(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備え、入射光量に応じた１画面分の画像信号を主走査及び副走査によって出力する撮像素子と、
焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定された前記焦点検出領域の少なくとも一部領域を含むように、撮影条件に基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第１の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第１の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、前記一対の信号を得ずに前記加算信号を得る第２の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御手段と、を有し、
前記決定手段は、前記撮影条件が、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、第１の範囲を決定し、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件と比較して、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、前記第１の範囲よりも広い第２の範囲を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記指定手段により指定された焦点検出領域の副走査方向の大きさを、前記決定手段により決定された前記読み出し範囲と同じになるように変更し、該変更した後の焦点検出領域から得られた前記一対の信号に基づいて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段を更に有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】
前記決定手段は、前記指定された焦点検出領域の副走査方向の中央位置と、前記読み出し範囲の副走査方向の中央位置が一致するように、前記読み出し範囲を決定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】
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前記撮像素子で用いられるゲイン値が第１の閾値より大きい場合、前記第２の範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記焦点検出手段は、前記一対の信号に基づいて、相関演算により像ずれ量を求め、該求めた像ずれ量を、換算係数を用いてデフォーカス量に変換し、
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前記換算係数が第２の閾値より大きい場合、前記第２の範囲を決定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６】
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前回に行った前記第１の読み出しにより得られた一対の信号の信号レベルが第３の閾値より小さい場合に、前記第２の範囲を決定する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】
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前回に行った前記第１の読み出しにより得られた一対の信号の信号レベルのうち、最大値と最小値との差が第４の閾値より小さい場合に、前記第２の範囲を決定する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、前記焦点検出の信頼性情報を算出し、
前記決定手段は、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件として、前回の焦点検出で得られた前記信頼性情報が示す信頼性が第５の閾値より低い場合に、前記第２の範囲を決定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９】
前記加算信号により表される画像において、被写体を検出する検出手段を更に有し、
前記決定手段は、前記検出手段により被写体が検出されている場合に、前記読み出し範囲として、前記第２の範囲を決定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】
前記焦点検出領域に対応する前記一対の信号に基づいて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段を更に有し、
前記指定手段により、複数の前記焦点検出領域が指定された場合に、前記決定手段は、前記指定手段により指定された前記複数の焦点検出領域それぞれに対応する前記一対の信号が得られるように、前記第１の読み出しを行う前記読み出し範囲を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１１】
２次元に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備え、入射光量に応じた１画面分の画像信号を主走査及び副走査によって出力する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
指定手段が、焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定工程と、
決定手段が、前記指定工程で指定された前記焦点検出領域の少なくとも一部領域を含むように、撮影条件に基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第１の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定工程と、
制御手段が、前記決定工程で決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第１の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、前記一対の信号を得ずに前記加算信号を得る第２の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御工程と、を有し、
前記決定工程では、前記撮影条件が、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、第１の範囲を決定し、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件と比較して、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、前記第１の範囲よりも広い第２の範囲を決定することを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
