(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像素子の１つの領域において複数の撮像条件により撮像を行って、精度の良い測光および光源判定を可能とする電子機器を提供する。【解決手段】デジタルカメラ（電子機器）において、撮像チップ１１３の画素領域１１３Ａに、被写体からの光束を第１領域（あるブロック２００Ａ）と、第２領域（別のブロック２００Ａ）と、で受光し、第１領域と第２領域とを異なる条件で撮像可能な撮像素子と、少なくとも第１領域において、第１処理に対して複数の撮像条件により撮像を制御する制御部と、を備える。【選択図】図５
2019205177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受光領域と第２受光領域とで異なる撮像条件で撮像する撮像素子と、
前記第１受光領域と前記第２受光領域とでの撮像から求めた撮像条件で撮像を制御する制御部と、
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
裏面照射型撮像チップと信号処理チップとが積層された撮像素子（以下、この撮像素子を積層型撮像素子という。）を備えた電子機器が提案されている（例えば特許文献１参照）。積層型撮像素子は、裏面照射型撮像チップと信号処理チップとが、複数画素をまとめたブロック単位ごとにマイクロバンプを介して接続されるように積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の積層型撮像素子を備えた電子機器において、複数のブロック単位ごとに撮像して画像を取得する提案は多くなく、積層型撮像素子を備えた電子機器の使い勝手が十分ではなかった。
【０００５】
本発明の態様では、１つの領域において複数の撮像条件により撮像を行うことで、精度の高い測光及び光源判定を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様によれば、被写体を撮像するための撮像動作を行う電子機器であって、第１撮像条件で被写体を撮像して第１信号を出力する複数の第１領域と、第１撮像条件とは異なる第２撮像条件で被写体を撮像して第２信号を出力する複数の第２領域と、を有する撮像素子と、第１信号と第２信号とのうち、いずれか一方又は双方の信号に基づいて、撮像動作を制御する制御部と、を備え、撮像素子は、第１領域において第１方向と第１方向と交差する第２方向とに配置され、第１信号を生成する複数の第１画素と、第２領域において第１方向と第２方向とに配置され、第２信号を生成する複数の第２画素と、複数の第１画素に接続され、第１画素から第１信号を出力するための制御信号が出力される第１制御線と、複数の第２画素に接続され、第２画素から第２信号を出力するための制御信号が出力される第２制御線と、を有し、複数の第１領域において光が入射される領域の面積は、複数の第２領域において光が入射される領域の面積とは異なる電子機器が提供される。本発明の態様によれば、被写体を撮像するための撮像動作を行う電子機器であって、第１方向と第１方向と交差する第２方向とにおいて配置され、光を電荷に変換する複数の第１光電変換部と、第１方向と第２方向とにおいて配置され、光を電荷に変換する複数の第２光電変換部と、が配置される撮像領域と、複数の第１光電変換部から電荷を転送するための制御信号が出力される第１制御線と、複数の第２光電変換部から電荷を転送するための制御信号が出力される第２制御線と、を有する撮像素子と、第１光電変換部で第１期間において蓄積された電荷に基づく第１信号と第２光電変換部で第１期間とは異なる第２期間において蓄積された電荷に基づく第２信号とのうち、いずれか一方又は双方の信号に基づいて、撮像動作を制御する制御部と、を備え、撮像領域において配置される第１光電変換部の数は、撮像領域において配置される第２光電変換部の数とは異なる電子機器が提供される。
本発明の態様によれば、被写体を撮像するための撮像動作を行う電子機器であって、第１撮像条件で被写体を撮像して第１信号を出力する複数の第１領域と、第１撮像条件とは異なる第２撮像条件で被写体を撮像して第２信号を出力する複数の第２領域と、を有する撮像素子と、第１信号と第２信号とのうち、いずれか一方又は双方の信号に基づいて、撮像動作を制御する制御部と、を備え、複数の第１領域において光が入射される領域の面積は、複数の第２領域において光が入射される領域の面積とは異なる電子機器が提供される。本発明の態様によれば、被写体を撮像するための撮像動作を行う電子機器であって、光を電荷に変換する複数の第１光電変換部と光を電荷に変換する複数の第２光電変換部とが配置される撮像領域を有する撮像素子と、第１光電変換部で第１期間において蓄積された電荷に基づく第１信号と第２光電変換部で第１期間とは異なる第２期間において蓄積された電荷に基づく第２信号とのうち、いずれか一方又は双方の信号に基づいて、撮像動作を制御する制御部と、を備え、撮像領域において配置される第１光電変換部の数は、撮像領域において配置される第２光電変換部の数とは異なる電子機器が提供される。
本発明の第１の態様によれば、第１受光領域と第２受光領域とで異なる撮像条件で撮像する撮像素子と、第１受光領域と第２受光領域とでの撮像から求めた撮像条件で撮像を制御する制御部と、を備える電子機器が提供される。
本発明の第２の態様によれば、被写体からの光束を第１領域と第２領域とで受光し、第１領域と第２領域とを異なる条件で撮像可能な撮像素子と、少なくとも第１領域において、第１処理に対して複数の撮像条件により撮像を制御する制御部と、を備える電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、１つの領域において複数の撮像条件により撮像を行うことで、良好な撮像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の撮像素子の断面図である。
【図２】撮像チップの画素配列と単位グループを説明する図である。
【図３】撮像チップの単位グループに対応する回路図である。
【図４】撮像素子の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態の複数のブロックとブロック内における複数の領域とを示す図である。
【図６】電子機器の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す横断面図である。
【図７】第１実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態のシステム制御部が実行する撮影動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１実施形態のブロック内における複数の領域における電荷蓄積のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】第１実施形態における逆光シーンの表示例を示す図である。
【図１１】逆光シーンにおける適正露出の画像のヒストグラムを示す図である。
【図１２】逆光シーンにおけるオーバー露出の画像のヒストグラムを示す図である。
【図１３】逆光シーンにおけるアンダー露出の画像のヒストグラムを示す図である。
【図１４】第２実施形態のブロック内における複数の領域を示す図である。
【図１５】第２実施形態における逆光シーンの表示例及びコントラストＡＦ領域を示す図である。
【図１６】逆光シーンにおける適正露出の画像の焦点評価値とレンズ位置との関係を示すグラフである。
【図１７】逆光シーンにおけるオーバー露出の画像の焦点評価値とレンズ位置との関係を示すグラフである。
【図１８】第３実施形態における逆光シーンの表示例及び位相差ＡＦ領域を示す図である。
【図１９】第３実施形態のブロック内における複数の領域を示す図である。
【図２０】第４実施形態のブロック内における複数の領域を示す図である。
【図２１】第４実施形態のシステム制御部が実行する撮影動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】第４実施形態における逆光シーンの表示例を示す図である。
【図２３】第４実施形態における逆光シーンの合成画像の表示例を示す図である。
【図２４】第５実施形態に係る撮像装置及び電子機器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、第１実施形態の撮像素子１００の断面図である。撮像素子１００は、本願出願人が先に出願した特願２０１２−１３９０２６号に記載されているものである。撮像素子１００は、入射光に対応した画素信号を出力する撮像チップ１１３と撮像チップ１１３から出力された画素信号を処理する信号処理チップ１１１と信号処理チップ１１１で処理された画素信号を記憶するメモリチップ１１２とを備える。撮像チップ１１３、信号処理チップ１１１及びメモリチップ１１２は積層されており、撮像チップ１１３及び信号処理チップ１１１は、Ｃｕ等の導電性を有するバンプ１０９により互いに電気的に接続される。また、信号処理チップ１１１及びメモリチップ１１２は、Ｃｕ等の導電性を有するバンプ１０９により互いに電気的に接続される。
【００１０】
図示した座標軸で示すように、入射光は主にＺ軸プラス方向へ向かって入射する。本実施形態においては、撮像チップ１１３において、入射光が入射する側の面を裏面と称する。また、座標軸で示すように、Ｚ軸に直交する紙面左方向をＸ軸プラス方向、Ｚ軸及びＸ軸に直交する紙面手前方向をＹ軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。
【００１１】
撮像チップ１１３の一例は、裏面照射型のＭＯＳイメージセンサである。ＰＤ層１０６は、配線層１０８の裏面側に配されている。ＰＤ層１０６は、二次元的に配され、入射光に応じた電荷を蓄積する複数のフォトダイオード（Photodiode；以下、ＰＤという。）１０４、及び、ＰＤ１０４に対応して設けられたトランジスタ１０５を有する。
【００１２】
ＰＤ層１０６における入射光の入射側にはパッシベーション膜１０３を介してカラーフィルタ１０２が設けられる。カラーフィルタ１０２は、可視光のうち特定の波長領域を通過させるフィルタである。このカラーフィルタ１０２は、互いに異なる波長領域を透過する複数の種類を有しており、ＰＤ１０４のそれぞれに対応して特定の配列を有している。カラーフィルタ１０２の配列については後述する。カラーフィルタ１０２、ＰＤ１０４、及びトランジスタ１０５の組が一つの画素を形成する。
【００１３】
カラーフィルタ１０２における入射光の入射側には、それぞれの画素に対応して、マイクロレンズ１０１が設けられる。マイクロレンズ１０１は、対応するＰＤ１０４へ向けて入射光を集光する。
【００１４】
配線層１０８は、ＰＤ層１０６からの画素信号を信号処理チップ１１１に伝送する配線１０７を有する。配線１０７は多層であってもよく、また、受動素子及び能動素子が設けられてもよい。配線層１０８の表面には複数のバンプ１０９が配される。これら複数のバンプ１０９が信号処理チップ１１１の対向する面に設けられた複数のバンプ１０９と位置合わせされる。そして、撮像チップ１１３と信号処理チップ１１１とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ１０９同士が接合されて、電気的に接続される。
【００１５】
