(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影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第１の画素群、及び前記撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子と、
前記第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した前記複数の像の位相差に基づく焦点検出、前記撮影光学系に含まれる絞りの制御、及び前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行う制御手段とを有し、
前記撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から前記焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、
前記制御手段は、選択された前記焦点検出領域における前記第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、前記焦点検出時の前記絞りの開口量を決定し、
前記制御手段は、連続撮影における前記撮影動作の間に前記焦点検出を行う場合において、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときは、該焦点検出において前記絞りの開口量を前記焦点検出用開口量まで増加させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記連続撮影における前記撮影動作の間に前記焦点検出を行う場合において、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも大きいときは、前記絞りの開口量を前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量としたまま該焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮影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第１の画素群、及び前記撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子と、
前記第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した前記複数の像の位相差に基づく位相差検出方式の焦点検出、前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出したコントラスト情報に基づくコントラスト検出方式の焦点検出、前記撮影光学系に含まれる絞りの制御、及び前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行う制御手段と、を有する撮像装置であって、
該撮像装置は、前記撮影動作の間に前記位相差検出方式の焦点検出を行う第１の連続撮影モードと、該第１の連続撮影モードよりも前記撮影動作の間の時間が短い第２の連続撮影モードとを有し、
前記撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から前記位相差検出方式及び前記コントラスト検出方式の焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、
前記制御手段は、
選択された前記焦点検出領域における前記第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、前記位相差検出方式の焦点検出時の前記絞りの開口量を決定し、
前記第１の連続撮影モードにおいて、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記位相差検出方式の焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときは、該位相差検出方式の焦点検出において前記絞りの開口量を前記焦点検出用開口量まで増加させ、
前記第２の連続撮影モードにおいて、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも大きいときは、先行する前記撮影動作中の前記第２の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の前記撮影動作のための前記位相差検出方式の焦点検出を行い、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも小さいときは、先行する前記撮影動作中の前記第１の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の前記撮影動作のための前記コントラスト検出方式の焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の連続撮影モードにおいて、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも大きいときは、前記絞りの開口量を前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量としたまま該焦点検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮影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第１の画素群、及び前記撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した前記複数の像の位相差に基づく焦点検出を行うステップと、
前記撮影光学系に含まれる絞りの制御を行うステップと、
前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行うステップと、
前記撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から前記焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、選択された前記焦点検出領域における前記第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、前記焦点検出時の前記絞りの開口量を決定するステップと、
連続撮影における前記撮影動作の間に前記焦点検出を行う場合において、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときに、該焦点検出において前記絞りの開口量を前記焦点検出用開口量まで増加させ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。
【請求項６】
撮影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第１の画素群、及び前記撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
前記第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した前記複数の像の位相差に基づく位相差検出方式の焦点検出を行うステップと、
前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出したコントラスト情報に基づくコントラスト検出方式の焦点検出を行うステップと、
前記撮影光学系に含まれる絞りの制御を行うステップと、
前記第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行うステップとを有し、