焦点検出手段が、前記指定工程で指定された焦点検出領域の副走査方向の大きさを、前記決定工程で決定された前記読み出し範囲と同じになるように変更し、該変更した後の焦点検出領域から得られた前記一対の信号に基づいて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出工程を更に有することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
検出手段が、前記加算信号により表される画像から、被写体を検出する検出工程を更に有し、
前記決定工程では、前記検出工程で被写体が検出されている場合に、前記読み出し範囲として、前記第２の範囲を決定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
焦点検出手段が、前記焦点検出領域に対応する前記一対の信号に基づいて、位相差方式の焦点検出を行う焦点検出工程を更に有し、
前記指定工程において、複数の前記焦点検出領域が指定された場合に、前記決定工程では、前記指定工程で指定された前記複数の焦点検出領域それぞれに対応する前記一対の信号が得られるように、前記第１の読み出しを行う前記読み出し範囲を決定することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に撮像面位相差ＡＦによる焦点調節技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦点検出機能と画像信号取得を１枚の撮像素子を用いて実現する技術が知られており、その一例として、焦点検出用の情報取得用画素を、表示／記録用の画像取得用画素として兼用できるものが提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、撮像素子を構成する画素のうち、少なくとも一部の画素を水平及び／または垂直方向に複数の領域に分割し、画像取得時には分割された領域から得られる信号を加算することで画像信号を得る。また、焦点調節時には、水平または垂直方向に分割された２領域分の信号を得るように読み出すことで、各画素を瞳分割した、位相差方式の焦点調節用信号として用いることが可能である。
【０００３】
また、特許文献２では、分割された複数の領域の信号をそれぞれラインメモリに読み出し、画素毎に加算して画像信号として出力するか、各領域の信号を独立に出力して位相差方式の焦点調節用信号として用いるかを切り替える撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０８３４０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５５０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、撮像素子の多画素化に伴い、予め定められた時間内により多くの画素信号を読み出すことが要求される一方で、撮像素子の出力レートの増加などによるシステムへの負荷も大きくなってきている。特に、特許文献２に示すように各画素が複数の光電変換部によって構成された、瞳分割読み出し機能を持った撮像素子の場合は、信号の読み出し数が増えるため、読み出し負荷や処理負荷が増大し、さらにシステムへの負担が増加してしまう。
【０００６】
特許文献２では、焦点調節領域では各光電変換部毎に読み出した信号をそのまま撮像素子から出力し、それ以外の領域では各光電変換部毎に読み出した信号を画素毎に加算して撮像素子から出力する。このように、焦点調節領域とそれ以外の領域とで出力方法を切り替えることで、信号の出力数を減らしている。しかしながら、特許文献２では、各光電変換部からの読み出しはそれぞれ独立に行っているため、読み出しにかかる時間を十分に短くすることができなかった。
【０００７】
他方、各光電変換部毎にできるだけ多く読み出した方が、Ｓ／Ｎの向上による焦点検出精度の向上や、焦点検出の制御方法の自由度向上など、焦点検出処理においてメリットがあり、システムの負荷とトレードオフの関係にある。そのため、画面中のどの領域から位相差方式の焦点調節用信号を読み出すかが課題となっていた。
【０００８】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像面位相差方式を用いたＡＦ制御において、焦点検出の精度を落とすことなく、システム負荷を軽減すると共に、消費電力を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、２次元に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を備え、入射光量に応じた１画面分の画像信号を主走査及び副走査によって出力する撮像素子と、焦点検出を行う焦点検出領域を指定する指定手段と、前記指定手段により指定された前記焦点検出領域の少なくとも一部領域を含むように、撮影条件に基づいて、前記各マイクロレンズに対応する前記複数の光電変換部から、視差を有する一対の信号及び該複数の光電変換部の信号を加算した加算信号を得ることが可能な第１の読み出しを行う、前記撮像素子における副走査方向の読み出し範囲を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記読み出し範囲の光電変換部から、前記第１の読み出しにより信号を読み出し、前記読み出し範囲を除く光電変換部から、前記一対の信号を得ずに前記加算信号を得る第２の読み出しにより信号を読み出すように制御する制御手段と、を有し、前記決定手段は、前記撮影条件が、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、第１の範囲を決定し、前記焦点検出の精度がより高くなり易い撮影条件と比較して、前記焦点検出の精度がより低くなり易い撮影条件である場合に、前記読み出し範囲として、前記第１の範囲よりも広い第２の範囲を決定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像面位相差方式を用いたＡＦ制御において、焦点検出の精度を落とすことなく、システム負荷を軽減すると共に、消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態における撮像素子の概略構成を示す図。
【図３】実施形態における撮像素子の画素の構成例を示す概念図及び回路図。
【図４】第１から第３の実施形態における撮影処理を示すフローチャート。
【図５】第１から第３の実施形態における静止画撮影処理を示すフローチャート。
【図６】第１から第３の実施形態における焦点状態検出処理を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態における分割読み出し範囲設定処理を示すフローチャート。
【図８】第１の実施形態における焦点検出領域と分割読み出し範囲との関係の一例を示す図。
【図９】第１の実施形態における分割読み出しライン数が奇数、偶数それぞれの場合の、分割読み出し範囲の設定方法の一例を示した図。
【図１０】第１の実施形態における焦点検出領域の変更前後の関係を示す図。
【図１１】第２の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図。
【図１２】第２の実施形態における分割読み出し範囲設定処理を示すフローチャート。
