(57)【要約】【課題】高精度な焦点検出が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えた画素を有し、当該画素が２次元状に配列されている撮像素子と、第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出手段により実行される前記モードを設定する制御手段とを有し、第１のモードは、第１の光電変換部および第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、第２のモードは、複数の画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである。【選択図】図１０
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【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第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えた画素を有し、当該画素が２次元状に配列されている撮像素子と、
第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により実行される前記モードを設定する制御手段と、を有し、
前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、
前記第２のモードは、複数の前記画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１のモードで得られた前記焦点検出手段の第１の焦点検出結果に基づいて、該第１のモードを前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１のモードで得られた前記第１の焦点検出結果が所定の信頼性を満たしていない場合、該第１のモードを前記第２のモードに変更することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１のモードで得られた前記第１の焦点検出結果が前記所定の信頼性を満たしている場合、該第１の焦点検出結果に基づいてフォーカス制御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】
前記焦点検出手段は、前記第１のモードが前記第２のモードに変更された場合、該第２のモードで得られた前記焦点検出手段の第２の焦点検出結果に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記焦点検出手段は、複数の前記画素のうち互いに隣接する画素の出力信号に基づいて、前記光走行時間法による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記焦点検出手段は、複数の前記画素のそれぞれの同一象限に位置する前記第１の光電変換部または前記第２の光電変換部の前記出力信号に基づいて、前記光走行時間法による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記焦点検出手段は、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の加算信号に基づいて、前記光走行時間法による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、複数の前記画素の位置に応じて、前記第１の光電変換部または前記第２の光電変換部の前記出力信号に基づいて、前記光走行時間法による焦点検出を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記焦点検出手段は、複数の前記画素が前記撮像素子の中央部よりも一方側または他方側のいずれに位置しているかに応じて、前記第１の光電変換部または前記第２の光電変換部の前記出力信号に基づいて、前記光走行時間法による焦点検出を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
撮影光学系の互いに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複数の画素を備えた撮像素子と、
第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により実行される前記モードを設定する制御手段と、を有し、
前記第１のモードは、前記撮像素子から出力された一対の信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、
前記第２のモードは、前記複数の画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
撮影光学系を備えたレンズ装置と、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１３】
１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えた画素を有し、当該画素が２次元状に配列されている撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
第１のモードで焦点検出を行い第１の焦点検出結果を取得するステップと、
第２のモードで焦点検出を行い第２の焦点検出結果を取得するステップと、を有し、
前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、
前記第２のモードは、複数の前記画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである、ことを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
撮影光学系の互いに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複数の画素を備えた撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
第１のモードで焦点検出を行い第１の焦点検出結果を取得するステップと、
第２のモードで焦点検出を行い第２の焦点検出結果を取得するステップと、を有し、
前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、
前記第２のモードは、前記複数の画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである、ことを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
コンピュータに、請求項１３または１４に記載の撮像装置の制御方法を実行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差方式の焦点検出を行う撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１つの画素に含まれるフォトダイオードを２つに分割し、各々のフォトダイオードが撮像レンズの互いに異なる瞳領域を通過する光束を受光するように構成された撮像素子が開示されている。このような構成において、２つのフォトダイオードの出力を比較することにより、位相差方式の焦点検出を行うことが可能である。
