(57)【要約】【課題】１つの画素に複数のフォトダイオードを備える構成の撮像素子を用いる撮像装置において、正確に画質劣化を判定可能とする。【解決手段】１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差方式の焦点検出に用いる信号を出力することが可能な撮像素子を有する撮像装置であって、複数の光電変換部のうちＭ個の光電変換部からの信号を読み出す第１の読み出し動作、複数の光電変換部のうちＮ（ＮはＭより大きい）個の光電変換部からの信号を読み出す第２の読み出し動作、および複数の光電変換部で光電変換された信号を含まないように信号を読み出す第３の読み出し動作を行うように撮像素子を駆動する駆動部と、第１の読み出し動作の後に第２の読み出し動作を行う第１のモードと、第３の読み出し動作の後に第２の読み出し動作を行う第２のモードとで、駆動部を制御可能な制御部とを備える。【選択図】  図７
2015226162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差方式の焦点検出に用いる信号を出力することが可能な撮像素子を有する撮像装置であって、
前記複数の光電変換部のうちＭ個の光電変換部からの信号を読み出す第１の読み出し動作、前記複数の光電変換部のうちＮ（ＮはＭより大きい）個の光電変換部からの信号を読み出す第２の読み出し動作、および前記複数の光電変換部で光電変換された信号を含まないように信号を読み出す第３の読み出し動作を行うように前記撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記第１の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第１のモードと、前記第３の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第２のモードとで、前記駆動手段を制御可能な制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のモードでは、前記第１の読み出し動作に続いて前記第２の読み出し動作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】
前記第３の読み出し動作において、前記光電変換部に光信号を含まない状態の信号を出力させ、該出力された信号に基づいて画質の劣化を判定する判定手段をさらに備え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】
前記制御手段は、所定数のフレームおきに、前記第２のモードを行わせ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】
前記制御手段は、前記第２のモードで制御することを、被写体のデフォーカス量に応じて決定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６】
前記制御手段は、前記被写体のデフォーカス量が所定値以下の場合に、前記第２のモードで制御することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子の画面内における焦点検出範囲を設定する設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記設定手段により設定された焦点検出範囲外の領域について、前記第２のモードで制御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８】
前記第３の読み出し動作で読み出された信号に基づき、画質の劣化の警告を表示可能な表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第３の読み出し動作で読み出された信号に基づき、前記制御手段は、動画の撮影を停止することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
撮影レンズの互いに重ならない複数の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する複数の光電変換部を有する画素が二次元状に配列された撮像素子と、
それぞれの前記画素について前記複数の光電変換部の少なくとも１つの信号を読み出す第１の読み出し動作と、前記複数の光電変換部の全ての信号を読み出す第２の読み出し動作を行うように前記撮像素子を駆動する駆動手段と、
前記第１の読み出し動作により読み出された信号と、前記第２の読み出し動作により読み出された信号から前記第１の読み出し動作により読み出された信号を差し引いた信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記第１の読み出し動作において、前記光電変換部に光信号を含まない状態の信号を出力させ、該出力された信号に基づいて画質の劣化を判定する判定手段と、