【図１３】第３の実施形態における分割読み出し範囲設定処理を示すフローチャート。
【図１４】第３の実施形態における複数の焦点検出領域と分割読み出し範囲との関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、本形態において例示される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
●撮像システムの構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態では、レンズ交換可能な撮像システムとして説明するが、固定レンズを有する撮像装置であってもよい。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態における撮像システムは、レンズユニット１０とカメラ本体２０から構成されている。そして、レンズユニット１０全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、レンズユニット１０を含めた撮像システム全体の動作を統括するカメラ制御部２３２とは、レンズマウントに設けられた端子を通じて相互にデータを通信している。
【００１５】
まず、レンズユニット１０の構成について説明する。レンズユニット１０は、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３等により構成される撮影光学系を有する。絞り１０２は、絞り駆動部１０４によって駆動され、後述する撮像素子２２１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、フォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、焦点調節に用いられる。なお、後述する撮像素子２２１の位置を光軸方向に駆動することで、焦点調節を行うように構成しても構わない。絞り駆動部１０４及びフォーカスレンズ駆動部１０５はレンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口径や、フォーカスレンズ１０３の位置が制御される。
【００１６】
ユーザによりレンズ操作部１０７に備えられたフォーカスリング等の操作により、フォーカスなどの操作が行われた場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。また、レンズ操作部１０７は、オートフォーカス（ＡＦ）／マニュアルフォーカス（ＭＦ）モードの切り替え、撮影距離範囲の設定、手ブレ補正モードの設定など、ユーザがレンズユニット１０の動作に関する設定を行うことができる。
【００１７】
レンズ制御部１０６は、後述するカメラ制御部２３２から受信した制御命令や制御情報に応じて、絞り駆動部１０４やフォーカスレンズ駆動部１０５の制御を行うと共に、レンズ情報をカメラ制御部２３２に送信する。
【００１８】
次に、カメラ本体２０の構成について説明する。カメラ本体２０において、撮像素子２２１は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成され、レンズユニット１０の撮影光学系を通過した光束が撮像素子２２１の受光面上に結像される。そして、形成された被写体像が撮像素子２２１のフォトダイオード（光電変換部）によって入射光量に応じた電荷に光電変換され、蓄積される。各フォトダイオードに蓄積された電荷は、カメラ制御部２３２の指令に従ってタイミングジェネレータ２３５から与えられる駆動パルスに基づいて、電荷に応じた電圧信号として撮像素子２２１から順次読み出される。なお、撮像素子２２１の詳細構成については後述するが、本実施形態における撮像素子２２１は、通常の撮像信号（記録／表示用の信号）の他に、位相差方式の焦点検出に用いることのできる視差を有する一対のＡＦ用信号を出力することができる。
【００１９】
撮像素子２２１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２は、処理した撮像信号を画像信号処理部２２３に、ＡＦ用信号をＡＦ信号処理部２２４に出力する。
【００２０】
画像信号処理部２２３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２から出力された撮像信号に対して各種の画像処理を施して、画像信号を生成し、バス２１を介してＳＤＲＡＭ２２９に格納する。ＳＤＲＡＭ２２９に格納された画像信号は、バス２１を介して表示制御部２２５によって読み出され、表示部２２６に表示される。また、撮像信号の記録を行う動作モードでは、ＳＤＲＡＭ２２９に格納された画像信号は記録媒体制御部２２７によって記録媒体２２８に記録される。
【００２１】
ＲＯＭ２３０にはカメラ制御部２３２が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されており、フラッシュＲＯＭ２３１には、ユーザ設定情報等のカメラ本体２０の動作に関する各種設定情報等が格納されている。
【００２２】
ＡＦ信号処理部２２４は、カメラ制御部２３２からの情報及びＡＦ用信号読み出し制御部２３３からの情報に基き、後述するようにして撮像画面内で焦点検出を行う焦点検出領域の設定や配置を行う。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２から出力された一対のＡＦ用信号のうち、設定した焦点検出領域に含まれる一対のＡＦ用信号に基づいて公知の相関演算を行い、像ずれ量と信頼性情報を算出する。信頼性情報としては、例えば、二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等を含む。そして、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラ制御部２３２へ出力する。
【００２３】
カメラ制御部２３２は、例えば、１つ以上のプログラマブルプロセッサ等により構成され、例えばＲＯＭ２３０に記憶された制御プログラムを実行することで、レンズユニット１０を含めたカメラシステム全体の動作を実現する。まず、カメラ制御部２３２は、カメラ本体２０内の各構成と情報をやり取りして制御を行う。また、カメラ本体２０内の処理だけでなく、ユーザにより操作されたカメラ操作部２３４からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録を制御する。更に、オートフォーカス（ＡＦ）／マニュアルフォーカス（ＭＦ）制御の切り替え、記録画像の確認、焦点検出領域の指定等、ユーザ操作に応じた様々な機能を実行する。カメラ制御部２３２は、後述するように、撮像素子２２１に対してＡＦ用信号を読み出す行の判定及び制御を行う。
【００２４】
更に、先述したようにレンズユニット１０内のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、撮影光学系の制御命令や制御情報を送信したり、レンズユニット１０内の情報を取得する。その制御の１つとして、カメラ制御部２３２は、ＡＦ信号処理部２２４から取得した焦点検出領域の相関演算結果に基づいて、レンズ制御部１０６を介してフォーカスレンズ１０３を駆動する。
【００２５】