【０００３】
このように、焦点検出時には２つのフォトダイオードの信号を独立して撮像素子から読み出し、位相差を検出することにより焦点検出を行うことができる。また、分割されたフォトダイオードの信号を加算することにより、１つの画素の出力信号を得て、撮影画像を生成するために用いることも可能である。
【０００４】
ところで、前記１画素２フォトダイオード構成の位相差方式の焦点検出を行う場合、暗所やコントラストの少ない被写体に対しての検出性能が低いという問題がある。このような問題を解決するため、位相差方式に加え、それとは異なる方式の焦点検出を併用することが考えられる。例えば、撮像素子を用いたＴＯＦ（Ｔｉｍｅ−Ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ）法などがある。ＴＯＦ法とは、対象物に向かってパルス光を投光した時間と、対象物からの反射光を受けた時間からパルス光の遅延時間を計測することで対象物までの距離を計測する方法である。
【０００５】
特許文献２には、１つの画素に少なくとも２つの転送スイッチとそれに対応する２つの電荷蓄積部を備え、ＴＯＦ法を応用する構成が開示されている。このような構成において、反射パルス光により発生した電荷を２つの転送スイッチによりそれぞれの電荷蓄積部に振り分け、２つの電荷蓄積部の電荷量の比を求めることにより画素ごとの距離情報を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７７４５９７号
【特許文献２】特開２００４−２９４４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＴＯＦ法を応用する際に２つの電荷蓄積部を使用する構成は、面積の増大が問題となる。この問題に対応するため、隣接画素を用いたＴＯＦ法が考えられるが、１つの画素に２つのフォトダイオードが含まれる構成の撮像素子である場合、特有の問題が生じる可能性がある。例えば、同一マイクロレンズ内の２つのフォトダイオードの出力であるＡ像とＢ像は、ピントが合っていない場合には視差が生じる。このため、信号の強度（フォトダイオード出力のレベル）に差が生じ、正しい距離情報を算出することができないことがある。
【０００８】
そこで本発明は、高精度な焦点検出が可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
【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、１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えた画素を有し、当該画素が２次元状に配列されている撮像素子と、第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う焦点検出手段と、前記焦点検出手段により実行される前記モードを設定する制御手段とを有し、前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、前記第２のモードは、複数の前記画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである。
【００１０】
本発明の他の側面としての撮像装置は、撮影光学系の互いに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複数の画素を備えた撮像素子と、第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う焦点検出手段と、前記焦点検出手段により実行される前記モードを設定する制御手段と、を有し、前記第１のモードは、前記撮像素子から出力された一対の信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、前記第２のモードは、前記複数の画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである。
【００１１】
本発明の他の側面としての撮像システムは、撮影光学系を備えたレンズ装置と、前記撮像装置とを有する。
【００１２】
本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、１つのマイクロレンズに対して第１の光電変換部および第２の光電変換部を備えた画素を有し、当該画素が２次元状に配列されている撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、第１のモードで焦点検出を行い第１の焦点検出結果を取得するステップと、第２のモードで焦点検出を行い第２の焦点検出結果を取得するステップとを有し、前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、前記第２のモードは、複数の前記画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである。
【００１３】
本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、撮影光学系の互いに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複数の画素を備えた撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、第１のモードで焦点検出を行い第１の焦点検出結果を取得するステップと、第２のモードで焦点検出を行い第２の焦点検出結果を取得するステップと、を有し、前記第１のモードは、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードであり、前記第２のモードは、前記複数の画素の出力信号に基づいて光走行時間法による焦点検出を行うモードである。
【００１４】
本発明の他の側面としてのプログラムは、コンピュータに、前記撮像装置の制御方法を実行するように構成されている。
【００１５】
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
【００１６】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高精度な焦点検出が可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】各実施例における撮像装置のブロック図である。
【図２】各実施例における撮像素子の画素配置図である。
【図３】各実施例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状況を示す概念図である。
【図４】実施例１における単位画素の回路構成図である。
【図５】実施例１における撮像素子の読み出し回路の一例である。
【図６】実施例１における第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】実施例１における第１の駆動方法を用いた場合の焦点検出時の撮像素子からの出力信号の模式図である。
【図８】実施例１における第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図９】実施例１における第２の駆動方法において用いられる光電変換部の選択図である。
【図１０】各実施例における焦点検出の動作を示すフローチャートである。