前記第１の読み出し動作において、前記光電変換部に光信号を含まない状態の信号を出力させる非受光出力動作を行わせるか、光信号を含んだ状態の信号を出力させる受光出力動作を行わせるかを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、所定数のフレームおきに、前記光電変換部に前記非受光出力動作を行わせることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記非受光出力動作により光信号を含まない状態の信号を読み出すフレームを、前記焦点検出手段により検出されたデフォーカス量に応じて決定することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、被写体のデフォーカス量が所定値以下の場合に、前記非受光出力動作を行わせることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像素子の画面内における焦点検出範囲を設定する設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記設定手段により設定された焦点検出範囲外の領域について、前記非受光出力動作を行わせることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記判定手段による画質の劣化の判定結果に基づき、画質の劣化の警告を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記判定手段による画質の劣化の判定結果に基づき、前記制御手段は、動画の撮影を停止することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差方式の焦点検出に用いる信号を出力することが可能な撮像素子を有する撮像装置を制御する方法であって、
前記複数の光電変換部のうちＭ個の光電変換部からの信号を読み出す第１の読み出し動作、前記複数の光電変換部のうちＮ（ＮはＭより大きい）個の光電変換部からの信号を読み出す第２の読み出し動作、および前記複数の光電変換部で光電変換された信号を含まないように信号を読み出す第３の読み出し動作を行うように前記撮像素子を駆動する駆動工程と、
前記第１の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第１のモードと、前記第３の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第２のモードとで、前記駆動工程を制御可能な制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１８】
撮影レンズの互いに重ならない複数の瞳領域を通過した光をそれぞれ受光する複数の光電変換部を有する画素が二次元状に配列された撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
駆動手段が、それぞれの前記画素について前記複数の光電変換部の少なくとも１つの信号を読み出す第１の読み出し動作と、前記複数の光電変換部の全ての信号を読み出す第２の読み出し動作を行うように前記撮像素子を駆動する駆動工程と、
焦点検出手段が、前記第１の読み出し動作により読み出された信号と、前記第２の読み出し動作により読み出された信号から前記第１の読み出し動作により読み出された信号を差し引いた信号とに基づいて位相差方式の焦点検出を行う焦点検出工程と、
判定手段が、前記第１の読み出し動作において、前記光電変換部に光信号を含まない状態の信号を出力させ、該出力された信号に基づいて画質の劣化を判定する判定工程と、
制御手段が、前記第１の読み出し動作において、前記光電変換部に光信号を含まない状態の信号を出力させる非受光出力動作を行わせるか、光信号を含んだ状態の信号を出力させる受光出力動作を行わせるかを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１７または１８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における画質劣化を判定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子を使用したデジタルカメラにおいて、静止画撮影モードだけではなく、撮像動作を繰り返し表示するライブビューモードや動画を記録する動画撮影モードを備えたものが増えてきている。ライブビューや動画撮影の動作時間が長くなると、撮像素子等のカメラ内部のデバイスが発熱し、カメラの内部温度が上昇する。カメラの内部温度の上昇により撮像素子においては、ノイズ量が増大し、画質の低下を招くという課題がある。
【０００３】
この課題に対して、特許文献１においては、動画撮影用の画像を得るための出力動作とは別に、当該画像の画素信号の読み出しを行っていないフレーム調整期間に、画質劣化検出用データを取得する。そして、この画質劣化検出用データを用いて、画質劣化を判定し、動作の制限もしくは、警告を行なう撮像装置が提案されている。
【０００４】
