(57)【要約】【課題】撮像フレーム速度に制限がある環境下で撮像用画素信号の混合・間引き処理をする際に、空間周波数情報を低下させることなく、焦点検出用の画素信号を広域に渡って取得する仕組みを提供する。【解決手段】撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の信号を出力することが可能な複数の画素から成る撮像素子を備える。そして、ユーザ操作等により設定された焦点検出領域Ａに配置される画素からの位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じてフォーカスレンズを駆動し、フレームごとに前記設定された焦点検出領域Ａを被写体像の他の領域Ｂ，Ｃに順次切り替えて変更する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記一対の信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出手段と、
前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
フレームごとに前記設定手段で設定された前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記一対の信号を読み出す際の画素数は、１フレームで読み出せる時間により決定され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】
変更された前記他の領域に配置される画素の信号から取得した位相差情報に基づき前記位相差検出手段により算出されるデフォーカス量情報を記録するメモリを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記設定手段は、ユーザによる入力操作、被写体認識手段による認識情報、又は前記位相差検出手段により取得した前記位相差情報に基づき、前記読み出し領域を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、画像生成のための撮像用画素群、及び位相差検出方式による焦点検出のための焦点検出用画素群が配置され、前記撮像用画素群から信号を読み出す第１の読み出しモードと前記焦点検出用画素群から画素単位で信号を読み出す第２の読み出しモードとで駆動され、
前記変更手段は、前記第１の読み出しモードで前記撮像用画素群の信号を読み出すフレームごとの撮像動作において前記第２の読み出しモードで前記読み出し領域に配置される前記焦点検出用画素の信号を読み出す場合に、フレームごとに前記設定手段で設定された前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
画素部がそれぞれ複数の光電変換部を有し、該光電変換部から焦点検出用信号および画像生成用信号を出力する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記焦点検出用信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出手段と、
前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じてフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
フレームごとに前記設定手段で設定された前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
フォーカスレンズを含む撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の信号を出力することが可能な複数の画素を有する撮像素子と、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記一対の信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出ステップと、
前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを駆動するように制御する制御ステップと、
フレームごとに前記設定ステップで設定された前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項８】
画素部がそれぞれ複数の光電変換部を有し、該光電変換部から焦点検出用信号および画像生成用信号を出力する撮像素子と、フォーカスレンズを駆動する駆動手段を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記焦点検出用信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出ステップと、
前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定ステップと、
前記設定ステップにより設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを駆動するように制御する制御ステップと、
フレームごとに前記設定ステップで設定される前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更ステップと、を備えることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置における撮像素子を用いた位相差検出方式による焦点検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、高解像度が要求され、撮像素子の高画素化が進んでいる。ところで、このような高解像度の撮像装置においても、動画撮像や静止画撮像前のモニタリングなど、高速読み出しが要求されたり、低解像度でよい場合には、低画素数で撮像するのが一般的である。
【０００３】
被写体を描写して理想に近い被写体画像を得る為には、所望の画素数を所望のフレーム速度（フレームレート） にて撮像したいが、現実的には画素数とフレーム速度との関係には、限界がある。仮に、フレーム速度が限定されない撮像であれば、撮像領域の画素から画像信号を読み出すのに要する時間である画素読み出し時間を無視できるので、撮像素子の有効画素に対して全画素の信号を読み出すことが可能になる。一方、フレーム速度が限定される場合には、画素読み出し時間を無視できないので、撮像素子の有効画素に対して全画素の信号読み出しをすることができない可能性がある。特に、高画素の撮像素子における高速フレーム撮像などのように、１フレームあたりの画素信号の読み出し時間が密に詰まっている撮像システムではこの問題が顕著となる。
【０００４】
そのため、高速フレームを要求される撮像では、画素信号の間引き読み出し、画素信号の間引き、及び混合（加算、加算平均等）の両方を行った読み出しが行われている。