該撮像装置は、前記撮影動作の間に前記位相差検出方式の焦点検出を行う第１の連続撮影モードと、該第１の連続撮影モードよりも前記撮影動作の間の時間が短い第２の連続撮影モードとを有し、
前記制御方法は、
前記撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から前記位相差検出方式及び前記コントラスト検出方式の焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、選択された前記焦点検出領域における前記第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、前記位相差検出方式の焦点検出時の前記絞りの開口量を決定するステップと、
前記第１の連続撮影モードにおいて、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記位相差検出方式の焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときに、該位相差検出方式の焦点検出において前記絞りの開口量を前記焦点検出用開口量まで増加させるステップと、
前記第２の連続撮影モードにおいて、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも大きいときに、先行する前記撮影動作中の前記第２の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の前記撮影動作のための前記位相差検出方式の焦点検出を行い、前記撮影動作用に設定された前記絞りの開口量が前記焦点検出用開口量よりも小さいときに、先行する前記撮影動作中の前記第１の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の前記撮影動作のための前記コントラスト検出方式の焦点検出を行う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、特に撮像素子内の画素からの信号を用いて焦点検出を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置に用いられている撮像素子を構成する一部の画素の光学特性を他の画素と異ならせて、該一部の画素からの出力に基づいて焦点検出を行う撮像装置が特許文献１，２にて開示されている。これらの撮像装置では、撮像素子上の複数の撮像用画素の間に、互いに対をなす焦点検出用画素を複数対配置し、該対をなす焦点検出用画素からの信号を用いて位相差検出方式の焦点検出を行う。そして、該焦点検出の結果に基づいてフォーカスレンズの合焦位置（又は駆動量）を算出し、該算出結果に応じてフォーカスレンズを移動させることで焦点調節が行われる。
【０００３】
また、特許文献３には、撮像素子の一部の画素の受光部を上下方向に２分割し、該２分割された受光部からの信号を用いて上下方向に輝度分布を有する被写体に対して位相差検出方式の焦点検出を行う撮像装置が開示されている。この撮像装置では、さらに左右方向に隣接した画素によって左右方向に輝度分布を有する被写体のコントラストを検出し、コントラスト検出方式の焦点検出を行う。
【０００４】
さらに、特許文献４では、受光部を左右方向又は上下方向に分割した焦点検出用画素を、撮像素子に一行おきに繰り返し配置することで、左右方向及び上下方向に輝度分布を有した被写体に対して位相差検出方式の焦点検出を行う撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２６８６号公報
【特許文献３】特開２００１−３０５４１５号公報
【特許文献４】特開２００３−１５３２９１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、上記特許文献１〜４のいずれに開示された撮像装置においても、撮影光学系に設けられた絞りの開口量（撮影光学系の射出瞳径）が小さくなると、焦点検出用画素に十分な光量の光束が到達しなくなる。この結果、位相差検出方式の焦点検出を良好に行うことができなくなる。
【０００７】
特に、連続撮影における各コマの撮影の間に焦点検出を行う場合において、撮影用に設定された絞りの開口量が位相差検出方式の焦点検出に必要な光量に対応する開口量よりも小さいと、撮影間の焦点検出を良好に行うことができない。
【０００８】
本発明は、撮影用に設定された絞りの開口量が小さい場合でも、連続撮影中の焦点検出を良好に行う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】
【０００９】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影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第１の画素群、及び撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子と、第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した複数の像の位相差に基づく焦点検出、撮影光学系に含まれる絞りの制御、及び第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行う制御手段とを有する。また、撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、制御手段は、選択された焦点検出領域における第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、焦点検出時の絞りの開口量を決定する。そして、制御手段は、連続撮影における撮影動作の間に焦点検出を行う場合において、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときは、該焦点検出において絞りの開口量を焦点検出用開口量まで増加させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の一側面としての撮像装置は、撮影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第１の画素群、及び撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む撮像素子と、第２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した複数の像の位相差に基づく位相差検出方式の焦点検出、第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出したコントラスト情報に基づくコントラスト検出方式の焦点検出、撮影光学系に含まれる絞りの制御、及び第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行う制御手段とを有する。該撮像装置は、撮影動作の間に位相差検出方式の焦点検出を行う第１の連続撮影モードと、該第１の連続撮影モードよりも撮影動作の間の時間が短い第２の連続撮影モードとを有する。また、撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から位相差検出方式及びコントラスト検出方式の焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、制御手段は、選択された焦点検出領域における第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、位相差検出方式の焦点検出時の絞りの開口量を決定する。そして、制御手段は、第１の連続撮影モードにおいて、撮影動作用に設定された絞りの開口量が位相差検出方式の焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときは、該位相差検出方式の焦点検出において絞りの開口量を焦点検出用開口量まで増加させる。