【図１１】実施例２における第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１２】実施例２における第２の駆動方法において用いられる光電変換部の選択図である。
【図１３】実施例３における単位画素の回路構成図である。
【図１４】実施例３における撮像素子の読み出し回路の一例である。
【図１５】実施例３における第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１６】実施例３における第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１７】実施例３における第２の駆動方法において用いられる光電変換部の選択図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００２０】
まず、図１を参照して、本発明の実施例１における撮像装置について説明する。図１は、本実施例における撮像装置１００のブロック図である。
【００２１】
図１において、１０１は撮影レンズ（撮影光学系）、２０４は絞り、１０２はマイクロレンズアレイ、１０３は撮像素子である。撮影レンズ１０１を通過した光は、撮影レンズ１０１の焦点位置の近傍に結像する。マイクロレンズアレイ１０２は、複数のマイクロレンズ１０２０を備えて構成されており、撮影レンズ１０１の焦点位置の近傍に配置される。これにより、マイクロレンズアレイ１０２は、撮影レンズ１０１の互いに異なる瞳領域を通過した光を瞳領域ごとに分割して出射する機能を有する。
【００２２】
撮像素子１０３は、ＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子であり、撮影レンズ１０１を介して得られた被写体像（光学像）を光電変換して画像信号を出力する。撮像素子１０３には、１つのマイクロレンズ１０２０に対して複数の画素が対応するように、複数の画素が２次元状に配置されている。これにより、マイクロレンズ１０２０で瞳領域ごとに分割して射出された光を、分割情報を保持したまま受光し、データ処理可能な画像信号に変換することができる。撮像素子１０３は、撮影レンズ１０１の互いに異なる瞳領域を通過した光束を受光する第１の光電変換部および第２の光電変換部（複数の分割画素）を含む複数の画素を備えている。撮像素子１０３に含まれる複数の画素のそれぞれは、第１の光電変換部および第２の光電変換部に共有された一つのマイクロレンズ１０２０を有する。なお撮影レンズ１０１は、後述する焦点検出結果（測距結果）に応じて焦点を合わせる動作を行う焦点駆動機構（不図示）を備えている。
【００２３】
１０４はアナログ信号処理回路（ＡＦＥ）、１０５はデジタル信号処理回路（ＤＦＥ）である。アナログ信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力される画像信号（アナログ信号）に対して、相関二重サンプリング処理、信号増幅、基準レベル調整、Ａ／Ｄ変換処理などの信号処理を行う。デジタル信号処理回路１０５は、アナログ信号処理回路１０４から出力される画像信号（デジタル信号）に対して基準レベル調整などのデジタル画像処理を行う。
【００２４】
１０６は画像処理回路、１０７はメモリ回路、１０８は記録回路である。画像処理回路１０６は、デジタル信号処理回路１０５から出力された画像信号に対して、後述するＡ像、Ｂ像の相関演算や焦点検出、また所定の画像処理や欠陥補正などを施す。画像処理回路１０６（焦点検出手段）は、第１のモードおよび第２のモードを含むいずれかのモードで焦点検出を行う。第１のモードは、第１の光電変換部および第２の光電変換部の出力信号に基づいて位相差方式による焦点検出を行うモードである。第２のモードは、複数の画素の出力信号に基づいてＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行うモードである。メモリ回路１０７および記録回路１０８は、それぞれ、画像処理回路１０６から出力された画像信号などを記録して保持する不揮発性メモリやメモリカードなどの記録媒体である。
【００２５】
１０９は制御回路（制御手段）、１１０は操作回路、１１１は表示回路である。制御回路１０９は、撮像素子１０３および画像処理回路１０６などの撮像装置１００の全体を統括的に駆動および制御する。操作回路１１０は、撮像装置１００に備え付けられた操作部材からの信号を受け付け、制御回路１０９に対してユーザからの命令を反映させる。また制御回路１０９は、画像処理回路１０６（焦点検出手段）により実行されるモード（第１のモードまたは第２のモード）を設定する。表示回路１１１は、撮影後の画像やライブビュー画像、各種設定画面などを表示する。１１２は発光装置である。発光装置１１２は、制御回路１０９からの命令に同期し、制御回路１０９から出力されるＰＬＩＧＨＴ信号に応じて発光する。
【００２６】
なお本実施例において、撮像装置１００は、撮影光学系（撮影レンズ１０１）と、撮像素子１０３を備えた撮像装置本体とが一体的に構成されている。ただし本実施例は、これに限定されるものではなく、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能なレンズ装置（撮影光学系）とを備えて構成される撮像システムにも適用可能である。
【００２７】
続いて図２を参照して、撮像素子１０３の構成、および、撮像素子１０３の画素の定義について説明する。図２は、撮像素子１０３の画素配置図であり、撮像素子１０３およびマイクロレンズアレイ１０２を図１の光軸Ｚの方向（光軸方向）から観察した図を示している。
【００２８】
本実施例において、マイクロレンズアレイ１０２を構成する各々のマイクロレンズ１０２０を１つの画素と定義し、これを単位画素２００とする。また、１つのマイクロレンズ１０２０に対して複数の分割画素２０１（複数の光電変換部）が対応するように配置されている。なお本実施例において、単位画素２００には２つの分割画素２０１（２つの光電変換部）が水平方向（Ｘ軸方向）に設けられている。２つの分割画素２０１は、分割画素２０１Ａ、２０１Ｂ（第１の光電変換部、第２の光電変換部）とそれぞれ定義される。
【００２９】
続いて、図３を参照して、撮像装置１００の撮影レンズ１０１、マイクロレンズアレイ１０２と撮像素子１０３（単位画素２００）との関係、および、瞳分割方式による焦点検出の原理について説明する。図３は、撮影レンズ１０１の射出瞳から出た光束が単位画素に入射する状況を示す概念図である。図３は、撮影レンズ１０１から射出された光が１つのマイクロレンズ１０２０を通過して撮像素子１０３で受光される様子を光軸Ｚに対して垂直方向（Ｙ軸方向）から観察した図を示している。
【００３０】
図３において、２０２、２０３は撮影レンズ１０１の射出瞳（瞳領域）である。射出瞳２０２、２０３（互いに異なる瞳領域）を通過した光束は、光軸Ｚを中心として単位画素２００に入射する。図３に示されるように、射出瞳２０２を通過する光束は、マイクロレンズ１０２０を介して分割画素２０１Ａで受光される。一方、射出瞳２０３を通過した光束は、マイクロレンズ１０２０を介して分割画素２０１Ｂで受光される。このように分割画素２０１Ａ、２０１Ｂは、撮影レンズ１０１の互いに異なる射出瞳（瞳領域）からの光束を受光している。
【００３１】