【０００５】
従来、例えば、４×４画素を単位として同一色を間引いて混合して読み出しを行う撮像装置が開示されている（特許文献１）。また、４×４画素を１グループとして、混合前の各色の空間的配置と、混合後の各色の空間的配置とが同じになるように複数の画素信号を混合する撮像装置が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
一方、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、撮像光学系からの被写体光束の一部を２つに分割し、分割した被写体光束により形成される２つの像のずれ量（位相差）を求める。そして、この位相差に基づいて、撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量をゼロ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。
【０００７】
このようなＴＴＬ位相差検出を、上記２つの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焦点検出用画素を配置することで行う撮像装置が提案されている。
【０００８】
例えば、光電変換画素群の一部の画素が撮像レンズの瞳の特定領域を透過する光束を受光するように構成された撮像装置が提案されている（特許文献３）。この提案では、光電変換画素群の一部の画素を焦点検出用画素として用い、焦点検出用画素の出力から得られる第１の像信号と第２の像信号との位相差に基づいて撮像レンズの焦点状態を検出する。
【０００９】
また、ＡＦ時における注目領域は精細に画素信号を読み出し、注目領域外の画素は間引くことにより、フレームレートにあった画素信号の読み出しを行う技術が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２４７６８９号公報
【特許文献２】特開２００１−０３６９２０号公報
【特許文献３】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献４】特開２００７−１７４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記特許文献１、２及び４では、画素の間引き・混合読み出しにより空間周波数情報が低下する。この場合、空間周波数情報の低下を回避するためには焦点検出用画素の信号を精細に読み出せばよいが、動画等のフレーム速度が限定される場合には、画素読み出し時間が制限されるため、精細に読み出す場合は一部の領域の焦点検出用画素しか読み出せない。
【００１２】
一方、上記特許文献３では、高解像度の撮像素子を用いて低解像度の撮像を行う間引き読み出しモードでは、撮像素子から読み出される画素信号には焦点検出用画素の信号が含まれないため、低解像度の撮像中には焦点検出ができないという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、撮像フレーム速度に制限がある環境下で撮像用の画素信号の混合・間引き処理をする際に、空間周波数情報を低下させることなく、焦点検出用の画素信号を広域に渡って取得する仕組み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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを含む撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束を光電変換して、一対の信号を出力することが可能な複数の画素から成る撮像素子と、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、前記一対の信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出ステップと、前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを駆動するように制御する制御ステップと、フレームごとに前記設定ステップで設定された前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、別の技術的特徴として、画素部がそれぞれ複数の光電変換部を有し、該光電変換部から焦点検出用信号および画像生成用信号を出力する撮像素子と、フォーカスレンズを駆動する駆動手段を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、前記一対の信号から取得した位相差情報に基づきデフォーカス量を算出する位相差検出ステップと、前記撮像素子に結像する被写体像に対する焦点検出領域としての読み出し領域を設定する設定ステップと、前記設定ステップにより設定された前記読み出し領域に配置される画素から読み出した信号から取得した位相差情報に基づき算出されるデフォーカス量に応じて前記フォーカスレンズを駆動するように制御する制御ステップと、フレームごとに前記設定ステップで設定される前記読み出し領域を前記被写体像の他の領域に順次切り替えて変更する変更ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮像フレーム速度に制限がある環境下で撮像用の画素信号の混合・間引き処理をする際に、空間周波数情報を低下させることなく、焦点検出用の画素信号を広域に渡って取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの概略ブロック図である。
【図２】（ａ）は２×２の撮像用画素の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）は撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳領域の分割を行なうための焦点検出用画素の周辺行を表わす図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】１０×１２画素の全体配置を示す図である。
【図５】垂直方向における間引き読み出しを説明する図である。
【図６】（ａ）は水平方向におけるＲ／Ｇ行の水平３画素加算読み出しを説明する図、（ｂ）は水平方向におけるＧ／Ｂ行の水平３画素加算読み出しを説明する図である。
【図７】（ａ）は全画素読み時の画素配置の模式図、（ｂ）は動画撮像動作時における画素配置の模式図である。
【図８】動画撮像動作時における画素配置の模式図である。
【図９】動画撮像動作での焦点検出用画素を精細に読み出す際の焦点検出領域の切り替えタイミングを示すタイミングチャート図である。
【図１０】図１に示すデジタルカメラの動画駆動時における動作例について説明するフローチャート図である。