同様に、信号処理チップ１１１及びメモリチップ１１２の互いに対向する面には、複数のバンプ１０９が配される。これらのバンプ１０９が互いに位置合わせされる。そして、信号処理チップ１１１とメモリチップ１１２とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ１０９同士が接合されて、電気的に接続される。
【００１６】
なお、バンプ１０９間の接合には、固相拡散によるＣｕバンプ接合に限らず、はんだ溶融によるマイクロバンプ結合を採用してもよい。また、バンプ１０９は、例えば後述する一つの単位グループに対して一つ程度設ければよい。従って、バンプ１０９の大きさは、ＰＤ１０４のピッチよりも大きくてもよい。また、画素が配列された画素領域（図２に示す画素領域１１３Ａ）以外の周辺領域において、画素領域に対応するバンプ１０９よりも大きなバンプを併せて設けてもよい。
【００１７】
信号処理チップ１１１は、表面及び裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するＴＳＶ（Through-Silicon Via；シリコン貫通電極）１１０を有する。ＴＳＶ１１０は、周辺領域に設けられる。また、ＴＳＶ１１０は、撮像チップ１１３の周辺領域や、メモリチップ１１２に設けられてもよい。
【００１８】
図２は、撮像チップ１１３の画素配列と単位グループを説明する図である。図２では、特に、撮像チップ１１３を裏面側から観察した様子を示す。撮像チップ１１３において画素が配列された領域を画素領域（撮像領域）１１３Ａという。画素領域１１３Ａには２０００万個以上もの画素がマトリックス状に配列されている。図２に示す例では、隣接する４画素×４画素の１６画素が一つの単位グループ１３１を形成する。図２の格子線は、隣接する画素がグループ化されて単位グループ１３１を形成する概念を示す。単位グループ１３１を形成する画素の数はこれに限られず１０００個程度、例えば３２画素×６４画素でもよいし、それ以上でもそれ以下でもよい。
【００１９】
画素領域１１３Ａの部分拡大図に示すように、単位グループ１３１は、緑色画素Ｇｂ，Ｇｒ、青色画素Ｂ、及び赤色画素Ｒの４画素から成るいわゆるベイヤー配列を、上下左右に４つ内包する。緑色画素は、カラーフィルタ１０２として緑色フィルタを有する画素であり、入射光のうち緑色波長帯の光を受光する。同様に、青色画素は、カラーフィルタ１０２として青色フィルタを有する画素であって青色波長帯の光を受光する。赤色画素は、カラーフィルタ１０２として赤色フィルタを有する画素であって赤色波長帯の光を受光する。
【００２０】
図３は、撮像チップ１１３の単位グループに対応する回路図である。図３において、代表的に点線で囲む矩形が、１画素に対応する回路を表す。なお、以下に説明する各トランジスタの少なくとも一部は、図１のトランジスタ１０５に対応する。
【００２１】
上述したように、単位グループ１３１は、１６画素から形成される。それぞれの画素に対応する１６個のＰＤ１０４は、それぞれ転送トランジスタ３０２に接続される。各転送トランジスタ３０２のゲートには、転送パルスが供給されるＴＸ配線３０７に接続される。本実施形態において、ＴＸ配線３０７は、１６個の転送トランジスタ３０２に対して共通接続される。
【００２２】
各転送トランジスタ３０２のドレインは、対応する各リセットトランジスタ３０３のソースに接続されるとともに、転送トランジスタ３０２のドレインと各リセットトランジスタ３０３のソース間のいわゆるフローティングディフュージョンＦＤ（電荷検出部）が増幅トランジスタ３０４のゲートに接続される。各リセットトランジスタ３０３のドレインは電源電圧が供給されるＶｄｄ配線３１０に接続される。各リセットトランジスタ３０３のゲートはリセットパルスが供給されるリセット配線３０６に接続される。本実施形態において、リセット配線３０６は、１６個のリセットトランジスタ３０３に対して共通接続される。
【００２３】
各々の増幅トランジスタ３０４のドレインは電源電圧が供給されるＶｄｄ配線３１０に接続される。また、各々の増幅トランジスタ３０４のソースは、対応する各々の選択トランジスタ３０５のドレインに接続される。各々の選択トランジスタ３０５のゲートには、選択パルスが供給されるデコーダ配線３０８に接続される。本実施形態において、デコーダ配線３０８は、１６個の選択トランジスタ３０５に対してそれぞれ独立に設けられる。そして、各々の選択トランジスタ３０５のソースは、共通の出力配線３０９に接続される。負荷電流源３１１は、出力配線３０９に電流を供給する。すなわち、選択トランジスタ３０５に対する出力配線３０９は、ソースフォロアにより形成される。なお、負荷電流源３１１は、撮像チップ１１３側に設けてもよいし、信号処理チップ１１１側に設けてもよい。
【００２４】
ここで、電荷の蓄積開始から蓄積終了後の画素出力までの流れを説明する。リセット配線３０６を通じてリセットパルスがリセットトランジスタ３０３に印加される。これと同時に、ＴＸ配線３０７を通じて転送パルスが転送トランジスタ３０２に印加される。これにより、ＰＤ１０４及びフローティングディフュージョンＦＤの電位はリセットされる。
【００２５】
ＰＤ１０４は、転送パルスの印加が解除されると、受光する入射光を電荷に変換して蓄積する。その後、リセットパルスが印加されていない状態で再び転送パルスが印加されると、ＰＤ１０４において蓄積された電荷はフローティングディフュージョンＦＤへ転送される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、リセット電位から電荷蓄積後の信号電位になる。そして、デコーダ配線３０８を通じて選択パルスが選択トランジスタ３０５に印加されると、フローティングディフュージョンＦＤの信号電位の変動が、増幅トランジスタ３０４及び選択トランジスタ３０５を介して出力配線３０９に伝わる。このような回路の動作により、リセット電位と信号電位とに対応する画素信号は、単位画素から出力配線３０９に出力される。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態においては、単位グループ１３１を形成する１６画素に対して、リセット配線３０６とＴＸ配線３０７が共通である。すなわち、リセットパルスと転送パルスはそれぞれ、１６画素すべてに対して同時に印加される。従って、単位グループ１３１を形成するすべての画素は、同一のタイミングで電荷蓄積を開始し、同一のタイミングで電荷蓄積を終了する。ただし、蓄積された電荷に対応する画素信号は、それぞれの選択トランジスタ３０５に選択パルスが順次印加されることにより、選択的に出力配線３０９に出力される。また、リセット配線３０６、ＴＸ配線３０７、出力配線３０９は、単位グループ１３１毎に別個に設けられる。
【００２７】
このように単位グループ１３１を基準として回路を構成することにより、単位グループ１３１ごとに電荷蓄積時間を制御することができる。換言すると、単位グループ１３１間で、異なった電荷蓄積時間による画素信号をそれぞれ出力させることができる。更に言えば、一方の単位グループ１３１に１回の電荷蓄積を行わせている間に、他方の単位グループ１３１に何回もの電荷蓄積を繰り返させてその都度画素信号を出力させることにより、これらの単位グループ１３１間で異なるフレームレートで動画用の各フレームを出力することもできる。
【００２８】
図４は、撮像素子１００の機能的構成を示すブロック図である。アナログのマルチプレクサ４１１は、単位グループ１３１を形成する１６個のＰＤ１０４を順番に選択する。そして、マルチプレクサ４１１は、１６個のＰＤ１０４のそれぞれの画素信号を当該単位グループ１３１に対応して設けられた出力配線３０９へ出力させる。マルチプレクサ４１１は、ＰＤ１０４とともに、撮像チップ１１３に形成される。
【００２９】
マルチプレクサ４１１を介して出力されたアナログ信号の画素信号は、信号処理チップ１１１に形成されたアンプ４１２により増幅される。そして、アンプ４１２で増幅された画素信号は、信号処理チップ１１１に形成された、相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated Double Sampling）・アナログ／デジタル（Analog／Digital）変換を行う信号処理回路４１３により、相関二重サンプリングの信号処理が行われるとともに、Ａ／Ｄ変換（アナログ信号からデジタル信号への変換）が行われる。画素信号が信号処理回路４１３において相関二重サンプリングの信号処理が行われることにより、画素信号のノイズが低減される。Ａ／Ｄ変換された画素信号は、デマルチプレクサ４１４に引き渡され、それぞれの画素に対応する画素メモリ４１５に格納される。デマルチプレクサ４１４及び画素メモリ４１５は、メモリチップ１１２に形成される。
【００３０】
演算回路４１６は、画素メモリ４１５に格納された画素信号を処理して後段の画像処理部に引き渡す。演算回路４１６は、信号処理チップ１１１に設けられてもよいし、メモリチップ１１２に設けられてもよい。なお、図４では１つの単位グループ１３１の分の接続を示すが、実際にはこれらが単位グループ１３１ごとに存在して、並列で動作する。ただし、演算回路４１６は単位グループ１３１ごとに存在しなくてもよい。例えば、一つの演算回路４１６がそれぞれの単位グループ１３１に対応する画素メモリ４１５の値を順に参照しながらシーケンシャルに処理してもよい。
【００３１】
上記した通り、単位グループ１３１のそれぞれに対応して出力配線３０９が設けられている。撮像素子１００は、撮像チップ１１３、信号処理チップ１１１、及びメモリチップ１１２を積層している。このため、これら出力配線３０９にバンプ１０９を用いたチップ間の電気的接続を用いることにより、各チップを面方向に大きくすることなく配線を引き回すことができる。
【００３２】
次に、撮像チップ１１３の画素領域１１３Ａ（図２参照）に設定されるブロック及びブロック内に設定される領域について説明する。図５は、第１実施形態の複数のブロック２００Ａとブロック２００Ａ内における複数の領域２０１，２０２，２０３とを示す図である。図５に示すように、撮像チップ１１３の画素領域１１３Ａは、複数のブロック２００Ａに分割される。複数のブロック２００Ａは、１ブロックにつき単位グループ１３１を少なくとも１つ含むように定義される。各ブロック２００Ａはそれぞれ異なる制御パラメータで各ブロック２００Ａに含まれる画素が制御される。つまり、あるブロックに含まれる画素群と、別のブロックに含まれる画素群とで、制御パラメータが異なる画素信号が取得される。制御パラメータとしては、例えば、電荷の蓄積時間又は蓄積回数、フレームレート、ゲイン、間引き率（画素間引き率）、画素信号を加算する加算行数又は加算列数（画素加算数）、デジタル化のビット数などがあげられる。さらに、制御パラメータは、画素からの画像信号取得後の画像処理におけるパラメータであってもよい。
【００３３】
本実施形態において、画素領域１１３Ａの複数のブロックのうち、あるブロックを「第１領域」といい、別のブロックを「第２領域」ということがある。撮像素子１００は、被写体からの光束を第１領域と第２領域とで受光し、第１領域と第２領域とを異なる制御パラメータで撮像可能な素子であると表現することができる。
【００３４】