このように瞳分割された分割画素２０１Ａの出力信号をＸ軸方向に配列された複数の単位画素２００から取得し、これらの出力信号群（第１の焦点検出信号）で構成された被写体像をＡ像（Ａ像信号）とする。同様に、瞳分割された分割画素２０１Ｂの出力信号をＸ軸方向に配列された複数の単位画素２００から取得し、これらの出力信号群（第２の焦点検出信号）で構成された被写体像をＢ像（Ｂ像信号）とする。
【００３２】
画像処理回路１０６は、Ａ像およびＢ像に対して相関演算を実施し、Ａ像とＢ像との間の像ずれ量（瞳分割位相差）を検出する。また画像処理回路１０６は、像ずれ量に対して、撮影レンズ１０１の焦点位置と光学系から決定される変換係数を乗じることにより、画面内の任意の被写体位置に対応する焦点位置（焦点位置情報）を算出することができる。制御回路１０９は、画像処理回路１０６により算出された焦点位置情報に基づいて撮影レンズ１０１のフォーカス制御を行うことにより、撮像面位相差ＡＦが可能となる。また画像処理回路１０６は、Ａ像信号とＢ像信号との加算信号であるＡ＋Ｂ像信号を得ることができる。Ａ＋Ｂ像信号は、通常の撮影画像（撮影画像信号）として用いられる。
【００３３】
続いて、図４を参照して、単位画素２００の回路構成について説明する。図４は、撮像素子１０３の単位画素２００の回路構成図である。単位画素２００は、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ、転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂ、フローティングディフュージョン領域３０３、増幅部３０４、リセットスイッチ３０５、および、選択スイッチ３０６を備えて構成される。
【００３４】
フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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である。転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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領域３０３に転送する。転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂは、それぞれ、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２により制御される。具体的には、奇数列の画素は転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＢ１で制御され、偶数列の画素は転送パルス信号ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ２で制御される。
【００３５】
フローティングディフュージョン領域３０３は、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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である。増幅部３０４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領域３０３に保持した電荷に基づく電圧信号を増幅し、画素信号として出力する。リセットスイッチ３０５は、リセットパルス信号ＰＲＥＳにより制御され、フローティングディフュージョン領域３０３の電位を基準電位ＶＤＤにリセットする。選択スイッチ３０６は、垂直選択パルス信号ＰＳＥＬにより制御され、増幅部３０４で増幅された画素信号を垂直出力線３０７に出力する。３０８は、共通電源ＶＤＤである。
【００３６】
続いて図５を参照して、撮像素子１０３の読み出し回路の構成について説明する。図５は、撮像素子１０３の読み出し回路の一例である。１２００は画素領域である。画素領域１２００には、複数の単位画素２００が行列状に配置されている。なお説明の簡略化のため、画素領域１２００には８×４画素が含まれるように示されているが、実際にはさらに多数の画素が配置されている。
【００３７】
１２０１は垂直シフトレジスタであり、各行の画素ごとに共通の駆動信号線１２２２を介して、駆動パルスが送出される。なお駆動信号線１２２２としては、簡略化のため、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２のみが示されているが、実際には行ごとに前記転送パルス以外の複数の駆動信号線が接続される。本実施例において、奇数列の画素は転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＢ１で制御され、偶数列の画素は転送パルス信号ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ２で制御される。このため、単位画素２００の同一象限（第１の側または第２の側）に配置されているフォトダイオード３０１Ａまたはフォトダイオード３０２Ｂを、奇数列の単位画素と偶数列の単位画素との間において互いに異なるタイミングで制御することが可能となる。
【００３８】
同じ列の単位画素２００は、共通の垂直出力線３０７に接続されており、各画素からの信号は、垂直出力線３０７を介して共通の読み出し回路１２０３に入力される。そして、読み出し回路１２０３で処理された信号は、水平シフトレジスタ１２２０により順次出力アンプ１２２１に出力される。１２０２は、垂直出力線３０７に接続される電流源負荷である。
【００３９】
１２０３は読み出し回路である。以下、読み出し回路１２０３の具体的な回路構成を説明する。１２０４は、クランプ容量Ｃ０、１２０５はフィードバック容量Ｃｆ、１２０６はオペアンプ、１２０７は基準電圧Ｖｒｅｆを供給する基準電圧源、１２２３はフィードバック容量Ｃｆ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１２２３は、ＰＣ０Ｒ信号により制御される。１２０８、１２０９、１２１０、１２１１は、信号電圧を保持するための容量であり、１２０８を容量ＣＴＳＡＢ、１２１０を容量ＣＴＳＡ、１２０９、１２１１を容量ＣＴＮとそれぞれ表記している。
【００４０】
１２１２、１２１３、１２１４、１２１５は、容量１２０８、１２０９、１２１０、１２１１への書き込みをそれぞれ制御するスイッチである。スイッチ１２１２はＰＴＳＡＢ信号で制御され、スイッチ１２１０はＰＴＳＡ信号で制御される。スイッチ１２１３、１２１５はＰＴＮ信号で制御される。１２１６、１２１７、１２１８、１２１９は、水平シフトレジスタ１２２０からの信号を受けて出力アンプ１２２１に信号を出力するためのスイッチである。スイッチ１２１６、１２１７は、水平シフトレジスタ１２２０のＨＡＢ（ｎ）信号で制御され、スイッチ１２１８、１２１９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ＣＴＳＡＢ１２０８、ＣＴＳＡ１２１８に書き込まれた信号は、共通出力線１２２３を介して出力アンプ１２２１に出力される。また、容量ＣＴＮ１２０９、１２１１に書き込まれた信号は、共通出力線１２２４を介して、出力アンプ１２２１に出力される。
【００４１】
次に、図６を参照して、位相差方式による焦点検出を行う際に、制御回路１０９が撮像素子１０３から画素信号を読み出す駆動方法（第１の駆動方法）について説明する。図６は、第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。図６の各信号は、主に、制御回路１０９からの指令に基づいて出力される。