また、第２の連続撮影モードにおいて、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出用開口量よりも大きいときは、先行する撮影動作中の第２の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の撮影動作のための位相差検出方式の焦点検出を行い、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出用開口量よりも小さいときは、先行する撮影動作中の第１の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の撮影動作のためのコントラスト検出方式の焦点検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のさらに他の一側面としての撮像装置の制御方法は、撮影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第１の画素群、及び撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む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２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した複数の像の位相差に基づく焦点検出を行うステップと、撮影光学系に含まれる絞りの制御を行うステップと、第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行うステップとを有する。さらに、該制御方法は、撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、選択された焦点検出領域における第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、焦点検出時の絞りの開口量を決定するステップと、連続撮影における撮影動作の間に焦点検出を行う場合において、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときに、該焦点検出において絞りの開口量を焦点検出用開口量まで増加させるステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のさらに別の一側面としての撮像装置の制御方法は、撮影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第１の画素群、及び撮影光学系からの光束のうち分割された光束により形成された複数の像を光電変換する第２の画素群を含む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２の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出した複数の像の位相差に基づく位相差検出方式の焦点検出を行うステップと、第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて検出したコントラスト情報に基づくコントラスト検出方式の焦点検出を行うステップと、撮影光学系に含まれる絞りの制御を行うステップと、第１の画素群での光電変換により得られる信号を用いて撮影画像を生成するための撮影動作を行うステップとを有する。該撮像装置は、撮影動作の間に位相差検出方式の焦点検出を行う第１の連続撮影モードと、該第１の連続撮影モードよりも撮影動作の間の時間が短い第２の連続撮影モードとを有する。該制御方法は、撮像素子において複数の焦点検出領域が設定され、該複数の焦点検出領域から位相差検出方式及びコントラスト検出方式の焦点検出を行う焦点検出領域の選択が可能であり、選択された焦点検出領域における第１の画素群での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、位相差検出方式の焦点検出時の絞りの開口量を決定するステップと、第１の連続撮影モードにおいて、撮影動作用に設定された絞りの開口量が位相差検出方式の焦点検出に必要な光量に対応する焦点検出用開口量よりも小さいときに、該位相差検出方式の焦点検出において絞りの開口量を焦点検出用開口量まで増加させるステップを有する。さらに、第２の連続撮影モードにおいて、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出用開口量よりも大きいときに、先行する撮影動作中の第２の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の撮影動作のための位相差検出方式の焦点検出を行い、撮影動作用に設定された絞りの開口量が焦点検出用開口量よりも小さいときに、先行する撮影動作中の第１の画素群での光電変換により得られた信号を用いて次の撮影動作のためのコントラスト検出方式の焦点検出を行うステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、連続撮影又は第１の連続撮影モードにおいて、撮影動作用の絞り開口量では第２の画素群に必要な光量の光束を到達させることができない場合でも、焦点検出時に絞りの開口量を焦点検出用開口量まで増加させる。このため、焦点検出時には第２の画素群に必要な光量の光束を到達させることが可能となり、良好な焦点検出を行いながら連続撮影を行うことができる。
【００１４】
また、第２の連続撮影モードにおいて、撮影動作用の絞り開口量が焦点検出用開口量よりも大きいときには、先行する撮影動作における第２の画素群での光電変換により得られた信号を用いて位相差検出方式の焦点検出を行う。一方、撮影動作用の絞り開口量が焦点検出用開口量よりも小さいときには、先行する撮影動作における第１の画素群での光電変換により得られた信号を用いてコントラスト検出方式の焦点検出を行う。このため、撮影動作間の時間が短い場合でも、良好な焦点検出を行いながら連続撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１における撮像用画素の配置と構造を示す図。
【図３】実施例１における水平方向に瞳分割を行う焦点検出用画素の配置と構造を示す図。
【図４】実施例１における垂直方向に瞳分割を行う焦点検出用画素の配置と構造を示す図。
【図５】実施例１の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図６】実施例１における連続撮影シーケンスを示すタイミングチャート。
【図７】本発明の実施例２である撮像装置の構成を示すブロック図。
【図８】実施例２における撮像用画素からの信号を変換して得られた画像中の注目画素近傍の画素配置を示す図。
【図９】実施例２の撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図１０】実施例２における低速連続撮影モードと高速連続撮影モードでの撮影シーケンスを示すタイミングチャート。
【図１１】被写体像の模式図。
【図１２】焦点検出領域の配置を示す図。
【図１３】本発明の実施例３である撮像装置における位相差検出時における露出条件の決定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１には、本発明の実施例１であるデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の構成を示す。１０１は撮影光学系、１０２は撮影光学系１０１に内蔵された絞り、１０３はＣＭＯＳセンサにより構成された撮像素子である。
【００１８】
１０４は信号処理回路、１０７はＴＦＴ液晶等のモニタ（表示手段）である。１０５は撮像素子１０３、信号処理回路１０４及びモニタ１０７の動作を制御する制御回路（制御手段）である。１０６はシャッターボタン、１０８は撮像装置に対して着脱可能な半導体メモリ等の記録媒体である。