【図１１】図１０のステップＳ１０１６の動作について説明するフローチャート図である。
【図１２】他の実施形態に係る撮像素子の画素配置図である。
【図１３】撮影光学系の射出瞳から出る光束と画素との関係を示した模式図である。
【図１４】撮像素子の全体構成を例示する図である。
【図１５】撮像素子の１画素の回路構成例を示す図である。
【図１６】撮像素子の各列の読出し回路構成を示す図である。
【図１７】撮像素子の１行の読出し動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラの概略ブロック図である。
【００２０】
図１に示す本実施形態のデジタルカメラは、レンズ鏡筒１０１、撮像素子１０２、駆動回路１０３、信号処理部１０４、圧縮伸張部１０５、位相差検出部１０６、制御部１０７、発光部１０８、操作部１０９、画像表示部１１０及び画像記録部１１１を備える。
【００２１】
レンズ鏡筒１０１は、被写体からの光束を撮像素子１０２に結像させるための撮影光学系、光学機構部１０１１を構成するＡＦ機構やズーム駆動機構、メカニカルシャッタ機構、及び絞り機構等から構成されている。光学機構部１０１１は、制御部１０７からの制御信号に基づいて駆動回路１０３により駆動される。
【００２２】
撮像素子１０２は、撮像用画素群及び焦点検出用画素群を有する画素部と、不図示のＡＤコンバータとにより構成されるＸＹ読み出し方式のＣＭＯＳ型イメージセンサなどが用いられる。そして、撮像素子１０２は、制御部１０７の指示に応じて動作する駆動回路１０３により、露光や信号読み出しやリセットなどの撮像動作が実施され、対応する撮像信号を出力する。
【００２３】
信号処理部１０４は、制御部１０７の指示により、撮像素子１０２から出力される画像信号に対して、ホワイトバランス調整処理や色補正処理、及びＡＥ処理などの信号処理を施す。
【００２４】
圧縮伸張部１０５は、制御部１０７の指示により、信号処理部１０４から出力される画像信号に対して、ＪＰＥＧ方式などの所定の静止画像データフォーマットで圧縮符号化処理を行う。また、圧縮伸張部１０５は、制御部１０７から供給された静止画像の符号化データを伸張復号化処理する。なお、圧縮伸張部１０５は、ＭＰＥＧ方式などにより動画像の圧縮符号化／伸張復号化処理を実行可能に構成されていてもよい。
【００２５】
位相差検出部１０６は、撮像素子１０２の画素部に配置された焦点検出用画素から信号処理部１０４を介して位相差情報を得、その位相差情報から撮像光学系の焦点状態を示すデフォーカス量を算出する。そして、位相差検出部１０６にて算出されたデフォーカス量から制御部１０７に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し、駆動回路１０３へと制御信号を送る。駆動回路１０３は、制御部１０７からの指示に従って、光学機構部１０１１のＡＦ機構を駆動させ所望の位置にまでフォーカスレンズを移動させる。
【００２６】
制御部１０７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどから構成されるマイクロコンピュータであり、ＲＯＭなどに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵで実行することにより、カメラ全体の制御を司る。
【００２７】
発光部１０８は、信号処理部１０４でのＡＥ処理によって被写体の露光値が所定値より低いと判断された場合に、被写体に対して光を照射する装置であり、キセノン管を用いたストロボ装置やＬＥＤ発光装置などが用いられる。
【００２８】
操作部１０９は、例えばレリーズボタンなどの各種操作ボタンやキーの他に、レバー及びダイアルなどから構成され、ユーザによる入力操作に応じた制御信号を制御部１０７に出力する。
【００２９】
画像表示部１１０は、ＬＣＤなどの表示デバイス、及び表示デバイスのインタフェース回路などで構成され、制御部１０７から供給された画像信号から表示デバイスに表示させるための画像信号を生成し、生成した信号を表示デバイスに供給して画像を表示させる。
【００３０】
画像記録部１１１は、例えば、可搬型の半導体メモリや、光ディスク、及びＨＤＤなどで構成され、圧縮伸張部１０５により符号化された画像データファイルを制御部１０７から受け取って記憶する。また、画像記録部１１１は、制御部１０７からの指示に基づき、指定されたデータを読み出し、制御部１０７に出力する。
【００３１】
次に、図２及び図３を参照して、撮像素子１０２における画像生成のための撮像用画素と位相差検出方式による焦点検出のための焦点検出用画素との構造を説明する。本実施形態では、２×２の４画素のうち、対角の２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を配置したベイヤー配列を採用している。そして、ベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則で分散配置される。
【００３２】
図２（ａ）は、２×２の撮像用画素の平面図である。ベイヤー配列では、対角方向にＧ画素が配置され、他の２画素にＲとＢの画素が配置され、この２行×２列の構造が繰り返し配置される。
【００３３】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（ｂ）において、ＭＬは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤは、撮像素子１０２の光電変換部を模式的に示したものであり、ＣＬは、ＣＭＯＳセンサ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、撮影光学系を模式的に示したものである。
【００３４】
ここで、撮像画素のオンチップマイクロレンズＭＬ、及び光電変換部ＰＤは、撮影光学系ＴＬを通過した被写体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と光電変換部ＰＤとは、オンチップマイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部ＰＤの有効面積は大面積に設計される。また、図２（ｂ）では、Ｒ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ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よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００３５】
図３（ａ）は、撮影レンズの水平方向（横方向）に瞳領域の分割を行なうための焦点検出用画素の周辺行を表わす図である。図３（ａ）では、ＲとＧの画素行の一部を焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢとした配置にしている。