図５の部分拡大図に示すように、ブロック２００Ａには、第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３が設けられている。第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３は、それぞれ異なる制御パラメータ（例えば電荷の蓄積時間又は蓄積回数、フレームレート、ゲイン）で制御されることにより、被写体からの光束を測光する。第１測光領域２０１は、適正露出となるような制御パラメータ（つまり、画像の明るさが適正となるような制御パラメータ）が設定される。第２測光領域２０２は、適正露出よりも露出が高いオーバー露出となるような制御パラメータが設定される。第３測光領域２０３は、適正露出よりも露出が低いアンダー露出となるような制御パラメータが設定される。このように、本実施形態の撮像素子１００は、複数のブロック２００Ａごとに異なる制御パラメータで撮像して画素信号を出力することが可能であるとともに、各ブロック２００Ａにおける複数の測光領域ごとに異なる制御制御パラメータで撮像して画素信号を出力することも可能である。
【００３５】
図５の部分拡大図に示すように、ブロック２００Ａにおいて、複数の第２測光領域２０２が離散的かつ均等に形成されるとともに、複数の第３測光領域２０３が離散的かつ均等に形成されている。第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３は、それぞれ、小さい方形状の領域として形成されている。図５に示す例では、第２測光領域２０２と第３測光領域２０３とは上下及び左右において交互に配置されている。ブロック２００Ａにおいて、第１測光領域２０１は第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３以外の領域である。第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３は、それぞれ、単位グループ１３１を少なくとも１つ含むように定義される。
【００３６】
図５に示す例では、第２測光領域２０２の面積と第３測光領域２０３の面積は同じである。第１測光領域２０１の面積は、第２測光領域２０２の面積や第３測光領域２０３の面積よりも広くなっている。このように、ブロック２００Ａにおいては、第１測光領域２０１と、第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３とで面積比率が異なる。なお、図５に示す例では、すべてのブロック２００Ａにおいて第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３が設定されることを想定している。しかし、画素領域１１３Ａ内のブロックのうち、所定のブロックについてだけ第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３が設定される構成でもよい。この場合、画素領域１１３Ａ全体で測光を行うことができるように、所定のブロックは画素領域１１３Ａの全面的に複数配置される。所定のブロック以外のブロックには、第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３が設けられず、すべて第１測光領域２０１となる。
【００３７】
なお、図５において、ブロック２００Ａの配置を見えやすくするために、画素領域１１３Ａにおいて少ない数のブロック２００Ａが設定されているが、図５に示すブロック２００Ａの数よりも多い数のブロック２００Ａが画素領域１１３Ａに設定されてもよい。
【００３８】
次に、制御パラメータについて説明する。電荷の蓄積時間とは、ＰＤ１０４が電荷の蓄積を開始してから終了するまでの時間のことをいう。この電荷蓄積時間のことを露光時間又はシャッター速度（シャッタースピード）ともいう。また、電荷の蓄積回数とは、単位時間あたりにＰＤ１０４が電荷を蓄積する回数のことをいう。また、フレームレートとは、動画において単位時間あたりに処理（表示又は記録）されるフレーム数を表す値のことをいう。フレームレートの単位はｆｐｓ（Frames Per Second）で表される。フレームレートが高くなる程、動画における被写体（すなわち撮像される対象物）の動きが滑らかになる。
【００３９】
また、ゲインとは、アンプ４１２の利得率（増幅率）のことをいう。このゲインを変更することにより、ＩＳＯ感度を変更することができる。このＩＳＯ感度は、ＩＳＯで策定された写真フィルムの規格であり、写真フィルムがどの程度弱い光まで記録することができるかを表す。ただし、一般に、撮像素子１００の感度を表現する場合もＩＳＯ感度が用いられる。この場合、ＩＳＯ感度は撮像素子１００が光をとらえる能力を表す値となる。ゲインを上げるとＩＳＯ感度も向上する。例えば、ゲインを倍にすると電気信号（画素信号）も倍になり、入射光の光量が半分でも適切な明るさとなる。しかし、ゲインを上げると、電気信号に含まれるノイズも増幅されるため、ノイズが多くなってしまう。
【００４０】
また、間引き率とは、所定領域においてすべての画素数に対する画素信号の読み出しを行わない画素数の割合をいう。例えば、所定領域の間引き率が０である場合は、その所定領域内のすべての画素から画素信号の読み出しが行われることを意味する。また、所定領域の間引き率が０．５である場合は、その所定領域内の半分の画素から画素信号を読み出しが行われることを意味する。具体的には、単位グループ１３１がベイヤー配列である場合、垂直方向についてベイヤー配列の単位の一つ置き、すなわち、画素単位の２画素ずつ（２行ずつ）交互に画素信号が読み出される画素と読み出されない画素とが設定される。なお、画素信号の読み出しの間引きが行われると画像の解像度が低下する。しかし、撮像素子１００には２０００万以上の画素が配置されているため、例えば間引き率０．５で間引きを行ったとしても、１０００万以上の画素で画像を表示することができる。
【００４１】
また、加算行数とは、垂直方向に隣接する画素の画素信号を加算する場合に、その加算する垂直方向の画素の数（行数）をいう。また、加算列数とは、水平方向に隣接する画素の画素信号を加算する場合に、その加算する水平方向の画素の数（列数）をいう。このような加算の処理は、例えば演算回路４１６において行われる。演算回路４１６が垂直方向又は水平方向に隣接する所定数の画素の画素信号を加算する処理を行うことにより、所定の間引き率で間引いて画素信号を読み出す処理と同じような効果を奏する。なお、上記した加算の処理において、演算回路４１６が加算した行数または列数で加算値を割ることにより平均値を算出するようにしてもよい。
【００４２】
また、デジタル化のビット数とは、信号処理回路４１３がＡ／Ｄ変換においてアナログ信号をデジタル信号に変換したときのビット数をいう。デジタル信号のビット数が多くなる程、輝度や色変化などがより詳細に表現される。
【００４３】
本実施形態において、蓄積条件とは、撮像素子１００における電荷の蓄積に関する条件のことをいう。具体的には、蓄積条件は、上記した制御パラメータのうち、電荷の蓄積時間又は蓄積回数、フレームレート、及びゲインのことをいう。フレームレートは電荷の蓄積時間や蓄積回数に応じて変化し得るので、フレームレートが蓄積条件に含まれる。また、ゲインに応じて適正露出の光量は変化し、適正露出の光量に応じて電荷の蓄積時間又は蓄積回数も変化し得る。このため、ゲインは蓄積条件に含まれる。
【００４４】
また、電荷の蓄積時間又は蓄積回数、フレームレート、及びゲインに応じて適正露出の光量が変化することから、本実施形態において、蓄積条件のことを露出条件（露出に関する条件）と言い換えることがある。
【００４５】
また、本実施形態において、撮像条件とは、被写体の撮像に関する条件のことをいう。具体的には、撮像条件は、上記した蓄積条件を含む制御パラメータのことをいう。撮像条件は、撮像素子１００を制御するための制御パラメータ（例えば、電荷の蓄積時間又は蓄積回数、フレームレート、ゲイン）のほかに、撮像素子１００からの信号の読み出しを制御するための制御パラメータ（例えば、間引き率、画素信号を加算する加算行数又は加算列数）、撮像素子１００からの信号を処理するための制御パラメータ（例えば、デジタル化のビット数、後述する画像処理部３０が画像処理を実行するための制御パラメータ）も含まれる。
【００４６】
図６は、電子機器の一例であるデジタルカメラ１の概略構成を示す横断面図である。本実施形態のデジタルカメラ１は、レンズ部１０及びカメラボディ２を備えている。レンズ部１０は、交換式レンズである。カメラボディ２には、レンズ部１０を装着するためのボディ側マウント部８０Ａが設けられている。また、レンズ部１０には、ボディ側マウント部８０Ａと対応するレンズ側マウント部８０Ｂが設けられている。使用者がボディ側マウント部８０Ａとレンズ側マウント部８０Ｂとを接合することにより、レンズ部１０がカメラボディ２に装着される。レンズ部１０がカメラボディ２に装着されると、ボディ側マウント部８０Ａに設けられた電気接点８１Ａと、レンズ側マウント部８０Ｂに設けられた電気接点８１Ｂとが電気的に接続される。
【００４７】
レンズ部１０は、撮影光学系１１、絞り１４、及びレンズ駆動制御装置１５を備えている。撮像光学系１１には、レンズ１１ａ、ズーミング用レンズ１１ｂ及びフォーカシング用レンズ１１ｃが含まれる。レンズ駆動制御装置１５は、レンズ側ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ及び駆動制御回路を有している。レンズ駆動制御装置１５は、電気接点８１Ａ，８１Ｂを介してカメラボディ２側のシステム制御部（制御部）７０と電気的に接続されて、レンズ部１０に備えられた撮影光学系１１の光学特性に関するレンズ情報の送信と、ズーミング用レンズ１１ｂ、フォーカシング用レンズ１１ｃ及び絞り１４を駆動するための制御情報の受信とを行う。
【００４８】
レンズ駆動制御装置１５のレンズ側ＣＰＵは、撮影光学系１１の焦点調節を行うために、システム制御部７０から送信される制御情報に基づいて、駆動制御回路にフォーカシング用レンズ１１ｃの駆動制御を実行させる。レンズ駆動制御装置１５のレンズ側ＣＰＵは、ズーミング調節を行うために、システム制御部７０から送信される制御情報に基づいて、駆動制御回路にズーミング用レンズ１１ｂの駆動制御を実行させる。絞り１４は、撮影光学系１１の光軸に沿って配置されている。絞り１４は、光量及びボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。レンズ駆動制御装置１５のレンズ側ＣＰＵは、絞り１４の開口径調節を行うために、システム制御部７０から送信される制御情報に基づいて絞り１４の駆動制御を駆動制御回路に実行させる。
【００４９】
カメラボディ２は、撮像部２０、画像処理部３０、表示部５０、記憶部６０及びシステム制御部（制御部）７０を備えている。撮像部２０は、撮像素子１００を有する。撮像素子１００には、レンズ部１０の撮影光学系１１から射出された光束が入射する。撮像素子１００は、入射した光束を光電変換して撮像素子の各画素の画素信号（画素信号は画像データに含まれる。）を生成する。各画素の画素信号からなるＲＡＷデータ（ＲＡＷデータも画像データに含まれる。）が撮像部２０から画像処理部３０に送られる。画像処理部３０は、各画素の画素信号からなるＲＡＷデータに対して種々の画像処理を施し、所定のファイル形式（例えば、ＪＰＥＧ形式等）の画像データを生成する。表示部５０は、画像処理部３０が生成した画像データを表示する。記憶部６０は、画像処理部３０が生成した画像データを記憶する。
【００５０】
なお、「画像データ」のことを「画像信号」ということがある。また、画像には、静止画、動画、ライブビュー画像が含まれる。ライブビュー画像は、画像処理部３０で生成された画像データを表示部５０に順次出力して表示部５０に表示される画像である。ライブビュー画像は、撮像部２０により撮像されている被写体の画像を使用者が確認するために用いられる。ライブビュー画像は、スルー画やプレビュー画像とも呼ばれる。
【００５１】