【００１９】
撮影光学系１０１により形成された被写体像は撮像素子１０３上に投影される。撮像素子１０３は、被写体像を光電変換して電気信号を出力する。絞り１０２は、被写体輝度等の撮影条件に応じた開口径（開口量）に設定される。これにより、撮像素子１０３に到達する光束の光量が調節される。
【００２０】
撮像素子１０３から出力された（読み出された）電気信号は、信号処理回路１０４に入力される。撮像素子１０３上には、後述する複数の撮像用画素（第１の画素群）と複数の焦点検出用画素（第２の画素群）とが所定のパターンで配置されている。
【００２１】
このため、撮像素子１０３から信号処理回路１０４に入力される電気信号は、撮像用画素からの撮像信号と、焦点検出用画素からの焦点検出信号とが含まれる。信号処理回路１０４は、撮像信号と焦点検出信号に対してそれぞれ異なる処理を行う。
【００２２】
具体的には、信号処理回路１０４は、撮像信号に対して、色補間処理、ガンマ処理等の画像処理を行って映像信号（撮影画像）を生成する。このとき、焦点検出用画素からは撮像信号が得られないため、この焦点検出用画素の近傍に配置された撮像用画素からの撮像信号を用いた補間処理によって、当該焦点検出用画素の位置の撮像信号を生成する。
【００２３】
信号処理回路１０４にて生成された映像信号は、モニタ１０７に表示されるとともに、シャッターボタン１０６が操作されることに応じて所定の圧縮処理を施されて記録媒体１０８に記録される。
【００２４】
以下の説明において、シャッターボタン１０６の操作に応じて行われる、撮像用画素での光電変換から、撮像用画素からの撮像信号の読み出しまでの処理を撮影動作という。また、撮像信号を用いた映像信号の生成及び該映像信号の記録媒体１０８への記録まで動作を記録動作という。ただし、撮影動作に記録動作を含めてもよい。これらのことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００２５】
モニタ１０７での映像信号の表示は、シャッターボタン１０６が操作されるまでの期間のみならず、シャッターボタン１０６が操作された状態でも継続する。このため、撮像装置の撮影モードが連続撮影モードになっている場合は、シャッターボタン１０６が操作されている間、モニタ１０７への映像信号の表示が継続されながら、連続撮影における撮影動作ごとに記録媒体１０８への映像信号の記録が繰り返される。
【００２６】
撮像素子１０３上の複数の焦点検出用画素は、撮影光学系１０１の射出瞳のうち第１の領域を通過した光束を受光する複数の第１の焦点検出用画素を含む。また、複数の焦点検出用画素は、上記射出瞳のうち第１の領域に対して分割された第２の領域を通過した光束を受光する複数の第２の焦点検出用画素を含む。
【００２７】
信号処理回路１０４は、複数の第１の焦点検出用画素からの焦点検出信号を用いて第１の像信号を生成し、複数の第２の焦点検出用画素からの焦点検出信号を用いて第２の像信号を生成する。そして、信号処理回路１０４は、第１の像信号と第２の像信号との間で相関演算を行い、これら第１及び第２の像信号のずれ量を示す位相差信号を生成する。位相差信号は、制御回路１０５に入力される。このようにして、位相差検出方式での焦点検出が行われる。
【００２８】
制御回路１０５は、信号処理回路１０４から入力された位相差信号に基づいて、撮影光学系１０１のデフォーカス量を算出し、さらに該デフォーカス量に基づいて、撮影光学系１０１に含まれる不図示のフォーカスレンズの駆動量を算出する。そして、制御回路１０５は、該駆動量だけフォーカスレンズを移動させるよう不図示のフォーカスアクチュエータを制御する。このようにして、焦点検出用画素での光電変換から、位相差信号の生成、フォーカスレンズの駆動量の算出、及びフォーカスレンズの駆動までの一連のオートフォーカス（ＡＦ）制御が行われ、被写体に対する撮影光学系１０１の合焦状態が得られる。
連続撮影モードでは、複数回の撮影動作が所定の時間間隔で行われるが、それぞれの撮影動作（本実施例では、撮像用画素での光電変換から該撮像用画素からの撮像信号の読み出しまで）の間には、次の撮影動作のためのＡＦ制御が行われる。
【００２９】
図２、図３及び図４には、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を示している。本実施例では、基本画素配列として、図２（ａ）に示す２行×２列に配置された４つの画素のうち対角位置に配置された２画素をＧ（緑色）の分光感度を有する画素とし、他の２画素をＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素としたベイヤー配列を採用する。そして、このベイヤー配列で配置された複数の撮像用画素の間に、複数の焦点検出用画素が所定のパターンで分散配置される。
【００３０】
図２（ａ）に示したＡ−Ａ線での断面を図２（ｂ）に示す。ＭＬは各画素の前面に配置されたオンチップマイクロレンズである。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、図３に示すＣＭＯＳセンサの光電変換素子を模式的に示している。
【００３１】
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は撮影光学系１０１を模式的に示しており、ＥＰは撮影光学系１０１の射出瞳を示している。
【００３２】
撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤは、撮影光学系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。換言すると、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰと光電変換素子ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係に置かれ、かつ光電変換素子ＰＤの有効面積はできるだけ大きく設計される。
【００３３】
なお、図２（ｂ）には、Ｒ画素への入射光束のみを示しているが、Ｒ画素と同様の構造を有するＧ画素及びＢ画素への入射光束も、Ｒ画素への入射光束と同様である。したがって、撮像用画素であるＲ，Ｇ，Ｂの各画素に対応した射出瞳ＥＰは大径となり、被写体からの光束を効率良く取り込む。これにより、撮像信号のＳ／Ｎが向上する。
【００３４】
図３には、撮影光学系１０１の射出瞳を水平方向（横方向）に分割（以下、瞳分割という）するための焦点検出用画素の配置と構造を示す。ここで水平方向（横方向）とは、撮影光学系１０１の光軸と撮像素子（撮影画面）１０３の長辺とが地面に平行となるように撮像装置を構えたときに、光軸に直交し、かつ地面に平行に伸びる直線に沿った方向をいう。
【００３５】
図３（ａ）は、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素を示している。記録又は観賞のための映像信号を得る場合、Ｇ画素によって輝度情報の主成分を取得する。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知されやすい。一方、Ｒ画素及びＢ画素は、色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで本実施例においては、２行×２列の画素のうち、Ｇ画素を撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換えている。図３（ａ）では、焦点検出用画素をＳＨＡ，ＳＨＢとして示す。焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢはそれぞれ、前述した第１の焦点検出用画素及び第２の焦点検出用画素に相当する。
【００３６】