また、固体撮像素子の多機能化も進んでいる。特許文献２では、固体撮像素子において、瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献２によると、撮像素子の１つの画素は、２つのフォトダイオードを有しており、各フォトダイオードは１つのマイクロレンズによって、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。したがって、２つのフォトダイオードからの出力信号を比較することで、撮影レンズでの焦点検出が可能となる。また、２つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで、撮影画像の信号を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２１５５９号公報
【特許文献２】特開２００９−０３３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように、１つの画素に２つのフォトダイオードを設けた撮像素子において、焦点検出を行うためには、２つのフォトダイオードからの信号をそれぞれ取得する必要ある。そのため、１つの画素に１つのフォトダイオードを有する従来の撮像素子に対して、読み出す信号量が増え、読み出し時間が大幅に増加することになる。
【０００７】
したがって、画素信号の読み出しを行っていないフレーム調整期間が僅かとなり、特許文献１のように画質劣化検出用のデータを取得する時間が十分に確保できずに、正確な画質劣化を判定をすることは困難であった。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの画素に複数のフォトダイオードを備える構成の撮像素子を用いる撮像装置において、正確に画質劣化を判定可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる撮像装置は、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、位相差方式の焦点検出に用いる信号を出力することが可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記複数の光電変換部のうちＭ個の光電変換部からの信号を読み出す第１の読み出し動作、前記複数の光電変換部のうちＮ（ＮはＭより大きい）個の光電変換部からの信号を読み出す第２の読み出し動作、および前記複数の光電変換部で光電変換された信号を含まないように信号を読み出す第３の読み出し動作を行うように前記撮像素子を駆動する駆動手段と、前記第１の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第１のモードと、前記第３の読み出し動作の後に前記第２の読み出し動作を行う第２のモードとで、前記駆動手段を制御可能な制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
１つの画素に複数のフォトダイオードを備える構成の撮像素子を用いる撮像装置において、正確に画質劣化を判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素に入射する様子を示す概念図。
【図２】第１の実施形態の撮像装置の全体ブロック図。
【図３】第１の実施形態の撮像装置の単位画素の回路図。
【図４】第１の実施形態の撮像装置の読み出し回路の回路図。
【図５】第１の実施形態の撮像装置の通常読み出し時の駆動タイミングチャート。
【図６】第１の実施形態の撮像装置の画質劣化検出時の駆動タイミングチャート。
【図７】第１の実施形態の撮像装置の撮像動作を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態の撮像装置の撮像出力の状態を示す図。
【図９】第２の実施形態の撮像装置の撮像動作を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の撮像装置の撮像出力の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をデジタル一眼レフカメラに適用した実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態における撮像装置の瞳分割方式による焦点検出の原理について説明する。図１は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素に入射する様子を示す概念図である。
【００１４】
図１において、１００は単位画素であり、単位画素１００は第１のフォトダイオード１０１Ａおよび第２のフォトダイオード１０１Ｂを有する。３０２はカラーフィルタであり、３０３はマイクロレンズである。３０４は撮影レンズの射出瞳を示す。
【００１５】