なお、本実施形態はユーザがカメラ操作部２３４を介して焦点検出領域を指定するものとしたが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、撮像画面内から特定の被写体を検出する構成を備えていた場合、被写体検出結果に基づいて焦点検出領域を指定してもよい。
【００２６】
また、カメラ制御部２３２は、カメラ本体２０の制御情報及びレンズユニット１０の状態など、ＡＦ用信号の読み出し範囲の設定に必要なパラメータ情報、及び、指定された焦点検出領域の情報をＡＦ用信号読み出し制御部２３３に通知する。ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、カメラ制御部２３２から取得した情報を用いて、撮像素子２２１に対してＡＦ用信号を読み出す範囲の設定を行う。
【００２７】
●撮像素子の構成
次に、本第１の実施形態における撮像素子２２１の構成について、図２及び図３を参照して説明する。第１の実施形態における撮像素子２２１は、ＸＹアドレス型の走査方法を採る、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。
【００２８】
図２は、本実施形態における撮像素子２２１の概略構成を示す図である。図２に示すように、撮像素子２２１は、複数の画素が二次元に配列された画素部２０５と、垂直走査回路２０６と、読み出し回路２０７と、水平走査回路２０８と、出力回路２０９とを有する。画素部２０５は、複数色からなるカラーフィルタに覆われており、本実施形態では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のフィルタがモザイク状に二次元的に配列された、ベイヤー配列のカラーフィルタであるものとする。
【００２９】
垂直走査回路２０６は、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３及びタイミングジェネレータ２３５からの制御信号に基づいて、画素部２０５中の任意の画素行を選択して駆動する。読み出し回路２０７は、垂直走査回路２０６により選択された行の画素から出力された信号を読み出し、読み出した信号を、水平走査回路２０８の制御に応じて出力回路２０９に転送する。これにより、主走査方向（水平方向）の走査が行われる。また、垂直走査回路２０６が、選択する画素行を副走査方向（垂直方向）にシフトしていくことで、画素部２０５全体から信号を読み出すことが可能になる。読み出された信号は、出力回路２０９を介して撮像素子２２１の外部へと送出される。
【００３０】
図３（ａ）は、画素部２０５を構成する１つの画素の構成例を示す概念図、図３（ｂ）は画素２０１の構成例を示す回路図である。図３（ａ）に示すように、画素２０１は１つのマイクロレンズ２０２と、第１のフォトダイオード（ＰＤ）２０３と第２のフォトダイオード（ＰＤ）２０４の２つのフォトダイオードを有する。第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４は、同一のマイクロレンズ２０２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。また、図３（ｂ）に示すように、第１のＰＤ２０３、第２のＰＤ２０４には、垂直走査回路２０６からの転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢによって制御される、第１の転送スイッチ２１３、第２の転送スイッチ２１４がそれぞれ接続されている。第１の転送スイッチ２１３及び第２の転送スイッチ２１４は、それぞれがＯＮの時に、第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４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（ＦＤ）２１５に転送する。
【００３１】
ＦＤ２１５は、第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４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。増幅部２１６は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタであり、ＦＤ２１５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。選択スイッチ２１８は、垂直走査回路２０６からの制御信号ＰＳＥＬによって制御され、選択されている時に、増幅部２１６で増幅された画素信号を垂直出力線２２０に出力する。
【００３２】
リセットスイッチ２１７は、垂直走査回路２０６からのリセットパルス信号ＰＲＥＳによって制御され、ＦＤ２１５の電位を基準電位ＶＤＤにリセットする。また、リセットスイッチ２１７と第１の転送スイッチ２１３、第２の転送スイッチ２１４とを同時にＯＮにすることで、第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４の電位を基準電位ＶＤＤにリセットすることができる。
【００３３】
上記構成を有する画素２０１において、記録／表示用の信号（Ａ＋Ｂ信号）のみを読み出す場合には、まず、第１の転送スイッチ２１３及び第２の転送スイッチ２１４を共にＯＮにする。そして、第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４で発生した電荷をＦＤ２１５に転送して読み出す。上記制御を制御信号ＰＳＥＬにより選択スイッチ２１８がＯＮの間に行うことで、記録／表示用の信号（Ａ＋Ｂ信号、加算信号）を得ることができる。以下、この読み出し方法を「加算読み出し」（第２の読み出し）と呼ぶ。
【００３４】
一方、位相差検出方式のＡＦのための一対のＡＦ用信号を得る場合には、次のように読み出し制御する。まず、転送パルス信号ＰＴＸＡまたはＰＴＸＢにより、第１の転送スイッチ２１３または第２の転送スイッチ２１４をＯＮすることで、第１のＰＤ２０３または第２のＰＤ２０４で発生した電荷をＦＤ２１５に転送する。そして、制御信号ＰＳＥＬにより選択スイッチ２１８がＯＮの間にこれを読み出すことで、一対のＡＦ用信号の片方（Ａ信号）を得る。次に、第１の転送スイッチ２１３及び第２の転送スイッチ２１４を共にＯＮすることで、第１のＰＤ２０３及び第２のＰＤ２０４で発生した電荷がＦＤ２１５に転送される。そして、制御信号ＰＳＥＬにより選択スイッチ２１８がＯＮの間にこれを読み出すことで、記録／表示用の信号（Ａ＋Ｂ信号、加算信号）を得ることができる。そして、記録／表示用の信号（Ａ＋Ｂ信号）から先に読み出した一対のＡＦ用信号の片方（Ａ信号）を減算することで、もう一方のＡＦ用信号（Ｂ信号）を得ることができる。なお一対のＡＦ用信号（Ａ信号、Ｂ信号）をそれぞれ読み出してから、加算することにより、記録／表示用の信号（Ａ＋Ｂ信号、加算信号）を得るようにしてもよい。以下、上述した読み出し方法を「分割読み出し」（第１の読み出し）と呼ぶ。
【００３５】
本実施形態においては、上記構成を有する撮像素子２２１を、行単位で加算読み出しまたは分割読み出しにより制御して信号を読み出すことができる。そして、分割読み出しにより得られる一対のＡＦ用信号の位相差をＡＦ信号処理部２２４で算出することで、位相差検出方式の焦点検出を行うことができる。また、加算読み出し及び分割読み出しにより得られる加算信号により、１画面分の通常画像を得ることができる。
