦点検出信号検出信号と画像信号を出力する第１のモードと、画像信号のみを出力する第２のモードとを行う制御手段であって、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードの読み出し行を任意の割合で選択できる行選択手段と、前記第１の読み出しモードの信号と前記第２の読み出しモードの信号を用いた焦点検出演算に基づいて、合焦状態にするための前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズの移動量を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に応じて、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードを読みだす行の割合を可変する。【選択図】図１０
2020057888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第１の光電変換部と第２の光電変換部とを含み、
前記撮像手段は、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第１のモードと、前記第１の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第２のモードとを少なくともとり得る撮像手段と、
前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードの読み出し行を任意の割合で選択できる、行選択手段と
前記第１の読み出しモードの信号と前記第２の読み出しモードの信号を用いた焦点検出演算に基づいて、合焦状態にするための前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズの移動量を演算する演算手段と
前記演算手段の演算結果に応じて、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードを読みだす行の割合を可変することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記演算手段の演算結果は、前記第１の読み出しモードの信号と前記第２の読み出しモードの信号を用いた焦点検出演算によりデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段を有し
前記デフォーカス量が小さいときは、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードを読みだす行の割合を減らすことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記第１の読み出しモードの信号と前記第２の読み出しモードの信号を用いた焦点検出演算によりデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段及びその信頼度を算出するデフォーカス量信頼度算出手段を有し、
前記デフォーカス量が小さく、前記デフォーカス信頼度が高いときは、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードを読みだす行の割合を減らすことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記演算手段の結果に応じて、前記撮像手段の蓄積時間を制御する、蓄積時間制御手段と、前記演算手段の結果と前記蓄積時間制御により決められた、蓄積時間応じてデジタルゲインを制御する、デジタルゲイン制御手段とを有し、
前記演算手段の演算結果に応じて、蓄積時間制御部とデジタルゲイン制御部を可変することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳセンサなど撮像素子を用いた撮像装置においては多機能化が進み、静止画／動画といった撮像画像の生成だけでなく、例えば焦点調節のような撮像装置の制御も撮像素子で得た被写体情報に基づいて行われるようになっている。
【０００３】
特許文献１には、撮像素子から得た信号を用いて瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献１では、撮像素子の画素毎に１つのマイクロレンズと２つのフォトダイオードを備えることにより、それぞれのフォトダイオードは撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。この２つのフォトダイオードからの出力信号を比較することで焦点検出が可能となると共に、２つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで撮像画像を生成することも可能となる。
【０００４】
また、特許文献２には、撮像素子から得た信号を基に瞳分割方式の焦点検出とコントラスト評価値検出を用い、ノイズの観点からコントラスト評価値に応じて瞳分割方式として読みだす画素数を増減する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２４９８４号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１２７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように各画素が複数のフォトダイオードを有する場合には、全画素に対して、焦点検出用の信号と、通常の画素信号を読み出すのに長い時間を要してしまうため、それに掛かる消費電力が増加してしまう。