【００４２】
まず時刻Ｔ＝ｔ１で、転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂの制御信号である転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２をＨ（ハイ）にして、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂをリセットする。続いて時刻Ｔ＝ｔ２で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２をＬ（ロー）にして、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂに光電荷の蓄積を開始する。
【００４３】
必要時間だけ蓄積を行った後、時刻Ｔ＝ｔ３で選択スイッチ３０６の制御信号である垂直選択パルス信号ＰＳＥＬをＨにして、増幅部３０４をオンする。続いて時刻Ｔ＝ｔ４で、リセットスイッチ３０５の制御信号であるリセットパルス信号ＰＲＥＳをＬとすることにより、フローティングディフュージョン領域３０３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領域３０３の電位を垂直出力線３０７に増幅部３０４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１２０３に入力する。読み出し回路１２０３では、オペアンプ１２０６が基準電圧Ｖｒｅｆの出力をバッファする状態（ＰＣ０Ｒ信号がＨでスイッチ１２２３がオンの状態）でリセット信号レベルが入力される。
【００４４】
その後、Ｔ＝ｔ５でＰＣ０Ｒ信号をＬとし、そのときのＶｒｅｆの出力を容量ＣＴＮ１２０９、１２１１へ書き込むため、時刻Ｔ＝ｔ６でＰＴＮ信号をＨにして、スイッチ１２１３、１２１５をオンする。そして時刻Ｔ＝ｔ７でＰＴＮ信号をＨにして、スイッチ１２１３、１２１５をオフして書き込みを終了する。
【００４５】
次に、時刻Ｔ＝ｔ８で転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２をＨにして、フォトダイオード３０１Ａの光電荷をフローティングディフュージョン領域３０３へ転送する。そして時刻Ｔ＝ｔ９で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２をＬにする。この動作により、フォトダイオード３０１Ａに蓄積された電荷は、フローティングディフュージョン領域３０３に読み出される。そして、その変化に応じた出力が、増幅部３０４および垂直出力線３０７を介して、読み出し回路１２０３に供給される。
【００４６】
読み出し回路１２０３では、クランプ容量１２０４（Ｃ０）とフィードバック容量１２０５（Ｃｆ）の比率で、電圧変化に対して反転ゲインがかかり出力される。この電圧を容量ＣＴＳＡ１２１０へ書き込むため、時刻Ｔ＝ｔ１０でＰＴＳＡをＬからＨへ切り替え、スイッチ１２１４をオンする。また、時刻Ｔ＝ｔ１１でＰＴＳＡをＨからＬへ切り替え、スイッチ１２１４をオフして書き込みを終了する。
【００４７】
次に、時刻Ｔ＝ｔ１２で、再び、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２をＨにすると同時に、転送パルス信号ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２もＨにする。この動作により、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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領域３０３へ読み出すことができる。時刻Ｔ＝ｔ１３で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２をオフする。読み出された電荷は、フォトダイオード３０１Ａのみを読み出す際と同様に読み出し回路１２０３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、時刻Ｔ＝ｔ１４でＰＴＳＡＢをＬからＨに切り替え、スイッチ１２１２をオンする。また、時刻Ｔ＝ｔ１５でＰＴＳＡＢをＨからＬに切り替え、スイッチ１２１２をオフして書き込みを終了する。
【００４８】
この動作により、容量ＣＴＳＡＢ１２０８と容量ＣＴＮ１２１３との差電圧が算出され、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂからの出力信号（画素信号）の和であるＡ＋Ｂ像信号（加算信号）が得られる。Ａ＋Ｂ像信号は撮影画像信号であり、撮影画像を生成するために用いられる。また、容量ＣＴＳＡ１２１４と容量ＣＴＮ１２１５との差電圧を算出することにより、フォトダイオード３０１Ａからの出力信号（画素信号）であるＡ像信号（第１の焦点検出信号）が得られる。Ａ像信号により、撮影レンズ１０１の瞳領域の一部を通過する光束の情報が得られる。また、Ａ＋Ｂ像信号とＡ像信号との差を算出することにより、フォトダイオード３０１Ｂからの出力信号（画素信号）であるＢ像信号（第２の焦点検出信号）が得られる。Ｂ像信号により、Ａ像信号とは異なる瞳領域を通過する光束の情報が得られる。制御回路１０９は、これらの２つの光束の情報に基づいて、距離情報を得ることができる。
【００４９】
次に、時刻Ｔ＝ｔ１６でリセットパルス信号ＰＲＥＳをＨにして、フローティングディフュージョン領域３０３をリセット状態にする。その後、容量ＣＴＳＡ１２１０、ＣＴＮ１２１５に保持された信号は、時刻Ｔ＝ｔ１７〜ｔ１８の間に、水平シフトレジスタ１２２０の駆動パルスＨＡ（ｎ）が読み出し回路１２０３ごとに順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなる。また、それに伴い、スイッチ１２１８、１２１９がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。スイッチ１２１８、１２１９がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなった列の容量ＣＴＳＡ１２１０、ＣＴＮ１２１１に保持された信号は、共通出力線１２２３、１２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ１２２１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。
【００５０】
次に、時刻Ｔ＝ｔ１８〜ｔ１９の間に、水平シフトレジスタ１２２０の駆動パルスＨＡＢ（ｎ）が読み出し回路１２０３ごとに順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなり、それに伴い、スイッチ１２１６、１２１７はＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。スイッチ１２１６、１２１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなった列の容量ＣＴＳＡＢ１２０８、ＣＴＮ１２０９に保持された信号は、共通出力線１２２３、１２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ１２２１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。以上の動作が行ごとに順次行われ、Ａ像信号（第１の焦点検出信号）およびＡ＋Ｂ像信号（撮影画像信号）の読み出しが完了する。