マイクロレンズ３０３を有する画素に対して、射出瞳から出た光束の中心を光軸３０５とする。射出瞳を通過した光は、光軸３０５を中心として単位画素１００に入射する。３０６，３０７は撮影レンズの射出瞳の一部領域を表す。図１に示すように瞳領域３０６を通過する光束はマイクロレンズ３０３を通して、フォトダイオード１０１Ａで受光され、瞳領域３０７を通過する光束はマイクロレンズ３０３を通して、フォトダイオード１０１Ｂで受光される。したがって、フォトダイオード１０１Ａと１０１Ｂはそれぞれ、撮影レンズの射出瞳の別々の領域の光を受光している。したがって、フォトダイオード１０１Ａと１０１Ｂの信号を比較することで位相差の検知が可能となる。
【００１６】
ここで、フォトダイオード１０１Ａから得られる信号をＡ像信号、フォトダイオード１０１Ｂから得られる信号をＢ像信号と定義する。Ａ像信号とＢ像信号を足し合わせた信号はＡ＋Ｂ像信号として、このＡ＋Ｂ像信号は撮影画像に用いることができる。
【００１７】
次に、本実施形態における撮像装置全体のブロック構成を図２に示す。
【００１８】
１１１０は被写体の光学像を撮像素子１１０１に結像させる撮影レンズで、レンズ駆動回路１１０９によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われる。１１０１は撮影レンズ１１１０で結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子であり、図１で示した単位画素１００が二次元状に配置されている。１１０３は撮像素子１１０１から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、データを圧縮したりする信号処理回路である。この信号処理回路１１０３では、撮像素子１１０１で取得したＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号からＢ像信号の生成も行う。１１０２は撮像素子１１０１に駆動タイミング信号を出力するタイミング発生回路である。１１０４は各種演算と撮像装置全体を制御可能な全体制御・演算回路であり、Ａ像信号およびＢ像信号を用いて焦点検出動作も行う。１１０５は画像データを一時的に記憶するためのメモリ、１１０６は各種情報や撮影画像を表示可能な表示回路である。１１０７は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録回路である。１１０８は操作回路であり、デジタルカメラの操作部材に対する操作を電気的に受け付けるものである。
【００１９】
次に、撮像素子１１０１の構成を図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施形態における撮像素子の単位画素１００を示す回路図である。図３に示すように、単位画素１００は、第１のフォトダイオード１０１Ａ、第２のフォトダイオード１０１Ｂ、第１の転送スイッチ１０２Ａ、第２の転送スイッチ１０２Ｂ、フローティングディフュージョン部１０３、増幅部１０４、リセットスイッチ１０５、選択スイッチ１０６を含んで構成される。
【００２０】
フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂは、同一のマイクロレンズを通過した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、それぞれフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂで発生した電荷を共通のフローティングディフュージョン部１０３に転送する。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、それぞれ転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢによって制御される。フローティングディフュージョン部１０３は、フォトダイオード１０１Ａおよび１０１Ｂから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。
【００２１】
増幅部１０４は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタであり、フローティングディフュージョン部１０３に保持した電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。リセットスイッチ１０５は、リセットパルス信号ＰＲＥＳによって制御され、フローティングディフュージョン部１０３の電位を基準電位ＶＤＤにリセットする。選択スイッチ１０６は、垂直選択パルス信号ＰＳＥＬによって制御され、増幅部１０４で増幅された画素信号を垂直出力線１０７に出力する。なお、１０８は共通電源ＶＤＤである。
【００２２】
図４は、本実施形態における撮像素子の読み出し回路について説明する図である。図４において、２００は画素領域であり、複数の単位画素１００が行列状に配置されている。なお、説明を簡略化するために、８×４画素で示してあるが、実際の画素数はさらに多数である。また、単位画素１００には複数色のカラーフィルタが設けられており、赤色カラーフィルタが設けられ、赤色光を撮像する画素をＲ画素、緑色カラーフィルタが設けられ、緑色光を撮像する画素をＧ画素として表記する。また、青色カラーフィルタが設けられ、青色光を撮像する画素を同様にＢ画素として表記する。これら３色のカラーフィルタをそれぞれ有する各画素はベイヤー配列に従って配置される。
