(57)【要約】【課題】複雑な回路構成を用いることなく、焦点検出画素の実効感度や低輝度検出限界を向上させる。【解決手段】撮像装置は、撮像光学系２０２からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素、及び撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素を有する撮像素子１０６と、第１の画素信号に基づいて画像を生成する画像生成手段１１２と、第２の画素信号に基づいて撮像光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段１１２とを有する。さらに、撮像画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出す信号を第１の画素信号として出力し、焦点検出画素での複数回の該電荷蓄積動作により得られる信号を第２の画素信号として出力する信号処理手段１１２を有する。【選択図】図１
2010091943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素、及び前記撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素を有する撮像素子と、
第１の画素信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、
第２の画素信号に基づいて前記撮像光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段と、
前記撮像画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出す信号を前記第１の画素信号として出力し、前記焦点検出画素での複数回の前記電荷蓄積動作により得られる信号を前記第２の画素信号として出力する信号処理手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、前記焦点検出画素からの画素信号の非破壊読み出しが可能な構成を有しており、
前記信号処理手段は、前記撮像画素及び前記焦点検出画素から前記電荷蓄積動作ごとに信号を読み出し、前記焦点検出画素から前記電荷蓄積動作ごとに非破壊読み出しされた蓄積画素信号のレベルが所定値以上になることに応じて、該蓄積画素信号を前記第２の画素信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、前記撮像画素及び前記焦点検出画素から前記電荷蓄積動作ごとに信号を読み出し、前記焦点検出画素から前記電荷蓄積動作ごとに複数回読み出された画素信号を合成して前記第２の画素信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、前記撮像画素及び前記焦点検出画素とは別のモニタ画素を有し、
前記信号処理手段は、前記モニタ画素から前記電荷蓄積動作ごとに読み出したモニタ信号を積算し、該積算されたモニタ信号のレベルが所定値以上になるまでの前記焦点検出画素での複数回の前記電荷蓄積動作により得られる信号を前記第２の画素信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記信号処理手段は、前記焦点検出画素の前記電荷蓄積動作の回数又は電荷蓄積時間が所定値に達するまでの前記焦点検出画素での複数回の前記電荷蓄積動作により得られる信号を前記第２の画素信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素、及び前記撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素を有する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
第１の画素信号に基づいて画像を生成するステップと、
第２の画素信号に基づいて前記撮像光学系のフォーカス制御を行うステップと、
前記撮像画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出す信号を前記第１の画素信号として出力し、前記焦点検出画素での複数回の前記電荷蓄積動作により得られる信号を前記第２の画素信号として出力するステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に撮像素子を用いて位相差検出を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置のＡＦ（オートフォーカス）方式として、ＴＴＬ位相差検出方式が知られている。ＴＴＬ位相差検出方式では、撮像光学系からの光束の一部を２つに分割し、該２つの分割光束により形成される２像のずれ量（位相差）を求める。そして、該位相差に基づいて、撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量を０に近づけて合焦状態を得るために必要なフォーカスレンズの駆動量を算出する。
【０００３】
このようなＴＴＬ位相差検出方式を、上記２像を光電変換する専用の受光センサを設けずに、被写体画像を取得するための撮像素子に位相差検出用の画素（以下、焦点検出画素という）を配置することで行う撮像装置が提案されている。
【０００４】
撮像素子により画像を取得しながら焦点検出画素を用いて位相差検出（つまりは焦点検出）を行う場合、焦点検出画素は通常の撮像光束の一部の光束のみを取り込むため、焦点検出画素に対する露光量が低くなりやすい。特に、低輝度被写体の動画像を取得しながら焦点検出を行う場合、動画像の検出レート（フレームレート）は一般に３０ｆｐｓや６０ｆｐｓと高速であるため、焦点検出画素を同じレートで露光すると露光量不足が生じる。したがって、焦点検出画素の実効感度及び低輝度限界が低下してしまう。
【０００５】
特許文献１には、低輝度被写体を撮像する場合に、ライブビュー読み出しモードと加算読み出しモードとをフレームごとに交互に切り替えて画像信号の読み出し動作を行う撮像装置が提案されている。この撮像装置では、ライブビュー読み出しモード期間にて読み出されたライブビュー画像信号を用いて表示素子に画像を表示し、ＡＦ制御部では、加算読み出しモード期間で読み出された加算輝度画像信号に基づいて焦点検出を行う。
【０００６】
また、特許文献２には、通常の画像を取得する画素と計測用画素とを区別して設定し、これらの画素からの出力を異なる信号処理回路により異なるフレームレートで読み出すようにした撮像装置が開示されている。この撮像装置では、計測用画素からの読み出しに対して専用の信号線を設けている。
【特許文献１】特開２００６−２６１９２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２９５３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて開示された撮像装置では、画像表示に用いられるライブビュー画像信号と焦点検出に用いられる加算輝度画像信号とを交互に読み出すので、画像表示のフレームレートが低下してしまう。また、低輝度被写体に対しては焦点検出画素からの出力を加算読み出しするので、画像表示のフレームレートが変化してしまう。