【００３６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ｂ）において、オンチップマイクロレンズＭＬ、及び光電変換部ＰＤは、図２（ｂ）に示す撮像用画素と同一構造である。本実施形態では、焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢの信号は、画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦＷ（白色）（又はＣＦＧ）が配置される。また、撮像素子１０２で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部は、オンチップマイクロレンズＭＬの中心線に対して一方向に偏って配置されている。
【００３７】
具体的には、画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡは、図の右側に偏って配置されているため、撮影レンズＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは、図の左側に偏って配置されているため、撮影レンズＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。
【００３８】
そして、画素ＳＨＡを水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とし、画素ＳＨＢも水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とする。ここで、このＡ像とＢ像（一対の信号）との相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）を検出することができる。
【００３９】
また、垂直方向（縦方向）のピントずれ量を検出したい場合には、画素ＳＨＡ及びその開口部ＯＰＨＡを上側に偏って配置し、画素ＳＨＢ及びその開口部ＯＰＨＢを下側に偏って配置すればよい。この場合、開口部ＯＰＨＡ，ＯＰＨＢの開口形状は、９０度回転させることになる。
【００４０】
次に、図４乃至図６を参照して、画素配置における垂直間引き読み出しと水平混合読み出しとの関係について説明する。
【００４１】
図４は、１０×１２画素の全体配置を示す図である。図４において、斜線、網掛けなどで示された撮像用画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、信号が読み出される画素を示している。また、焦点検出用ＳＨＡ，ＳＨＢは、単独で信号が出力される画素である。
【００４２】
図５は、垂直方向における間引き読み出しを説明する図である。図５では、３画素間隔（図中０、３、６、９、１２の行）で間引き読み出しを行っており、他の行は読み出さないことにより、動画撮像動作などにおいてデータの圧縮とフレームレートの高速化を図る。
【００４３】
図６（ａ）は水平方向におけるＲ／Ｇ行の水平３画素混合読み出しを説明する図、図６（ｂ）は水平方向におけるＧ／Ｂ行の水平３画素混合読み出しを説明する図である。図６において、列番号０−２−４、３−５−７、６−８−１０の組みで画素の信号が読み出された後に混合（合成）される。また、焦点検出用画素ＳＨＡ，ＳＨＢについては、撮像用画素群が水平混合読み出しモード（第１の読み出しモード）で動作していても、制御部１０７の制御信号に従って混合読み出しにするか、非混合読み出しで単画素ずつ精細に読み出すかを切り替え可能である。
【００４４】
図７及び図８は、図４乃至図６で説明した全画素読み、及び水平混合・垂直間引き読み出し後の画素配置を模式的に表したものである。
【００４５】
図７（ａ）は、全画素読み時の画素配置の模式図である。全画素読み出しであるため、単画素単位で撮像用画素及び焦点検出用画素の信号が読み出され、全画角に対する空間周波数情報の低下は起きていない。
【００４６】
図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、動画撮像動作時における画素配置の模式図である。前述したように、水平混合、垂直間引き読み出し動作を行うことにより１フレームあたりのデータ量を圧縮することができるので、全画素読み出しでのデータ量より少ないデータ量となる。このとき、水平方向における撮像用画素は、混合動作により同色３画素が混合されている。
【００４７】
焦点検出用画素は、制御部１０７により水平混合読み出しか単画素読み出しかのどちらかが選択された結果、焦点検出用画素ＳＨＡ又はＳＨＢ同士が３画素混合された状態か、単画素読み出しされた状態のいずれかで出力される。焦点検出用画素が水平混合された状態で出力されると、水平方向での全画角で位相差情報を得ることができるが、水平混合された状態で信号が読みだされるため、フィルタ効果により空間周波数情報が低下する。
【００４８】
一方、焦点検出用画素からの信号を動画撮像動作時に画素単位で読み出しを行うと、フレームレートによる制約で１フレームあたりに読み出せる画素数が決まってしまう。すなわち、画素数は、１フレームで読み出せる時間により決定される。このため、図７（ａ）における全画素配置における領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの範囲において焦点検出用画素の読み出される範囲が決まる。
【００４９】
従って、動画撮像動作時に焦点検出用画素を精細に読み出す必要がある場合は、図７（ｂ）、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、焦点検出用画素の行は、図７（ａ）の全画素における領域Ａ〜Ｃの範囲の焦点検出用画素が読み出されることになる。なお、本実施形態では、焦点検出用画素の水平分割領域を３領域として読出し終了位置と読出し開始位置が隣り合うものとして説明するが、これに限定されない。例えば、隣り合う領域の読出し開始位置と読出し終了位置とを互い違いにすることで領域数を増やして、ＡＦ検出枠数の増加に対応させることも可能である。
【００５０】
図９は、動画撮像動作において焦点検出用画素を精細に読み出す際の焦点検出領域の切り替えタイミングを示すタイミングチャート図である。
【００５１】
図９の例では、制御部１０７又は操作部１０９でのユーザ操作によりＡＦ検出枠が被写体像の全画素配置における領域Ａに設定された場合について説明する。
【００５２】
まず、撮影同期信号に同期して、撮像動作が開始され、撮像用画素及び焦点検出用画素の読み出しが始まる（期間Ｔ６０）。このとき、焦点検出用画素は、領域Ａのみを読み出し、他の領域の領域Ｂ及び領域Ｃについては読み出さない。
【００５３】