図３（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）においては、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰの径を、焦点検出用画素による位相差検出が可能な大きさで示している。
【００３７】
マイクロレンズＭＬと光電変換素子ＰＤについては、図２（ｂ）に示した撮像用画素と同一の構造を有する。焦点検出用画素からの焦点検出信号は映像信号の生成には用いないため、焦点検出用画素には、色分離用カラーフィルタの代わりに、透明（白色）膜ＣＦＷが配置されている。
【００３８】
また、水平方向で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して水平方向の一方に偏っている。具体的には、焦点検出用画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡは右側に偏っている。このため、撮影光学系ＴＬの左側の射出瞳（第１の領域）ＥＰＨＡを通過した光束が焦点検出用画素ＳＨＡに入射する。一方、焦点検出用画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは左側に偏っている。このため、撮影光学系ＴＬの右側の射出瞳（第２の領域）ＥＰＨＢを通過した光束が焦点検出用画素ＳＨＢに入射する。
【００３９】
水平方向に規則的に配列された複数の焦点検出用画素ＳＨＡ上に形成される被写体の一部の像をＡ像とする。また、水平方向に規則的に配列された複数の焦点検出用画素ＳＨＢ上に形成される被写体の一部の像をＢ像とする。Ａ像とＢ像の相対位置関係（ずれ量）を検出することで、水平方向に輝度分布を有する被写体に対する撮影光学系ＴＬのピントずれ量（デフォーカス量）を求めることができる。
【００４０】
なお、焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢを用いて水平方向に輝度分布を有する被写体、例えば縦線に対しては焦点検出が可能あるが、垂直方向（縦方向）に輝度分布を有する被写体、例えば横線に対して焦点検出を行うことができない。このため、本実施例では、垂直方向に輝度分布を有する被写体に対しても焦点検出を行えるように、垂直方向にも瞳分割を行う焦点検出用画素も備えている。垂直方向（縦方向）とは、撮影光学系１０１の光軸と撮像素子（撮影画面）１０３の長辺とが地面に平行となるように撮像装置を構えたとき、光軸に直交し、かつ上下方向に伸びる直線に沿った方向をいう。
【００４１】
また、図３（ｂ）からも明らかなように、撮影光学系１０１の射出瞳ＥＰが、左右の射出瞳ＥＰＨＡ，ＥＰＨＢを包含できない径を有する場合は、焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢに十分な光量の光束が到達しないため、良好な焦点検出を行うことはできない。
【００４２】
図４には、垂直方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の配置と構造を示す。図４（ａ）には、焦点検出用画素を含む２行×２列の画素を示している。水平方向と同様に、Ｇ画素は撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素に置き換えている。図４（ａ）では、焦点検出用画素をＳＶＣ，ＳＶＤとして示す。
【００４３】
図４（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）においては、撮影光学系ＴＬの射出瞳ＥＰの径を、焦点検出用画素による位相差検出が可能な大きさで示している。
【００４４】
図３（ｂ）に示した焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢが水平方向に瞳分離する構造を持つのに対して、図４（ｂ）示した焦点検出用画素ＳＶＣ，ＳＶＤは垂直方向に瞳分離する構造を持つ。焦点検出用画素ＳＶＣ，ＳＶＤのそれぞれの構造自体は、焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢと同様である。
【００４５】
垂直方向の瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して垂直方向の一方に偏っている。具体的には、焦点検出用画素ＳＶＣの開口部ＯＰＶＣは下側に偏っている。このため、撮影光学系ＴＬの上側の射出瞳（第１の領域）ＥＰＶＣを通過した光束が焦点検出用画素ＳＶＣに入射する。一方、焦点検出用画素ＳＶＤの開口部ＯＰＶＤは上側に偏っている。このため、撮影光学系ＴＬの下側の射出瞳（第２の領域）ＥＰＶＤを通過した光束が焦点検出用画素ＳＶＤに入射する。
【００４６】
垂直方向に規則的に配列された複数の焦点検出用画素ＳＶＣ上に形成される被写体の一部の像をＣ像とする。また、垂直方向に規則的に配列された複数の焦点検出用画素ＳＶＤ上に形成される被写体の一部の像をＤ像とする。Ｃ像とＤ像の相対位置関係（ずれ量）を検出することで、垂直方向に輝度分布を有する被写体に対する撮影光学系ＴＬのピントずれ量（デフォーカス量）を求めることができる。
【００４７】
図５のフローチャートには、本実施例の撮像装置（主として制御回路１０５）の動作の流れ（制御方法）を示している。この動作は、制御回路１０５内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【００４８】
シャッターボタン１０６が操作されると、制御回路１０５は動作（撮影シーケンス）を開始する（Ｓ５０１）。制御回路１０５は、絞り１０２の開口径（以下、単に絞り開口という）を、被写体輝度、撮像素子１０３の感度及びシャッタースピード（電荷蓄積時間）に応じて決定した撮影動作用絞り開口（撮影動作用開口量）ｆ０に設定する。そして、撮像素子１０３の光電変換（電荷蓄積）を行う。これにより、１つの撮影画像（以下、１コマという）を取得するための撮影動作が行われる（Ｓ５０２）。なお、この撮影動作によって取得された撮影画像の記録動作は、図５の撮影シーケンスとは別に行われる。
【００４９】
次に、制御回路１０５は、撮影モードが連続撮影モードか否かを判定する（Ｓ５０３）。連続撮影モードでない場合はそのまま撮影シーケンスを終了する（Ｓ５０４）。連続撮影モードである場合は、焦点検出に必要な光量に対応する絞り開口である焦点検出用最小絞り開口（焦点検出用開口量）ｆ１を求める。
【００５０】
ここで、本実施例では、撮像素子（撮影画面）１０３において複数の焦点検出領域が設定されており、制御回路１０５又はユーザーの選択操作によって１つの焦点検出領域の選択が可能である。焦点検出領域の位置によって瞳ケラレが発生する絞り開口径が異なる。このため、制御回路１０５は、焦点検出用最小絞り開口ｆ１として、撮影時点で選択されている焦点検出領域に応じて異なる値を設定する（Ｓ５０５）。
【００５１】
次に、制御回路１０５は、撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５０６）。撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも大きい場合は、絞り開口をｆ０としたまま焦点検出を行う（Ｓ５０７）。そして、Ｓ５１１に進む。
【００５２】
一方、撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さい場合は、制御回路１０５は、絞り開口をｆ１まで広げ（増加させ）（Ｓ５０８）、焦点検出を行い（Ｓ５０９）、その後、絞り開口をｆ０まで狭める（Ｓ５１０）。そして、Ｓ５１１に進む。
【００５３】
Ｓ５１１では、制御回路１０５は、焦点検出の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動し、次の１コマの撮影動作を行う（Ｓ５１２）。
【００５４】