【０００８】
さらに、特許文献２にて開示された撮像装置では、通常の画像を取得する画素と計測用画素からの出力を異なる信号処理回路により処理するため、１つの信号処理回路で両方の画素からの信号を処理する場合に比べて回路構成が複雑になってしまう。
【０００９】
本発明は、複雑な回路構成を用いなくても、焦点検出画素の実効感度や低輝度検出限界を向上させることができるようにした撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素、及び撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素を有する撮像素子と、第１の画素信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、第２の画素信号に基づいて撮像光学系のフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有する。そして、該撮像装置は、撮像画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出す信号を第１の画素信号として出力し、焦点検出画素での複数回の該電荷蓄積動作により得られる信号を第２の画素信号として出力する信号処理手段を有するこことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の一側面としての撮像装置の制御方法は、撮像光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素、及び撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素を有する撮像素子を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、第１の画素信号に基づいて画像を生成するステップと、第２の画素信号に基づいて前記撮像光学系のフォーカス制御を行うステップと、撮像画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出す信号を第１の画素信号として出力し、焦点検出画素での複数回の該電荷蓄積動作により得られる信号を第２の画素信号として出力するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、撮像画素の所定時間の電荷蓄積動作により画像生成に用いる第１の画素信号を得るのに対し、焦点検出画素の複数回の該電荷蓄積動作（つまりは所定時間より長い時間の電荷蓄積動作）によりフォーカス制御に用いる第２の画素信号を得る。これにより、撮像画素に比べて露光量不足が生じやすい焦点検出画素の実効感度や低輝度検出限界を向上させることができる。しかも、撮像画素及び焦点検出画素は、同じ所定時間での電荷蓄積動作を繰り返すに過ぎないので、これらの画素からの信号を処理する回路の構成も簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１には、本発明の実施例１である撮像装置としての一眼レフデジタルカメラの構成を示す。図１において、１００はカメラ本体である。１０１はファインダ光学系を構成する正立正像光学系であり、１０２は接眼レンズ、１０３はファインダスクリーンである。
【００１５】
１０４は撮像光束をファインダ光学系に偏向するメインハーフミラー（以下、メインミラーという）であり、１０５は撮像光束を後述する焦点検出ユニットに偏向するサブミラーである。メインミラー１０４とサブミラー１０５とによって光路分割光学系が構成される。１０６はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、１０７は撮像素子１０６の露光量を制御するフォーカルプレーンシャッタである。
【００１６】
１０８はカメラ本体１００に備えられた内蔵フラッシュユニットである。１０９は焦点検出ユニットである。焦点検出ユニット１０９は、少なくとも一対の画素列（ラインセンサ）を有し、該一対のラインセンサは撮像光学系からの光束によって形成された一対の像を光電変換して信号を出力する。
【００１７】
１１０は被写体輝度を測定する測光センサであり、１１１は測光センサ１１０に被写体からの光束を結像させる測光レンズである。
【００１８】
１１２はカメラ本体１００の各種動作の制御を司る制御手段としてのカメラマイクロプロセッサである。１１３は外部フラッシュ装置４００等のアクセサリを装着するためのアクセサリシューである。１１４は内蔵フラッシュユニットに設けられたフレネルレンズである。
【００１９】
１１５は、光学ファインダを覗いた観察者に対して各種情報を表示するファインダ表示ユニットである。１１６は撮像装置１００の外面に設けられた外部表示ユニットであり、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として機能する。１１７は撮像素子１０６の前面に配置されたローパスフィルタである。
【００２０】
２００はカメラ本体１００に対して着脱が可能な交換レンズであり、以下に交換レンズ２００の構成について説明する。
【００２１】
２０１は交換レンズ２００の各種動作の制御を司るレンズマイクロプロセッサであり、通信接点を介してカメラマイクロプロセッサ１１２と通信を行う。２０２は撮像光学系であり、変倍レンズやフォーカスレンズ等の複数のレンズを含む。２０３は光量調節を行う絞りである。なお、図１では、単純化のためレンズを１つのみ示している。
【００２２】
外部フラッシュ装置４００において、４０１は該外部フラッシュ装置４００の動作を制御するフラッシュマイクロプロセッサである。４０２はキセノン管等の放電発光管であり、４０３は発光管４０２から発せられた光束を被写体に向けて反射する反射傘である。４０４は反射傘４０３で反射された光束の配光を制御するフラッシュパネルである。４０５はカメラ本体１００のアクセサリシュー１１３に装着するための装着部材である。
【００２３】
本実施例においては、カメラ本体１００（カメラマイクロプロセッサ１１２）は、交換レンズ２００（レンズマイクロプロセッサ２０１）及び外部フラッシュ装置４００（フラッシュマイクロプロセッサ４０１）と通信を行う。これにより、カメラマイクロプロセッサ１１２は、交換レンズ２００及び外部フラッシュ装置４００が保有する情報を使用して各種制御を行う。
【００２４】
図２には、上記カメラ本体１００、交換レンズ２００及び外部フラッシュ装置４００により構成される撮像システムの回路構成を示す。
【００２５】