システム制御部７０は、デジタルカメラ１の全体の処理及び動作を制御する。なお、システム制御部７０の処理及び動作の詳細、及びカメラボディ２内の構成の詳細については、以下の図７において説明する。
【００５２】
図７は、第１実施形態に係るデジタルカメラ１の構成を示すブロック図である。図７に示すように、デジタルカメラ１は、カメラボディ２とレンズ部１０とを備える。上述したように、レンズ部１０は、カメラボディ２に対して着脱可能な交換式レンズである。従って、デジタルカメラ１は、レンズ部１０を備えていなくてもよい。ただし、レンズ部１０はデジタルカメラ１と一体構成であってもよい。レンズ部１０は、カメラボディ２に接続された状態において、被写体からの光束を撮像部２０へ導く。
【００５３】
レンズ部１０は、上述したように、レンズ駆動制御装置１５を有している（図６参照）。また、レンズ部１０は、撮影光学系１１としての複数のレンズ群、つまり、レンズ１１ａ、ズーミング用レンズ１１ｂ、及びフォーカシング用レンズ１１ｃを有している。レンズ駆動制御装置１５は、レンズ部１０がカメラボディ２に接続された場合に、メモリに記憶されているレンズ情報をカメラボディ２のシステム制御部７０に送信する。また、レンズ駆動制御装置１５は、レンズ部１０がカメラボディ２に接続された場合に、システム制御部７０から送信される制御情報（移動量、絞り値など）を受信する。レンズ駆動制御装置１５は、制御情報に基づいて、ズーミング用レンズ１１ｂ、フォーカシング用レンズ１１ｃ、及び絞り１４の駆動制御を行う。フォーカシング用レンズ１１ｃの駆動制御は、フォーカシング用レンズ１１ｃの焦点調節を行うための制御であり、ＡＦ処理（Automatic Focusing）という。また、絞り１４の駆動制御は、絞り１４の開口径調節を行うための制御であり、ＡＥ処理（Automatic Exposure）という。
【００５４】
図７に示すように、カメラボディ２は、撮像部２０、画像処理部３０、ワークメモリ４０、表示部５０、操作部５５、記録部６０、及びシステム制御部７０を備える。
【００５５】
撮像部２０は、撮像素子１００及び駆動部２１を有している。駆動部２１は、システム制御部７０からの指示に従って、撮像素子１００の駆動を制御する制御回路である。ここで、駆動部２１は、リセットパルス及び転送パルスをそれぞれリセットトランジスタ３０３及び転送トランジスタ３０２に印加するタイミング（又はタイミングの周期）を制御することにより、制御パラメータである電荷の蓄積時間又は蓄積回数を制御する。また、駆動部２１は、リセットパルス、転送パルス、及び選択パルスをそれぞれリセットトランジスタ３０３、転送トランジスタ３０２、及び選択トランジスタ３０５に印加するタイミング（又はタイミングの周期）を制御することにより、フレームレートを制御する。また、駆動部２１は、リセットパルス、転送パルス、及び選択パルスを印加する画素を設定することにより、間引き率を制御する。
【００５６】
また、駆動部２１は、アンプ４１２のゲイン（利得率、増幅率ともいう。）を制御することにより、撮像素子１００のＩＳＯ感度を制御する。また、駆動部２１は、演算回路４１６に指示を送ることにより、画素信号を加算する加算行数又は加算列数を設定する。また、駆動部２１は、信号処理回路４１３に指示を送ることにより、デジタル化のビット数を設定する。さらに、駆動部２１は、撮像素子１００の画素領域（撮像領域）１１３Ａにおいてブロック２００Ａ単位で領域を設定するとともに、各ブロック２００Ａにおいて測光領域２０１，２０２，２０３を設定する。このように、駆動部２１は、撮像素子１００に対して複数のブロック２００Ａごとに異なる撮像条件で撮像させて画素信号を出力させ、また、各ブロック２００Ａ内の測光領域２０１，２０２，２０３ごとに異なる撮像条件で撮像させて画素信号を出力させる撮像素子制御部の機能を担う。システム制御部７０は、駆動部２１に対してブロック２００Ａの位置、形状、範囲などの指示を行う。また、システム制御部７０は、駆動部２１に対して測光領域２０１，２０２，２０３の位置、形状、範囲などの指示も行う。
【００５７】
撮像素子１００は、撮像素子１００からの画素信号を画像処理部３０へ引き渡す。画像処理部３０は、ワークメモリ４０をワークスペースとして、各画素の画素信号からなるＲＡＷデータに対して種々の画像処理を施し、所定のファイル形式（例えば、ＪＰＥＧ形式等）の画像データを生成する。画像処理部３０は、以下の画像処理を実行する。例えば、画像処理部３０は、ベイヤー配列で得られた信号に対して色信号処理（色調補正）を行うことによりＲＧＢ画像信号を生成する。また、画像処理部３０は、ＲＧＢ画像信号に対して、ホワイトバランス調整、シャープネス調整、ガンマ補正、階調調整などの画像処理を行う。また、画像処理部３０は、必要に応じて、所定の圧縮形式（ＪＰＥＧ形式、ＭＰＥＧ形式等）で圧縮する処理を行う。画像処理部３０は、生成した画像データを記録部６０に出力する。また、画像処理部３０は、生成した画像データを表示部５０に出力する。
【００５８】
画像処理部３０が画像処理を行う際に参照されるパラメータも制御パラメータ（撮像条件）に含まれる。例えば、色信号処理（色調補正）、ホワイトバランス調整、階調調整、圧縮率などのパラメータが制御パラメータに含まれる。電荷の蓄積時間などに応じて撮像素子１００から読み出される信号が変化し、その信号の変化に応じて画像処理を行う際に参照されるパラメータも変化する。画像処理部３０は、ブロック２００Ａごと及び測光領域２０１，２０２，２０３ごとに異なる制御パラメータを設定し、これらの制御パラメータに基づいて色信号処理などの画像処理を実行する。
【００５９】
本実施形態では、画像処理部３０は、生成した画像データに基づいて公知の顔検出機能を用いて主要被写体の検出を行う。なお、画像処理部３０は、時系列的に得られる複数の画像データを比較して、移動する被写体（移動被写体）を主要被写体として検出してもよい。また、画像処理部３０は、顔検出に加えて、例えば特開２０１０−１６６２１号公報（ＵＳ２０１０／０００２９４０号）に記載されているように、画像データに含まれる人体を主要被写体として検出してもよい。
【００６０】
ここで、「主要被写体」とは、撮像される対象物である被写体のうち、使用者（撮影者）に注目される被写体又は使用者に注目されると推定される被写体のことをいう。主要被写体は、画像データ中に１つだけ存在する場合に限らず、複数存在する場合もある。
【００６１】
ワークメモリ４０は、画像処理部３０による画像処理が行われる際に画像データなどを一時的に記憶する。表示部５０は、撮像部２０で撮像された画像（静止画、動画、ライブビュー画像）や各種情報を表示する。この表示部５０は、例えば液晶表示パネルなどの表示パネル５１を有している。表示部５０の表示パネル５１上にはタッチパネル５２が形成されている。タッチパネル５２は、使用者がメニューの選択などの操作を行う際に、使用者が触れた位置を示す信号をシステム制御部７０に出力する。
【００６２】
操作部５５は、使用者によって操作されるレリーズスイッチ（静止画の撮影時に押されるスイッチ）、動画スイッチ（動作の撮影時に押されるスイッチ）、各種の操作スイッチなどである。この操作部５５は、使用者による操作に応じた信号をシステム制御部７０に出力する。記録部６０は、メモリカードなどの記憶媒体を装着可能なカードスロットを有する。記録部６０は、カードスロットに装着された記録媒体に画像処理部３０において生成された画像データや各種データを記憶する。また、記録部６０は、内部メモリを有する。記録部６０は、画像処理部３０において生成された画像データや各種データを内部メモリに記録することも可能である。
【００６３】
システム制御部７０は、デジタルカメラ１の全体の処理及び動作を制御する。このシステム制御部７０はボディ側ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有する。本実施形態において、システム制御部７０は、撮像素子１００（撮像チップ１１３）の撮像面（画素領域１１３Ａ）を複数のブロック２００Ａに分け、ブロック２００Ａ間において異なる電荷蓄積時間（又は電荷蓄積回数）、フレームレート、ゲインで画像を取得させる。また、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａを第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３に分け、測光領域２０１，２０２，２０３間において異なる電荷蓄積時間（又は電荷蓄積回数）、フレームレート、ゲインで画像を取得させる。このため、システム制御部７０は、ブロック２００Ａの位置、形状、範囲、及び各ブロック２００Ａ用の撮像条件を駆動部２１に対して指示する。また、システム制御部７０は、ブロック２００Ａ内の測光領域２０１，２０２，２０３の位置、形状、範囲、及び測光領域２０１，２０２，２０３用の撮像条件を駆動部２１に対して指示する。
【００６４】
また、システム制御部７０は、ブロック２００Ａごと及び測光領域２０１，２０２，２０３ごとに異なる間引き率、画素信号を加算する加算行数又は加算列数、及びデジタル化のビット数で画像を取得させる。このため、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａ用の撮像条件（間引き率、画素信号を加算する加算行数又は加算列数、及びデジタル化のビット数）及び測光領域２０１，２０２，２０３用の撮像条件を駆動部２１に対して指示する。また、画像処理部３０は、ブロックごと及び測光領域２０１，２０２，２０３ごとに異なる撮像条件（色信号処理、ホワイトバランス調整、階調調整、圧縮率などの制御パラメータ）で画像処理を実行する。このため、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａ用の撮像条件（色信号処理、ホワイトバランス調整、階調調整、圧縮率などの制御パラメータ）及び測光領域２０１，２０２，２０３用の撮像条件を画像処理部３０に指示する。
【００６５】
また、システム制御部７０は、画像処理部３０において生成された画像データを記録部６０に記録させる。また、システム制御部７０は、画像処理部３０において生成された画像データを表示部５０に出力させることにより、表示部５０に画像を表示させる。また、システム制御部７０は、記録部６０に記録されている画像データを読み出して表示部５０に出力させることにより、表示部５０に画像を表示させる。表示部５０に表示される画像としては、静止画、動画、ライブビュー画像が含まれる。
【００６６】
本実施形態では、システム制御部７０は、画素領域１１３Ａの各領域に対して撮像条件を設定する。すなわち、システム制御部７０は、画素領域１１３Ａの各ブロック２００Ａに対して撮像条件を設定するとともに、各ブロック２００Ａの第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３に対して撮像条件を設定する。また、システム制御部７０は、画素領域１１３Ａの各領域において撮像が行われるように、撮像素子１００の駆動制御を実行する。
【００６７】