【００２３】
２０１は垂直シフトレジスタであり、各行の画素毎に駆動信号線２２２を通して、駆動パルスが送出される。なお、駆動信号線２２２は、簡略化のため、各行毎に１本ずつ図示しているが、実際には各行毎に複数の駆動信号線が接続される。
【００２４】
また、同じ列の単位画素１００は共通の垂直出力線１０７に接続されており、各画素からの信号は、この垂直出力線１０７を介して共通の読み出し回路２０３に入力される。そして、読み出し回路２０３で処理された信号は水平シフトレジスタ２２０により順次出力アンプ２２１に出力される。２０２は垂直出力線１０７に接続される電流源負荷である。
【００２５】
次に、読み出し回路２０３の具体的な回路構成について説明する。２０４はクランプ容量Ｃ０、２０５はフィードバック容量Ｃｆ、２０６はオペアンプ、２０７は基準電圧Ｖｒｅｆを供給する基準電圧源、２２３はフィードバック容量Ｃｆ（２０５）の両端をショートさせるためのスイッチである。スイッチ２２３はＰＣ０Ｒ信号で制御される。２０８，２０９，２１０，２１１は信号電圧を保持するための容量であり、２０８を容量ＣＴＳＡＢ、２１０を容量ＣＴＳＡ、２０９および２１１を容量ＣＴＮと表記する。
【００２６】
２１２，２１３，２１４，２１５は容量への書き込みを制御するスイッチである。スイッチ２１２はＰＴＳＡＢ信号で制御され、スイッチ２１０は、ＰＴＳＡ信号で制御される。スイッチ２１３，２１５はＰＴＮ信号で制御される。２１６，２１７，２１８，２１９は水平シフトレジスタ２２０からの信号を受けて出力アンプ２２１に信号を出力するためのスイッチである。スイッチ２１６，２１７は水平シフトレジスタ２２０のＨＡＢ（ｎ）信号で制御され、スイッチ２１８，２１９はＨＡ（ｎ）信号で制御される。ここで、ｎは制御信号線が接続されている読み出し回路の列数を表す。容量ＣＴＳＡＢ２０８、ＣＴＳＡ２１０に書き込まれた信号は共通出力線２２４を介して、容量ＣＴＮ２０９，２１１に書き込まれた信号は共通出力線２２５を介して、出力アンプ２２１に出力される。
【００２７】
次に、画素信号を読み出す駆動方法に関して図５を用いて説明する。時刻Ｔ＝ｔ１で転送スイッチ１０２Ａおよび１０２Ｂの制御信号であるＰＴＸＡおよびＰＴＸＢをＨとし、フォトダイオード１０１Ａ，１０１Ｂをリセットする。Ｔ＝ｔ２でＰＴＸＡおよびＰＴＸＢをＬとし、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂに光電荷を蓄積開始する。必要時間蓄積を行った後にＴ＝ｔ３で選択スイッチ１０６の制御信号であるＰＳＥＬをＨにして、増幅部１０４をＯＮする。Ｔ＝ｔ４でリセットスイッチ１０５の制御信号であるＰＲＥＳをＬとすることでフローティングディフュージョン部１０３のリセットを解除する。このときのフローティングディフュージョン部１０３の電位を垂直出力線１０７に増幅部１０４を介してリセット信号レベルとして読み出し、読み出し回路２０３に入力する。読み出し回路２０３ではオペアンプ２０６が基準電圧Ｖｒｅｆの出力をバッファする状態（ＰＣ０ＲがＨでスイッチ２２３がＯＮの状態）でリセット信号レベルが入力される。
【００２８】
その後、Ｔ＝ｔ５でＰＣ０ＲをＬとし、そのときのＶｒｅｆの出力を容量ＣＴＮ２０９，２１１へ書き込むためにＴ＝ｔ６でＰＴＮをＨとして、スイッチ２１３，２１５をＯＮする。そして、Ｔ＝ｔ７でＰＴＮをＬとして、スイッチ２１３，２１５をＯＦＦして書き込みを終了する。次に、Ｔ＝ｔ８でＰＴＸＡをＨとして、フォトダイオード１０１Ａの光電荷をフローティングディフュージョン部１０３へ転送し、Ｔ＝ｔ９でＰＴＸＡをＬとする。この動作によりフォトダイオード１０１Ａに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン部１０３へ読み出される。そして、その変化に応じた出力が増幅部１０４および垂直出力線１０７を介して読み出し回路２０３へ供給される。
【００２９】
読み出し回路２０３ではクランプ容量Ｃ０（２０４）とフィードバック容量Ｃｆ（２０５）、の比率で電圧変化に対し反転ゲインがかかり出力される。この電圧を容量ＣＴＳＡ２１０へ書き込むために、Ｔ＝ｔ１０でＰＴＳＡをＬ→Ｈへ切り替え、スイッチ２１４をＯＮし、Ｔ＝ｔ１１でＰＴＳＡをＨ→Ｌと切り替え、スイッチ２１４をＯＦＦし書き込みを終了する。
【００３０】
次に、Ｔ＝ｔ１２で再びＰＴＸＡをＨとすると同時にＰＴＸＢもＨとする。この動作によりフォトダイオード１０１Ａと１０１Ｂの双方の光電荷を同時にフローティングディフュージョン部１０３へ読み出すことができる。フローティングディフュージョン部１０３ヘ読み出し後、Ｔ＝ｔ１３でＰＴＸＡ、ＰＴＸＢをＨ→Ｌと切り替える。読み出された電荷は１０１Ａのみを読みだした際と同様に読み出し回路２０３へ供給され、オペアンプを介して出力される。この電圧を容量ＣＴＳＡＢへ書き込むために、Ｔ＝ｔ１４でＰＴＳＡＢをＬ→Ｈへ切り替え、スイッチ２１２をＯＮし、Ｔ＝ｔ１５でＰＴＳＡＢをＨ→Ｌと切り替え、スイッチ２１２をＯＦＦし書き込みを終了する。