カメラ本体１００において、１１２は前述したカメラマイクロプロセッサである。２はカメラ本体１００の可動部の駆動を行うためのモータ駆動回路である。３は被写体輝度を測定するための測光部であり、図１に示した測光センサ１１０に含まれる。４は交換レンズ２００の焦点状態を検出する焦点検出部であり、図１の焦点検出ユニット１０９を含む。
【００２６】
６はフォーカルプレーンシャッタ１０７を制御するシャッタ制御回路である。７は絞り２０３を制御する絞り制御回路である。８はカメラ本体１００の状態を表示する表示回路であり、ファインダ表示部１１５及び外部表示部１１６を制御する。
【００２７】
９は内蔵フラッシュユニット１０８を制御するフラッシュ制御回路である。１０カメラ本体１００の各種設定値を格納するための記憶回路である。１１は撮像回路であり、撮像素子１０６と、その駆動回路とを含む。
【００２８】
カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６からの画素信号の読み出し処理等の信号処理を行う信号処理手段として機能する。また、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６上の後述する撮像画素群からの画素信号に基づいて、電子ビューファインダ画像（ライブビュー画像）や記録用画像を生成する画像生成手段として機能する。カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６上の後述する焦点検出画素群からの画素信号に基づいて、撮像光学系１０２の焦点状態を検出し、該焦点状態に応じてフォーカス制御を行うフォーカス制御手段としても機能する。
【００２９】
なお、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出部４での焦点検出結果に応じて撮像光学系１０２の焦点状態を検出し、該焦点状態に応じてフォーカス制御を行うことも可能である。
【００３０】
１２は外部フラッシュ装置４００との通信を行う通信回路である。１３は交換レンズ２００との通信を行うレンズ通信回路である。
【００３１】
１４（ＳＷ１）は撮像準備動作を開始させるためのスイッチであり、１５（ＳＷ２）は撮像処理を開始させるためのスイッチである。
【００３２】
内蔵フラッシュユニット１０８は、外部フラッシュ装置４００が装着されていない場合における撮像時に被写体を照明する。また、焦点検出時には、被写体にＡＦ補助光を照射することもできる。
【００３３】
交換レンズ２００において、２０１は前述したレンズマイクロプロセッサであり、２２は交換レンズ２００の各種設定値を保持する記憶回路である。２３は交換レンズ２００内のフォーカスレンズの駆動を行うレンズ駆動回路である。２４はフォーカスレンズの位置を検出するレンズ位置検出回路である。２５は交換レンズ２００の焦点距離を検出するレンズ焦点距離検出回路である。
【００３４】
２６は絞り２０３を駆動する絞り駆動回路であり、２７は付属品検知スイッチ２８を介して交換レンズ２００に装着されたアクセサリ（付属品）を検知する付属品検知回路である。２９はカメラ本体１００と交換レンズ２００に装着されたアクセサリとの通信を行うレンズ通信回路である。
【００３５】
カメラマイクロプロセッサ１１２は、レンズ通信回路１３，２９を介してレンズマイクロプロセッサ２０１に各種制御信号を送信する。また、レンズマイクロプロセッサ２０１は、交換レンズ２００の識別情報、交換レンズ２００に装着された付属品の情報及び交換レンズ２００における各種設定値の情報を、レンズ通信回路１３，２９を介してカメラマイクロプロセッサ１１２に送信する。
【００３６】
外部フラッシュ装置４００において、４０１は外部フラッシュ装置４００の各種動作の制御を司るフラッシュマイクロプロセッサであり、４２はカメラ本体１００との通信を行う通信回路である。４３は外部フラッシュ装置４００の各種設定値を保持する記憶回路である。
【００３７】
４４は外部フラッシュ装置４００が装着されているカメラ本体１００及び交換レンズ２００の状態に合わせて、フラッシュ光の照射範囲を変更する照射角変更部である。４５は該照射範囲の設定値を検出する照射角検出部である。
【００３８】
４６は外部フラッシュ装置４００での発光量を直接モニタする発光量モニタ部であり、４７は発光量の制御を行う発光量制御回路である。４８は充電を行う充電回路である。４９は外部フラッシュ装置４００の状態を設定するための設定部であり、５０は外部フラッシュ装置４００の設定状態を表示するための表示部である。４０６は外部フラッシュ装置４００に内蔵された赤外補助光部である。
【００３９】
フラッシュマイクロプロセッサ４０１は、通信回路４２，１２を介してカメラマイクロプロセッサ１１２に、外部フラッシュ装置４００の各種設定情報を通信する。また、カメラマイクロプロセッサ１１２は、フラッシュマイクロプロセッサ４０１に対して、通信回路４２，１２を介して赤外補助光部４０６に赤外光を投光させる制御信号を送信する。
【００４０】
本実施例における撮像素子１０６は、交換レンズ２００内の撮像光学系からの光束により形成された被写体像を光電変換する複数の撮像画素（撮像画素群）を有する。また、撮像素子１０６は、撮像光学系からの光束のうち２分割された光束により形成された２像を光電変換する複数の焦点検出画素（焦点検出画素群）を有する。
【００４１】
図３には、撮像画素の配置と構造を示している。また、図４及び図５には、焦点検出画素の配置と構造を示している。図３の（ａ）には、２行×２列の撮像画素を示している。本実施例では、撮像素子１０６として、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の原色カラーフィルタがベイヤー配列された２次元単板ＣＭＯＳカラーイメージセンサが用いられている。ベイヤー配列では２行×２列の４画素のうち対角方向にＧ画素が配置され、他の２画素としてＲとＢの画素が配置される。撮像素子１０６の全体にこの２行×２列の画素配置が繰り返されている。
【００４２】
図３の（ａ）に示した撮像画素のＡ−Ａ断面を（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の前面に配置されたマイクロレンズであり、ＣＦＲはＲのカラーフィルタ、ＣＦＧはＧのカラーフィルタである。ＰＤは、ＣＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示している。ＣＬは、ＣＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは、撮像光学系を模式的に示している。
【００４３】
撮像画素のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮像光学系ＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。すなわち、撮像光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換部ＰＤとはマイクロレンズＭＬにより共役関係に置かれ、かつ光電変換部ＰＤの有効面積が大きく設定されている。