次に、１フレーム分の読み出しが終わり、次フレームの読み出し開始となると、焦点検出用画素の読み出し領域を領域Ｂに切り替える（期間Ｔ６１）。期間Ｔ６１では、同時に前フレーム撮像動作で得られた領域Ａの焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６においてデフォーカス量を算出する。
【００５４】
領域Ａにおけるデフォーカス量が算出された後、得られたデフォーカス量を制御部１０７へ送る。制御部１０７は、デフォーカス量に応じたフォーカスレンズ移動量の制御信号を駆動回路１０３に送り、駆動回路１０３によって光学機構部１０１１を駆動させる（期間Ｔ６２）。
【００５５】
次々フレームの読み出し開始となる期間Ｔ６３では、焦点検出用画素の読み出し領域を領域Ｃに切り替える。この期間Ｔ６３では、期間Ｔ６１の場合と同様に、前フレームで得られた領域Ｂの焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６においてデフォーカス量を算出するが、その算出したデフォーカス量から光学機構部１０１１を駆動する制御信号を生成させない。ただし、領域Ｂから得られたデフォーカス量は、制御部１０７におけるメモリ等に領域Ｂのデフォーカス量として記憶させる。
【００５６】
期間Ｔ６４では、同様に、前フレームである期間Ｔ６３〜Ｔ６４にかけて取得された焦点検出領域Ｃの焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６でデフォーカス量を算出する。制御部１０７では、算出したデフォーカス量を領域Ｃのデフォーカス量としてメモリに記憶させ、光学機構部１０１１への制御信号は生成しない。また、期間Ｔ６４から開始する撮像動作では、焦点検出用画素の読み出し領域を領域Ａへと戻す。
【００５７】
次に、期間Ｔ６５〜期間Ｔ６６では、期間Ｔ６１〜期間Ｔ６２と同様に、期間Ｔ６４〜期間Ｔ６５で得られた焦点検出領域Ａの焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６を通じてデフォーカス量を算出する。制御部１０７は、算出したデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ移動量の制御信号を駆動回路１０３に送り、駆動回路１０３によって光学機構部１０１１を駆動させる。
【００５８】
このように制御することにより、撮像動作としてフレーム毎に焦点検出用画素の読み出し領域をＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ…と繰り返すことで、空間周波数情報の低下がない焦点検出信号を全領域において得ることができる。
【００５９】
次に、図１０及び図１１を参照して、図１に示すデジタルカメラの動画駆動時における動作例について説明する。図１０及び図１１の各処理は、制御部１０７のＲＯＭ等に記憶された制御プログラムがＲＡＭに展開されて、ＣＰＵ等により実行される。
【００６０】
図１０において、ステップＳ１００１では、制御部１０７は、電源が立ち上がりスタンバイ状態になってから、操作部１０９でのユーザ操作、又は顔認識などの被写体認識情報の処理にしたがって、ＡＦ検出枠を設定し、ステップＳ１００２に進む。
【００６１】
ステップＳ１００２では、制御部１０７は、撮像素子１０２の駆動モードを、焦点検出用画素の読出しを単画素ずつ読み出す精細読出しモード（第２の読み出しモード）に切り替え設定し、ステップＳ１００３に進む。
【００６２】
ステップＳ１００３では、制御部１０７は、ステップＳ１００１で設定されたＡＦ検出枠と同じ領域に相当する焦点検出用画素（図７（ａ）の領域Ａ）を選択して単画素ずつ読み出しを開始し、ステップＳ１００４に進む。
【００６３】
ステップＳ１００４では、制御部１０７は、ステップＳ１００３で選択したＡＦ検出枠の領域Ａの焦点検出用画素の読出しが終了し、１フレーム分の撮像が終了すると、ステップＳ１００５に進む。
【００６４】
ステップＳ１００５では、制御部１０７は、次フレームの撮像動作を開始し、前フレームで読み出されたＡＦ検出枠の領域とは異なるＡＦ検出枠外領域１の焦点検出用画素（図７（ａ）の領域Ｂ、図９の期間Ｔ６１）の読み出しを開始する。
【００６５】
ステップＳ１００６では、制御部１０７は、ステップＳ１００５での撮像の開始と同時にステップＳ１００４までに読み出されたＡＦ検出枠領域における焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６にてデフォーカス量を算出し、ステップＳ１００７に進む。
【００６６】
ステップＳ１００７では、制御部１０７は、ステップＳ１００６で算出されたデフォーカス量に従って駆動回路１０３を制御して光学機構部１０１１のフォーカスレンズを駆動し、ステップＳ１００８に進む。
【００６７】
ステップＳ１００８では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域１の焦点検出用画素の読み出しの撮像フレームが終了（図９の期間Ｔ６３）と、ステップＳ１００９に進む。
【００６８】
ステップＳ１００９では、制御部１０７は、ステップＳ１００３及びステップＳ１００５で開始した焦点検出用画素の読み出し領域とは異なるＡＦ検出枠外領域２の焦点検出用画素の読み出しを開始する（図７（ａ）の領域Ｃ、図９の期間Ｔ６３）。
【００６９】
ステップＳ１０１０では、制御部１０７は、ステップＳ１００９での撮像開始と同時にステップＳ１００８までに読み出されたＡＦ検出枠外領域１の焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６にてデフォーカス量を算出し、ステップＳ１０１１に進む。
【００７０】
ステップＳ１０１１では、制御部１０７は、ステップＳ１０１０で算出されたデフォーカス量をメモリに記録し、ステップＳ１０１２に進む。即ち、ここでは、制御部１０７は、デフォーカス量に基づく光学機構部１０１１の制御は行わない。
【００７１】
ステップＳ１０１２では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域２の焦点検出用画素の読み出しの撮像フレームが終了（図９の期間Ｔ６４）すると、ステップＳ１０１３に進む。
【００７２】
ステップＳ１０１３では、制御部１０７は、ステップＳ１０１２までに読み出されたＡＦ検出枠外領域２の焦点検出用画素の信号から位相差検出部１０６にてデフォーカス量を算出し、ステップＳ１０１４に進む。
【００７３】
ステップＳ１０１４では、制御部１０７は、ステップＳ１０１３で算出したデフォーカス量をメモリに記録し、ステップＳ１０１５に進む。ここでは、ステップＳ１０１１と同様に、制御部１０７は、光学機構部１０１１の制御を行わない。
【００７４】
ステップＳ１０１５では、制御部１０７は、焦点検出用画素の読み出しを続けるか否かを判定し、終了する場合は、カメラを待機状態にし、読み出しを継続する場合は、ステップＳ１０１６に進む。
【００７５】