そして、制御回路１０５は、シャッターボタン１０６がまだ操作された状態か否か、つまりは連続撮影を続行するか終了するかを判定する（Ｓ５１３）。連続撮影を終了する場合にはそのまま撮影シーケンスを終了する（Ｓ５１４）。連続撮影を続行する場合には、制御回路１０５は、Ｓ５０５に戻って、次の撮影動作の前に行う焦点検出のための焦点検出用最小絞り開口ｆ１を設定する。そして、Ｓ５０６〜Ｓ５１２までの動作を繰り返す。
【００５５】
図６には、図５のＳ５０３において連続撮影モードが設定されていた場合の撮影シーケンスの流れを時系列で示している。図６中の（ａ）は撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも大きい（ｆ１以上である）場合を示している。また、（ｂ）は撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さい場合を示している。シャッターボタン１０６のＯＮ／ＯＦＦについては、（ａ）と（ｂ）に共通する。
【００５６】
（ａ）では、シャッターボタン１０６が操作されて「ＯＮ」状態になると、絞り開口が撮影動作用絞り開口ｆ０に設定され、撮像素子１０３における撮像用画素での光電変換（電荷蓄積）が行われる。所定の電荷蓄積時間が経過すると、撮像用画素から撮像信号が読み出される。そして、絞り開口が撮影動作用絞り開口ｆ０とされたまま焦点検出用画素での光電変換（電荷蓄積）が行われる。
【００５７】
焦点検出に適した電荷蓄積時間が経過すると、焦点検出用画素から焦点検出信号が読み出され、位相差検出のための信号処理やフォーカスレンズの駆動量算出が行われる。そして、フォーカスレンズの駆動が行われた後、次の撮影動作である撮影用画素での光電変換が開始される。このような撮影シーケンスが、シャッターボタン１０６の操作が解除（ＯＦＦ）されるまで繰り返される。
【００５８】
（ｂ）では、シャッターボタン１０６が操作されて「ＯＮ」状態になると、絞り開口が撮影動作用絞り開口ｆ０に設定され、撮像素子１０３における撮像用画素での光電変換（電荷蓄積）が行われる。所定の電荷蓄積時間が経過すると、撮像用画素から撮像信号が読み出される。そして、絞り開口が撮影動作用絞り開口ｆ０から焦点検出用最小絞り開口ｆ１まで広げられた（増加された）後、焦点検出用画素での光電変換（電荷蓄積）が行われる。
【００５９】
焦点検出に適した電荷蓄積時間が経過すると、焦点検出用画素から焦点検出信号が読み出され、位相差検出のための信号処理やフォーカスレンズの駆動量算出が行われる。そして、フォーカスレンズの駆動が行われた後、絞り開口が焦点検出用最小絞り開口ｆ１から撮影動作用絞り開口ｆ０まで狭められ、次の撮影動作である撮影用画素での光電変換が開始される。このような撮影シーケンスが、シャッターボタン１０６の操作が解除（ＯＦＦ）されるまで繰り返される。
【００６０】
本実施例によれば、連続撮影モードにおいて、撮影動作用絞り開口ｆ０では焦点検出用画素に必要な光量の光束を到達させることができない場合でも、焦点検出時に絞り開口を焦点検出用最小絞り開口ｆ１まで広げる。このため、焦点検出時には焦点検出用画素に必要な光量の光束を到達させることが可能となり、良好な焦点検出を行いながら連続撮影を行うことができる。
【実施例２】
【００６１】
実施例１で説明した連続撮影モードでは、撮像動作の間の時間が、該時間中に位相差検出方式の焦点検出を行うことができる程度に長い場合について説明した。しかし、撮像動作の間の時間が該時間中に位相差検出方式の焦点検出を行うことができない程度に短い、いわゆる高速連続撮影モードの選択が可能な撮像装置もある。ここでは、本発明の実施例２である撮像装置として、高速連続撮影モードの選択が可能な撮像装置について説明する。
【００６２】
図７には、本実施例の撮像装置の構成を示す。図７において、図１に示した構成要素と同じ構成要素には図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図７において、７０４は信号処理回路であり、図１に示した信号処理回路１０４と同様の処理に加えて、コントラスト検出方式の焦点検出を行う。
【００６４】
撮影光学系１０１により形成された被写体像は撮像素子１０３上に投影される。撮像素子１０３は、被写体像を光電変換して電気信号を出力する。絞り１０２は、被写体輝度等の撮影条件に応じた開口径（開口量）に設定される。これにより、撮像素子１０３に到達する光束の光量が調節される。
【００６５】
撮像素子１０３から出力された（読み出された）電気信号は、信号処理回路７０４に入力される。撮像素子１０３上には、実施例１で説明したように、複数の撮像用画素（第１の画素群）と複数の焦点検出用画素（第２の画素群）とが所定のパターンで配置されている。
【００６６】
このため、撮像素子１０３から信号処理回路７０４に入力される電気信号は、撮像用画素からの撮像信号と、焦点検出用画素からの焦点検出信号とが含まれる。信号処理回路７０４は、撮像信号と焦点検出信号に対してそれぞれ異なる処理を行う。
【００６７】
具体的には、信号処理回路７０４は、撮像信号に対して、色補間処理、ガンマ処理等の画像処理を行って映像信号（撮影画像）を生成する。このとき、焦点検出用画素からは撮像信号が得られないため、この焦点検出用画素の近傍に配置された撮像用画素からの撮像信号を用いた補間処理によって、当該焦点検出用画素の位置の撮像信号を生成する。
【００６８】
また、信号処理回路７０４は、生成した映像信号のうち、互いに近接した撮像用画素からの撮像信号に相当する画素信号の差分をコントラスト信号（コントラスト情報）として抽出する。コントラスト信号は、制御回路７０５に入力される。
【００６９】
信号処理回路７０４にて生成された映像信号は、モニタ１０７に表示されるとともに、シャッターボタン１０６が操作されることに応じて所定の圧縮処理を施されて記録媒体１０８に記録される。
【００７０】
モニタ１０７での映像信号の表示は、シャッターボタン１０６が操作されるまでの期間のみならず、シャッターボタン１０６が操作された状態でも継続する。このため、撮像装置の撮影モードが連続撮影モードになっている場合は、シャッターボタン１０６が操作されている間、モニタ１０７への映像信号の表示が継続されながら、連続撮影における撮影動作ごとに記録媒体１０８への映像信号の記録が繰り返される。
【００７１】
実施例１と同様に、撮像素子１０３上の複数の焦点検出用画素は、撮影光学系１０１の射出瞳のうち第１の領域を通過した光束を受光する複数の第１の焦点検出用画素を含む。また、複数の焦点検出用画素は、上記射出瞳のうち第１の領域に対して分割された第２の領域を通過した光束を受光する複数の第２の焦点検出用画素を含む。
【００７２】
信号処理回路７０４は、複数の第１の焦点検出用画素からの焦点検出信号を用いて第１の像信号を生成し、複数の第２の焦点検出用画素からの焦点検出信号を用いて第２の像信号を生成する。そして、信号処理回路７０４は、第１の像信号と第２の像信号との間で相関演算を行い、これら第１及び第２の像信号のずれ量を示す位相差信号を生成する。位相差信号は、制御回路７０５に入力される。このようにして、位相差検出方式での焦点検出が行われる。
【００７３】
また、制御回路７０５は、以下に説明するように、信号処理回路７０４から入力されたコントラスト信号を用いてコントラスト検出方式の焦点検出を行い、該コントラスト信号が最大となるようにフォーカスレンズを駆動する。連続撮影中において、次の撮影動作のためのコントラスト検出方式の焦点検出は、先行する撮影動作中の撮像用画素の光電変換により得られた撮像信号を用いて生成された映像信号（撮影画像）からコントラスト信号を抽出して行われる。
【００７４】
コントラスト信号の映像信号からの抽出は、以下の手順によって行われる。図８には、信号処理回路７０４にて生成された映像信号のうち、互いに近接した撮像用画素からの撮像信号を用いて生成された画素信号（以下、単に画素という）を示している。図中の中央のａ（ｍ，ｋ）は注目画素を示し、その周辺に配置されたａ（ｍ±ｎ，ｋ±ｌ）（ｎ，ｌ＝１，２，３，…）は、注目画素ａ（ｍ，ｋ）に近接する画素を示している。
【００７５】