【０００７】
また、特許文献２では、瞳分割方式として読みだした画素と、瞳分割式を行わずに読み出す画素が画面内に不規則に存在してしまう。
【０００８】
加えて、特許文献２の方式では、駆動モード（特に動画）や被写体、撮影条件によって、瞳分割方式の画素数を増減させると、瞳分割方式として読みだす画素の密度が画面内で異なってしまうため、ユーザーに対して画質の違和感を与える可能性がある。
【０００９】
本発明は、焦点検出用に用いる信号の読み出し行の割合を焦点検出の演算結果に応じて制御することにより、焦点検出の演算精度を落とすことなく消費電力の低減につなげることができ、加えて画質の劣化も抑制可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第１の光電変換部と第２の光電変換部とを含み、
前記撮像手段は、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第１のモードと、前記第１の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第２のモードとを少なくともとり得る撮像手段と、
前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードの読み出し行を任意の割合で選択できる、行選択手段と
前記第１の読み出しモードの信号と前記第２の読み出しモードの信号を用いた焦点検出演算に基づいて、合焦状態にするための前記撮影レンズに含まれるフォーカスレンズの移動量を演算する演算手段と
前記演算手段の演算結果に応じて、前記第１の読み出しモードと、第２の読み出しモードを読みだす行の割合を可変することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る撮像装置によれば、焦点検出の演算結果に応じて、焦点検出用に用いる信号の読み出す行の割合を制御することにより、焦点検出の演算精度を落とすことなく消費電力の低減につなげることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による撮像素子の画素配置を模式的に示す図である。
【図３】撮影レンズの射出瞳から出る光束と画素との関係を模式的に示す図である。
【図４】焦点調節状態と像信号の相関との関係を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による撮像素子の全体構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態による撮像素子の単位画素の回路構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態による撮像素子の画素配列に対して設定される測距枠を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態による撮像装置における撮像素子の位相差信号を読みだす領域とデフォーカス量の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による撮像装置における動作のフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態による撮像装置における動作のフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態による撮像装置における撮像素子の読み出しタイミングを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置１００の構成図である。
【００１５】
図１に示すように、結像光学系の先端に配置された第１のレンズ群１０１は、光軸方向に進退可能に保持される。絞り１０２は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。
【００１６】
第２のレンズ群１０３は、第１のレンズ群１０１の進退動作と連動して変倍作用（ズーム機能）を為す。
【００１７】
第３のレンズ群１０４は、光軸方向の進退移動により焦点調節を行う。
【００１８】
光学的ローパスフィルタ１０５は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。
【００１９】
撮像素子（撮像ユニット）１０６は、レンズ群１０１，１０３，１０４によって結像された被写体像を光電変換（撮像）して撮像信号（画素信号）を生成し、生成された撮像信号をデジタル変換した後、デジタル画像信号として出力する。
【００２０】
ここでは、撮像素子１０６にはベイヤー配列のＣＭＯＳイメージセンサが使用されるものとする。
【００２１】
撮像素子１０６から出力されるデジタル画像信号は信号処理部１０７へ入力される。信号処理部１０７は、撮像素子から出力されるデジタル画像信号に対する補正処理や現像処理などを行なう。
【００２２】
また、撮像信号処理部１０７は、デジタル画像信号から焦点ずれ量を算出するＡＦ（オートフォーカス）演算も行う。
【００２３】
メモリ部Ｉ１０８は画像データを一時的に記憶する。
【００２４】
表示部１０９は画像データの表示を行う。
【００２５】