【００３６】
なお、図２及び図３では、１つのマイクロレンズ２０２に対して水平方向に分割された２つのフォトダイオードが設けられている画素構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、垂直方向に分割されていても、１つのマイクロレンズに対して、３つ以上の光電変換部を配置しても良い。このように、撮像素子は、互いに異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光することのできる画素を２次元配置したものであればよい。
【００３７】
●撮像装置の制御方法
次に、第１の実施形態におけるカメラ本体２０の動作について、図４から図１０を用いて説明する。図４はカメラ本体２０の撮影処理の手順を示すフローチャートである。まず、Ｓ１０１において、カメラ制御部２３２は、カメラ設定等の初期化処理を行う。次のＳ１０２で、カメラ制御部２３２は、カメラ本体２０の撮影モードが動画撮影モードか静止画撮影モードかを判定し、動画撮影モードである場合はＳ１０３に進んで動画撮影処理を行い、Ｓ１０５に進む。一方、Ｓ１０２で静止画撮影モードであればＳ１０４に進んで静止画撮影処理を行い、Ｓ１０５に進む。なお、本発明は、動画及び静止画のどちらの撮影モードにも適用可能だが、第１の実施形態ではＳ１０４の静止画撮影処理における制御について後述する。
【００３８】
Ｓ１０５では、カメラ制御部２３２は、撮影処理が停止されたかどうかを判断し、停止されていない場合はＳ１０６へ処理を進め、停止された場合は撮影処理を終了する。なお、撮影処理が停止された場合とは、カメラ操作部２３４を通じてカメラ本体２０の電源が切断された場合や、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われた場合である。Ｓ１０６では、カメラ制御部２３２は、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されていない場合はＳ１０２へ処理を戻して、カメラ制御部２３２は現在の撮影モードの処理を継続して行う。一方、変更された場合はＳ１０１へ処理を戻して、初期化処理を行った上で、変更された撮影モードの処理を行う。
【００３９】
次に、図４のＳ１０４で行われる静止画撮影処理について図５を用いて説明する。Ｓ２０１でカメラ制御部２３２は、焦点状態を検出する焦点状態検出処理を行う。Ｓ２０１で行われる焦点状態検出処理は、カメラ制御部２３２、ＡＦ信号処理部２２４、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３により、撮像素子２２１から得られる信号を用いてＡＦを行う撮像面位相差ＡＦのためのデフォーカス情報及び信頼性情報を取得する。なお、ここで行われる処理の詳細は、図６及び図７を用いて後述する。
【００４０】
Ｓ２０２でカメラ制御部２３２は、カメラ操作部２３４によってＡＦ指示が行われているかどうかを判断する。本実施形態において、ＡＦ指示は、例えば、シャッターボタンが半押しされている状態や、ＡＦを実行するＡＦＯＮボタンが押された場合を表す。もちろんその他の手段によってＡＦ指示を行う構成でも構わない。ＡＦ指示が行われている場合はＳ２０３へ処理を進め、カメラ制御部２３２は、Ｓ２０１で得られたデフォーカス情報及び信頼性情報を用いて、位相差方式による公知のＡＦ処理を行い、図４の処理に戻る。
【００４１】
一方、ＡＦ指示が行われていない場合はＳ２０４へ処理を進め、カメラ制御部２３２は、カメラ操作部２３４によって撮影指示が行われているかどうかを判断する。本実施形態において、撮影指示はシャッターボタンが全押しされている状態を表す。もちろんその他の手段によって撮影指示を行う構成でも構わない。撮影指示が行われていなければ、そのまま図４の処理にリターンする。一方、撮影指示が行われている場合はＳ２０５へ処理を進め、カメラ制御部２３２は、Ｓ２０１での合焦状態の検出結果、現在、合焦状態にあるかどうかを判断する。合焦状態でない場合はＳ２０３へ処理を進め、ＡＦ処理を開始または継続することで被写体への合焦制御を行う。一方、合焦状態である場合はＳ２０６へ処理を進め、カメラ制御部２３２は、画素部２０５の全領域から加算読み出しで読み出す撮影処理を行い、記録媒体制御部２２７を介して記録媒体２２８に撮影画像を保存して、図４の処理に戻る。
【００４２】
次に図５のＳ２０１で行われる焦点状態検出処理について図６を用いて説明する。まず、Ｓ３０１で、カメラ制御部２３２は、カメラ本体２０、またはレンズユニット１０が持つ、ＡＦに使用する撮影パラメータ情報を取得し、Ｓ３０２へ処理を進める。なお、ここで取得する撮影パラメータ情報とは、レンズユニット１０内の絞り１０２の絞り情報や、カメラ本体２０内の撮像素子２２１にかかっているセンサゲインなどをはじめとした情報であり、カメラの構成に応じて必要な情報を取得する。カメラ制御部２３２は取得した撮影パラメータ情報を、ＡＦ信号処理部２２４及びＡＦ用信号読み出し制御部２３３に提供する。次に、Ｓ３０２において、撮像画面内に、焦点状態の検出を行う焦点検出領域を指定する。焦点検出領域の指定方法は、例えば、ユーザがカメラ操作部２３４を操作して任意の領域や予め決められた複数の焦点検出領域のいずれかを設定したり、被写体検出が可能な構成であれば、例えば顔を検出した領域を焦点検出領域として指定したりしてもよい。指定された焦点検出領域の情報は、カメラ制御部２３２によりＡＦ信号処理部２２４及びＡＦ用信号読み出し制御部２３３に送られる。
【００４３】
次に、Ｓ３０３でＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、カメラ制御部２３２から提供された情報に基づいて、撮像画面内から、分割読み出しする範囲を決定してＳ３０４へ処理を進める。ここで、図７を参照して、Ｓ３０３で行われる分割読み出し範囲設定処理について説明する。
【００４４】
Ｓ４０１において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、指定された焦点検出領域の中央位置を求め、求めた中央位置の副走査方向の位置を分割読み出し範囲の中央位置として設定する。これは、指定された焦点検出領域の副走査方向の中央位置と、一対のＡＦ用信号を得るために分割読み出しを行う副走査方向の範囲（分割読み出し範囲）の中央位置を揃えるために行う。
【００４５】
次に、Ｓ４０２でＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、カメラ制御部２３２から提供された撮影パラメータ情報に基づいて、撮像素子２２１にかけられているセンサゲイン（ゲイン値）が第１の閾値Ｔｈ１以下かどうかを判断する。第１の閾値Ｔｈ１以下の場合はＳ４０３へ処理を進め、第１の閾値Ｔｈ１より大きい場合はＳ４０９へ処理を進める。
【００４６】
Ｓ４０３では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、後述するＳ３０７で算出する像ずれ量を、Ｓ３０９でデフォーカス量に変換する為に掛ける換算係数が第２の閾値Ｔｈ２以下かどうかを判断する。第２の閾値Ｔｈ２以下の場合はＳ４０４へ処理を進め、第２の閾値Ｔｈ２より大きい場合はＳ４０９へ処理を進める。