コントラスト信号は、注目画素ａ（ｍ，ｋ）を基準として以下の演算を行うこと抽出される。
【００７６】
水平方向エッジ信号ＥｄｇｅＨ、垂直方向エッジ信号Ｅｄｇｅ及び二次元エッジ信号Ｅｄｇｅ２Ｄはそれぞれ、
ＥｄｇｅＨ＝｛ａ（ｍ，ｋ）ｘ２−ａ（ｍ−ｎ，ｋ）−ａ（ｍ＋ｎ，ｋ）｝／２
ＥｄｇｅＶ＝｛ａ（ｍ，ｋ）ｘ２−ａ（ｍ，ｋ−ｌ）−ａ（ｍ，ｋ−ｌ）｝／２
Ｅｄｇｅ２Ｄ＝｛ａ（ｍ，ｋ）ｘ４−ａ（ｍ−ｎ，ｋ）−ａ（ｍ＋ｎ，ｋ）
−ａ（ｍ，ｋ−ｌ）−ａ（ｍ，ｋ−ｌ）｝／４
として与えられる。ｎとｌはそれぞれ、水平方向及び垂直方向での注目画素ａ（ｍ，ｋ）との間の相関距離を示す。ｎとｌは撮影光学系１０１の焦点面での解像度等により最適値が異なるが、概ね２〜８程度の値が与えられる。
【００７７】
そして、それぞれのエッジ信号の絶対値を、制御回路７０５又はユーザーにより選択された焦点検出領域において積分することで、コントラスト信号が生成される。
【００７８】
本実施例の撮像装置は、不図示の連続撮影モードスイッチの操作により、低速連続撮影モード（第１の連続撮影モード）と、高速連続撮影モード（第２の連続撮影モード）とを選択することができる。
【００７９】
図９のフローチャートには、本実施例の撮像装置（主として制御回路７０５）の動作の流れ（制御方法）を示している。この動作は、制御回路７０５内の不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【００８０】
シャッターボタン１０６が操作されると、制御回路７０５は動作（撮影シーケンス）を開始する（Ｓ９０１）。制御回路７０５は、Ｓ９０２〜Ｓ９０５にて、実施例１にて説明した図５のＳ５０２〜Ｓ５０５と同様の処理を行う。すなわち、制御回路７０５は、Ｓ９０２で絞り開口を撮影動作用絞り開口（撮影動作用開口量）ｆ０に設定して１コマを取得するための撮影動作を行う。その後、制御回路７０５は、Ｓ９０３で連続撮影モードと判定した場合は、Ｓ９０５において位相差焦点検出に必要な光量に対応する絞り開口である焦点検出用最小絞り開口ｆ１を求める。
【００８１】
次に、制御回路７０５は、連続撮影モードが高速連続撮影モードか低速連続撮影モードを判定する（Ｓ９０６）。低速連続撮影モードである場合には、実施例１にて説明した図５のＳ５０６〜Ｓ５１２と同様の処理をＳ９０７〜Ｓ９１３にて行う。
【００８２】
すなわち、制御回路７０５は、Ｓ９０７で撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも大きいと判定した場合は、絞り開口をｆ０としたまま位相差焦点検出を行い（Ｓ９０８）、Ｓ９１２に進む。また、Ｓ９０７で撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さいと判定した場合は、絞り開口をｆ１まで広げ（増加させ）（Ｓ９０９）、位相差焦点検出を行い（Ｓ９１０）、その後、絞り開口をｆ０まで狭める（Ｓ９１１）。そして、Ｓ９１２に進む。
【００８３】
Ｓ９１２では、制御回路７０５は、位相差焦点検出の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動し、次の１コマの撮影動作を行う（Ｓ９１３）。そして、Ｓ９１８に進む。
【００８４】
一方、Ｓ９０６において連続撮影モードが高速連続撮影モードであると判定した場合も、Ｓ９１４において、制御回路７０５は、Ｓ９０７と同様に撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さいか否かを判定する。撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも大きい場合は、Ｓ９１５において、制御回路７０５は、絞り開口をｆ０としたまま位相差焦点検出を行う。
【００８５】
ただし、ここでの位相差焦点検出は、先行する撮影動作中の焦点検出用画素での光電変換により得られた焦点検出信号を用いて行われる。高速連続撮影モードでの撮影動作間の時間は短いため、その時間内に焦点検出用画素での光電変換（電荷蓄積）から開始して位相差信号を生成するまでの動作を行うことはできないからである。
【００８６】
これに対し、Ｓ９１４において撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さいと判定した場合は、制御回路７０５は、コントラスト信号を用いてコントラスト焦点検出を行う（Ｓ９１６）。これは、高速連続撮影モードでは、撮影動作間の時間が短いため、絞り開口を焦点検出用最小絞り開口ｆ１に広げた上で焦点検出用画素の光電変換から開始される位相差焦点検出を行うことができないためである。このときのコントラスト信号は、前述したように、先行する撮影動作中の撮像用画素の光電変換により得られた撮像信号を用いて生成された映像信号（撮影画像）から抽出される。
【００８７】
Ｓ９１５及びＳ９１６からはＳ９１７に進み、制御回路７０５は、Ｓ９１５又はＳ９１６でのコントラスト焦点検出の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動し、次の１コマの撮影動作を行う。そして、Ｓ９１８に進む。
【００８８】
Ｓ９１８では、制御回路７０５は、シャッターボタン１０６がまだ操作された状態か否か、つまりは連続撮影を続行するか終了するか判定する。連続撮影を終了する場合にはそのまま撮影シーケンスを終了する（Ｓ９１９）。連続撮影を続行する場合には、制御回路７０５は、ステップＳ９０５に戻って、次の焦点検出のための焦点検出用最小絞り開口ｆ１を設定する。そして、ステップＳ９０６〜Ｓ９１７までの動作を繰り返す。
【００８９】
図１０には、低速連続撮影モード（ａ）と高速連続撮影モード（ｂ）での撮影シーケンスの流れを時系列で示している。図１０の（ａ）に示す低速連続撮影モードでの撮影シーケンスの流れは、実施例１にて図６の（ｂ）に示した撮影シーケンスと同様である。
【００９０】
一方、図１０の（ｂ）に示す高速連続撮影モードでの撮影シーケンスでは、先行する撮影動作と次の撮影動作との間には、先行する撮影動作において撮像素子１０３の各画素に蓄積された電荷に対応する信号を読み出す時間しかない。このため、図９のフローチャートで説明したように、次の撮影動作のための位相差焦点検出及びコントラスト焦点検出を、先行する撮影動作において撮像素子１０３に蓄積された電荷に対応する焦点検出信号及び撮像信号に基づいて行う。
【００９１】
なお、図１０の（ｂ）において、「信号処理」と記載したシーケンスブロックでは、撮像信号から映像信号を生成する処理、コントラスト信号を抽出する処理、及び焦点検出用画素からの焦点検出信号を用いた位相差信号の生成処理が含まれている。
【００９２】
このように本実施例では、高速連続撮影モードにおいて、撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも大きいときには、先行する撮影動作における焦点検出用画素での光電変換により得られた焦点検出信号を用いて位相差焦点検出を行う。一方、撮影動作用絞り開口ｆ０が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さいときには、先行する撮影動作における撮像用画素での光電変換により得られた撮像信号（映像信号）を用いてコントラスト焦点検出を行う。このため、撮影動作間の時間が短い高速連続撮影モードにおいても、良好な焦点検出を行いながら連続撮影を行うことができる。
【実施例３】
【００９３】
上述した各実施例においては、焦点検出用画素を撮像素子上に均等に配置することが可能であるため、撮像素子上のどの焦点検出領域でも位相差焦点検出を行うことが可能である。また、実施例２でも、撮像素子上のどの焦点検出領域でもコントラスト焦点検出を行うことが可能である。
【００９４】
しかし、被写体の条件によっては、撮像素子内の特定の領域でのみ焦点検出を行った方が良好な焦点検出結果を得ることができる。図１１にその場合の例を示す。
【００９５】