【００３１】
本動作により、容量ＣＴＳＡＢ２０８とＣＴＮ２０９の差電圧をとることで、フォトダイオード１０１Ａおよび１０１Ｂからの出力信号の和であるＡ＋Ｂ信号が得られる。このＡ＋Ｂ像信号は撮影画像信号となる。また、容量ＣＴＳＡ２１０とＣＴＮ２１１の差電圧をとることにより、フォトダイオード１０１Ａからの出力信号であるＡ像信号が得られる。このＡ像信号から撮影レンズの瞳の一部の領域を透過する光束の情報が得られ、さらにＡ＋Ｂ像信号とＡ像信号の差をとることによりフォトダイオード１０１Ｂからの出力信号であるＢ像信号が得られる。このＢ像信号からはＡ像信号とは異なる瞳領域を透過する光束の情報が得られる。これら２つの光束の情報から位相差方式の焦点検出を行うことができる。
【００３２】
次にＴ＝ｔ１６でＰＲＥＳをＨとして、フローティングディフュージョン部１０３をリセット状態にする。その後、容量ＣＴＳＡ２１０、ＣＴＮ２１１に保持された信号はＴ＝ｔ１７〜ｔ１８の間に、水平シフトレジスタ２２０の駆動パルスＨＡ（ｎ）が読み出し回路毎に順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなり、それに伴い、スイッチ２１８，２１９がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。スイッチ２１８，２１９がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなった列の容量ＣＴＳＡ２１０、ＣＴＮ２１１に保持された信号は共通出力線２２３，２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ２２１で差電圧として出力される。この差電圧がＡ像信号となる。
【００３３】
次に、Ｔ＝ｔ１８〜ｔ１９の間に、水平シフトレジスタ２２０の駆動パルスＨＡＢ（ｎ）が読み出し回路毎に順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなり、それに伴い、スイッチ２１６，２１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。スイッチ２１６，２１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなった列の容量ＣＴＳＡＢ２０８、ＣＴＮ２０９に保持された信号は共通出力線２２３，２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ２２１で差電圧として出力される。この差電圧がＡ＋Ｂ像信号となる。
【００３４】
以上の動作が各行毎に順次行われ、Ａ像信号、Ａ＋Ｂ像信号の読み出しが完了する。出力されたＡ像信号とそれに対応する位置のＡ＋Ｂ像信号の差をとることでＢ像信号を得ることができる。したがって、このＡ像信号とＢ像信号から焦点検出動作が可能である。
【００３５】
次に、図６を用いて本実施形態の主要部分である画質劣化検出に用いる光出力のない信号を読み出す駆動方法に関して説明する。本実施形態では、Ａ像信号読み出し時、光出力のない信号を読み出し、この信号を用いて画質劣化の検出を行う。図６のタイミングチャートは、光出力のない信号を読み出す行に対する、各種制御信号の駆動タイミングを示している。
【００３６】
ここで、前述の図５で示したタイミングチャートとの相違点は、Ｔ＝ｔ７〜ｔ８の期間にＰＴＸＡをＨとせずに、Ｌのままとしている点が異なる。通常の光出力のあるＡ像信号を取得する場合は、Ｔ＝ｔ７〜ｔ８の期間にＰＴＸＡをＨとして、フォトダイオード１０１Ａに蓄積された電荷をフローティングディフュージョン部１０３へ読み出す。そして、その変化に応じた出力が増幅部１０４および垂直出力線１０７を介して読み出し回路２０３へ供給される。
【００３７】
一方で、ＰＴＸＡをＴ＝ｔ７〜ｔ８の期間にＨとせずに、Ｌのまま信号の読み出しを行うことで、フォトダイオード１０１Ａからは光出力はされずに、光出力のない回路系のノイズ成分のみの信号となる。ここで、垂直シフトレジスタ２２１において各行に供給するパルスを図５で示した制御信号として供給するか、図６で示した制御信号として供給するかを切り替えることにより、画質劣化検出用のデータを取得する行を変更することが可能である。
【００３８】
本実施形態では、温度上昇によって生じるこの回路系ノイズを含む画質劣化検出用のデータを用いて画質劣化の度合いを判定する。判定手段としては、例えば、図２の全体制御・演算回路を用いて、画質劣化検出用データの標準偏差の算出を行う。そして、標準偏差値が所定値以上であるか判定を行い、この判定結果に基づき所定値以上の場合は、画質劣化していると判定する。画質劣化していると判定された場合は、画像表示部に、画質劣化をユーザーに知らせるための警告表示を行う。または、警告表示後に動作の停止を行う。
【００３９】