【００４７】
Ｓ４０４において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、後述するＳ３０５で行われる処理で、これまでにＡＦ用信号を一度も生成していないかどうかを判定し、生成していない場合はＳ４０８へ処理を進め、生成している場合はＳ４０５へ処理を進める。このように、図６のＳ３０５以降の処理がまだ一度も行われていないかどうかによって、Ｓ４０５からＳ４０７の判定を行うかどうかを分ける。
【００４８】
Ｓ４０５では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、前回生成したＡＦ用信号の信号レベルが第３の閾値Ｔｈ３以上かどうかを判断する。第３の閾値Ｔｈ３以上の場合はＳ４０６へ処理を進め、第３の閾値Ｔｈ３より小さい場合はＳ４０９へ処理を進める。
【００４９】
Ｓ４０６では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、前回生成したＡＦ用信号の信号レベルの最大値と最小値との差が、第４の閾値Ｔｈ４以上かどうかを判定する。第４の閾値Ｔｈ４以上の場合はＳ４０７へ処理を進め、第４の閾値Ｔｈ４より小さい場合はＳ４０９へ処理を進める。
【００５０】
Ｓ４０７では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、前回生成したＡＦ用信号から算出したデフォーカス量の信頼性が第５の閾値Ｔｈ５以上かどうかを判定する。第５の閾値Ｔｈ５以上の場合はＳ４０８へ処理を進め、第５の閾値Ｔｈ５より低い場合はＳ４０９へ処理を進める。ここで設定する第５の閾値Ｔｈ５としては、例えば、デフォーカス量若しくはデフォーカス方向が信頼できるとされる信頼性であればＳ４０８へ処理を進め、デフォーカス方向も信頼できない信頼性の場合はＳ４０９へ処理を進めるような閾値とする。
【００５１】
上述したように、Ｓ４０２、Ｓ４０３でＹＥＳと判定し、かつ、Ｓ４０４でＹＥＳと判定するか、またはＳ４０４でＮＯと判定したものの、Ｓ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０７でＹＥＳと判定した場合には、Ｓ４０８に進む。Ｓ４０８では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、分割読み出しライン数をα（第１の範囲）に設定してＳ４１０へ処理を進める。また、上述したように、Ｓ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０７のいずれかでＮＯと判定した場合には、Ｓ４０９において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、分割読み出しライン数をβ（第２の範囲）に設定してＳ４１０へ処理を進める。なお、本実施形態において、分割読み出しライン数の設定値α、βは、以下の関係を有する。
α  ＜  β
【００５２】
つまり、Ｓ４０２からＳ４０９までの判定により、撮像面位相差ＡＦの精度が十分に出るような条件であればαを、撮像面位相差ＡＦの精度が出にくい条件であり、より精度を高められるようにしたい場合はβを使用するようにする。これは、撮像面位相差ＡＦの精度が十分に出るような条件であれば、不必要に分割読み出しライン数を多くするよりも、できるだけ少なく抑えた方が、処理負荷を軽減したり、処理による熱の発生を抑えられたりする効果があるためである。また、撮像面位相差ＡＦの精度が出にくい条件の場合は、処理負荷はよりかかるものの、精度をより向上させるために、分割読み出しライン数をより多く設定する。
【００５３】
ここで、Ｓ４０２からＳ４０９までの判定と、分割読み出しライン数との関係について、具体的に説明を行う。
【００５４】
Ｓ４０２でセンサゲインが第１の閾値Ｔｈ１以下かどうかを判定するのは、次の理由による。すなわち、センサゲインが大きいほどノイズの成分が大きくなる為に、ＡＦ精度が低下する懸念がある。そのため、センサゲインが大きく、第１の閾値Ｔｈ１より大きければ、Ｓ４０９で分割読み出しライン数をβに設定して、より多くの行で分割読み出しを行うことで焦点状態の検出に用いるＡＦ用信号を多く取得し、Ｓ／Ｎ比を向上させる。そうすることで、できるだけノイズの少ないＡＦ用信号を得られるようにする。
【００５５】
Ｓ４０３で像ずれ量をデフォーカス量に換算する換算係数が第２の閾値Ｔｈ２以下かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、この換算係数が大きいほどデフォーカス量の精度ばらつきが大きくなり、正しいデフォーカス量を算出しにくくなる。そのため、換算係数が第２の閾値Ｔｈ２より大きい場合には、Ｓ４０９で分割読み出しライン数をβに設定して、より多くの行で分割読み出しを行うことでＡＦ用信号を多く取得し、Ｓ／Ｎ比を向上させ、像ずれ量の算出精度をできるだけ高めるようにする。
【００５６】
Ｓ４０４でＡＦ用信号を以前生成したことがあるかどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、初回の分割読み出し範囲設定処理ではまだＡＦ用信号を生成していないため、ＡＦ用信号及びＡＦ用信号を基に算出した結果を用いて判定を行うことができない。従って、ＡＦ用信号を生成したことが無ければ、Ｓ４０５からＳ４０７の処理を行わない。
【００５７】
Ｓ４０５で前回生成したＡＦ用信号の信号レベルが第３の閾値Ｔｈ３以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、ＡＦ用信号の信号レベルが高いほど、撮影被写体が明るい条件である可能性が高いと判断できる。逆に、ＡＦ用信号の信号レベルが小さい場合には被写体が暗い可能性が高いと判断でき、被写体が暗い場合はノイズ成分が大きいことが懸念される。そのため、ＡＦ用信号の信号レベルが第３の閾値Ｔｈ３より小さい場合は分割読み出しライン数をβに設定し、より多くの行で分割読み出しを行うことでＡＦ用信号を多く取得し、Ｓ／Ｎ比を向上させ、できるだけノイズの少ない像信号を得られるようにする。
【００５８】
Ｓ４０６で前回生成したＡＦ用信号の信号レベルの最大値と最小値との差が第４の閾値Ｔｈ４以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、第４の閾値Ｔｈ４より小さい場合は、被写体が低コントラストであることが予想される。被写体が低コントラストである場合、像ずれ量の算出精度が荒く、精度が低下することが懸念される。そのため、分割読み出しライン数をβに設定することで、より多くの行で分割読み出しを行い、より多くのＡＦ用信号を用いて像ずれ量を算出することで焦点検出精度を高めるようにする。
【００５９】
Ｓ４０７で前回生成したＡＦ用信号から算出した信頼性が第５の閾値Ｔｈ５以上かどうかを判断するのは、次の理由による。すなわち、信頼性が低い、すなわち先述したようにデフォーカスの方向すら信頼できない場合、被写体を焦点検出領域内に捉えていない可能性がある。少なくとも焦点検出領域内に捉えている被写体が大きくボケた状態になっていることが予想される。そこで、いち早く被写体に合焦する為に、信頼性が第５の閾値Ｔｈ５より低い場合は、分割読み出しライン数をβに設定することで、より広い範囲のデフォーカス量を算出することで焦点検出領域内に被写体を捉えやすくするように制御する。