また、システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われたことに基づいて、コントラストＡＦと呼ばれる被写体のコントラストが最大となるように焦点調節処理（ＡＦ処理）を実行する（図８のステップＳ８参照）。具体的には、システム制御部７０は、電気接点８１Ａ，８１Ｂを介して制御情報をレンズ駆動制御装置１５に対して送信することにより、レンズ駆動制御装置１５にフォーカシング用レンズ１１ｃを移動させる。また、システム制御部７０は、撮像部２０が撮像した被写体の像のコントラスト（ここで、画像処理部３０が主要被写体を検出した場合は、その主要被写体の像のコントラストの評価値）を表すコントラスト信号を画像処理部３０から取得する。システム制御部７０は、フォーカシング用レンズ１１ｃを移動させながら、画像処理部３０からのコントラスト信号に基づいて、被写体の像のコントラストが最も高くなるフォーカシング用レンズ１１ｃの位置を焦点位置として検出する。システム制御部７０は、検出した焦点位置にフォーカシング用レンズ１１ｃを移動させるように、制御信号をレンズ駆動制御装置１５に送信する。
【００６８】
システム制御部７０は、ライブビュー画像の撮影中において露出調節処理（ＡＥ処理）を実行する（図８のステップＳ４，Ｓ５参照）。また、システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われた場合においても露出調節処理（ＡＥ処理）を実行する（図８のステップＳ９，Ｓ１０参照）。具体的には、システム制御部７０は、画像の輝度分布を示す輝度分布データを画像処理部３０から取得する。このとき、システム制御部７０は、第１測光領域２０１に対応した画像の輝度分布データ、第２測光領域２０２に対応した画像の輝度分布データ、及び第３測光領域２０３に対応した画像の輝度分布データを取得する。そして、システム制御部７０は、これらの輝度分布データを用いて測光を行う。また、システム制御部７０は、測光した結果に基づいて撮像条件（シャッター速度（露光時間、電荷蓄積時間）、フレームレート、及びゲイン（ＩＳＯ感度）と絞り値とを決定する。このとき、システム制御部７０は、撮像素子１００の撮像領域１１３Ａにおけるブロック２００Ａごとに適正露出となるような撮像条件を決定することが可能である。なお、絞り値については、ブロック２００Ａごとに設定することはできず撮像領域１１３Ａ全面に対して設定する。
【００６９】
システム制御部７０は、適正露出に応じた絞り値を示す制御情報をレンズ駆動制御装置１５に送信することにより、絞り１４の開口径調節のための駆動制御を実行させる。また、システム制御部７０は、適正露出に応じたシャッター速度（電荷蓄積時間）、フレームレート、及びゲイン（ＩＳＯ感度）を指示する指示信号を駆動部２１に出力する。駆動部２１は、指示信号により指示されたシャッター速度、フレームレート、及びゲインで撮像素子１００を駆動制御する。
【００７０】
なお、システム制御部７０は、ボディ側ＣＰＵが制御プログラムに基づいて処理を実行することにより実現される。
【００７１】
なお、上記した例では、システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われたことに基づいてＡＦ処理を実行するように構成していたが、システム制御部７０は、ライブビュー画像の撮影中、及び動画の撮影中においてもＡＦ処理を実行するようにしてもよい。システム制御部７０は、ライブビュー画像の撮影中、及びレリーズスイッチの半押し操作が行われたことに基づいてＡＥ処理を実行するように構成していたが、システム制御部７０は、動画の撮影中においてもＡＥ処理を実行するようにしてもよい。
【００７２】
次に、デジタルカメラ１の撮影動作について説明する。図８は、第１実施形態のシステム制御部７０が実行する撮影動作を説明するためのフローチャートである。図８に示す処理において、デジタルカメラ１に電源が投入された後、使用者が撮影を開始するために操作部５５などの操作を行うと、システム制御部７０は、撮像素子１００の画素領域１１３Ａにおいて領域毎の撮像条件を設定する（ステップＳ１）。ここでシステム制御部７０により設定される撮像条件は、初期値の撮像条件（制御パラメータ）である。具体的には、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａの第１測光領域２０１に対してライブビュー画像において初期値の適正露出の撮像条件（予め適正露出となることを想定した標準の撮像条件）を設定する。また、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａの第２測光領域２０２に対して初期値のオーバー露出の撮像条件（予めオーバー露出となることを想定した標準の撮像条件）を設定する。また、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａの第３測光領域２０３に対して初期値のアンダー露出の撮像条件（予めアンダー露出となることを想定した標準の撮像条件）を設定する。
【００７３】
オーバー露出の撮像条件は、適正露出の撮像条件よりも、電荷蓄積時間が長く、ゲインが高い。また、アンダー露出の撮像条件は、適正露出の撮像条件よりも、電荷蓄積時間が短く、ゲインが低い。ステップＳ１においては、システム制御部７０は、絞り値（初期値の絞り値）も設定する。システム制御部７０は、駆動部２１に対して各測光領域２０１，２０２，２０３の撮像条件を指示する指示信号を出力する。
【００７４】
次に、システム制御部７０が撮影動作を開始する（ステップＳ２）。すなわち、システム制御部７０は、駆動部２１に対して指示信号を出力することにより、ステップＳ１において指示した撮像条件で撮像素子１００の駆動制御を実行させる。
【００７５】
図９は、第１実施形態のブロック２００Ａ内における複数の領域２０１，２０２，２０３における電荷蓄積のタイミングを示すタイミングチャートである。図９に示すように、駆動部２１は、第１測光領域２０１の各画素において電荷蓄積時間（露光時間）Ｔ１で電荷の蓄積を繰り返し実行させる。また、駆動部２１は、第２測光領域２０２の各画素において電荷蓄積時間Ｔ１よりも長い電荷蓄積時間Ｔ２で電荷の蓄積を繰り返し実行させる。また、駆動部２１は、第３測光領域２０３の各画素において電荷蓄積時間Ｔ１よりも短い電荷蓄積時間Ｔ３で電荷の蓄積を繰り返し実行させる。なお、フレームレートについては、第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３のいずれも同じである。これにより、撮像素子１００の第１測光領域２０１の各画素から読み出された画素信号が画像処理部３０に出力される。また、撮像素子１００の第２測光領域２０２の各画素から読み出された画素信号が画像処理部３０に出力される。また、撮像素子１００の第３測光領域２０３の各画素から読み出された画素信号が画像処理部３０に出力される。
【００７６】
撮影が開始されると、システム制御部７０は、撮像素子１００の第１測光領域２０１で撮像されたライブビュー画像を表示部５０の表示パネル５１に表示させる（ステップＳ３）。このように、表示部５０の表示パネル５１には、第１測光領域２０１で撮像されたライブビュー画像だけが表示され、第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３で撮像されたライブビュー画像は表示されない。つまり、第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３での撮像は測光のために用いられる。
【００７７】
図１０は、第１実施形態における逆光シーン５００の表示例を示す図である。図１０に示す逆光シーン５００は、表示部５０の表示パネル５１に表示されるシーンである。逆光シーン５００には、人物Ｏ１と、山、海、雲などの背景Ｏ２と、太陽Ｏ３とが写っている。太陽Ｏ３が人物Ｏ１の後ろにあるため、逆光で人物Ｏ１が黒潰れしている。一方、太陽Ｏ３や、太陽Ｏ３を反射した海面や雲などは、順光で白飛びしている。
【００７８】
次に、システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出を設定する（ステップＳ４）。電源投入時は、システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出として、第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３に対して、初期値の電荷蓄積時間、ゲイン、及び絞り値を設定する。また、撮影が開始された後は、システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出として、第１測光領域２０１に対して、ステップＳ５のＡＥ算出処理で算出された適正露出の電荷蓄積時間、ゲイン、及び絞り値を設定する。また、撮影が開始された後は、システム制御部７０は、第２測光領域２０２に対して、ステップＳ５のＡＥ算出処理で算出されたオーバー露出の電荷蓄積時間、ゲイン、及び絞り値を設定する。さらに、撮影が開始された後は、システム制御部７０は、第３測光領域２０３に対して、ステップＳ５のＡＥ算出処理で算出されたアンダー露出の電荷蓄積時間、ゲイン、及び絞り値を設定する。
【００７９】
次に、システム制御部７０は、画像処理部３０から出力されるライブビュー画像の輝度分布データに基づいて、ライブビュー画像の適正露出、オーバー露出、及びアンダー露出を算出するＡＥ算出処理を実行する（ステップＳ５）。一例として、システム制御部７０は、ブロック２００Ａの飽和レベル（白飛びした状態となる輝度レベル）に対して、オーバー露出を飽和レベルの１／２の輝度レベルとし、適正露出を飽和レベルの１／８の輝度レベルとし、アンダー露出を飽和レベルの１／３２の輝度レベルとする。すなわち、システム制御部７０は、オーバー露出を適正露出の４倍に設定するとともに、アンダー露出を適正露出の１/４倍に設定している。
【００８０】
また、システム制御部７０は、ブロック２００Ａの第１測光領域２０１において、適正露出（１／８の輝度レベル）の撮像条件（電荷蓄積時間、ゲイン）及び絞り値で撮像されたライブビュー画像の輝度分布データに基づいて、ライブビュー画像の適正露出を補正する。具体的には、システム制御部７０は、第１測光領域２０１の測光結果から被写界全体（表示パネル５１に表示されるライブビュー画像全体）から適正露出を補正してもよく、各ブロック２００Ａ（ひいては各画素毎）に適正露出を補正してもよい。
【００８１】
また、システム制御部７０は、ブロック２００Ａの第２測光領域２０２において、オーバー露出（１／２の輝度レベル）の撮像条件（電荷蓄積時間、ゲイン）及び絞り値で撮像された画像の輝度分布データに基づいて、この画像のオーバー露出を補正する。具体的には、システム制御部７０は、オーバー露出（１／２の輝度レベル）の撮像条件及び絞り値で撮像された画像が黒潰れしている場合は、オーバー露出が低すぎることになる。この場合は、システム制御部７０は、オーバー露出の輝度レベルを黒潰れがなくなるまで段階的に高くしていく。システム制御部７０は、第２測光領域２０２で撮像した画像に基づき、画像処理部３０が顔検出をした場合には、この顔検出をしたブロック２００Ａが適正露出となるように補正すればよい。この場合に、システム制御部は、被写界全体に対して同一の補正量を適用してもよく、ブロック２００Ａ毎に補正量を設定してもよく、顔検出したブロック２００Ａだけに補正量を設定するようにしてもよい。
【００８２】
また、システム制御部７０は、ブロック２００Ａの第３測光領域２０３において、アンダー露出（１／３２の輝度レベル）の撮像条件（電荷蓄積時間、ゲイン）及び絞り値で撮像された画像の輝度分布データに基づいて、この画像のアンダー露出を補正する。具体的には、システム制御部７０は、アンダー露出（１／３２の輝度レベル）の撮像条件及び絞り値で撮像された画像が白飛び（飽和）している場合は、アンダー露出が高すぎることになる。この場合は、システム制御部７０は、アンダー露出の輝度レベルを白飛びがなくなるまで段階的に低くしていく。なお、適正露出の輝度レベルは、オーバー露出の輝度レベルとアンダー露出の輝度レベルの中間の輝度レベルとしてもよい。この場合に、システム制御部は、被写界全体に対して同一の補正量を適用してもよく、ブロック２００Ａ毎に補正量を設定してもよい。