【００５１】
次に、図７を参照して、位相差方式による焦点検出時の撮像素子１０３からの出力信号について説明する。図７は、第１の駆動である位相差方式による焦点検出時の撮像素子１０３からの出力信号の模式図（デフォーカス状態における出力信号の模式図）である。大デフォーカス状態の場合、図７（ａ）に示されるように被写体像ａ、ｂの崩れ方が大きい。中デフォーカス状態では、図７（ｂ）に示されるようなる。また、小デフォーカス状態では、図７（ｃ）に示されるようになる。このように図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、デフォーカス量に応じて被写体像の崩れ方は小さくなる。ここで、一般にデフォーカス量に影響を与える要素として、光学系の絞り（Ｆナンバー）が考えられる。
【００５２】
例えば、絞りが開放状態に近い場合、撮影レンズ１０１のより広範囲な瞳領域を通過する光線を取り込むため、一般に合焦状態から離れたときに大デフォーカスになりやすい。一方、小絞り撮影時には、撮影レンズ１０１の瞳領域を通過する光線を制限されることで、被写界深度が深い状態となり、一般に合焦状態から離れたときに大デフォーカスになりにくい。このため、合焦性能が劣化するという難点がある。また、位相差方式の焦点検出では、暗所または低コントラスト被写体の場合、Ｓ／Ｎの観点で、被写体信号を分離しにくいため、合焦性能が劣化することが多い。このように位相差方式では、条件に応じて焦点検出が困難になる場合がある。そこで本実施例では、以下に述べるようなＴＯＦ法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｉｇｈｔ：光走行時間法）による焦点検出を行う。
【００５３】
図８を参照して、ＴＯＦ法による焦点検出を行う際において、画素信号を読み出す駆動方法（第２の駆動方法）を説明する。図８は、第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。なお本実施例において、図９に示されるように、奇数列および偶数列の隣接画素の加算信号（Ａ＋Ｂ像）に対してＴＯＦ法を実施する。
【００５４】
図９は、第２の駆動方法において用いられる光電変換部の選択図である。図９に示されるように、太枠に囲まれた一対の画素のうち着色領域（Ａ像＋Ｂ像）が、ＴＯＦ法による焦点検出の際の出力信号として用いられる。
【００５５】
図８において、まず時刻Ｔ＝ｔ２１で、転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂの制御信号である転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２をＨにし、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂをリセットする。続いて時刻Ｔ＝ｔ２２で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２をＬにし、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂにおける光電荷の蓄積を開始する。
【００５６】
必要時間だけ蓄積を行った後、時刻Ｔ＝ｔ２３で選択スイッチ３０６の制御信号である垂直選択パルス信号ＰＳＥＬをＨにして、増幅部３０４をオンする。続いて時刻Ｔ＝ｔ２４で、リセットスイッチ３０５の制御信号であるリセットパルス信号ＰＲＥＳをＬにすることにより、フローティングディフュージョン領域３０３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領域３０３の電位を垂直出力線３０７に増幅部３０４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１２０３に入力する。読み出し回路１２０３では、オペアンプ１２０６が基準電圧Ｖｒｅｆの出力をバッファする状態（ＰＣ０Ｒ信号がＨでスイッチ１２２３がオンの状態）で、リセット信号レベルが入力される。
【００５７】
その後、時刻Ｔ＝ｔ２５でＰＣ０Ｒ信号をＬとし、そのときのＶｒｅｆの出力を容量ＣＴＮ１２０９、１２１１へ書き込むため、時刻Ｔ＝ｔ２６でＰＴＮ信号をＨにし、スイッチ１２１３、１２１５をオンする。そして時刻Ｔ＝ｔ２７で、ＰＴＮ信号をＬにして、スイッチ１２１３、１２１５をオフして書き込みを終了する。
【００５８】
次に、時刻Ｔ＝ｔ２８で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＢ１をＨにして、奇数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂの光電荷をフローティングディフュージョン領域３０３へ転送することを開始する。続いて、時刻Ｔ＝ｔ２９でＰＬＩＧＨＴ信号をＨにして、発光装置１１２から光を投射する。
【００５９】
次に、時刻Ｔ＝ｔ３０で、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＢ１をＬにして、奇数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂの光電荷をフローティングディフュージョン領域３０３へ転送することを終了する。これとともに、転送パルス信号ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ２をＨにして、偶数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂの光電荷をフローティングディフュージョン領域３０３への転送を開始する。
【００６０】
その後、時刻Ｔ＝ｔ３１でＰＬＩＧＨＴをＬにして、発光装置１１２からの光の投射を終了する。そして時刻Ｔ＝ｔ３２で、転送パルス信号ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ２をＬとして、偶数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂの光電荷をフローティングディフュージョン領域３０３へ転送することを終了する。また時刻Ｔ＝ｔ３２でＰＴＳＡＢ信号をＬからＨに切り替え、スイッチ１２１２をオンする。また、時刻Ｔ＝ｔ３３でＰＴＳＡＢ信号をＨからＬに切り替え、スイッチ１２１２をオフする。
【００６１】
次に、時刻Ｔ＝ｔ３４でリセットパルス信号ＰＲＥＳをＨにして、フローティングディフュージョン領域３０３をリセット状態にする。そして時刻Ｔ＝ｔ３５〜ｔ３６の間に、水平シフトレジスタ１２２０の駆動パルスＨＡＢ（ｎ）が読み出し回路ごとに順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなる。それに伴い、スイッチ１２１６、１２１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなる。スイッチ１２１６、１２１７がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦとなった列の容量ＣＴＳＡＢ１２０８、ＣＴＮ１２０９に保持された信号は、共通出力線１２２３、１２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ１２２１で差電圧として出力される。