【００６０】
なお、上述した第１の実施形態では分割読み出しライン数としてα、βの２種類を設定したが、３種類以上の値を設定してもよい。また、α、βは固定値であるものとして説明したが、例えば、上述した条件に応じて可変としたり、指定された焦点検出領域の大きさに応じて変更しても良い。また、Ｓ４０２からＳ４０７で分割読み出しライン数を使い分ける条件を設けたが、発明の趣旨に沿った条件であれば、上述した条件に限られるものではない。
【００６１】
分割読み出しライン数の設定後、Ｓ４１０において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、Ｓ４０１で決定した分割読み出し範囲の中央位置及び、Ｓ４０８またはＳ４０９で設定した分割読み出しライン数から、分割読み出し範囲を設定して処理を終了する。
【００６２】
図８は、指定された焦点検出領域８００と、設定された分割読み出し範囲８０１との関係を示す図であり、図８（ａ）は、分割読み出しライン数がα、図８（ｂ）は、分割読み出しライン数がβである場合を示している。図８で点線に挟まれた領域が分割読み出し範囲８０１である。なお、図８（ａ）では、焦点検出領域８００の副走査方向の幅と分割読み出しライン数αが同じである場合を示しているが、α＜βであれば、同じでなくても良い。
【００６３】
そして、分割読み出し範囲８０１より上の領域８０２は、加算読み出しにより読み出し、分割読み出し範囲８０１は分割読み出しにより読み出し、分割読み出し範囲８０１より下の領域８０３は、加算読み出しにより読み出す。このように読み出すことで、全領域を分割読み出しで読み出す場合よりも、読み出しにかかる時間及び負荷を軽減し、読み出しによって発生する熱を抑えることができる。
【００６４】
図８に示すように分割読み出し範囲８０１を設定した場合、読み出しにより得られる信号は、それぞれ図の右に表されるように、１画面分のＡ＋Ｂ信号と、分割読み出し範囲８０１のＡ信号とＢ信号となる。図８（ｂ）のように分割読み出し範囲８０１を設定した場合、図８（ａ）の場合と比較して読み出しにより時間がかかるものの、より広い領域でＡ信号、Ｂ信号を得ることができる。
【００６５】
なお、分割読み出しライン数が奇数（例えば７ライン）の場合は、図９（ａ）に示すように分割読み出し範囲８０１を設定し、偶数（例えば８ライン）の場合は、図９（ｂ）に示すように分割読み出し範囲８０１を設定する。９０１は、分割読み出し範囲８０１の中央位置である。なお、分割読み出しライン数が偶数の場合、分割読み出し範囲８０１の中央位置９０１は、図９（ｂ）のように４ライン目の位置でなく、５ライン目の位置にしてもよい。
【００６６】
Ｓ３０３で分割読み出し範囲の設定を終えると、図６の処理に戻り、Ｓ３０４において、ＡＦ信号処理部２２４は、読み出し制御部２３３によって設定された分割読み出し範囲に基づいて、焦点検出領域を設定し直す。ここでは、Ｓ３０２で設定された焦点検出領域の副走査方向の範囲を、その中心位置を中心として、図７のＳ４０８またはＳ４０９で設定された分割読み出しライン数αまたはβと同じになるように変更する。図１０は、変更前後の焦点検出領域の一例を示す模式図である。図１０（ａ）は、Ｓ３０２で指定された焦点検出領域８００の行数が、Ｓ４０８で設定された分割読み出しライン数αよりも多い場合を示す図である。この場合、指定された焦点検出領域８００のうち、分割読み出しライン数α分の行からしかＡＦ用信号を得ることができないため、行数をαに減らし、焦点検出領域８１０に変更する。逆に、Ｓ３０２で指定された焦点検出領域８００の行数が、分割読み出しライン数βよりも少ない場合、焦点検出精度を上げるために、行数をβに増やし、焦点検出領域８１０に変更する。なお、図８（ａ）に示す例のように、焦点検出領域８００の行数と、分割読み出しライン数αが同じ場合には、変更する必要は無い。
【００６７】
次に、Ｓ３０５において、ＡＦ信号処理部２２４は、分割読み出し範囲で得られるＡＦ信号のうち、Ｓ３０４で設定した焦点検出領域に含まれるＡＦ用信号を抽出する。次に、Ｓ３０６でＡＦ信号処理部２２４は、抽出したＡＦ用信号を用いて、相関量を算出する。続いて、Ｓ３０７でＡＦ信号処理部２２４は相関量から像ずれ量を算出する。Ｓ３０８でＡＦ信号処理部２２４は、像ずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性を算出する。そして、Ｓ３０９でＡＦ信号処理部２２４はＳ３０７で算出した像ずれ量に換算係数を掛けることでデフォーカス量に変換し、焦点状態検出処理を終了する。なお、Ｓ３０６からＳ３０９までの処理は、Ｓ３０４で設定した焦点検出領域の各行についてそれぞれ行い、最終的に得られた値を、例えば平均しても良いし、焦点検出領域のＡＦ用信号を垂直方向に加算してから、加算値を用いて行ってもよい。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、撮像面位相差ＡＦを行うための分割読み出しライン数を、撮像面位相差ＡＦの精度が出にくい条件であるかどうかに応じて変更する。撮像面位相差ＡＦの精度が十分に出るような撮影条件である場合には分割読み出しライン数を少なめにすることで、ＡＦ精度を維持しつつ、処理負荷を軽減し、処理による熱の発生を抑えることができる。一方、撮像面位相差ＡＦの精度が出にくい条件である場合には分割読み出しライン数を多くすることで、ＡＦ精度を向上させることができる。また、分割読み出し範囲の中央位置と、指定された焦点検出領域の副走査方向の中央位置を揃えることで、分割読み出しライン数を最小限に抑えることができる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態に加えてさらに被写体検出が可能な構成をもつ。被写体検出を検出している状態の場合は、分割読み出しラインを多めに設定するように制御する。検出された被写体は動きがあるため、分割読み出しラインを多めに設定することで、被写体を捉えやすくする。
【００７０】
図１１は、本発明の第２の実施形態における撮像システムの概略構成を示すブロック図である。図１１に示すカメラ本体３０は、図１に示すものと比較して、被写体検出部２３６と追従信号処理部２３７とを更に有するところが異なる。それ以外は、図１と同様の構成であるため、同じ参照番号を付し、説明を省略する。
【００７１】
追従信号処理部２３７は、カメラ制御部２３２からの指令に従いＳＤＲＡＭ２２９から追尾用画像信号を取り込み、この追尾用画像信号から色情報のヒストグラム及び輝度情報のヒストグラムからなる特徴量を生成する。
【００７２】
一方、撮像素子２２１から読み出された撮像信号及びＡＦ用信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２に入力され、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。そして、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２は、処理した撮像信号を画像信号処理部２２３及び被写体検出部２３６に、ＡＦ用信号をＡＦ信号処理部２２４に出力する。
【００７３】