ステップＳ１０１６では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠の領域設定を変更するか否かを判定する。そして、制御部１０７は、ＡＦ検出枠の領域設定を切り替える必要があれば、ステップＳ１００１に戻り、この状態でのＡＦ検出枠の領域設定でよければ、ステップＳ１００２に戻って焦点検出用画素の読み出し及びフォーカス動作を継続する。
【００７６】
次に、図１１を参照して、図１０のステップＳ１０１６の動作について詳述する。
【００７７】
ステップＳ１１０１では、制御部１０７は、図１０のステップＳ１０１５で焦点検出用画素の読み出しを継続すると判定されると、操作部１０９でのユーザ操作によりＡＦ検出枠の領域設定が変更されているか否かを判定する。
【００７８】
そして、制御部１０７は、ユーザ操作によりＡＦ検出枠の領域設定が変更された場合は、図１０のステップＳ１００１に戻り、ＡＦ検出枠の領域設定を変更する。なお、ここでは、ユーザ操作によりＡＦ検出枠の領域設定を変更する場合を例示したが、顔検出などの被写体認識情報によりＡＦ検出枠の領域設定を変更してもよい。一方、制御部１０７は、操作部１０９でのユーザ操作によりＡＦ検出枠の領域設定が変更されていない場合は、ステップＳ１１０２に進む。
【００７９】
ステップＳ１１０２では、制御部１０７は、現時点で得られている画像データからＡＦ検出枠の画像コントラスト情報Ｃａを取得し、ステップＳ１１０３に進む。なお、ここでは、コントラスト情報を得ることでＡＦ検出枠内における現時点のフォーカス状態を確認しているが、焦点検出用画素による位相差情報を基に現時点のフォーカス状態を確認してもよい。
【００８０】
ステップＳ１１０３では、制御部１０７は、ステップＳ１１０２で得られたコントラスト情報Ｃａがフォーカス誤差閾値以下となるように設定されているコントラスト閾値Ｄ以下であるか否かを判定する。
【００８１】
そして、制御部１０７は、コントラスト情報Ｃａがコントラスト閾値Ｄ以下であれば、図１０のステップＳ１００２に戻って現時点でのＡＦ検出枠の領域での精細読み出しモードを継続し、コントラスト閾値Ｄを超える場合は、ステップＳ１１０４に進む。
【００８２】
ステップＳ１１０４では、制御部１０７は、図１０のステップＳ１０１１でメモリに記録したＡＦ検出枠外領域１のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ１がフォーカス誤差閾値以下となるように設定されている閾値Ｐ以下か否かを判定する。
【００８３】
そして、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域１のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ１が閾値Ｐを超える場合は、ステップＳ１１０５に進み、閾値Ｐ以下の場合は、ステップＳ１１０８に進む。
【００８４】
ステップＳ１１０５では、制御部１０７は、ステップＳ１０１４でメモリに記録したＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ２が、フォーカス誤差閾値以下となるように設定されている閾値Ｐ以下かを判定する。
【００８５】
そして、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ２が閾値Ｐを超える場合は、ステップＳ１１０６に進み、すべての領域でデフォーカス情報が得られない状態となるため待機状態とする。なお、本実施形態では、すべての領域でデフォーカス情報が得られない場合は待機状態とする場合を例示するが、フォーカス動作を継続させデフォーカス情報が得られるまで動作させるようにしてもよい。一方、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ２が閾値Ｐ以下の場合はステップＳ１１０７に進む。
【００８６】
ステップＳ１１０７では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠の領域設定をＡＦ検出枠外領域２の領域に再設定し、図１０のステップＳ１００１に戻る。
【００８７】
一方、ステップＳ１１０８では、制御部１０７は、ステップＳ１１０５と同様に、ステップＳ１０１４でメモリに記録したＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ２がフォーカス誤差閾値以下となるように設定されている閾値Ｐ以下か否かを判定する。
【００８８】
そして、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量情報Ｄｅｆ＿ＡＦ２が閾値Ｐを超える場合、ステップＳ１１０９に進み、閾値Ｐ以下の場合は、ステップＳ１１１０に進む。
【００８９】
ステップＳ１１０９では、制御部１０７は、現時点でのＡＦ検出枠とＡＦ検出枠外領域２よりＡＦ検出枠外領域１の方が合焦状態に近いため、ＡＦ検出枠をＡＦ検出枠外領域１と同じ領域に再設定し、図１０のステップＳ１００１に戻る。
【００９０】
一方、ステップＳ１１１０では、現時点でのＡＦ検出枠はフォーカスがずれている状態であり、かつＡＦ検出枠外領域１とＡＦ検出枠外領域２のフォーカスがある程度合っている状態である。そのため、制御部１０７は、ＡＦ検出枠外領域１のデフォーカス量Ｄｅｆ＿ＡＦ１がＡＦ検出枠外領域２のデフォーカス量Ｄｅｆ＿ＡＦ２を超えるか否かを判定する。そして、制御部１０７は、Ｄｅｆ＿ＡＦ１がＤｅｆ＿ＡＦ２を超える場合は、ステップＳ１１１１に進み、Ｄｅｆ＿ＡＦ１がＤｅｆ＿ＡＦ２以下の場合は、ステップＳ１１１２に進む。
【００９１】
ステップＳ１１１１では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠をＡＦ検出枠外領域２の領域に再設定し、図１０のステップＳ１００１に戻る。
【００９２】
ステップＳ１１１２では、制御部１０７は、ＡＦ検出枠をＡＦ検出枠外領域１の領域に再設定し、図１０のステップＳ１００１に戻る。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態では、動画駆動時など撮像フレーム速度に制限がある環境下で、撮像フレーム毎に焦点検出用画素の読み出しの精細読み出し領域を順次切り替えることで、全領域の精細なデフォーカス量情報を得ることができる。これにより、撮像フレーム速度に制限がある環境下で撮像用の画素信号の混合・間引き処理をする際に、空間周波数情報を低下させることなく、焦点検出用の画素信号を全領域に渡って取得することができる。
【００９４】
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００９５】