【００８３】
このようにシステム制御部７０が算出した適正露出、オーバー露出、及びアンダー露出の輝度レベルに基づいて、システム制御部７０はステップＳ４でライブビュー画像の露出（撮像条件及び絞り値）を設定する。なお、画像処理部３０は、システム制御部７０がステップＳ４で設定したライブビュー画像の露出に応じて、ライブビュー画像のホワイトバランスを調整する処理を行う。
【００８４】
図１１は、逆光シーン５００における適正露出の画像（各ブロック２００Ａの第１測光領域２０１の画像）のヒストグラムを示す図である。図１１に示すヒストグラムにおいて、横軸は画素の明るさ（輝度レベル、照度、階調）を示している。横軸の「０」は最も暗く（真っ黒）、右に行くほど明るくなる。横軸の「２５５」が最も明るい（真っ白）。縦軸はその明るさの画素がどれくらいあるかを示している（つまり、縦軸は同じ明るさの画素数を示している）。図１１に示すヒストグラムにおいて、ｍ１は人物Ｏ１の画像に対応した部分である。また、ｍ２は太陽Ｏ３及びその周辺の画像に対応した部分である。このように、第１測光領域２０１において適正露出の撮像条件で撮像された場合は、低輝度被写体である人物Ｏ１は黒潰れしている。従って、システム制御部７０は、人物Ｏ１の輝度分布データに基づいて輝度レベルを検出することができない。また、高輝度被写体である太陽Ｏ３などは白飛びしている。従って、システム制御部７０は、太陽Ｏ３などの輝度分布データに基づいて輝度レベルを検出することができない。
【００８５】
図１２は、逆光シーン５００におけるオーバー露出の画像（各ブロック２００Ａの第２測光領域２０２の画像）のヒストグラムを示す図である。このため、図１２に示すヒストグラムは、図１１に示すヒストグラムを右側にシフトされたヒストグラムとなっている。図１２に示すヒストグラムにおいて、ｍ３は人物Ｏ１の画像に対応した部分である。また、ｍ４は太陽Ｏ３及びその周辺の画像に対応した部分である。このように、第２測光領域２０２においてオーバー露出の撮像条件で撮像された場合は、低輝度被写体である人物Ｏ１は黒潰れしておらず、画像処理部３０による顔検出が可能となる。従って、システム制御部７０は、人物Ｏ１のような低輝度被写の体輝度分布データに基づいて輝度レベルを検出することができるようになる。
【００８６】
図１３は、逆光シーン５００におけるアンダー露出の画像（各ブロック２００Ａの第３測光領域２０３の画像）のヒストグラムを示す図である。このため、図１３に示すヒストグラムは、図１１に示すヒストグラムを左側にシフトされたヒストグラムとなっている。図１３に示すヒストグラムにおいて、ｍ５は人物Ｏ１の画像に対応した部分である。また、ｍ６は太陽Ｏ３及びその周辺の画像に対応した部分である。このように、第３測光領域２０３においてアンダー露出の撮像条件で撮像された場合は、高輝度被写体である太陽Ｏ３などは白飛びしていない。従って、システム制御部７０は、太陽Ｏ３などの高輝度被写体についても輝度分布データに基づいて輝度レベルを検出することができるようになる。なお、図１１から１３では被写界全体のヒストグラムを示したが、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａ毎（ひいては各画素毎）のヒストグラムに基づき、各ブロック２００Ａ（各画素毎）の輝度レベルを検出するようにしてもよい。
【００８７】
図８の説明に戻り、システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作（ＳＷ１の操作）が行われたか否かを判定する（ステップＳ６）。システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われるまでステップＳ２からステップＳ５の処理を繰り返し実行する。システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われたと判定した場合は、ＡＦ処理で用いる蓄積条件を設定する（ステップＳ７）。そして、システム制御部７０は、ステップＳ７で設定したＡＦ用の蓄積条件で撮像された主要被写体像のコントラストの評価値に基づいて、コントラストＡＦによるＡＦ処理を実行する（ステップＳ８）。
【００８８】
具体的には、システム制御部７０は、撮像部２０がステップＳ７で設定した撮像条件（適正露出の撮像条件、オーバー露出の撮像条件又はアンダー露出の撮像条件）及び絞り値で撮像した主要被写体像のコントラストの評価値を表すコントラスト信号を画像処理部３０から取得する。システム制御部７０は、フォーカシング用レンズ１１ｃを移動させながら、画像処理部３０からのコントラスト信号に基づいて、主要被写体像のコントラストが最も高くなるフォーカシング用レンズ１１ｃの位置を焦点位置として検出する。システム制御部７０は、検出した焦点位置にフォーカシング用レンズ１１ｃを移動させるように、制御信号をレンズ駆動制御装置１５に送信する。
【００８９】
次に、システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出を設定するとともに（ステップＳ９）、ＡＥ算出処理を実行する（ステップＳ１０）。ステップＳ９及びＳ１０の処理は、ステップＳ４及びＳ５の処理に相当する。すなわち、システム制御部７０は、レリーズスイッチの半押し操作が行われている場合も、第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３からの画像データに基づいて、ライブビュー画像の輝度レベルの検出を行う。そして、システム制御部７０は、ライブビュー画像の輝度レベルに基づいて、第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３の撮像条件を設定する。
【００９０】
その後、システム制御部７０は、レリーズスイッチの全押し操作（ＳＷ２の操作）が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１）。システム制御部７０がレリーズスイッチの全押し操作が行われていないと判定した場合は、上記したステップＳ６からステップＳ１０までの処理を繰り返し実行する。システム制御部７０がレリーズスイッチの全押し操作が行われたと判定した場合は、システム制御部７０は、撮像素子１００のすべての画素領域１１３Ａに対して撮影用の撮像条件を設定する（ステップＳ１２）。撮影用の撮像条件は、ステップＳ１３の本撮像を行う際の撮像条件である。システム制御部７０は、ステップＳ１０のＡＥ算出処理で算出した適正露出、オーバー露出、及びアンダー露出の輝度レベルに基づいて、被写体に適した各ブロック２００Ａの撮像条件を決定する。そして、システム制御部７０は、各ブロック２００Ａの撮像条件を撮影用の撮像条件として設定する。システム制御部７０は、撮影用の撮像条件を指示する指示信号を駆動部２１に出力する。
【００９１】
その後、システム制御部７０は、撮像処理を実行する（ステップＳ１３）。すなわち、システム制御部７０は、撮像を指示する指示信号を撮像部２０に出力する。駆動部２１は、撮影用の撮像条件で撮像素子１００を駆動制御して撮像を実行する。このとき、ブロック２００Ａの各画素において、同じ撮像条件による撮像が行われる。すなわち、ブロック２００Ａには第１測光領域２０１、第２測光領域２０２、及び第３測光領域２０３が設定されておらず、１つのブロック２００Ａにおいて同じ撮像条件で撮像が行われる。
【００９２】
以上に説明したように、第１実施形態では、被写体からの光束を第１領域（あるブロック２００）と第２領域（別のブロック）とで受光し、第１領域と第２領域とを異なる条件で撮像可能な撮像素子１００と、少なくとも第１領域において、第１処理（例えばＡＥ処理）に対して複数の撮像条件により撮像を制御する制御部７０と、を備える。このような構成によれば、１つの領域（少なくとも第１領域）において複数の撮像条件により撮像を行うことで、精度の高い測光を行うことができる。その結果、制御部７０はダイナミックレンジの広い画像を撮像することが可能となる。また、画像処理部３０が複数の撮像条件により撮像された画像を用いて、蛍光灯やＬＥＤなどの光源の判定を精度よく行うことができ、各種画像処理の精度が向上する。
【００９３】
また、第１実施形態では、制御部７０は、第１処理（例えばＡＥ処理）とは異なる第２処理（例えばＡＦ処理）に対して複数の撮像条件により撮像を制御する。このような構成によれば、制御部７０は、被写体像のコントラストの評価値が高くなるような撮像条件で撮像を行うことができる。従って、ＡＦ処理における焦点位置調節の精度が向上する。
【００９４】
また、第１実施形態では、制御部７０は、複数の撮像条件に応じた撮像面積で撮像を制御する。このような構成によれば、例えば適正露出の撮像条件で撮像を行う領域２０１については大きな撮像面積とし、オーバー露出やアンダー露出の撮像条件で撮像を行う領域２０２，２０３については小さな撮像面積とすることができる。
【００９５】
また、第１実施形態では、制御部７０は、第１領域の飽和レベルに応じて複数の撮像条件を設定する。このような構成によれば、被写体に適した複数の撮像条件、例えば適正露出の撮像条件、オーバー露出の撮像条件、及びアンダー露出の撮像条件を設定することができる。また、第１実施形態では、第１処理は露出に関する処理であり、制御部７０は、複数の撮像条件による撮像に応じて露出を設定する。このような構成によれば、広い範囲の輝度の測光を行うことができる。
【００９６】
また、第１実施形態では、第１処理は露出に関する処理であり、制御部７０は、少なくとも第１領域において３つの露出条件（適正露出の露出条件、オーバー露出の露出条件、アンダー露出の露出条件）により撮像を制御する。このような構成によれば、白飛びや黒潰れのない画像を用いて幅広い階調の画像を取得することができる。
【００９７】
＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、ブロック２００Ａにおいて第２測光領域２０２及び第３測光領域２０３が離散的に形成されていた。これに対し、第２実施形態では、第１測光領域、第２測光領域及び第３測光領域がそれぞれ行方向のライン状に形成されている。
【００９８】
図１４は、第２実施形態のブロック２００Ｂ内における複数の領域２１１，２１２，２１３を示す図である。図１４に示すブロック２００Ｂは、図５の部分拡大図に示したブロック２００Ａに対応する。つまり、ブロック２００Ｂは、画素領域１１３Ａに設けられた、ある１つのブロックである。図１４に示すように、第１測光領域２１１は３の倍数の行から２行前の行（３ｍ−２）の領域である。第２測光領域２１２は３の倍数の行から１行前の行（３ｍ−１）の領域である。第３測光領域２１３は３の倍数の行（３ｍ）の領域である。ｍは正の整数（ｍ＝１，２，３，・・・）である。図１４に示す例では、第１測光領域２１１、第２測光領域２１２及び第３測光領域２１３は、同じ面積となっている。しかし、第１測光領域２１１、第２測光領域２１２及び第３測光領域２１３は、異なる面積であってもよい。
【００９９】