【００４４】
また、図３の（ｂ）では、Ｒ画素への入射光束を示しているが、Ｇ画素及びＢ画素へも同様に撮像光学系ＴＬを通過した光束が入射する。したがって、ＲＧＢの各撮像画素に対応した射出瞳ＥＰの径は大きくなり、被写体からの光束を効率良く取り込むことができる。これにより、電子ビューファインダ画像や記録用画像を生成するために用いられる信号のＳ／Ｎを向上させることができる。
【００４５】
図４の（ａ）には、水平方向（横方向：撮像素子１０６の長辺が延びる方向）に撮像光学系の瞳分割を行う焦点検出画素を含む２行×２列の画素配置を示している。Ｇ画素は、輝度情報の主成分となるＧ撮像信号を出力する。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。逆に、Ｒ，Ｂ画素は、主として色情報を取得する画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素に多少の欠損が生じても画質劣化が認識されにくい。このため、本実施例では、図３（ａ）に示した２行×２列の撮像画素のうち、Ｇ画素は撮像画素として残し、ＲとＢの画素の一部を焦点検出画素に置き換えている。図４（ａ）において、焦点検出画素をＳＨＡ，ＳＨＢで示す。
【００４６】
図４（ａ）に示した焦点検出画素のＢ−Ｂ断面を（ｂ）に示す。焦点検出画素におけるマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、図３（ｂ）に示した撮像画素のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤと同じ構造を有する。
【００４７】
本実施例では、焦点検出画素からの画素信号は、電子ビューファインダ画像や記録用画像を生成するためには用いないため、焦点検出画素にはカラーフィルタの代わりに、透明膜ＣＦＷ（Ｗｈｉｔｅ）が配置されている。また、焦点検出画素に瞳分割機能を持たせるために、配線層ＣＬの開口部（以下、絞り開口部という）ＯＰＨＡ，ＯＰＨＢが、マイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏って配置されている。
【００４８】
具体的には、焦点検出画素ＳＨＡにおいては、絞り開口部ＯＰＨＡは右側に偏って配置されており、撮像光学系ＴＬの射出瞳のうち左側の射出瞳領域ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。一方、焦点検出画素ＳＨＢの絞り開口部ＯＰＨＢは左側（つまりは絞り開口部ＯＰＨＡとは逆側）に偏って配置されており、撮像光学系ＴＬの射出瞳のうち右側の射出瞳領域ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。これにより、焦点検出画素ＳＨＡ，ＳＨＢは、同一被写体の左右に分離された２像を受光し、これらを光電変換することができる。
【００４９】
撮像素子１０６上において複数の焦点検出画素ＳＨＡが水平方向に規則的に配列されている。上記２像のうち焦点検出画素群ＳＨＡ上に形成された一方の像をＡ像とする。また、複数の焦点検出画素ＳＨＢも水平方向に規則的に配列されている。上記２像のうち焦点検出画素群ＳＨＢ上に形成された他方の像をＢ像とする。光電変換されたＡ像とＢ像に対応する２つの像信号のずれ量（方向を含む）としての位相差を検出することで、撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量（方向を含む）を算出することができる。
【００５０】
垂直方向（縦方向）でのＡ像とＢ像の位相差を検出する場合には、焦点検出画素ＳＨＡの絞り開口部ＯＰＨＡを上側に、焦点検出画素ＳＨＢの絞り開口部ＯＰＨＢを下側にそれぞれ偏らせて配置すればよい。つまり、図４（ａ）に示した焦点検出画素ＳＨＡ，ＳＨＢを９０度回転させて、図５の（ａ）に示すように配置すればよい。
【００５１】
図５（ａ）には、垂直方向（縦方向：撮像素子１０６の短辺が延びる方向）に撮像光学系の瞳分割を行う焦点検出画素を含む２行×２列の画素配置を示している。図３（ａ）に示した２行×２列の撮像画素のうち、Ｇ画素は撮像画素として残し、ＲとＢの画素の一部を焦点検出画素に置き換えている。図５（ａ）において、焦点検出画素をＳＶＣ，ＳＶＤで示す。
【００５２】
図５（ａ）に示した焦点検出画素のＣ−Ｃ断面を（ｂ）に示す。焦点検出画素におけるマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、図３（ｂ）に示した撮像画素のマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤと同じ構造を有する。
【００５３】
焦点検出画素ＳＶＣにおいては、絞り開口部ＯＰＶＣは下側に偏って配置されており、撮像光学系ＴＬの射出瞳のうち上側の射出瞳領域ＥＰＶＣを通過した光束を受光する。一方、焦点検出画素ＳＶＤの絞り開口部ＯＰＶＤは上側（つまりは絞り開口部ＯＰＶＣとは逆側）に偏って配置されており、撮像光学系ＴＬの射出瞳のうち下側の射出瞳領域ＥＰＶＤを通過した光束を受光する。これにより、焦点検出画素ＳＶＣ，ＳＶＤは、同一被写体の上下に分離された２像を受光し、これらを光電変換することができる。
【００５４】
撮像素子１０６上において複数の焦点検出画素ＳＶＣが垂直方向に規則的に配列されている。上記２像のうち焦点検出画素群ＳＶＣ上に形成された一方の像をＣ像とする。また、複数の焦点検出画素ＳＶＤも垂直方向に規則的に配列されている。上記２像のうち焦点検出画素群ＳＶＤ上に形成された他方の像をＤ像とする。光電変換されたＣ像とＤ像に対応する２つの像信号のずれ量（方向を含む）としての位相差を検出することで、撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量（方向を含む）を算出することができる。
【００５５】
図６、図７及び図８には、図３〜図５に示した撮像画素及び焦点検出画素の配置規則例を示している。
【００５６】
図６は、撮像画素の間に焦点検出画素を離散的に配置する場合の最小単位の画素配置規則の例を示している。図６において、１０行×１０列＝１００画素の正方形の領域を１つのブロックと定義する。左上のブロックＢＬＫｈ（１，１）において、一番左下のＲ画素とＢ画素を水平方向に瞳分割を行う一組の焦点検出画素ＳＨＡ，ＳＨＢで置き換える。
【００５７】
また、その右隣りのブロックＢＬＫｖ（１，２）において、一番左下のＲ画素とＢ画素を垂直方向に瞳分割を行う一組の焦点検出画素ＳＶＣ，ＳＶＤで置き換える。ブロックＢＬＫｈ（１，１）の下に隣接したブロックＢＬＫｖ（２，１）の画素配列は、ブロックＢＬＫｖ（１，２）の画素配列と同一である。さらに、その右隣りのブロックＢＬＫｈ（２，２）の画素配列は、ブロックＢＬＫｈ（１，、１）と同じである。
【００５８】