被写体検出部２３６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２２２から出力された加算信号に対して、追従信号処理部２３７により生成された特徴量を基に追従する被写体の探索処理を施し、撮影画面に追従する被写体に該当する被写体が存在するかを特定する。追従する被写体が存在する場合は、被写体が存在する位置座標を基に被写体領域を決定してその結果をカメラ制御部２３２に送信する。カメラ制御部２３２は、被写体領域を焦点検出領域として設定したり、ＡＥを行う領域として設定したりする。また被写体が存在する位置座標はＳＤＲＡＭ２２９に保持され、次回以降の被写体領域の検出を行う際に用いることで、被写体の探索処理を施すエリアを限定することができる。被写体領域の特定時に、被写体領域の位置座標が更新される度に、ＳＤＲＡＭ２２９に保持する位置座標も更新する。被写体検出部２３６は、主に顔や、ユーザがカメラ操作部２３４を介して指定した領域に存在する被写体を検出する。
【００７４】
上記構成を有する撮像システムは、図６のＳ３０３で行われる分割読み出し範囲の設定方法が、第１の実施形態で図７を参照して説明した処理と異なる。それ以外は、第１の実施形態で説明した動作と同様であるため、この点について、以下、図１２を参照して説明する。
【００７５】
まず、Ｓ５０１では、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、指定された焦点検出領域の中央位置を求め、求めた中央位置の副走査方向の位置を分割読み出し範囲の中央位置として設定する。なお、本第２の実施形態における指定された焦点検出領域は、ユーザがカメラ操作部２３４を介して指定した領域または、被写体検出部２３６により上述したようにして検出された被写体の領域である。
【００７６】
そして、Ｓ４０２からＳ４０７において、上述した図７と同様の処理を行う。その後、Ｓ５０２において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、被写体検出部２３６が被写体を検出している状態かどうかの情報をカメラ制御部２３２から取得する。被写体を検出していない場合はＳ４０８へ処理を進め、被写体を検出している場合はＳ４０９へ処理を進める。被写体を検出している場合、被写体の動きに応じて焦点検出領域が更新されている可能性がある。その際に、分割読み出しライン数が少ない、すなわち撮像面位相差ＡＦを行う範囲が狭いと、検出した被写体に対応するＡＦ用信号を取り漏らす可能性が高くなる。そこで、被写体の検出中は、分割読み出しライン数をより多く設定することで、被写体に焦点を合わせやすくするように制御する。
【００７７】
以上説明したように第２の実施形態によれば、被写体を検出している状態である場合は、分割読み出しライン数を多く設定し、撮像面位相差ＡＦを行うことのできる範囲を広く設定する。これによって、検出された被写体に対応するＡＦ用信号を取り漏らすことを防ぎ、被写体が動いていても、被写体に焦点を合わせることができる。
【００７８】
なお、本第２の実施形態は、動画撮影における読み出し時にも利用することができる。その場合、例えば、動画の各フレームについて、被写体の検出及び分割読み出しと加算読み出しの読み出し制御を行っても良いし、複数フレームおきに行っても良い。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態では、焦点検出領域として１つの焦点検出領域を撮像画面内に指定し、その中央位置を中心として分割読み出し範囲を設定した。これに対し、第３の実施形態では、焦点検出領域として２つ以上の焦点検出領域が撮像画面内に指定された場合における、分割読み出し範囲の設定方法について説明する。
【００８０】
第３の実施形態における撮像システムとしては、第１の実施形態または第２の実施形態で用いたものを用いることができるため、その説明は省略する。第３の実施形態は、図６のＳ３０３で行われる分割読み出し範囲の設定方法が、第１の実施形態で図７を参照して説明した処理と異なる。それ以外は、第１の実施形態で説明した動作と同様であるため、この点について、以下、図１３を参照して説明する。ただし、本第３の実施形態では、図６のＳ３０２で、図１４に示すように複数の焦点検出領域が指定されているものとする。
【００８１】
図１３のＳ７０１でＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、Ｓ３０２で設定された複数の焦点検出領域の中央位置のＹ座標のうち、最も小さい（撮像画面内で最も上方の）Ｙ座標と、最も大きい（撮像画面内で最も下方の）Ｙ座標を抽出する。ここで、最も小さいＹ座標をＹ１とし、最も大きいＹ座標をＹ２とする。次にＳ７０２において、ＡＦ用信号読み出し制御部２３３は、Ｙ１−所定ライン数γの座標のラインから、Ｙ２＋所定ライン数γの座標のラインまでを、分割読み出し範囲として設定して処理を終了する。ここで、γに設定する値としては、例えばα／２やβ／２のような焦点検出領域位置に対してある程度の範囲を持てる値を設定する。このとき、γを、図７のＳ４０２からＳ４０９で説明したようにして決定しても良いし、焦点検出領域全体を含むように設定しても良い。
【００８２】
図１４に、焦点検出領域が複数設定された場合の一例を示す。例えば多点焦点検出モードの場合に、設定された複数の焦点検出領域のすべてについて、デフォーカス量が検出できるように、図１４に示すように分割読み出し範囲を設定する。
【００８３】
以上説明したように第３の実施形態によれば、複数の焦点検出領域が設定された場合は、設定された焦点検出領域の全てでデフォーカス量が検出できるように、分割読み出し範囲を設定する。これにより、設定された全ての焦点検出領域のデフォーカス量を検出しつつ、焦点検出領域が設定されていない部分については加算読み出しを行うことで、読み出し負荷を少し軽減することができる。
【００８４】
なお、上述した各実施形態においては、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、本発明は、撮像素子が付随したあらゆるデバイスに適用してもよい。すなわち携帯電話端末や携帯型の画像ビューワ、カメラを備えるテレビ、デジタルフォトフレーム、音楽プレーヤー、ゲーム機、電子ブックリーダーなど、画像を撮像可能な装置であれば、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１０：レンズユニット、１０３：フォーカスレンズ、１０５：フォーカスレンズ駆動部、１０６：レンズ制御部、１０７：レンズ操作部、２０、３０：カメラ本体、２０１：画素、２０２：マイクロレンズ、２０３：第１のフォトダイオード（ＰＤ）、２０４：第２のフォトダイオード（ＰＤ）、２０５：画素部、２０６：垂直走査回路、２０７：読み出し回路、２０８：水平走査回路、２２１：撮像素子、２２３：画像信号処理部、２２４：ＡＦ信号処理部、２３２：カメラ制御部、２３３：ＡＦ用信号読み出し制御部、２３５：タイミングジェネレータ、２３６：被写体検出部、２３７：追従信号処理部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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