記録媒体制御インターフェース部１１０では記録媒体に画像データの記録または読み出しを行う。
【００２６】
記録媒体１１１は半導体メモリ等の着脱可能記憶媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。
【００２７】
外部インターフェース部１１２は外部コンピュータ等と通信を行う為のインターフェースである。
【００２８】
操作部１１３はＳＷ１やＳＷ２というスイッチを有し、ユーザーがスイッチを押した場合はＯＮ判定を、押していない場合はＯＦＦ判定を全体制御演算部１１５に送る。
【００２９】
また、操作部１１３には、ズームレバーも有しており、ユーザーがズームした場合はズーム位置を全体制御演算部１１５に送る。
【００３０】
また、操作部１１３には、ユーザーが各種設定可能なメニュー釦も含まれており、ユーザーが設定した撮像装置の駆動条件に関する情報は、全体制御演算部１１５に送られ、これらの情報に基づいて撮像装置１００全体の制御が行われる。
【００３１】
焦点検出用信号処理部１１４は、撮像信号処理部１０７によって算出された、焦点ずれ量から算出されるＡＦ演算結果を基に、後述する撮像素子の焦点検出信号検出用信号を読みだす割合を算出する。
【００３２】
全体制御演算部（コントローラ、制御部）１１５は、焦点検出用信号処理部１１４によって算出された、撮像素子の焦点検出信号検出用信号を読みだす割合結果を基に、撮像素子１０６を駆動させるための制御を行う。
【００３３】
また、全体制御演算部１１５は、シャッター制御部１１６及び、絞り駆制御部１１７の制御を行う。
【００３４】
また、全体制御演算部１１５は、撮像信号処理部１０７のＡＦ演算結果に基づいてフォーカス制御部１１８を制御する。
【００３５】
全体制御演算部１１５によって行われるこれらの制御は、全体制御演算部１１５がＲＯＭ１１９または不図示のメモリに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで実現される。
【００３６】
シャッター制御部１１６は、メカニカルシャッター１２０を制御するメカニカルシャッター１２０は、静止画撮影時において撮像素子１０６への露光量を制御する。
【００３７】
メカニカルシャッター１２０は、ライブビュー動作時や動画撮影時においては開状態を保持し、撮像素子１０６を露光し続ける状態となる。
【００３８】
絞り制御部１１７、絞りアクチュエータ１２１を駆動制御することにより絞り１０２を駆動する。
【００３９】
フォーカス制御部１１８は、フォーカスアクチュエータ１２２を駆動制御することにより第３のレンズ群１０４を光軸方向に進退移動させ、これにより焦点調節を行う。
【００４０】
ＲＯＭ１１９は、各種補正データ等も記憶するものである。
【００４１】
図２は、撮像素子１０６の画素配置を示す模式的に示す図である。
【００４２】
図２に示すように、単位画素２００が行列状（２次元、行列方向）、即ち、マトリクス状に配列されており、各単位画素２００に対してＲ（Ｒｅｄ）／Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）／Ｂ（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタがベイヤー状に配置されている。
【００４３】
また、各単位画素２００内にはそれぞれ副画素ａ，副画素ｂが配置されており、フォトダイオード（以下ＰＤと表す）２０１ａ、２０１ｂがそれぞれの副画素ａ，ｂに配置されている。
【００４４】
副画素ａ，ｂから出力される各々の撮像信号は焦点検出に利用され、副画素ａ，副画素ｂから出力される撮像信号を加算した信号であるａとｂの合成信号は画像生成用に利用される。
【００４５】
図３は、第１〜第３のレンズ群１０１，１０３，１０４及び絞り１０２により構成される撮影レンズの射出瞳から出る光束と単位画素２００との関係を示した模式的に示す図である。図３において、図２と同様の部分については、同じ符号を付して示している。
【００４６】
図３に示すように、撮像素子１０６には、カラーフィルタ３０１とマイクロレンズ３０２とが、各々の単位画素２００上に形成されている。
【００４７】
撮影レンズの射出瞳３０３を通過した光は、光軸３０４を中心として単位画素２００に入射する。
【００４８】
撮影レンズの射出瞳３０３の一部の領域である瞳領域３０５を通過する光束は、マイクロレンズ３０２を通って、副画素ａで受光される。
【００４９】
一方、射出瞳３０３の他の一部の領域である瞳領域３０６を通過する光束は、マイクロレンズ３０２を通って、副画素ｂで受光される。
【００５０】
したがって、副画素ａと副画素ｂは、それぞれ、撮影レンズの射出瞳３０３の別々の瞳領域３０５，３０６の光を受光している。このため、副画素ａと副画素ｂの出力信号を比較することで位相差方式の焦点検出が可能となる。
【００５１】
図４は、副画素ａから得られる像信号波形４０１と副画素ｂから得られる像信号波形４０２との相関関係を、異なる焦点状態について示す図である。
【００５２】
図４（ａ）に示すように、合焦状態から外れている場合には、副画素ａ，ｂのそれぞれから得られる像信号波形４０１と４０２とは一致せず、大きくずれた状態となる。
【００５３】
合焦状態に近づくと、図４（ｂ）に示すように、それぞれの像信号波形４０１と４０２とのずれは小さくなり、合焦状態では像信号波形４０１と４０２とが重なり合うことになる。このように副画素ａ，ｂから得られる像信号波形４０１と４０２のズレ量から焦点のずれ量ｄ（デフォーカス量）を検出し、焦点調節を行うことができる。