次に、図７のフローチャートを用いて本実施形態の動画の撮像動作の流れについて説明する。
【００４０】
撮影を開始すると、まず、Ｓ１６０１で１０の整数倍のフレームであるか否かの判定を行う。本実施形態では、１０フレーム（所定数のフレーム）に１回、画質劣化検出動作を行うため、１０の整数倍のフレームであるか否かの判定を行っている。
【００４１】
１０の整数倍のフレームでない場合には、Ｓ１６０２へ移行し、画質劣化検出を行わない通常の読み出しモードが設定される。すなわち、図５で示したタイミングチャートに基づいて全行駆動が行われる。この場合、図８（ａ）で示している通り、Ａ像信号および、Ａ＋Ｂ像信号は光出力の信号となる。ここで、図８は２４×３２画素の例を示した図であり、Ａ像信号及びＡ＋Ｂ像信号の出力状態を示している。図８において、白塗りの画素は光出力の信号を取得している（受光出力動作）画素であり、斜め斜線の領域は光出力のない信号を取得している（非受光出力動作）画素を示している。
【００４２】
次にＳ１６０３では、信号処理回路においてＡ像信号およびＡ＋Ｂ像信号からＢ像信号を生成する。Ｓ１６０４では、取得した画像のうち、Ａ＋Ｂ像信号を撮影画像として表示回路で表示する。Ｓ１６０５では、Ａ像信号およびＢ像信号を用いて、公知である相関演算を行い、各像の位相差（像ずれ量）から撮影レンズのデフォーカス量を算出する。そして、デフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動量が決定される。Ｓ１６０６では、決定した駆動量に基づいてレンズの駆動が行われる。Ｓ１６０７では撮影を終了するかの判定を行い、撮影が継続される場合はＳ１６０１に戻る。
【００４３】
Ｓ１６０１で１０の整数倍のフレームであると判定された場合は、Ｓ１６０８に移行し、画質劣化検出用の読み出しモードが設定される。すなわち、図６で示したタイミングチャートに基づいて駆動が行われる。ここで、本実施形態では全行に対して、図６で示したタイミングチャートで駆動を行う。この場合、図８（ｂ）で示している通り、Ａ像信号は光出力（光信号）のない信号、Ａ＋Ｂ像信号は光出力の信号（光信号を含む信号）となる。
【００４４】
Ｓ１６０９では、取得した画像のうち、Ａ＋Ｂ像信号を撮影画像として表示回路で表示する。Ｓ１６１０では、光出力のないＡ像信号を用いて、画質劣化の判定が行われる。画質劣化の判定に関しては、前述の通り、たとえば、信号の標準偏差を算出し、標準偏差の値が所定値以上である場合には、画質劣化が発生していると判定すればよい。
【００４５】
Ｓ１６１１では、Ｓ１６１０にて画質劣化が発生していると判定された場合には、撮影者に対して画質劣化を警告する表示を行う。Ｓ１６０７では撮影を終了するかの判定を行い、撮影が継続される場合はＳ１６０１に戻る。
【００４６】
以上に説明した通り、所定フレーム毎にＡ像信号を光出力のない信号として取得することで、通常の駆動時に対して読み出し時間を増大させること無く、画質劣化の判定が可能となる。
【００４７】
なお、上記の実施形態では、撮像素子の各画素は、２つのフォトダイオードを有するように説明したが、フォトダイオードを複数有し、複数のフォトダイオードのうちＭ個のフォトダイオードからＡ像信号を読み出し、複数の光電変換部のうちＮ（ＮはＭより大きい）個の光電変換部からＡ＋Ｂ像信号を読み出すようにしてもよい。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図９を用いて説明する。図１から図６の構成については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００４９】
第１の実施形態においては、所定フレーム毎に画質劣化検出用としてＡ像信号の全行に対して光出力のない信号を取得している。したがって、画質劣化検出を行うフレームに対しては、焦点検出動作が行えないため、場合によっては、焦点検出スピードに対して影響が出る可能性があった。第２の実施形態においては、デフォーカス量に基づいて画質劣化判定を行うか否かを変更する構成とする。
【００５０】
本実施形態の撮像動作の流れを図９のフローチャートを用いて説明する。撮影を開始すると、まず、Ｓ１７０１で１ｓｔフレームかどうかの判定を行い、１ｓｔフレームの場合、Ｓ１７０４に移行し、画質劣化検出を行わない通常の読み出しモードが設定される。すなわち、図５で示したタイミングチャートに基づいて全行駆動が行われる。
【００５１】
次にＳ１７０５では、信号処理回路においてＡ像信号およびＡ＋Ｂ像信号からＢ像信号を生成する。Ｓ１７０６では、取得した画像のうち、Ａ＋Ｂ像信号を撮影画像として表示回路で表示する。Ｓ１７０７では、Ａ像信号およびＢ像信号を用いて、公知である相関演算を行い、各像の位相差（像ずれ量）から撮影レンズのデフォーカス量を算出する。そして、デフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動量が決定される。Ｓ１７０８では、決定された駆動量に基づいてレンズの駆動が行われる。Ｓ１７０９では撮影を終了するかの判定を行い、撮影が継続される場合はＳ１７０２に戻る。