この配置規則を一般化すると、ブロックＢＬＫ（ｉ，ｊ）には、ｉ＋ｊが偶数であれば水平方向の瞳分割用の焦点検出画素が配置され、ｉ＋ｊが奇数であれば垂直方向の瞳分割用の焦点検出画素が配置される。そして、図６における２×２＝４ブロック、すなわち２０行×２０列＝４００画素の領域を、ブロックの上位の画素配列単位として、クラスタと定義する。
【００５９】
図７は、クラスタを単位とした画素配置規則の例を示している。図７において、２０行×２０列＝４００画素で構成された一番左上のクラスタをＣＳＴ（ｕ，ｗ）＝ＣＳＴ（１，１）とする。クラスタＣＳＴ（１，１）においては、各ブロックの一番左下のＲ画素とＢ画素を、焦点検出画素ＳＨＡ，ＳＨＢ又はＳＶＣ，ＳＶＤで置き換える。
【００６０】
その右隣りのクラスタＣＳＴ（１，２）においては、ブロック内における焦点検出画素を、クラスタＣＳＴ（１，１）に対して上方向に２画素分シフトした位置に配置する。また、最初のクラスタＣＳＴ（１，１）の下に隣接したクラスタＣＳＴ（２，１）においては、ブロック内における焦点検出用画素を、クラスタＣＳＴ（１，１）に対して右方向に２画素分シフトした位置に配置する。以上の規則を繰り返し適用すると、図７に示した画素配置が得られる。
【００６１】
この配置規則を一般化すると以下のようになる。なお、焦点検出画素の座標は、図４（ａ）又は図５（ｂ）で示したＧ画素を含む４つの画素を１つの単位（ペア）とし、そのうちの左上の画素の座標で定義する。また、各ブロック内での座標は、左上を（１，１）とし、下方向と右方向を正方向とする。
【００６２】
以上の定義を適用すると、クラスタＣＳＴ（ｕ，ｗ）において、各ブロック内の焦点検出用画素ペアの水平座標は、２×ｕ−１となり、垂直座標は、１１−２×ｗとなる。そして、図７に示す５×５＝２５クラスタ、すなわち１００行×１００列＝１万画素の領域を、クラスタの上位の配列単位として、フィールドと定義する。
【００６３】
図８はフィールドを単位とした画素配置規則の例を示している。同図において、１００行×１００列＝１万画素で構成された一番左上のフィールドをＦＬＤ（ｑ，ｒ）＝ＦＬＤ（１，１）とする。そして、本実施例では、すべてのフィールドＦＬＤ（ｑ，ｒ）は、フィールドＦＬＤ（１，１）と同様の画素配置を有する。そこで、ＦＬＤ（１，１）を水平方向に３０個、垂直方向に２０個配列すると、３０００列×２０００行＝６００万画素の撮像領域は、６００個のフィールドで構成される。これにより、撮像領域の全面にわたって焦点検出画素を均一に分布させることができる。
【００６４】
図９には、撮像素子１０６の瞳分割機能を示している。ＴＬは撮像光学系、ＯＢＪは被写体、ＩＭＧは被写体像である。
【００６５】
撮像画素は、図３にて説明したように撮像光学系ＴＬの射出瞳ＥＰの全域を通過した光束を受光する。一方、焦点検出画素は、図４及び図５にて説明したように、瞳分割機能を有している。具体的には、図４に示した焦点検出画素ＳＨＡは、撮像面から撮像光学系ＴＬの像側の端に向かって左側の射出瞳領域ＥＰＨＡを通過した光束ＬＨＡを受光する。同様に、焦点検出画素ＳＨＢ，ＳＶＣ及びＳＶＤはそれぞれ、右側、上側及び下側の射出瞳領域ＥＰＨＢ，ＥＰＶＣ及びＥＰＶＤを通過した光束ＬＨＢ，ＬＨＣ及びＬＨＤを受光する。
【００６６】
そして、焦点検出画素は、撮像素子１０６の全域に均一に分布しているため、撮像領域の全域で焦点検出が可能である。
【００６７】
図１０のフローチャートには、本実施例のカメラにおける撮像素子１０６の電荷蓄積制御処理を示す。ここでは、焦点検出画素の出力信号（画素信号）を電気的ハードウェアによって加算する場合について説明する。この電荷蓄積制御処理は、カメラマイクロプロセッサ１１２がコンピュータプログラムに従って実行する。
【００６８】
ステップ（以下、Ｓと略す）１０００において、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像回路１１を介して撮像素子１０６の駆動（撮像）を開始する。
【００６９】
Ｓ１０１０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素のＡＦ用の電荷蓄積動作を繰り返す（焦点検出画素の蓄積電荷を加算する）回数である蓄積加算回数ＡＦＮを設定する。蓄積加算回数ＡＦＮの設定は、カメラにおけるマスクＲＯＭ領域やＥＥＰＲＯＭ領域等の記憶領域から値を読み込むことで行われる。また、外部のアクセサリから通信を介して蓄積加算回数ＡＦＮを設定してもよい。
【００７０】
次にＳ１０２０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数をカウントするカウンタＡＦを０にリセットする。
【００７１】
次にＳ１０３０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６のリセットを行い、撮像画素及び焦点検出画素の双方の画素を初期化する。
【００７２】
次にＳ１０４０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６（つまりは、撮像画素及び焦点検出画素）に電荷蓄積動作を行わせる。このステップでは、撮像画素及び焦点検出画素は、互いに同じ所定時間の電荷蓄積動作を行う。本フローチャートで示す処理が所定の周期で繰り返されることで、撮像画素及び焦点検出画素は、上記所定時間の電荷蓄積動作を繰り返すことになる。
【００７３】
次にＳ１０５０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６が撮像状態に設定されている（撮像中）か否かを判定する。撮像中である場合には、Ｓ１０６０に移行し、撮像中でない場合には、本処理を終了する。
【００７４】
Ｓ１０６０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６の撮像画素及び焦点検出画素のそれぞれから、上記所定時間の電荷蓄積動作によって蓄積された電荷に対応する画素信号を読み出す。このときの画素信号の読み出しは、少なくとも焦点検出画素からの画素信号の読み出しは、蓄積された電荷を保持したまま読み出す非破壊読み出しにより行われる。すなわち、本実施例の撮像素子１０６は、焦点検出画素からの画素信号の非破壊読み出しが可能な構成を有する。なお、撮像画素及び焦点検出画素からの画素信号を、図１０中ではまとめて「撮像画像」と記している。
【００７５】
ここで、本フローチャートで示す処理が所定の周期で繰り返されることで、撮像画素からの画素信号は、該周期で（言い換えれば、電荷蓄積動作ごとに）読み出される。撮像画素における１回の電荷蓄積動作によって得られた画素信号は、１つのフレーム画像を生成するための第１の画素信号として用いられる。すなわち、撮像画素からの画素信号は、１フレームごとに画像生成用の信号として検出される。
【００７６】
一方、焦点検出画素からも上記周期の電荷蓄積動作ごとに画素信号が読み出される。ただし、この画素信号は、本フローチャートの処理が所定の周期で繰り返される場合は、非破壊読み出しを経て複数回の電荷蓄積動作が行われる間に焦点検出画素に蓄積される電荷に対応する蓄積画素信号（第２の画素信号：以下、像信号という）に相当する。