【００５４】
図５は、撮像素子１０６の全体構成を示す図である。画素領域ＰＡには、単位画素２００がｐ１１〜ｐｋｎのように行列状（ｎ行×ｋ列）、即ち、マトリクス状に配置されている。
【００５５】
行走査回路５０１は、前述の単位画素２００の各スイッチを制御するＲｅｓ，Ｔｘａ，Ｔｘｂ，Ｓｅｌといった駆動信号を各単位画素２００に供給する。
【００５６】
単位画素２００の回路構成については、図６を用いて詳述する。
【００５７】
図５における、これらの駆動信号Ｒｅｓ，Ｔｘａ，Ｔｘｂ，Ｓｅｌは、行毎において共通となっている。各単位画素２００の出力信号は、列毎に垂直出力線５０２を介して列共通読出しＡＤＣ５０３に接続されている。
【００５８】
ＡＤＣ５０３は、各単画素２００から出力される画素信号をデジタル信号へ変換する
ライメモリ５０４は、ＡＤＣによって変換されたデジタル信号を記憶する。
【００５９】
ラインメモリ５０４に記憶された画素信号は、列走査回路５０６からの信号に同期して水平信号線５０５へ伝送される。
【００６０】
ＤＦＥ（デジタル・フロント・エンド）５０７は、水平信号線５０５から入力された、デジタルの画素信号に対して、画素信号の並び替えや、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換を行い、撮像信号処理部１０７へ出力する。
【００６１】
タイミング制御回路５０８は、撮像素子２００を駆動するための制御を行う回路であり、全体制御演算部１１５からの制御信号に応じて、撮像素子１０６内の行走査回路５０１や、列ＡＤＣ５０３、列走査回路５０６、ＤＦＥ５０７の制御を行う。
【００６２】
ここで、単位画素２００の構成を、図６を用いて説明する。
【００６３】
図６は、撮像素子の単位画素の回路構成を示す図である。
【００６４】
図６において、前述した副画素ａ，ｂのＰＤ（光電変換部）６０１ａ，６０１ｂに入射した光信号が、ＰＤ６０１ａ，６０１ｂによって光電変換され、露光量に応じた電荷がＰＤ６０１ａ，６０１ｂに蓄積される。
【００６５】
転送ゲート６０２ａ，６０２ｂのゲートに印加する信号Ｔｘａ，ＴｘｂをそれぞれＨｉｇｈレベルにすることで、ＰＤ６０１ａ，６０１ｂに蓄積されている電荷がＦＤ（フローティングディフュージョン）部６０３に転送される（電荷転送）。
【００６６】
ＦＤ部６０３は、フローティングディフュージョンアンプ６０４（以下ＦＤアンプと表す）のゲートに接続されており、ＰＤ６０１ａ，６０１ｂから転送されてきた電荷量がＦＤアンプ６０４によって電圧量に変換される。
【００６７】
リセットスイッチ６０５は、ＦＤ部６０３、およびＰＤ部６０１ａ、６０１ｂをリセットするためのリセットスイッチで、そのゲートに印加する信号ＲｅｓをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤ部６０３がリセットされる。
【００６８】
また、ＰＤ６０１ａ，６０１ｂの電荷をリセットする場合には、信号Ｒｅｓと信号Ｔｘａ，Ｔｘｂとを同時にＨｉｇｈレベルとする。
【００６９】
これにより、転送ゲート６０２ａ，６０２ｂ及びリセットスイッチ６０５の両方がＯＮ状態となり、ＦＤ部６０３経由でＰＤ６０１ａ，６０１ｂがリセットされる。
【００７０】
画素選択スイッチ６０６のゲートに印加する信号ＳｅｌをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤアンプ６０４によって電圧に変換された画素信号が垂直出力線５０２を通してカラムＡＤＣに出力される。
【００７１】
ＦＤアンプ６０４は、垂直出力線５０２に接続されている不図示の定電流源と合わせてソースフォロワアンプとして動作する。
【００７２】
カラムＡＤＣブロック５０３は比較器６０７、アップダウンカウンタ（Ｕ／Ｄ）ＣＮＴ６０８、ＤＡＣ６９、を有する。
【００７３】
比較器６０７は一対の入力端子の一方に上述の垂直出力線５０２が接続され、他方にＤＡＣ６０９が接続される。ＤＡＣ６０９は、タイミング制御回路５０８から入力される基準信号に基づいてレベルがランプ的に変化するランプ信号を出力する。
【００７４】
そして比較器６０７は、ＤＡＣ６０９から入力されるランプ信号のレベルと、垂直出力線５０２から入力される画像信号のレベルとを比較する。
【００７５】
タイミング制御回路５０８は全体制御演算部からの指令に基づきＤＡＣ６０９へ基準信号を出力する。
【００７６】
例えば比較器６０７は、画像信号のレベルがランプ信号のレベルより低い場合にはハイレベルの比較信号を出力し、画像信号のレベルがランプ信号のレベルより高い場合にはローレベルの比較信号を出力する。
【００７７】
アップダウンカウンタ６０８は、タイミング制御回路１０８により、時間をカウントするクロックが入力され、比較器６０７に接続される。
【００７８】
アップダウンカウンタ６０８は、例えば比較信号がハイレベルとなる期間、またはローレベルとなる期間のクロックをカウントする。このカウント処理により、各画素２００の出力信号はデジタル値へ変換される。
【００７９】
デジタル信号に変換された、出力信号はラインメモリ５０４に記憶される。
【００８０】
なおカラムＡＤＣブロック５０３は、画素２００のリセット時の画像信号に基づいてリセットレベルに対応したカウント値をカウントし、また、所定の撮像時間後の画像信号に基づいてカウント値をカウントし、これらの差分値をラインメモリ５０４に記憶させてもよい。