【００５２】
Ｓ１７０１で１ｓｔフレームではないと判定された場合は、Ｓ１７０２に移行し、ステップＳ１７０７で算出した前フレームでのデフォーカス量に基づいて合焦状態であるか否かを判定する。すなわち、デフォーカス量が所定値以下の場合には合焦状態であると判定する。
【００５３】
合焦状態でないと判定された場合には、Ｓ１７０４に移行し、通常の読み出しモードが設定される。以下、１ｓｔフレームの動作で説明した流れと同様にＳ１７０５〜Ｓ１７０９の動作を行い、デフォーカス量の算出及び、レンズ駆動が行われる。
【００５４】
Ｓ１７０３において、合焦状態であると判定された場合には、Ｓ１７１０に移行し、画質劣化検出用の読み出しモードが設定される。すなわち、図６で示したタイミングチャートに基づいて駆動が行われる。ここで、本実施形態では全行に対して、図６で示したタイミングチャートで駆動を行う。この場合、Ａ像信号は光出力のない信号、Ａ＋Ｂ像信号は光出力の信号となる。
【００５５】
Ｓ１７１１では、取得した画像のうち、Ａ＋Ｂ像信号を撮影画像として表示回路で表示する。Ｓ１７１２では、光出力のないＡ像信号を用いて、画質劣化の判定が行われる。画質劣化の判定に関しては、第１の実施形態で説明した通り、たとえば、信号の標準偏差を算出し、標準偏差の値が所定値以上である場合には、画質劣化が発生していると判定すればよい。
【００５６】
Ｓ１７１３では、Ｓ１７１２にて画質劣化が発生していると判定された場合には、撮影者に対して画質劣化を警告する表示を行い、Ｓ１７１４へ移行する。Ｓ１７１２にて画質劣化が発生していないと判定された場合には、Ｓ１７１４へ移行する。
【００５７】
Ｓ１７１４では撮影を終了するかの判定を行い、撮影が継続される場合はＳ１７０４に戻り、画質劣化検出を行わない通常読み出しモードが設定される。ここで、画質劣化検出を行った次のフレームでは、焦点検出動作を実施出来る様にＳ１７０４へ移行している。
【００５８】
以上に説明した通り、合焦状態であるか否かを判別し、合焦状態時にＡ像信号を光出力のない信号として取得することで、焦点検出スピードが遅くなることを抑制できる。且つ、通常の駆動時に対して読み出し時間を増大させること無く、画質劣化の判定も可能となる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、合焦状態時のみ画質劣化の判定を実行する構成を説明したが、合焦状態が一定期間内に発生しなかった場合には、画質劣化判定を実施する構成としても良い。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図１０を用いて説明する。図１から図６の構成については、第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６１】
第３の実施形態においては、画質劣化検出用に使用する光出力の無いＡ像信号を取得する領域を焦点検出範囲の設定に連動して変更する点が第１および第２の実施形態と異なる。
【００６２】
図１０は２４×３２画素の例を示した図であり、Ａ像信号及びＡ＋Ｂ像信号の出力状態を示している。図１０において、白塗りの画素は光出力の信号を取得している画素であり、斜線の領域は光出力のない信号を取得している画素を示している。また、ドットで示した画素は、画面内の指定されている焦点検出領域に対応した画素を示している。
【００６３】
図１０（ａ）は焦点検出領域として中央部の領域が指定された場合であり、焦点検出領域外の画面上下の領域（焦点検出範囲外の領域）を画質劣化検出用のデータとして取得する。すなわち、図の斜線部分で示した行に対しては、図６で示したタイミングチャートに基づいて駆動を行う。また、焦点検出領域を含む行に対しては、図５で示したタイミングチャートに基づいて駆動を行う。
【００６４】
図１０（ｂ）は焦点検出領域として画面左上が指定された場合であり、この場合は焦点検出領域外の画面下部の領域を画質劣化検出用のデータとして取得する。この様な駆動を行うことで、焦点検出動作用の光出力のある信号と、画質劣化検出用の光出力の無い信号を同一フレーム内で取得することができる。これにより、焦点検出動作と画質劣化検出動作を同一フレームで実施することが可能となり、焦点検出スピードを損なうことなく、画質劣化検出が可能となる。
【００６５】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
（その他の実施形態）
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。
【符号の説明】
【００６７】
１００：単位画素、１０１Ａ：第１のフォトダイオード、１０１Ｂ：第２のフォトダイオード、１０２Ａ：第１の転送スイッチ、１０２Ｂ：第２の転送スイッチ、１０３：フローティングディフュージョン部
【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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