【００７７】
次にＳ１０７０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、読み出したすべての画素信号から焦点検出画素の像信号（図では、ＡＦ用画像と記す）を抽出する。
【００７８】
次にＳ１０８０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数を示すカウンタＡＦを１つインクリメントする。
【００７９】
次にＳ１０９０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素により得られる像信号（蓄積画素信号）のレベルが第１の所定値以上か否かを判定する。第１の所定値以上である場合には、十分なレベルの像信号が得られているものとして、Ｓ１１００に移行する。一方、像信号のレベルが第１の所定値より低い場合には、像信号のレベルが不十分であるとして、Ｓ１１３０に移行する。
【００８０】
Ｓ１１００では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出用画素からの像信号のレベルが第２の所定値（＞第１の所定値）以下か否かを判定する。第２の所定値以下である場合には、得られた像信号において情報が失われている領域は存在しないものとして、Ｓ１１１０に移行する。一方、像信号のレベルが第２の所定値より大きい部分がある場合には、像信号の中に信号レベルが大きすぎるために像形状が失われている領域があるものとしてＳ１１２０に移行する。
【００８１】
Ｓ１１２０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、今回読み出した焦点検出画素からの像信号は情報が失われている部分があるので、前回読み出して記憶領域に保持していた像信号を読み出す。そして、Ｓ１１１０に移行する。
【００８２】
Ｓ１１１０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素からの像信号（蓄積画素信号）に基づいて焦点検出演算を行う。具体的には、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素ＳＨＡ，ＳＨＢ又はＳＨＣ，ＳＨＤからの２つの像信号の位相差を算出し、該位相差に基づいてデフォーカス量を算出する。そして、Ｓ１２００に移行する。
【００８３】
このように、本実施例では、１回の電荷蓄積動作によって焦点検出画素により得られる像信号のレベルが第１の所定値以上にならない場合は、焦点検出画素の複数回の電荷蓄積動作により得られる蓄積画素信号としての像信号をフォーカス制御用に出力する。言い換えれば、像信号は、撮像画素からの画素信号とは異なる周期、つまりは複数フレームごとにフォーカス制御用の信号として検出される。
【００８４】
Ｓ１１３０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数のカウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮ以上であるか否かを判定する。蓄積加算回数ＡＦＮ以上である場合には、焦点検出画素として最大の蓄積時間の間の電荷蓄積動作を行ったものとしてＳ１１４０に進む。一方、カウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮより小さい場合には、まだ電荷蓄積動作を続行することが可能であるものとしてＳ１１５０に移行する。
【００８５】
Ｓ１１４０では、焦点検出画素からの像信号のレベルは所定の信号レベルには達していないが、焦点検出画素が最大蓄積回数に達している。このため、カメラマイクロプロセッサ１１２は、記憶領域に保持している焦点検出画素からの像信号（図には抽出画像と記す）を用いて焦点検出演算を行う。そして、Ｓ１２００に移行する。
【００８６】
Ｓ１１５０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素からの像信号（図にはＡＦ用画像と記す）を記憶領域に保持する。そして、Ｓ１１６０に移行する。
【００８７】
Ｓ１１６０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６のうち撮像画素のみ電荷をリセットし、Ｓ１０４０に戻る。
【００８８】
Ｓ１２００では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出演算により得られたデフォーカス量からフォーカスレンズの駆動量を求める。そして、該駆動量だけフォーカスレンズを移動させるようにレンズマイクロプロセッサ２０１にフォーカス制御指令を送信する。レンズマイクロプロセッサ２０１は、レンズ駆動回路２３を介してフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。以上のようにして、フォーカス制御が行われる。そして、カメラマイクロプロセッサ１１２は、Ｓ１０２０に戻る。
【００８９】
このように、本実施例では、撮像素子１０６から、撮像画素と焦点検出画素とを区別することなく、これらからの画素信号の読み出しを行うため、撮像画素と焦点検出画素からの画素信号の読み出し処理を異ならせる必要がない。このため、信号処理手段としてのカメラマイクロプロセッサ１１２の回路構成を簡単にすることができる。
【００９０】
しかも、焦点検出画素については、焦点検出演算を行うまで電荷のリセットを行わずに連続して複数回の電荷蓄積動作を行う。これにより、フォーカス制御に用いられる像信号のノイズを増加させずに信号レベルを向上させることができる。
【００９１】
なお、本実施例においては、焦点検出画素での電荷蓄積動作の上限を蓄積回数によって制限する場合について説明したが、蓄積時間によって制限してもよい。すなわち、焦点検出画素の所定時間の電荷蓄積動作の回数又は電荷蓄積時間が所定値に達するまでの焦点検出画素での複数回の電荷蓄積動作により得られる信号を第２の画素信号として出力すればよい。
【実施例２】
【００９２】
以下、本発明の実施例２について説明する。なお、本実施例において、実施例１と共通の部分については説明を省略する。
【００９３】
図１１には、実施例１において図４に示した、撮像光学系の水平方向（横方向）にて瞳分割を行う焦点検出画素の配置と構造に対して、撮像画素及び焦点検出画素とは別のモニタ画素を付加した場合を示している。図１１の（ｂ）は（ａ）に示した焦点検出画素ＳＨＡとモニタ画素ＳＭにおけるＤ−Ｄ断面である。
【００９４】
モニタ画素ＳＭの出力信号は、焦点検出画素ＳＨＡの出力信号と同様に、画像生成には用いられない。このため、モニタ画素ＳＭには、焦点検出画素ＳＨＡと同様に、カラーフィルタの代わりに、透明膜ＣＦＷ（白色）が配置される。また、モニタ画素ＳＭの感度を焦点検出画素ＳＨＡの感度と合わせるため、配線層ＣＬの絞り開口部ＯＰＭの開口面積が、焦点検出画素ＳＨＡの絞り開口部ＯＰＨＡの開口面積と同じに設定されている。モニタ画素ＳＭは、絞り開口部ＯＰＭを通して、撮像光学系ＴＬの射出瞳のうち中央部の射出瞳領域ＥＰＭを通過した光束を受光する。