【００８１】
次に、像信号Ａの読み出し動作と、像信号Ａと像信号Ｂの合成信号である像信号ＡＢの読出し動作について説明する。
【００８２】
図７は、前述した撮像素子１０６のｋ列×ｎ行の画素で構成される画素領域ＰＡにおいて、画像生成及び焦点検出演算に使われる領域、画素生成のみに使われる領域を示している。
【００８３】
斜線部で示す領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉに含まれる単位画素の行、即ち、Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの領域内の単位画素の行からは、本実施形態では、像信号Ａ及び像信号ＡＢが読み出される。
【００８４】
像信号ＡＢは、画像生成に使用される。
【００８５】
また、像信号ＡＢと像信号Ａの差分信号から像信号Ｂを算出し、像信号Ａと像信号Ｂを用いて焦点検出演算を行う。
【００８６】
領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ以外の領域である領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃに含まれる単位画素の行からは、像信号ＡＢのみが読み出され、焦点検出演算には使用されず画像生成のみに使用される。
【００８７】
次に、撮像素子１０６の読出し動作について図８を用いて説明する。
【００８８】
ＰＤ６０１ａ、ＰＤ６０２ｂに対して、電荷は蓄積済とする。
【００８９】
図８ａは、図７記載の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの各行に対して行われる読出し動作のタイミングチャートである。
【００９０】
信号ＳｅｌをＨｉｇｈレベルにして単位画素の画素選択スイッチ６０６をＯＮにする。
【００９１】
その後、信号ＲｅｓをＬｏｗレベルにしてＦＤリセットスイッチ６０５をＯＦＦにし、ＦＤ部６０３のリセットを開放する。
【００９２】
次に転送ゲート６０２ａ，６０３ａをＯＮする前の基準レベルとして基準信号ＮをＤＡＣ６０９のランプ信号を基にＡＤ変換し、ラインメモリ５０４に記憶する。
【００９３】
次いで、信号Ｔｘａ及びＴｘｂをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート６０２ａと６０２ｂをＯＮにする。
【００９４】
この動作により、副画素ａのＰＤ６０１ａに蓄積されていた電荷信号及び副画素ｂのＰＤ６０１ｂに蓄積された電荷信号を合成した信号が、ＦＤアンプ６０４、画素選択スイッチ６０６を介して垂直出力線５０２へ出力される。
【００９５】
垂直出力線５０２の信号は、ＡＤＣ５０３に入力され、ＤＡＣのランプ信号を基にＡＤ変換され、先に記録されている基準信号Ｎとの差分値をラインメモリ５０４に記憶し、ＤＦＥで各種処理を行った後、１行分のａ／ｂ合成信号（像信号ＡＢ）が撮像信号処理部へ出力される。
【００９６】
以上が、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃにおける単位画素の各行の読出し動作である。これにより、像信号ＡＢが読み出されることになる。
【００９７】
続いて、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの各行の読出し動作について図８ｂを用いて説明する。図８ｂは、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの１行における像信号Ａと像信号ＡＢが読み出されるまでの動作のタイミングチャートである。
【００９８】
基準信号Ｎをラインメモリ５０４に記憶するまでの動作は、図８ａで説明した動作と同様である。
【００９９】
基準信号Ｎの記憶が終了すると、信号ＴｘａをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート６０２ａをＯＮする。このような動作によって、副画素ａのＰＤ６０１ａに蓄積されていた信号が、ＦＤアンプ６０４及び画素選択スイッチ６０６を介して垂直出力線５０２へ出力される。
【０１００】
垂直出力線５０２の像信号Ａは、ＡＤＣ５０３に入力され、ＤＡＣのランプ信号を基にＡＤ変換され、先に記録されている基準信号Ｎとの差分値をラインメモリ５０４に記憶し、ＤＦＥで各種処理を行った後、１行分の副画素ａの信号（像信号Ａ）が撮像信号処理部へ出力される。
【０１０１】
信号ｒｅｓはＬｏｗレベルのままで、信号ｓｅｌはＨｉｇｈレベルのままで、像信号Ａの読出しを終了する。これにより、ＦＤ部６０３上の像信号Ａはリセットされず保持されることになる。
【０１０２】
像信号Ａの読出しが終了すると、続けて像信号ＡＢの読出し動作へと移る。
【０１０３】
信号Ｔｘａ及びＴｘｂをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート６０２ａと６０２ｂとをＯＮにする。このような動作により、副画素ｂのＰＤ６０２ｂに蓄積されていた信号がＦＤ部６０３に保持されていた副画素ａの信号と加算され、加算された信号がＦＤアンプ６０４、画素選択スイッチ６０６を介して垂直出力線５０２へ出力される。
【０１０４】
これ以降の部分は、図９ａを用いて説明した領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの動作と同じである。