【００６２】
以上の駆動により、奇数列と偶数列の隣接画素に対して、発光装置１１２から被写体への光投射の影響の異なる出力を得ることができ、これによる焦点検出が可能となる。具体的には、被写体までの距離がゼロである場合、反射光はＰＬＩＧＨＴ信号と同時に受光され、奇数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂと、偶数列のフォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂからの出力は等しくなる。
【００６３】
図８に示される駆動により、被写体までの距離がゼロでない場合、反射光は遅延して受光される。その結果、奇数列の画素出力信号と、偶数列の画素出力信号に偏りが生じる。この信号の比に基づいて反射光の投射光に対する遅延時間を推定することができ、その遅延時間と光速との積から被写体までの距離を算出することが可能である。
【００６４】
次に、図１０を参照して、本実施例における撮像装置１００の焦点検出の動作について説明する。図１０は、撮像装置１００の焦点検出の動作を示すフローチャートである。図１０の各ステップは、主に、制御回路１０９による指令に基づいて実行される。
【００６５】
まずステップＳ１３０１において、制御回路１０９は、静止画撮影や動画撮影などのモードの設定、感度や絞り値などの撮影モードをチェックする。ユーザから操作回路１１０によって、または、撮像装置１００により自動的に、制御回路１０９から得られる情報を検知する。
【００６６】
続いてステップＳ１３０２において、制御回路１０９は、ステップＳ１３０１にてチェックした撮影モードが焦点検出動作を伴うモードである否かを判定する。焦点検出動作を行わないモードである場合、本シーケンスを終了する。一方、焦点検出動作を行うモードである場合、ステップＳ１３０３に移行する。ステップＳ１３０３において、画像処理回路１０６は、前述の瞳分割による位相差焦点検出を行う（第１のモード）。続いてステップＳ１３０４において、制御回路１０９は、ステップＳ１３０３にて得られた位相差検出情報に基づいて、焦点検出結果の信頼性を判定する（信頼性判定）。信頼性判定は、従来の位相差方式で行っているものと同様の方法が適用可能であるため、その詳細については省略するが、例えば、信号出力値、コントラスト判定、輝度判定、二像の相関関係などを用いて行われる。
【００６７】
信頼性判定の結果、信頼性が高いと判定された場合、ステップＳ１３０６に移行する。一方、信頼性が低いと判定された場合、ステップＳ１３０５に移行する。ステップＳ１３０５において、前述のようにＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出（測距演算）を行う（第２のモード）。そしてステップＳ１３０６において、制御回路１０９は、ステップＳ１３０３またはステップＳ１３０５にて実施された焦点検出結果に基づいてフォーカス制御（撮影レンズ１０１の合焦動作）を行い、本シーケンスを終了する。
【００６８】
好ましくは、制御回路１０９は、第１のモードで得られた画像処理回路１０６の第１の焦点検出結果に基づいて、第１のモードを第２のモードに変更する。より好ましくは、制御回路１０９は、第１のモードで得られた第１の焦点検出結果が所定の信頼性を満たしていない場合、第１のモードを第２のモードに変更する。また好ましくは、制御回路１０９は、第１のモードで得られた第１の焦点検出結果が所定の信頼性を満たしている場合、第１の焦点検出結果に基づいてフォーカス制御を行う。また好ましくは、画像処理回路１０６は、第１のモードが第２のモードに変更された場合、第２のモードで得られた焦点検出手段の第２の焦点検出結果に基づいてフォーカス制御を行う。
【００６９】
好ましくは、画像処理回路１０６は、複数の画素のうち互いに隣接する画素の出力信号に基づいて、ＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行う。より好ましくは、画像処理回路１０６は、第１の光電変換部および第２の光電変換部の加算信号に基づいて、ＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行う。
【実施例２】
【００７０】
次に、本発明の実施例２について説明する。実施例１では、分割瞳を用いずに、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂの合成信号（加算信号）を用いて駆動を行っている。ただし、分割瞳構成の撮像素子を用いる場合、これに限定されるものではなく、例えば、Ａ像またはＢ像のいずれかを用いることもできる。以下、分割画素の一部を用いたＴＯＦ法の駆動方法の一例を示す。
【００７１】
図１１を参照して、分割画素の一部を用いたＴＯＦ法による焦点検出を行う際において、画素信号を読み出す駆動方法（第２の駆動方法）を説明する。図１１は、本実施例における第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、分割画素の一部を用いる場合、撮影レンズ１０１の光軸に対して画素の位置（マイクロレンズアレイ１０２の光軸）が一定ではないため、Ａ像とＢ像の出力には画素位置による依存性が発生する。その影響を低減するため、分割画素の一部を用いる場合、図１２に示されるように、一対の画素において、固定した象限（例えば、Ａ像のみ）を用いる。図１２は、太枠に囲まれた一対の画素のうち、着色領域（Ａ像のみ）をＴＯＦ法による動作の際の出力信号として用いる例を示している。画素構成は前述の撮像素子１０３と同様であり、読み出し駆動方法も基本的には図８を参照して説明した方法と同様である。このため、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】
本実施例の駆動方法では、時刻Ｔ＝ｔ２８〜ｔ３２では、転送パルス信号ＰＴＸＢ１、ＰＴＸＢ２の変化はない。これにより、Ｂ像信号は出力されない。このため、分割画素の一部を用いる際にも、入射瞳の違いによる出力差の影響を受けにくいＴＯＦ法を実現することができる。なお本実施例では、位相差検出は、Ａ像およびＡ＋Ｂ像検出の２種類の画像から焦点検出を行う場合について説明している。ただし本実施例はこれに限定されるものではない。例えば、Ａ像とＢ像の２種類の画像から焦点検出を行うこともできる。
【００７３】
このように本実施例において、画像処理回路１０６は、複数の画素のそれぞれの同一象限に位置する第１の光電変換部または第２の光電変換部の出力信号に基づいて、ＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行う。
【実施例３】
【００７４】
次に、本発明の実施例３について説明する。実施例２においては、撮像素子の分割瞳の影響を受けにくいように、一対の画素で用いられる象限を固定しているが、例えば、画面の位置に応じて、撮影レンズ１０１からの入射の影響が異なっている。具体例には、撮影レンズ１０１の光軸と画素の位置（マイクロレンズアレイ１０２の光軸）との関係から、Ａ像は画面の右側での出力は高いが、画面の左側での出力は低下する。そこで本実施例では、ＴＯＦ法の一対の画素で用いられる象限を画面の位置により変更する。具体的には、撮像素子１０３の画面中央近辺から左右振り分けし、左側はＡ像を使用し、右側はＢ像を使用する。
【００７５】