【００９５】
なお、図１１では、ベイヤー配列におけるＧ画素の位置にモニタ画素を配置した場合を示したが、焦点検出画素に近いＲ画素又はＢ画素の位置に配置してもよい。
【００９６】
図１２のフローチャートには、本実施例のカメラにおける撮像素子１０６の電荷蓄積制御処理を示す。ここでは、焦点検出画素の出力信号（画素信号）を電気的ハードウェアによって加算する場合について説明する。この電荷蓄積制御処理は、カメラマイクロプロセッサ１１２がコンピュータプログラムに従って実行する。
【００９７】
Ｓ１３００において、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像回路１１を介して撮像素子１０６の駆動（撮像）を開始する。その後、Ｓ１３１０〜Ｓ１３６０での処理は、実施例１におけるＳ１０１０〜Ｓ１０６０での処理と同じである。ただし、Ｓ１３３０においては、モニタ画素も初期化する。また、Ｓ１３５０で、撮像中であると判定した場合は、Ｓ１３６０の処理を行った後、Ｓ１３７０に進む。本実施例の撮像素子１０６では、焦点検出画素からの画素信号の非破壊読み出しが可能な構成を有する。Ｓ１３５０で、撮像中でないと判定した場合は本処理を終了する。
【００９８】
Ｓ１３７０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積レベルを判定するためのモニタ画素からの画素信号であるモニタ信号（以下、モニタ画素値という）を読み出す。
【００９９】
次にＳ１３８０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の電荷蓄積動作の回数を示すカウンタＡＦを１つインクリメントする。
【０１００】
次にＳ１３９０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、モニタ画素値の積算処理を行う。
【０１０１】
次にＳ１４００では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、モニタ画素値の積算値が所定値以上であるか否かを判定する。積算値が所定値以上である場合には、焦点検出画素において十分なレベルの像信号が得られているものとして、Ｓ１４１０に移行する。一方、モニタ画素値の積算値が所定値より低い場合には、像信号のレベルが不十分であるとして、Ｓ１４３０に移行する。
【０１０２】
Ｓ１４１０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、Ｓ１３６０にて読み出したすべての画素信号から焦点検出画素の蓄積画素信号としての像信号を抽出する。このように、本実施例では、モニタ画素から所定時間の電荷蓄積動作ごとに読み出したモニタ画素値を積算する。そして、１回の電荷蓄積動作によってモニタ画素値が所定値以上とならない場合は、該積算されたモニタ画素値のレベルが所定値以上になるまでの焦点検出画素での複数回の電荷蓄積動作により得られる像信号をフォーカス制御用の像信号として出力する。
【０１０３】
次にＳ１４２０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、抽出した焦点検出画素からの像信号に基づいて焦点検出演算を行い、Ｓ１５００に移行する。
【０１０４】
Ｓ１４３０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数のカウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮ以上であるか否かを判定する。蓄積加算回数ＡＦＮ以上である場合には、焦点検出画素として最大の蓄積時間の間の電荷蓄積動作を行ったものとしてＳ１４４０に進む。一方、カウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮより小さい場合には、まだ電荷蓄積動作を続行することが可能であるものとしてＳ１４５０に移行する。
【０１０５】
Ｓ１４４０では、焦点検出画素からの像信号のレベルは所定の信号レベルには達していないが、焦点検出画素が最大蓄積回数に達している。このため、カメラマイクロプロセッサ１１２は、記憶領域に保持している焦点検出画素からの像信号（図には抽出画像と記す）を用いて焦点検出演算を行う。そして、Ｓ１５００に移行する。
【０１０６】
Ｓ１４５０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、モニタ画素の画素値の積算値を記憶領域に保持する。そして、Ｓ１４６０に移行する。
【０１０７】
Ｓ１４６０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６のうち撮像画素のみ電荷をリセットし、Ｓ１３４０に戻る。
【０１０８】
Ｓ１５００では、実施例１のＳ１２００と同様にして、フォーカスレンズの駆動量を求め、レンズマイクロプロセッサ２０１を通じてフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。そして、Ｓ１３２０に戻る。
【０１０９】
本実施例によれば、撮像素子から画素信号を読み出す際に、焦点検出画素の近傍に配置したモニタ画素の画素値（積算値）のレベルを確認することで、モニタ画素より多い数の焦点検出画素から得られる像信号のレベルを判定することができる。
【実施例３】
【０１１０】
以下、本発明の実施例３について説明する。なお、本実施例において、実施例１と共通の部分については説明を省略する。
【０１１１】
図１３のフローチャートには、本実施例のカメラにおける撮像素子１０６の電荷蓄積制御処理を示す。ここでは、焦点検出画素の出力信号（画素信号）をソフトウェアによって加算する場合について説明する。この電荷蓄積制御処理は、カメラマイクロプロセッサ１１２がコンピュータプログラムに従って実行する。
【０１１２】
Ｓ１６００において、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像回路１１を介して撮像素子１０６の駆動（撮像）を開始する。その後、Ｓ１６１０〜Ｓ１６５０での処理は、実施例１におけるＳ１０１０〜Ｓ１０５０での処理と同じである。Ｓ１６５０で、撮像中であると判定した場合はＳ１６６０に進み、撮像中でないと判定した場合は本処理を終了する。
【０１１３】
Ｓ１６６０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、撮像素子１０６の撮像画素及び焦点検出画素のそれぞれから、蓄積された電荷（画素信号）を読み出す。
【０１１４】
次にＳ１６７０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、読み出したすべての画素信号から焦点検出画素の画素信号を抽出する。