【０１０５】
以上により、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉにおける各行の読出し動作が終了する。これにより、像信号Ａと像信号ＡＢが順次読み出されることになる。
【０１０６】
前述したが、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉにおける像信号ＡＢと像信号Ａの差分信号から像信号Ｂを算出し、像信号Ａと像信号Ｂを用いて焦点検出演算を行う。
【０１０７】
ところで、上述したように、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉでは、像信号Ａの読み出しと像信号ＡＢの読み出しとが行なわれるので、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃでの像信号ＡＢの読み出しに比べて時間がかかってしまう。
【０１０８】
そのため、動画やライブミューモードにおいて電力の増加が大きくなってしまう。
【０１０９】
そこで、本発明では、図４を用いて説明した、像信号Ａ、像信号Ｂを用いて算出される像面位相差の焦点検出演算の結果から算出されるデフォーカス量ｄを基に、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとして読みだす行の割合を制御することによって、消費電力の増加を抑える。
【０１１０】
図９は、デフォーカス量と領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合を示すテーブルである。
【０１１１】
ここで、閾値Ｌとは、撮像装置の設計値に決定される設計値であり、レンズの種類やズームの位置などで異なってくるため、条件に応じたテーブルとして、ＲＯＭ１２０に記憶しておいてもよい。
【０１１２】
一般的に、デフォーカス量が大きい場合、焦点検出精度が落ちるため、焦点検出領域を増やす、すなわち領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合を増やす必要がある。
【０１１３】
逆に、デフォーカス量が小さい場合は焦点検出領域を減らす、すなわち領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合が少なくても十分な焦点検出精度を確保できる。
【０１１４】
図９に示すように、デフォーカス量ｄが、閾値Ｌに以上である場合、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合は１００％となり全行において像信号Ａと像信号ＡＢを読みだす。
【０１１５】
これはつまり、焦点検出演算の精度を上げるため領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉが必要であることを示している（ピントが合っていない状態）。
【０１１６】
また、デフォーカス量ｄが、閾値Ｌより小さいである場合、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合は５０％となり半分の行において像信号Ａと像信号ＡＢを読みだすことを示している。
【０１１７】
これはつまり、既にピントが合っている状態であり、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの割合を減らしても精度がでることを示している。
【０１１８】
また、図９では、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとして読みだす割合は、１００％と５０％として記載したが、閾値Ｌの条件と合わせて、複数の割合（０％〜１００％）を制御してもよい。
【０１１９】
次に、本実施例に関わるフローチャートを、図１０を用いて説明する。
【０１２０】
ユーザーにより、操作部１１３に含まれる、電源釦がＯＮ（Ｓ１００１）され、各種初期設定（Ｓ１００２）を行った後、駆動モードが選択される（Ｓ１００３）。
【０１２１】
ここでの駆動モードは例えば、静止画記録または、動画記録や、ライブビューモードを示している。
【０１２２】
Ｓ１００４では、Ｓ１００３で選択された駆動モードに応じて、撮像動作が開始される。
【０１２３】
Ｓ１００５では、撮像素子１０６から、全体制御演算部１１５で設定された、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃと領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉに応じて、副画素ａ、副画素ｂから、像信号Ａ、像信号ＡＢを読みだす。
【０１２４】
Ｓ１００６では、撮像信号処理部１０７において、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃと領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉから読みだされた、像信号ＡＢに対して現像処理を行い、画像データ処理や補正処理を行う。
【０１２５】
ここでいう、現像処理とはデジタルゲインでの信号レベルの微調整、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理、ＷＢ処理などのことである。
【０１２６】