第１測光領域２１１は、適正露出となるような撮像条件が設定される。第２測光領域２１２は、オーバー露出となるような撮像条件が設定される。第３測光領域２１３は、アンダー露出となるような撮像条件が設定される。このように、第２実施形態の撮像素子１００においても、複数のブロック２００Ｂごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することが可能であるとともに、各ブロック２００Ｂにおける複数の測光領域ごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することも可能である。
【０１００】
図１５は、第２実施形態における逆光シーン５１０の表示例及びコントラストＡＦ領域５１１を示す図である。図１５に示す逆光シーン５１０は、図１０に示した逆光シーン５００と同様に、表示部５０の表示パネル５１に表示されるシーンである。逆光シーン５１０にも、主要被写体である人物Ｏ１と、山、海、雲などの背景Ｏ２と、太陽Ｏ３とが写っている。太陽Ｏ３が人物Ｏ１の後ろにあるため、逆光で人物Ｏ１が黒潰れしている。一方、太陽Ｏ３や、太陽Ｏ３を反射した海面や雲などは、順光で白飛びしている。コントラストＡＦ領域５１１は、コントラストＡＦによる焦点位置の検出が行われる画像（被写体）の領域である。図１５に示す例では、コントラストＡＦ領域５１１は人物Ｏ１の顔の部分の領域である。
【０１０１】
画像処理部３０が被写体像のコントラストの評価値を算出する場合、ハイパスフィルタが被写体像の高周波成分を抽出する。ハイパスフィルタの検波方向は、同一の撮像条件で被写体像が撮像されることが望ましい。例えばハイパスフィルタが水平方向に検波する場合、撮像素子１００の行方向において同一の撮像条件が設定されることが望ましい。このことから、ハイパスフィルタが水平方向に検波することに対応して、図１４に示すように、ブロック２００Ｂにおいて第１測光領域２１１、第２測光領域２１２及び第３測光領域２１３がそれぞれ複数の行方向のライン状の領域として形成されている。
【０１０２】
また、画像処理部３０は、公知の顔検出機能を用いて、人物Ｏ１の顔を検出し、その顔の部分をコントラストＡＦ領域５１１とする。ハイパスフィルタは、コントラストＡＦ領域５１１において水平方向に検波する。
【０１０３】
図１６は、逆光シーン５１０における適正露出の画像の焦点評価値とレンズ位置との関係を示すグラフである。図８のステップＳ７において、システム制御部７０がＡＦ用の蓄積条件として適正露出を設定した場合、被写体像のコントラストの評価値（焦点評価値）と撮影光学系１１のレンズ位置との関係は図１６に示すような関係となる。図１５に示したように、コントラストＡＦ領域５１１に人物Ｏ１と背景Ｏ２が入る場合、逆光で暗くなっている人物Ｏ１の評価値はほとんど出現せず、背景Ｏ２の評価値だけが検出される。
【０１０４】
図１７は、逆光シーン５１０におけるオーバー露出の画像の焦点評価値とレンズ位置との関係を示すグラフである。図８のステップＳ７において、システム制御部７０がＡＦ用の蓄積条件としてオーバー露出を設定した場合、被写体像のコントラストの評価値（焦点評価値）と撮影光学系１１のレンズ位置との関係は図１７に示すような関係となる。第２測光領域２０２がオーバー露出で撮像した画像データに基づく評価値では、逆光で暗くなっている人物Ｏ１の評価値の山（ピーク）が至近側に出現する。従って、システム制御部７０は、人物Ｏ１が逆光で暗くなっている場合でも、ＡＦ処理（ステップＳ８）において人物Ｏ１に対応したレンズ位置（焦点位置）を検出することができる。
このように、ＡＦ用の蓄積条件を変えることにより新たに評価値の山（ピーク）が出現した場合に、システム制御部７０は、新たに出現した山（ピーク）を主要被写体とし、この主要被写体に対してフォーカシング用レンズ１１Ｃが合焦するようにＡＦ制御を行えばいい。また、システム制御部７０は、この主要被写体を検出したＡＦ用の撮像条件に基づいて本撮影用のＡＥ算出を行うようにしてもよい。
【０１０５】
なお、主要被写体像が白飛びして、主要被写体像のコントラストの評価値が出現しない場合は、システム制御部７０は、ＡＦ用の露出としてオーバー露出を設定する。これにより、白飛びした主要被写体に対しても精度よく焦点位置検出を行うことができる。
【０１０６】
このように、第２実施形態では、第２処理は焦点調節に関する処理であり、制御部７０は、複数の撮像条件による撮像に応じて主要被写体を決定する。このような構成によれば、逆光で暗くなっている主要被写体や順光で白飛びしている主要被写体についても、精度よく焦点位置検出を行うことができる。
【０１０７】
＜第３実施形態＞
上記した第２実施形態では、システム制御部７０はコントラストＡＦを用いてＡＦ処理を実行していたが、第３実施形態では、システム制御部７０は位相差ＡＦを用いてＡＦ処理を実行する。
【０１０８】
図１８は、第３実施形態における逆光シーン５２０の表示例及び位相差ＡＦ領域５２１，５２２，５２３を示す図である。図１８に示す逆光シーン５２０は、図１０に示した逆光シーン５００と同様に、表示部５０の表示パネル５１に表示されるシーンである。逆光シーン５２０にも、主要被写体である人物Ｏ１と、山、海、雲などの背景Ｏ２と、太陽Ｏ３とが写っている。太陽Ｏ３が人物Ｏ１の後ろにあるため、逆光で人物Ｏ１が黒潰れしている。一方、太陽Ｏ３や、太陽Ｏ３を反射した海面や雲などは、順光で白飛びしている。位相差ＡＦ領域５２１，５２２，５２３は、位相差ＡＦによる焦点位置の検出が行われる領域である。図１８に示す例では、３本のライン状の位相差ＡＦ領域５２１，５２２，５２３が逆光シーン５２０の水平方向に設けられている。撮像素子１００の画素領域１１３Ａには、逆光シーン５２０における位相差ＡＦ領域５２１，５２２，５２３に対応する位置に、それぞれ、第１測光領域、第２測光領域及び第３測光領域が形成されている。また、第１測光領域、第２測光領域及び第３測光領域には、位相差検出用画素が設けられている（図１９参照）。
【０１０９】
図１９は、第３実施形態のブロック２００Ｃ内における複数の領域２２１，２２２，２２３を示す図である。図１９に示すブロック２００Ｃは、逆光シーン５２０上の１本の位相差ＡＦ領域（例えば位相差ＡＦ領域５２１）に対応する画素領域１１３Ａ上の位相差ＡＦ領域（図示せず）を構成する１つのブロックである。つまり、図１９に示すブロック２００Ｃが行方向に配置されることにより、画素領域１１３Ａ上に１本の位相差ＡＦ領域が構成される。そして、画素領域１１３Ａ上の１本の位相差ＡＦ領域に対応する逆光シーン５２０上の領域が１本の位相差ＡＦ領域（例えば位相差ＡＦ領域５２１）である。
【０１１０】
図１９に示すように、ブロック２００Ｃは、複数の画素で構成されている。最上行の画素から構成される第１測光領域２２１には、位相差を検出する位相差検出用画素３０１，３０２が設けられている。また、最下行の画素から構成される第２測光領域２２２にも、位相差検出用画素３０１，３０２が設けられている。また、中間の行の画素から構成される第３測光領域２２３にも、位相差検出用画素３０１，３０２が設けられている。また、ブロック２００Ｃにおいて第１測光領域２２１、第２測光領域２２２、及び第３測光領域２２３以外の領域２２４に設けられている画素は、通常の撮像を行う画素である。
【０１１１】
第１測光領域２２１は、適正露出となるような撮像条件が設定される。第２測光領域２２２は、オーバー露出となるような撮像条件が設定される。第３測光領域２２３は、アンダー露出となるような撮像条件が設定される。このように、第２実施形態の撮像素子１００においても、複数のブロック２００Ｂごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することが可能であるとともに、各ブロック２００Ｂにおける複数の測光領域ごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することも可能である。
【０１１２】
位相差検出用画素３０１，３０２が位相差を検出する場合、焦点検出の精度を維持するためには、瞳分割方向の画素グループ（第１測光領域２２１、第２測光領域２２２、第３測光領域２２３）ごとに同一の撮像条件で被写体像が撮像されることが望ましい。例えば、水平方向に瞳分割した位相差検出用画素３０１，３０２である場合には、撮像素子１００の行方向において同一の撮像条件が設定されることが望ましい。このため、図１９に示すように、２０００ｃにおいて第１測光領域２２１、第２測光領域２２２、及び第３測光領域２２３がそれぞれ行方向のライン状の領域として形成され、それらの第１測光領域２２１、第２測光領域２２２、及び第３測光領域２２３に位相差検出用画素３０１，３０２が設けられている。
【０１１３】
位相差検出用画素３０１，３０２は、結像光学系の異なる射出瞳領域を通る光束による被写体像を得るため、感度が制限されている。このため、位相差検出用画素３０１，３０２は、通常の画素と比較して感度が低い。従って、システム制御部７０は、第１測光領域２２１に対して設定する適正露出を、通常の画素の適正露出よりも高くなるように設定する。また、システム制御部７０は、第２測光領域２２２に対して設定するオーバー露出を、通常の画素のオーバー露出よりも高くなるように設定する。また、システム制御部７０は、第３測光領域２２３に対して設定するアンダー露出を、通常の画素のアンダー露出よりも高くなるように設定する。
【０１１４】
このような構成によれば、逆光シーン５２０における黒潰れした人物Ｏ１の輝度レベルが、位相差検出用画素３０１，３０２の低い感度でさらに低下してしまうことがなくなる。また、システム制御部７０は、第２測光領域２２２の位相差検出用画素３０１，３０２で撮像された画像データに基づく輝度分布データを取得し、第３測光領域２２３の位相差検出用画素３０１，３０２で撮像された画像データに基づく輝度分布データを取得する。このため、低輝度被写体（人物Ｏ１）の輝度分布データや高輝度被写体（太陽Ｏ３）の輝度分布データにおいて黒潰れや白飛びが生じるのを防止することができ、幅広い輝度範囲の被写体に対して測距することができる。
【０１１５】
以上のように、第３実施形態では、制御部７０は、第１の撮像条件による撮像と、第２の撮像条件による撮像との差分（位相差）に基づいて主要被写体（例えば人物Ｏ１）を決定する。このような構成によれば、幅広い輝度範囲の主要被写体を決定することができる。
【０１１６】
＜第４実施形態＞
上記した第１実施形態では、被写体ごとに撮像条件を変更していなかったが、第４実施形態では、被写体ごとに撮像条件を変更する。
【０１１７】
図２０は、第４実施形態のブロック２００Ｄ内における複数の領域２５１，２５２，２５３を示す図である。図２０に示すブロック２００Ｄは、図５の部分拡大図に示したブロック２００Ａに対応する。つまり、ブロック２００Ｄは、画素領域１１３Ａに設けられた、ある１つのブロックである。図２０に示すように、ブロック２００Ｄにおいて、第１測光領域２５１、第２測光領域２５２、及び第３測光領域２５３が市松模様となるように配置されている（つまり、第１測光領域２５１、第２測光領域２５２、及び第３測光領域２５３がブロック２００Ｄにおいて離散的に均等に配置されている）。図２０に示す例では、第１測光領域２５１、第２測光領域２５２及び第３測光領域２５３は、同じ面積となっている。しかし、第１測光領域２５１、第２測光領域２５２及び第３測光領域２５３は、異なる面積であってもよい。
【０１１８】
第１測光領域２５１は、適正露出となるような撮像条件が設定される。第２測光領域２５２は、オーバー露出となるような撮像条件が設定される。第３測光領域２５３は、アンダー露出となるような撮像条件が設定される。このように、第４実施形態の撮像素子１００においても、複数のブロック２００Ｄごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することが可能であるとともに、各ブロック２００Ｄにおける複数の測光領域ごとに異なる撮像条件で撮像して画素信号を出力することも可能である。