図１３は、本実施例における撮像素子１０３の単位画素２００の回路構成図である。図１３（ａ）は複数の画素配列のうちの撮影レンズ１０１の光軸（撮影画面中心）を基準として左側に属する構成であり、図１３（ｂ）は撮影レンズ１０１の光軸（撮影画面中心）を基準として右側に属する構成である。これらの基本構成は同様である。
【００７６】
単位画素２００は、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ、転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂ、フローティングディフュージョン領域３０３、増幅部３０４、リセットスイッチ３０５、および、選択スイッチ３０６を備えて構成される。フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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である。
【００７７】
転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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領域３０３に転送する。転送スイッチ３０２Ａ、３０２Ｂは、それぞれ、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ、ＰＴＸＣ、ＰＴＸＤ１、ＰＴＸＤ２により制御される。本実施例において、撮影画面中心を基準として左側の画素は転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ、右側の画素は転送パルス信号ＰＴＸＣ、ＰＴＸＤ１、ＰＴＸＤ２により制御される。また、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＤ１は奇数列、転送パルス信号ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＤ２は偶数列として設定している。
【００７８】
フローティングディフュージョン領域３０３は、フォトダイオード３０１Ａ、３０１Ｂ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である。増幅部３０４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領域３０３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３０５は、リセットパルス信号ＰＲＥＳにより制御され、フローティングディフュージョン領域３０３の電位を基準電位ＶＤＤにリセットする。選択スイッチ３０６は、垂直選択パルス信号ＰＳＥＬにより制御され、増幅部３０４で増幅された画素信号を垂直出力線３０７に出力する。３０８は共通電源ＶＤＤである。
【００７９】
続いて図１４を参照して、撮像素子１０３の読み出し回路の構成について説明する。図１４は、撮像素子１０３の読み出し回路の一例である。図１４の基本構成は図５と同様であるが、駆動信号線１２２２における転送パルス信号が追加されており、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＢ、ＰＴＸＣ、ＰＴＸＤ１、ＰＴＸＤ２の６つの転送パルス信号が用いられる。
【００８０】
次に、図１５を参照して、位相差方式による焦点検出を行う際に、制御回路１０９が撮像素子１０３から画素信号を読み出す駆動方法（第１の駆動方法）について説明する。図１５は、第１の駆動方法を示すタイミングチャートである。図１５の各信号は、主に、制御回路１０９からの指令に基づいて出力される。図１５の基本駆動は、図６と同様であるが、駆動信号線が追加されている。この追加信号の動作は、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＡ２、ＰＴＸＣが同じ動きをし、また、転送アルス信号ＰＴＸＢ、ＰＴＸＤ１、ＰＴＸＤ２が同じ動きをする。なお、他の部分に関しては図６と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００８１】
続いて、図１６を参照して、ＴＯＦ法による焦点検出を行う際の、画素信号を読み出す駆動方法に関して説明する。図１６の基本駆動は図１１と同様であるが、駆動信号線が追加されている。追加信号線による動作は、転送パルス信号ＰＴＸＡ１、ＰＴＸＤ１が同じ動きをし、ＰＴＸＡ２とＰＴＸＤ２が同じ動きをするものである。また、ＰＴＸＢとＰＴＸＣも同じ動きをする。（他の部分に関しては、図１１と同様であるため、詳細の説明は割愛する。
【００８２】
図１７を参照して、分割画素の一部を用いたＴＯＦ法による焦点検出を行う際において、画素信号を読み出す駆動方法（第２の駆動方法）を説明する。図１７は、本実施例における第２の駆動方法を示すタイミングチャートである。図１７に示されるように、本実施例では、画面中央部から左右で使用する象限を変えている。具体的には、図１７は太枠に囲まれた一対の画素のうち、画面左側はＡ像のみを使用し、画面右側はＢ像のみを使用している。
【００８３】
このように本実施例において、画像処理回路１０６は、複数の画素の位置に応じて、第１の光電変換部または第２の光電変換部の出力信号に基づいて、ＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行う。好ましくは、画像処理回路１０６は、複数の画素が撮像素子１０３の中央部よりも一方側または他方側のいずれに位置しているかに応じて、第１の光電変換部または第２の光電変換部の出力信号に基づいて、ＴＯＦ法（光走行時間法）による焦点検出を行う。
【００８４】
以上のように、分割瞳構成の撮像素子に対し、隣接する単位画素を使用してＴＯＦ法での駆動を行う際に、一対で用いられる画素の象限を位置により変更することで、分割瞳構成における入射角の影響を低減することができる。
【００８５】
［その他の実施形態］
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。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア（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（又は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。この場合、撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
【００８６】
各実施例によれば、高精度な焦点検出が可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
【００８７】
以上、本発明の好ましい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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１００：撮像装置
１０３：撮像素子
１０６：画像処理回路
１０９：制御回路
【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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