Ｓ１００７では、Ｓ１００６で処理された画像データを静止画のデータや動画データとして、記録媒体１１１へ記録、または、表示部１０９へのライブビュー表示などを行う。
【０１２７】
Ｓ１００６と並行して、Ｓ１００８では、撮像信号処理部１０７において、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉから読みだされた、像信号ＡＢから、像信号Ａを減算し、像信号Ｂを作成する。
【０１２８】
そして、像信号Ａと像信号Ｂを用いて焦点検出演算処理を行い、デフォーカス量ｄを算出する。
【０１２９】
Ｓ１００９では、焦点検出用信号処理部１１４において、Ｓ１００８で算出されたデフォーカス量ｄと、所定の閾値Ｌとを比較し、次のフレーム撮影時の、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとして読みだす割合を決定する。
【０１３０】
デフォーカス量ｄが閾値Ｌよりも大きい場合、Ｓ１０１０へ進み、次のフレーム撮影時の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを１００％読みだすように全体制御演算部１１５へフィードバックする。
【０１３１】
デフォーカス量ｄが閾値Ｌよりも小さい場合、Ｓ１０１１へ進み、次のフレーム撮影時の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを５０％分の行のみ読みだすように全体制御演算部１１５へフィードバックする。
【０１３２】
Ｓ１０１２では、撮影が継続される場合は、Ｓ１００４へ戻り、続けて撮像動作がなされる。
【０１３３】
Ｓ１０１２にて動画記録が終了された場合は、Ｓ１０１３へ進み電源がＯＦＦされる。
【０１３４】
以上、本実施例１の構成においては、焦点検出結果におけるデフォーカス量に応じて、焦点検出に用いる撮像素子の読み出し行の割合を制御することにより、焦点検出精度をおとすことなく消費電力を低減し撮影動作を行うことが可能となる。
【０１３５】
（実施例２）
第１の実施例において、図７に示す領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの読みだす行の割合を、デフォーカス量ｄに応じて、可変することを説明した。
【０１３６】
しかしながら、デフォーカス量ｄは、撮像装置の設定（絞り値等）や被写体（輝度やコントラスト）よってバラつきが生じ、場合によっては正しく算出できないことがある。
【０１３７】
そこで第２の実施例では、デフォーカス量を求める共に、その信頼度Ｒを求めようにする。
【０１３８】
信頼度Ｒは、特開２００７−５２２０６等により算出方法は開示されている。
【０１３９】
第２の実施例では、デフォーカス量のバラツキを考慮し、デフォーカス量における信頼度Ｒに応じて、焦点検出用の画像信号（領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ）の読み出す割合を制御する方法について説明する。
【０１４０】
実施例２における撮像装置の構成図は図１と同様であるため説明は省略する。
【０１４１】
また、焦点検出用信号処理部１１４は、撮像装置の撮影条件や、被写体のコントラスト値に応じて、撮像信号処理部１０７において算出されたデフォーカス量ｄについての信頼度Ｒを算出する。
【０１４２】
さらに、焦点検出用信号処理部１１４は算出した信頼値Ｒが所定の閾値Ｍを超えている否かを判定する。
【０１４３】
信頼度Ｒが閾値Ｍを超えている場合は、信頼度Ｒが高いと判断され、閾値以下であると信頼度が低いと判断される。
【０１４４】
つまり、デフォーカス量が小さくかつ、信頼度Ｒが高いと判断される場合においては、被写体に対して、十分にピントが合っている状態を表しており、ピントが合っている状況においては、焦点検出に用いる像信号の割合を減らしても、問題とはならない。
【０１４５】
焦点検出用信号処理部１１４によって算出された信頼度Ｒの判定結果を基に、全体制御演算部１１５は撮像素子１０６における、焦点検出用の画像信号（領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ）の読みだす行を制御する。
【０１４６】
図１１に、第２の実施例における動作のフローチャートを示す。
【０１４７】
図１０と同様な動作を行う領域においては、説明を省略する。
【０１４８】
Ｓ１００９では、焦点検出用信号処理部１１４において、Ｓ１００８で算出されたデフォーカス量ｄと、所定の閾値Ｌとを比較し、次のフレーム撮影時の、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとして読みだす割合を決定する。
【０１４９】
デフォーカス量ｄが閾値Ｌよりも大きい場合、実施例１と同様に、Ｓ１０１０へ進み、次のフレーム撮影時の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを１００％読みだすように全体制御演算部１１５へフィードバックする。
【０１５０】
デフォーカス量ｄが閾値Ｌよりも小さい場合、Ｓ１１０１へ進み、焦点検出信号処理部１１４において、撮像装置の撮影条件や、被写体のコントラスト値に応じて、デフォーカス量ｄにおける信頼度Ｒを算出する。
【０１５１】
Ｓ１１０２では、算出された信頼度Ｒが、設定された閾値Ｍ以下の場合、信頼度が低いと判断し、Ｓ１０１０へ進み、次のフレーム撮影時の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを１００％読みだすように全体制御演算部１１５へフィードバックする。