例えば、上記実施形態では、焦点検出用画素の読み出し領域を左から右へと順次切り替える場合を例示したが、これに限定されず、領域の読み出し順を任意に切り替えるようにしてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、焦点検出用画素の出力信号を用いて像信号の位相差を検出し、焦点調節を行う位相差ＡＦ方式について説明した。しかしながら、例えば、１つのマイクロレンズと射出瞳を分割するための複数の光電変換部で構成される画素をもつ撮像素子を用いる場合も考えられる。例えば、この場合の撮像素子１０２の画素配列を示す模式図を図１２に示す。
【００９７】
単位画素部３００は行列状に配列され、それぞれR(Red)/G(Green)/B(Blue)のカラーフィルタがベイヤー配列で配置されている。各単位画素部３００内にはそれぞれ副画素ａと副画素ｂが配置されている。図中のＰＤ４０１ａは副画素ａを構成する第１の光電変換部であり、ＰＤ４０１ｂは副画素ｂを構成する第２の光電変換部である。副画素ａおよび副画素ｂの各信号は焦点検出に利用される（焦点検出用信号）。また、副画素ａの信号と副画素ｂの信号を混合したａ／ｂ混合信号（以下、単に混合信号という）は画像生成用信号として画像データの生成に利用される。
【００９８】
図１３は、撮影光学系の射出瞳２０３から出る光束と、単位画素部３００との関係を説明する模式図である。単位画素部３００はＰＤ４０１ａとＰＤ４０１ｂを有する。カラーフィルタ２０１、マイクロレンズ２０２はそれぞれ単位画素部３００上に形成される。
【００９９】
マイクロレンズ２０２を有する画素部に対して、射出瞳２０３から出た光束の中心を光軸２０４で示す。射出瞳２０３を通過した光は、光軸２０４を中心として単位画素部３００に入射する。領域２０５、２０６は撮影光学系の射出瞳２０３の一部領域をそれぞれ表す。図１３に示すように領域２０５を通過する光束はマイクロレンズ２０２を通してＰＤ４０１ａ（副画素ａ）が受光する。また瞳領域２０６を通過する光束はマイクロレンズ２０２を通してＰＤ４０１ｂ（副画素ｂ）が受光する。したがって、副画素ａと副画素ｂはそれぞれ、撮影光学系の射出瞳２０３の異なる領域を通過する光を受光する。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である。
【０１００】
次に、図１４ないし図１６を参照して撮像素子１０２の構成を説明する。図１４は撮像素子１０２の全体構成例を示す図である。図１５は単位画素部３００の構成を示す回路図である。図１６は列共通読出し回路３０３の構成を示す回路図である。
【０１０１】
図１４に示す画素領域ＰＡには、多数の単位画素部３００（ｐ１１〜ｐｋｎ参照）が行列状に配置されている。図１５を参照して単位画素部３００の構成を説明する。
【０１０２】
ＰＤ４０１ａ，４０１ｂは、入射光を光電変換し、露光量に応じた電荷を蓄積する。転送ゲート４０２ａ，４０２ｂはそれぞれ信号ｔｘａ，ｔｘｂをＨｉｇｈレベルにすることでＯＮ状態となる。これにより、ＰＤ４０１ａ，４０１ｂ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４０３に転送される。ＦＤ部４０３は、フローティングディフュージョンアンプ４０４（以下、ＦＤアンプという）のゲートに接続されている。ＦＤアンプ４０４でＰＤ４０１ａ，４０１ｂから転送されてきた電荷量が電圧量に変換される。ＦＤリセットスイッチ４０５は、信号ｒｅｓをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤ部４０３をリセットする。また、ＰＤ４０１ａ，４０１ｂ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。転送ゲート４０２ａ，４０２ｂ及びＦＤリセットスイッチ４０５がＯＮ状態になると、ＦＤ部４０３経由でＰＤ４０１ａ，４０１ｂのリセットが行われる。画素選択スイッチ４０６では、信号ｓｅｌをＨｉｇｈレベルとすることにより、ＦＤアンプ４０４で電圧に変換された画素信号が単位画素部３００の出力端子ｖｏｕｔから出力される。
【０１０３】
図１４の垂直走査回路３０１は、単位画素部３００のトランジスタにゲート制御信号（ｒｅｓ，ｔｘａ，ｔｘｂ，ｓｅｌ）を供給する。これらの信号は行毎に共通となっている。各単位画素部３００の出力端子ｖｏｕｔは、列毎に垂直出力線３０２を介して列共通読出し回路３０３に接続されている。図１６を参照して列共通読出し回路３０３の構成を説明する。
【０１０４】
垂直出力線３０２は列毎に設けられ、１列分の単位画素部３００の出力端子ｖｏｕｔが接続されている。垂直出力線３０２には電流源３０４が接続されている。この電流源３０４と、垂直出力線３０２に接続された単位画素部３００のＦＤアンプ４０４によってソースフォロワ回路が構成される。
【０１０５】
クランプ容量（Ｃ１）５０１は演算増幅器５０３の反転入力端子に接続されている。またフィードバック容量（Ｃ２）５０２は、演算増幅器５０３の出力端子と反転入力端子に接続されている。演算増幅器５０３の非反転入力端子には基準電源Ｖｒｅｆが接続されている。スイッチ５０４はフィードバック容量Ｃ２の両端をショートさせるためのトランジスタであり、信号ｃｆｓにより制御される。転送スイッチ５０５〜５０８は、それぞれ単位画素部３００から読み出される信号を各信号保持容量５０９〜５１２に転送するためのトランジスタである。後述する読出し動作により、第１のＳ信号保持容量５０９には副画素ａの画素信号Ｓａが記憶され、第２のＳ信号保持容量５１１には副画素ａの信号と副画素ｂの信号を加算した加算信号Ｓａｂが記憶される。また、第１のＮ信号保持容量５１０及び第２のＮ信号保持容量５１２には単位画素部３００のノイズ信号Ｎがそれぞれ記憶される。各信号保持容量５０９〜５１２は、列共通読出し回路３０３の出力端子ｖｓａ，ｖｎａ，ｖｓｂ，ｖｎｂにそれぞれ接続されている。
【０１０６】
図１４の列共通読出し回路３０３の出力端子ｖｓａ，ｖｎａには、それぞれ水平転送スイッチ３０５，３０６が接続されている。水平転送スイッチ３０５，３０６は水平走査回路３１１の出力信号ｈａ＊（＊は任意の列番号を表す）によって制御される。信号ｈａ＊がＨｉｇｈレベルになることにより、第１のＳ信号保持容量５０９、第１のＮ信号保持容量５１０の各信号がそれぞれ水平出力線３０９，３１０へ転送される。
【０１０７】
また、列共通読出し回路３０３の出力端子ｖｓｂ，ｖｎｂには、それぞれ水平転送スイッチ３０７，３０８が接続されている。水平転送スイッチ３０７，３０８は水平走査回路３１１の出力信号ｈｂ＊（＊は任意の列番号を表す）によって制御される。信号ｈｂ＊がＨｉｇｈレベルになることにより、第２のＳ信号保持容量５１１、第２のＮ信号保持容量５１２の各信号がそれぞれ水平出力線３０９，３１０へ転送される。
【０１０８】
水平出力線３０９，３１０は差動増幅器３１４の各入力端子に接続されている。差動増幅器３１４ではＳ信号とＮ信号の差分を演算し、同時に所定のゲインをかけ、最終的な出力信号を出力端子３１５へ出力する。水平出力線リセットスイッチ３１２，３１３は、信号ｃｈｒｅｓがＨｉｇｈレベルになることによってＯＮ状態となり、各水平出力線３０９，３１０がリセット電圧Ｖｃｈｒｅｓに設定される（リセット）。