【０１１９】
図２１は、第４実施形態のシステム制御部が実行する撮影動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２１において、ステップＳ１〜Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９、Ｓ１１、及びＳ１３の処理は、図８に示した処理と同様である。従って、重複する説明を省略する。図２１に示す処理において、システム制御部７０は、画像処理部３０が検出した被写体ごとの位置を示す位置信号を取得する。そして、システム制御部７０は、画像処理部３０からの位置信号（例えばブロック単位で被写体の位置を特定する信号）に基づいて、被写体領域（被写体に対応するブロック）を認識し、被写体領域ごとにＡＥ算出処理を実行する（ステップＳ５Ａ）。システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出として、被写体領域ごとに異なり、かつ測光領域２５１，２５２，２５３ごとに異なる撮像条件を設定する（ステップＳ４）。
【０１２０】
そして、システム制御部７０は、被写体領域ごとの画像データを合成する（ステップＳ２１）。図２２は、第４実施形態における逆光シーン５３０の表示例を示す図である。図２２に示す逆光シーン５３０には、逆光の人物Ｏ４と、背景Ｏ５と、街灯Ｏ６とが写っている。図２２に示す逆光シーン５３０は、システム制御部７０がステップＳ２１で合成する前のライブビュー画像である。図２３は、第４実施形態における逆光シーン５４０の合成画像の表示例を示す図である。図２３に示す逆光シーン５４０には、逆光の人物Ｏ４と、背景Ｏ５と、街灯Ｏ６とが写っている。図２３に示す逆光シーン５４０は、システム制御部７０がステップＳ２１で被写体領域ごとの画像を合成した合成画像である。この逆光シーン５４０は、図２２の逆光シーン５３０と異なり、黒潰れが防止された画像となっている。
【０１２１】
一般に、幅広いダイナミックレンジの画像を記録し表示するための画像合成技術として、ＨＤＲ(High Dynamic Range)撮像が広く知られている。ＨＤＲ撮像では、撮像条件（例えば露出）を変化させつつ複数枚の画像を撮像し、それらを合成することにより白飛びや黒つぶれの少ない画像を生成する。しかし、従来のＨＤＲでは、例えば撮像条件の異なる２枚の画像を撮像する撮像時間が異なっているため、被写体が移動したり、使用者（撮影者）がデジタルカメラ１を動かしたりしてしまうことがある。この場合、複数枚の画像は同一の被写体の画像ではないため、画像合成が困難である。これに対して、第４実施形態では、撮像条件の異なる複数枚の画像の撮像時間を同じ時刻（又は略同じ時刻）とすることができる（図９参照）。従って、第４実施形態の構成により従来のＨＤＲ撮像の問題点を解決することができる。ステップＳ２１において、システム制御部７０が被写体領域毎の画像を合成することにより、ダイナミックレンジの広いライブビュー画像を表示することができる。
【０１２２】
図２１の説明に戻り、システム制御部７０は、ステップＳ９の実行後に、画像処理部３０からの位置信号に基づいて、被写体領域（被写体に対応するブロック）を認識し、被写体領域ごとにＡＥ算出処理を実行する（ステップＳ１０Ａ）。システム制御部７０は、ライブビュー画像の露出として、被写体領域ごとに異なり、かつ測光領域２５１，２５２，２５３ごとに異なる撮像条件を設定する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ１０Ａの処理はステップＳ５Ａの処理と同様であるため、説明を省略する。システム制御部７０は、レリーズスイッチの全押し操作に応じて（ステップＳ１１のＹＥＳ）、被写体領域毎に異なる撮影用の撮像条件を設定する（ステップＳ１２Ａ）。そして、システム制御部７０は、撮像処理を実行する（ステップＳ１３）。撮像処理で撮像された画像（静止画）は、図２３に示したように黒潰れが防止された画像となる。
【０１２３】
以上のように、第４実施形態では、制御部７０は、複数の撮像条件による撮像タイミング（電荷蓄積タイミング）の一部が重複するように撮像素子１００を制御する。このような構成によれば、制御部７０が容易に画像を合成することができ、ダイナミックレンジの広い画像を表示することができる。
【０１２４】
＜第５実施形態＞
第５実施形態では、上記した第１実施形態におけるデジタルカメラ１のカメラボディ２を、撮像装置１Ａと電子機器１Ｂとに分離した構成としている。
【０１２５】
図２４は、第５実施形態に係る撮像装置１Ａ及び電子機器１Ｂの構成を示すブロック図である。図２４に示す構成において、
撮像装置１Ａは、被写体の撮像を行う装置である。この撮像装置１Ａは、レンズ部１０、撮像部２０、画像処理部３０、ワークメモリ４０、操作部５５、記録部６０、及び第１システム制御部７０Ａを備える。なお、撮像装置１Ａのうち、レンズ部１０、撮像部２０、画像処理部３０、ワークメモリ４０、操作部５５、及び記録部６０の構成は、図７に示した構成と同様である。従って、同一構成には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１２６】
また、電子機器１Ｂは、画像（静止画、動画、ライブビュー画像）の表示を行う装置である。この電子機器１Ｂは、表示部５０及び第２システム制御部（制御部）７０Ｂを備える。なお、電子機器１Ｂのうちの表示部５０の構成は、図７に示した構成と同様である。従って、同一構成には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１２７】
第１システム制御部７０Ａは、第１通信部７５Ａを有している。また、第２システム制御部７０Ｂは、第２通信部７５Ｂを有している。第１通信部７５Ａと第２通信部７５Ｂとは、互いに有線又は無線で信号を送受信する。このような構成において、第１システム制御部７０Ａは、第１通信部７５Ａを介して画像データ（画像処理部３０が画像処理した画像データ、記録部６０に記録されている画像データ）を第２通信部７５Ｂに送信する。第２システム制御部７０Ｂは、第２通信部７５Ｂにおいて受信した画像データを表示部５０に表示させる。また、第２システム制御部７０Ｂは、予め設定されているメニュー画像を第２表示部５３に表示させる。
【０１２８】
また、第２システム制御部７０Ｂは、使用者によるタッチパネル５２のタッチ操作に応じて、又は自動的に、撮像条件（蓄積条件を含む）を変更する制御を行う。また、第２システム制御部７０Ｂは、使用者によるタッチパネル５２のタッチ操作に応じて、又は自動的に、画像表示領域５１０内の各表示領域を選択する制御を行う。また、第１システム制御部７０Ａは、使用者による操作部（電子機器１Ｂ側に設けられた静止画や動画の撮像開始を指示する操作部）５５の操作に応じて撮像の制御を実行する。
【０１２９】
図７に示す構成（分割部７１、駆動制御部７２、制御部７３、及び明滅検知部７４）は、第１システム制御部７０Ａと第２システム制御部７０Ｂのいずれに設けられてもよい。図７に示すすべての構成は、第１システム制御部７０Ａ又は第２システム制御部７０Ｂに設けられてもよく、また図７に示す構成の一部が第１システム制御部７０Ａに設けられ、図７に示す構成の一部以外の構成が第２システム制御部７０Ｂに設けられてもよい。
【０１３０】
なお、撮像装置１Ａは、例えば撮像機能と通信機能を備えたデジタルカメラ、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータなどで構成され、電子機器１Ｂは、例えば通信機能を備えたスマートフォン、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータなどの携帯端末で構成される。
【０１３１】
図２４に示す第１システム制御部７０Ａは、ボディ側ＣＰＵが制御プログラムに基づいて処理を実行することにより実現される。また、図２４に示す第２システム制御部７０Ｂは、ボディ側ＣＰＵが制御プログラムに基づいて処理を実行することにより実現される。
【０１３２】
以上に説明したように、第５実施形態では、第１実施形態で説明した効果に加え、スマートフォンなどの携帯端末を用いて撮像装置１Ａで撮像されている複数のライブビュー画像を確認した上で撮像を行うことができる。
【０１３３】
なお、図２４に示す構成において、画像処理部３０と第１システム制御部７０Ａとは一体で構成されてもよい。この場合、１つ又は複数のＣＰＵを有するシステム制御部が制御プログラムに基づいて処理を行うことにより画像処理部３０の機能と第１システム制御部７０の機能を担う。
【０１３４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。また、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更または改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態や変形例の構成を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【０１３５】
上記した各実施形態において、カラーフィルタ１０２の配列がベイヤー配列とされていたが、この配列以外の配列であってもよい。また、単位グループ１３１を形成する画素の数は、少なくとも１つの画素を含んでいればよい。また、ブロックも少なくとも１画素を含んでいればよい。従って、１画素ごとに異なる撮像条件で撮像を実行することも可能である。
【０１３６】
また、上記した各実施形態において、駆動部２１は、一部又はすべての構成が撮像チップ１１３に搭載されてもよいし、一部又はすべての構成が信号処理チップ１１１に搭載されてもよい。また、画像処理部３０の一部の構成が撮像チップ１１３又は信号処理チップ１１１に搭載されてもよい。また、システム制御部７０の一部の構成が撮像チップ１１３又は信号処理チップ１１１に搭載されてもよい。
【０１３７】
また、上記した各実施形態において、システム制御部７０が設定可能な撮像条件として、ゲイン、電荷蓄積時間（露光時間、シャッタースピード）、フレームレートに限らず、その他の制御パラメータであってもよい。また、撮像条件が自動的に設定される場合についてのみ説明したが、使用者による操作部５５などの操作に応じて設定されるようにしてもよい。
【０１３８】
また、上記した各実施形態では、ブロックの領域の大きさが予め設定されている場合について説明したが、使用者がブロックの領域の大きさを設定するように構成してもよい。
【０１３９】
上記した各実施形態におけるデジタルカメラ１は、例えば撮像機能を備えたデジタルカメラ、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータなどの機器で構成されもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１…デジタルカメラ（電子機器）、１Ａ…撮像装置（電子機器）、１Ｂ…電子機器、１１…撮影光学系、２０…撮像部、３０…画像処理部、５０…表示部、５１…表示パネル、５５…操作部、７０…システム制御部（制御部）、７０Ａ…第１システム制御部（制御部）、７０Ｂ…第２システムシステム制御部（制御部）、１００…撮像素子
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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