【０１５２】
信頼度Ｒが設定された閾値Ｍよりも高い場合、信頼度が高い判断され、Ｓ１０１１へ進み、次のフレーム撮影時の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを５０％分の行のみ読みだすように全体制御演算部１１５へフィードバックする。
【０１５３】
以上、本実施例２の構成においては、焦点検出結果におけるデフォーカス量と、その信頼度に応じて、焦点検出に用いる撮増素子の読み出し行の割合を制御することにより、焦点検出精度をおとすことなく消費電力を低減し、撮影動作を行うことが可能となる。
【０１５４】
（実施例３）
実施例１、２において、焦点検出演算結果によるデフォーカス量や、その信頼度に応じて撮像素子から読みだされる、焦点検出用の画像信号の割合を可変する詳細な動作を説明した。
【０１５５】
ところで実施例１、２において動画モードなど、フレームレートが固定で連続撮影が繰り返されるローリングシャッター動作を行う駆動モード時に、焦点検出用の画像信号を読みだす割合を減らす場合、露光時間と読み出しの時間が重なる場合が存在する。
【０１５６】
ローリングシャッター動作を行う際に、露光時間と読み出しの時間が存在する場合、撮像素子からの出力が正しく出力されなくなってしまう。
【０１５７】
そこで、実施例３では、ローリングシャッター動作で連続で撮影が繰り返される駆動モードにおいて、焦点検出用の画像信号の割合を可変する際の詳細な動作について説明する。
【０１５８】
図１２を用いて、焦点検出用の画像信号を読みだす割合を、連続撮影時のフレームの途中で切り替えた際の動作を説明する。
【０１５９】
ここで、説明のためフレーム１からフレーム２で、焦点検出用の画像信号を読みだす割合を減らすこととする（説明のためフレーム２と３の焦点検出用の画像信号の割合は同等とする。）。
【０１６０】
さらに、フレーム１は、焦点検出用の画像信号の割合が多く、フレーム２で焦点検出用の画像信号の割合を減らしている。
【０１６１】
例えば、焦点検出用画像を信号の割合をフレームレート１は１００％、フレームレート２、３は焦点検出用の信号を５０％とする。
【０１６２】
さらに、説明のため、３フレーム間の蓄積時間をＴａとする。
【０１６３】
図１２（ａ）において、フレーム１で蓄積された信号を読みだす、読み出し期間を実線の１２０１、フレーム２で蓄積された信号を読みだす読み出し期間を実線の１２０２、フレーム３で蓄積された信号を読みだす読み出し期間を実線の１２０３で示している。
【０１６４】
フレーム１の読み出し期間１２０１と、フレーム２，３の読み出し期間１２０２と１２０３の傾きが異なっているのは、焦点検出用の画像信号の読み出しの割合が異なるためである。
【０１６５】
また、フレーム１の露光期間Ｔａにおける、画素のリセット期間を波線１２０４、フレーム２の露光期間Ｔａにおける、画素のリセット期間を実線の１２０５表す。
【０１６６】
このようにフレーム１から２に移行する際に、焦点検出用の画素の割合を減らしてしまうと、フレーム１の読み出し期間１２０１と露光時間Ｔａにおけるフレーム２のリセット信号１２０５が逆転する期間が生じてしまう。
【０１６７】
そのため、フレーム２の読み出し期間１２０２に対する、最長の露光時間はＴｂとなり、リセット期間は点線１２０６となるように制御する。
【０１６８】
そのため、フレーム２における、蓄積時間のみＴｂとなり露出が変わってしまうため、１瞬暗くなったようにユーザーは違和感を覚えてしまう。
【０１６９】
そこで、Ｔａ＞Ｔｂの関係が成り立つ場合、露光時間Ｔｂで読みだされた画像信号に対して、露光時間比（Ｔａ／Ｔｂ）を、撮像信号処理部１０７によってデジタルゲインで増幅させることで、ユーザーにフレーム２における露出の差が見られない画質にする。
【０１７０】
図１２（ｂ）Ｔａ＜Ｔｂの場合は、上記課題が発生しないため、露光時間Ｔａとしてフレーム２の画像信号は読みだされる。
【０１７１】
最後に、焦点検出用の画像信号の割合を増やす際は、上記問題は発生しない。
【０１７２】
以上、本実施例３の構成に置いても、焦点検出結果におけるデフォーカス量と、信頼度に応じて、焦点検出に用いる撮増素子の読み出し行の割合と撮像素子の露光時間を制御することにより、焦点検出精度と特に画質をおとすことなく消費電力を低減し撮影動作を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１７３】
１００  撮像装置、１０１，１０３，１０４  レンズ群、１０２  絞り、
１０５  光学的ローパスフィルタ、１０６  撮像素子
【図１】
2020057888.tif 000003
【図２】
2020057888.tif 000004
【図３】
2020057888.tif 000005
【図４】
2020057888.tif 000006
【図５】
2020057888.tif 000007
【図６】
2020057888.tif 000008
【図７】
2020057888.tif 000009
【図８】
2020057888.tif 000010
【図９】
2020057888.tif 000011
【図１０】
2020057888.tif 000012
【図１１】
2020057888.tif 000013
【図１２】
2020057888.tif 000014