【０１０９】
次に、図１７を参照して撮像素子１０２の読出し動作について説明する。図１７は撮像素子１０２の各行の読出し動作を示すタイミングチャートである。
【０１１０】
まず、信号ｃｆｓをＨｉｇｈレベルにすることで、図１６のスイッチ５０４がＯＮ状態になり、演算増幅器５０３がバッファ状態となる。次に、信号ｓｅｌをＨｉｇｈレベルにすると、図１５の画素選択スイッチ４０６がＯＮする。その後、信号ｒｅｓをＬｏｗレベルにすることでＦＤリセットスイッチ４０５がＯＦＦとなり、ＦＤ部４０３のリセットが解放される。続いて信号ｃｆｓをＬｏｗレベルに戻し、スイッチ５０４がＯＦＦした後、信号ｔｎａ，ｔｎｂがＨｉｇｈレベルとなる。これにより、転送スイッチ５０６，５０８を介して第１のＮ信号保持容量５１０及び第２のＮ信号保持容量５１２にＮ信号が記憶される。
【０１１１】
次に信号ｔｎａ，ｔｎｂをＬｏｗレベルにすると、転送スイッチ５０６，５０８がＯＦＦになる。その後、信号ｔｓａをＨｉｇｈレベルにして転送スイッチ５０５をＯＮにすると共に、信号ｔｘａをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート４０２ａをＯＮにする制御が行われる。この動作により、副画素ａのＰＤ４０１ａに蓄積されていた信号がＦＤアンプ４０４、画素選択スイッチ４０６を介して垂直出力線３０２へ出力される。垂直出力線３０２の信号は、演算増幅器５０３においてクランプ容量Ｃ１とフィードバック容量Ｃ２の容量比に応じたゲインで増幅され、転送スイッチ５０５を介して第１のＳ信号保持容量５０９へ記憶される（画素信号Ｓａ）。
【０１１２】
次に、信号ｔｘａと信号ｔｓａを順次Ｌｏｗレベルにする。その後、信号ｔｓｂをＨｉｇｈレベルにして転送スイッチ５０７をＯＮにすると共に、信号ｔｘａ及びｔｘｂをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート４０２ａと４０２ｂをＯＮにする。この動作により、副画素ｂのＰＤ４０１ｂに蓄積されていた信号がＦＤ部４０３で副画素ａの信号と加算される。加算後の信号はＦＤアンプ４０４、画素選択スイッチ４０６を介して垂直出力線３０２へ出力される。垂直出力線３０２の信号は、演算増幅器５０３においてクランプ容量Ｃ１とフィードバック容量Ｃ２の容量比に応じたゲインで増幅され、転送スイッチ５０７を介して第２のＳ信号保持容量５１１へ記憶される（加算信号Ｓａｂ）。
【０１１３】
転送ゲート４０２ａ及び４０２ｂと、転送スイッチ５０７が順次ＯＦＦとなった後、信号ｒｅｓをＨｉｇｈレベルにするとＦＤリセットスイッチ４０５がＯＮし、ＦＤ部４０３がリセットされる。
【０１１４】
次に、水平走査回路３１１の出力ｈａ１がＨｉｇｈレベルになることにより、水平転送スイッチ３０５，３０６がＯＮする。第１のＳ信号保持容量５０９、第１のＮ信号保持容量５１０の各信号が水平出力線３０９，３１０と差動増幅器３１４を介して出力端子３１５に出力される。水平走査回路３１１は、各列の選択信号ｈａ１，ｈａ２，・・・，ｈａｋを順次Ｈｉｇｈレベルにすることにより、１行分の副画素ａの信号（像信号Ａ）を出力する。
【０１１５】
像信号Ａの読出しが終了すると、続いて、水平走査回路３１１の出力ｈｂ１がＨｉｇｈレベルになる。これにより、水平転送スイッチ３０７，３０８がＯＮになり、第２のＳ信号保持容量５１１、第２のＮ信号保持容量５１２の信号が水平出力線３０９，３１０と差動増幅器３１４を介して出力端子３１５に出力される。水平走査回路３１１は、各列の選択信号ｈｂ１，ｈｂ２，・・・，ｈｂｋを順次Ｈｉｇｈレベルにすることにより、１行分の加算信号（像信号ＡＢ）を出力する。
【０１１６】
尚、信号ｈａ１〜ｈａｋ及び信号ｈｂ１〜ｈｂｋによって各列の信号が読み出される期間中、信号ｃｈｒｅｓをＨｉｇｈレベルにすることで水平出力線リセットスイッチ３１２，３１３は一時的にＯＮになる。このとき、水平出力線３０９，３１０はリセット電圧Ｖｃｈｒｅｓのレベルにリセットされる。
【０１１７】
このような撮像素子から信号を読み出す際、焦点検出領域においては、撮像素子１０２の信号が先頭ラインから順に読み出される。この際、各ラインから像信号Ａと像信号ＡＢの両方が読み出される。焦点検出領域以外においては、撮像素子１０２の信号が先頭ラインから順に読み出される。この際、各ラインから像信号ＡＢのみが読み出される。これは、制御部１０７の制御により、撮像素子１０２では演算処理に不要となる像信号Ａの出力が停止される。その分だけ電力や読み出し時間を節減することができる。
【０１１８】
上記実施形態と同様に、焦点検出領域の切り替えを行うことで、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する撮像素子においても、動画駆動時など撮像フレーム速度に制限がある環境下で、全領域の精細なデフォーカス量情報を得ることができる。
【０１１９】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。ネットワーク又は各種記憶媒体を介して取得したソフトウェア（プログラム）をパーソナルコンピュータ（ＣＰＵ，プロセッサ）にて実行することでも実現できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１  レンズ鏡筒
１０２  撮像素子
１０３  駆動回路
１０４  信号処理部
１０５  圧縮伸張部
１０６  位相差検出部
１０７  制御部
１０８  発光部
１０９  操作部
１１０  画像表示部
１１１  画像記録部
１０１１  光学機構部
【図１】
2015216519.tif 000003
【図２】
2015216519.tif 000004
【図３】
2015216519.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015216519.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015216519.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015216519.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2015216519.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015216519.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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