【０１１５】
次にＳ１６８０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数を示すカウンタＡＦを１つインクリメントする。
【０１１６】
次にＳ１６９０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、画像演算処理により、焦点検出画素からの画素信号（像信号：図にはＡＦ用画像と記す）の加算処理（合成処理）を行う。
【０１１７】
次にＳ１７００では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素からの像信号のレベル（加算値又は合成値）が第１の所定値以上であるか否かを判定する。像信号のレベルが第１の所定値以上である場合には、十分なレベルの像信号が得られているものとしてＳ１７００に移行する。一方、像信号のレベルが第１の所定値より低い場合には、像信号のレベルが不十分であるとしてＳ１７５０に移行する。
【０１１８】
Ｓ１７１０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出用画素からの像信号のレベルが第２の所定値（＞第１の所定値）以下か否かを判定する。第２の所定値以下である場合には、得られた像信号において情報が失われている領域は存在しないものとして、Ｓ１７３０に移行する。一方、像信号のレベルが第２の所定値より大きい部分がある場合には、像信号の中に信号レベルが大きすぎるために像形状が失われている領域があるものとしてＳ１７２０に移行する。
【０１１９】
Ｓ１７２０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、今回読み出した焦点検出画素からの像信号は情報が失われている部分があるので、前回読み出して記憶領域に保持していた像信号を読み出す。そして、Ｓ１７３０に移行する。
【０１２０】
Ｓ１７３０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素からの像信号（加算値又は合成値）に基づいて焦点検出演算を行う。本実施例では、１回の電荷蓄積動作により像信号のレベルが第１の所定値以上にならない場合は、焦点検出画素から電荷蓄積動作ごとに複数回読み出された像信号を合成（加算）して、フォーカス制御用の像信号（第２の画素信号）を生成する。そして、Ｓ１７４０に移行する。
【０１２１】
Ｓ１７５０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素の蓄積回数のカウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮ以上であるか否かを判定する。蓄積加算回数ＡＦＮ以上である場合には、焦点検出画素として最大の蓄積時間の間の電荷蓄積動作を行ったものとしてＳ１７６０に進む。一方、カウンタＡＦが蓄積加算回数ＡＦＮより小さい場合には、まだ電荷蓄積動作を続行することが可能であるものとしてＳ１７７０に移行する。
【０１２２】
Ｓ１７６０では、焦点検出画素からの像信号のレベルは所定の信号レベルには達していないが、焦点検出画素が最大蓄積回数に達している。このため、カメラマイクロプロセッサ１１２は、記憶領域に保持している焦点検出画素からの像信号（加算値：図には加算画像と記す）を用いて焦点検出演算を行う。そして、Ｓ１７４０に移行する。
【０１２３】
Ｓ１７７０では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、焦点検出画素からの像信号（図にはＡＦ用画像と記す）を記憶領域に保持する。そして、Ｓ１６３０に戻る。
【０１２４】
Ｓ１７４０では、実施例１のＳ１２００と同様にして、フォーカスレンズの駆動量を求め、レンズマイクロプロセッサ２０１を通じてフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。そして、Ｓ１８００に進む。
【０１２５】
Ｓ１８００では、カメラマイクロプロセッサ１１２は、記憶領域に保持された焦点検出画素からの像信号を破棄する。そして、Ｓ１６２０に戻る。
【０１２６】
本実施例では、撮像中に所定のサンプリングレートにて画素信号の読み出しを行い、読み出した画素信号から焦点検出画素の画素信号を抽出する。このため、撮像素子の全画素（撮像画素及び焦点検出画素）に対して同一の電荷蓄積処理及び読み出し処理を行えばよく、制御を簡単に行うことができる。また、画素信号の読み出し後、焦点検出画素については、撮像画素からの複数の読み出し回数に相当する蓄積回数分の画素信号（像信号）を画像演算にて合成（加算）し、合成された像信号を用いて焦点検出演算を行う。このため、画素信号を合成するハードウェアとしての回路を必要とすることなく、焦点検出画像からの像信号のレベルを向上させることができる。
【０１２７】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【０１２８】
例えば、上記各実施例では、レンズ交換型の一眼レフデジタルカメラについて説明したが、本発明はレンズ一体型のデジタルカメラやビデオカメラにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施例１であるカメラの構成を示す図。
【図２】実施例１のカメラの電気的構成を示すブロック図。
【図３】実施例１のカメラに用いられる撮像素子に設けられた撮像画素の正面図及び断面図。
【図４】上記撮像素子に設けられた焦点検出画素の正面図及び断面図。
【図５】上記撮像素子に設けられた他の焦点検出画素の正面図及び断面図。
【図６】上記撮像素子の最小単位の画素配列を説明する図。
【図７】上記撮像素子の上位単位の画素配列を説明する図。
【図８】上記撮像素子の全領域における画素配列を説明する図。
【図９】上記撮像素子の瞳分割機能を説明する概念図。
【図１０】実施例１のカメラにおける電荷蓄積制御の処理を示すフローチャート。
【図１１】本発明の実施例２であるカメラにおける撮像素子の焦点検出画素の正面図及び断面図。
【図１２】実施例２のカメラにおける電荷蓄積制御の処理を示すフローチャート。
【図１３】本発明の実施例３であるカメラにおける電荷蓄積制御の処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１３０】
１０６  撮像素子
１１２  カメラマイクロプロセッサ
２０２  撮像光学系
ＳＨＡ，ＳＨＢ，ＳＶＣ，ＳＶＤ  焦点検出画素  
【図１】
2010091943.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010091943.tif 000012
【図１１】
2010091943.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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