図１１中には、撮像装置に近い距離の位置に人物が存在し、中間距離の位置に木が存在し、遠くの距離の位置に山や雲が浮かんだ空で存在している。このようなシーンでは、一般的に、近くの人物か遠くの山のどちらかにピントが合っていることが望ましい。
【００９６】
図１２（ａ）には、撮像素子上に設定された複数の焦点検出領域を示している。該複数の焦点検出領域の中から、位相差検出方式及びコントラスト検出方式の焦点検出を行う領域として１つの焦点検出領域を選択することができる。また、図１２（ｂ）には、該複数の焦点検出領域と図１１に示したシーンとの関係を示している。
【００９７】
このシーンでは、人物、木、山、雲が浮かんだ空というように様々な被写体が存在し、これら被写体の輝度も様々である。また、ユーザーの意図によっては、撮影画像のダイナミックレンジの中に納めたい被写体と、焦点を合わせたい被写体とが必ずしも一致しているとは限らない。さらに、焦点検出用画素と撮像用画素の感度は、各画素内の開口サイズの違いやカラーフィルタの有無によって、必ずしも一致しない。
【００９８】
そこで本発明の実施例３では、焦点検出を行う領域として選択された焦点検出領域において撮影動作により得られた撮像用画素の信号レベル（つまりは映像信号又は撮影画像のレベル）からその焦点検出領域で位相差焦点検出を行うのに適した絞り開口を決定する。また、焦点検出用画素の電荷蓄積時間も決定する。
【００９９】
図１３のフローチャートには、本実施例の撮像装置における位相差焦点検出を行うときの絞り開口及び焦点検出用画素の電荷蓄積時間の決定シーケンスを示す。
【０１００】
１コマの撮影動作が終了すると、制御回路（１０５又は７０５）は、本シーケンスを開始する（Ｓ１３０１）。
【０１０１】
まず、制御回路は、焦点検出を行う領域として選択された焦点検出領域において、位相差焦点検出に必要な光量に対応する絞り開口である焦点検出用最小絞り開口ｆ１を求める（Ｓ１３０２）。
【０１０２】
次に、制御回路は、選択された焦点検出領域において撮影動作で得られた映像信号のレベルの平均値Ｌ（ａｖｅ）を算出する（Ｓ１３０３）。
【０１０３】
次に、Ｓ１３０３で算出した平均値Ｌ（ａｖｅ）と適正な映像信号のレベルＬ（ｎｏｒｍ）の比ＲａｉｔｉｏＬを次式により算出する（Ｓ１３０４）。
【０１０４】
ＲａｉｔｉｏＬ＝Ｌ（ｎｏｒｍ）／Ｌ（ａｖｅ）
次に、制御回路は、Ｓ１３０４で算出した比ＲａｉｔｉｏＬと撮像用画素の感度と焦点検出用画素の感度の比ＲａｔｉｏＳとから、補正係数ＲａｔｉｏＣを次式により算出する（Ｓ１３０５）。
【０１０５】
ＲａｔｉｏＣ＝ＲａｔｉｏＬ×ＲａｔｉｏＳ
そして、制御回路は、ＲａｔｉｏＣの大きさが１か否か、及び１よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１３０６）。ＲａｔｉｏＣが１よりも小さいときは、制御回路は、焦点検出時に撮影動作時よりも撮像素子に対する露光量を減らすように絞り開口及び焦点検出用画素の電荷蓄積時間を補正する。
【０１０６】
このとき、制御回路は、撮影動作時の絞り開口が焦点検出用最小絞り開口ｆ１より大きいか否かを判定する（Ｓ１３０７）。撮影動作時の絞り開口がｆ１よりも大きい場合は、焦点検出時の絞り開口を狭め、かつ電荷蓄積時間を短くする（Ｓ１３０８）。これにより、選択された焦点検出領域での位相差焦点検出に適切な露光量を得ることができる。
【０１０７】
また、Ｓ１３０７において、撮影動作時の絞り開口が焦点検出用最小絞り開口ｆ１よりも小さい場合には、制御回路は、焦点検出時の絞り開口をｆ１に広げ、かつ電荷蓄積時間を短くする（Ｓ１３０９）。これにより、選択された焦点検出領域での位相差焦点検出に適切な露光量を得ることができる。
【０１０８】
また、Ｓ１３０６において、補正係数ＲａｔｉｏＣが１よりも大きい場合には、制御回路は、位相差焦点検出時に撮影動作時よりも撮像素子に対する露光量を増やすように絞り開口及び焦点検出用画素の電荷蓄積時間を補正する。
【０１０９】
このとき、制御回路は、撮影動作時の絞り開口が開放か、焦点検出用最小絞り開口ｆ１より大きいか否かを判定する（Ｓ１３１０）。絞り開口が開放である場合は、絞りをさらに開いて露光量を増やすことができないので、焦点検出用画素の電荷蓄積時間を長くすることによって位相差焦点検出時の露光量を増加させる（Ｓ１３１１）。
【０１１０】
また、Ｓ１３１０において、撮影動作時の絞り開口がｆ１よりも大きい場合には、位相差焦点検出時の絞り開口を広げ、かつ電荷蓄積時間を長くして露光量を増加させる（Ｓ１３１２）。さらに、撮影動作時の絞り開口がｆ１よりも小さい場合には、位相差焦点検出時の絞り開口をｆ１まで広げるとともに、電荷蓄積時間も適宜調節する（Ｓ１３１３）。ただし、絞り開口ｆ１まで開いた結果蓄積時間を短くすることによって焦点検出に適正な露光量を得る場合もある。
【０１１１】
また、Ｓ１３０６において、補正係数ＲａｔｉｏＣが１である場合には、位相差焦点検出時の露光量を変化させる必要はないが、制御回路は、撮影動作時の絞り開口がｆ１より大きいか否かを判定する（Ｓ１３１４）。そして、撮影動作時の絞り開口がｆ１よも大きい場合には、特に露光量の補正は行わない。一方、撮影動作時の絞り開口がｆ１よりも小さい場合には、絞り開口をｆ１まで広げ、これによる露光量の増加を電荷蓄積時間を短くすることによって補正する（Ｓ１３１５）。
【０１１２】
以上の処理により、選択された焦点検出領域で位相差焦点検出を行うのに適切な露光量を得ることができる。この後、制御回路は、焦点検出用画素での光電変換（電荷蓄積）を行い（Ｓ１３１６）、該焦点検出用画素から読み出した焦点検出信号を用いて位相差焦点検出を行い（Ｓ１３１７）、動作を完了する（Ｓ１３１８）。
【０１１３】
このように、本実施例では、複数の焦点検出領域のうち、位相差焦点検出（及びコントラスト焦点検出）を行う領域として選択された焦点検出領域における撮像用画素での光電変換により得られた信号のレベルに応じて、位相差焦点検出時の絞り開口を決定する。これにより、選択された焦点検出領域、つまりは主たる撮影対象である被写体が含まれる焦点検出領域の輝度に応じた適切な絞り開口を位相差焦点検出時に設定することができる。
【実施例４】
【０１１４】
上述した実施例１，２の撮像装置では、連続撮影中においても、撮像素子の撮像用画素から読み出された撮像信号を信号処理回路にて処理することで生成された映像信号をモニタ１０７に表示する。これにより、モニタ１０７を通じて被写体を観察しながら連続撮影を行うことが可能である。
【０１１５】
このうち実施例１の撮像装置及び実施例２の撮像装置における一部の場合では、撮影動作間での焦点検出において焦点検出用画素から焦点検出信号を読み出す際にも、画像用画素から撮像信号を読み出すことができる。このため、この撮像信号を処理して、撮影動作によって得られる撮影画像（フレーム画像）に連続するフレーム画像としてモニタ１０７に表示することによって、より滑らかな動きを有する画像を表示することが可能となる。
【０１１６】
この場合、撮影動作時と焦点検出時の露光条件の違いに起因する撮像信号のレベル差を信号処理回路にて補正することによって、明るさ変動が少ない画像表示を実現できる。
【０１１７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
撮影用に設定された絞りの開口量が小さい場合でも、連続撮影中の焦点検出を良好に行うことができる撮像装置を実現できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１０１，ＴＬ  撮影光学系
１０２  絞り
１０３  撮像素子
１０４，７０４  信号処理回路
１０５，７０５  制御回路
１０６  シャッターボタン
１０７  モニタ
ＭＬ  マイクロレンズ
ＥＰ  射出瞳
【図１】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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