(57)【要約】【課題】動画記録時やライブビュー画像表示のために画像信号を読み出す場合に、補間処理等を行うことなく、焦点検出用画素が配置された領域の色情報を取得する。【解決手段】撮像装置は、画像信号を出力する複数の撮像画素と、焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子１０１と、連続撮影時に、撮像画素および焦点検出素子から画像信号と焦点検出信号とを出力させる第１読出し方式と、撮像素子から画像信号を出力させる第２読出し方式とを時分割で行わせる読出制御手段１０２ａと、第１読出し方式により出力された焦点検出信号を用いて、焦点調節状態を検出する焦点検出手段１０２ｂと、第２読出し方式により出力された画像信号を用いて、画像データを生成する生成手段１０２ｃとを備える。【選択図】図１
2013175919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を出力する複数の撮像画素と、焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子と、
連続撮影時に、前記撮像画素および前記焦点検出素子から前記画像信号と前記焦点検出信号とを出力させる第１読出し方式と、前記撮像素子から前記画像信号を出力させる第２読出し方式とを時分割で行わせる読出制御手段と、
前記第１読出し方式により出力された前記焦点検出信号を用いて、焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記第２読出し方式により出力された前記画像信号を用いて、画像データを生成する生成手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素は前記撮像素子の行方向に配列され、
前記複数の撮像画素および前記複数の焦点検出画素は、前記撮像素子上の行単位で、所定の行間隔ごとに同一の分光感度特性を有し、
前記読出制御手段は、前記撮像素子の第１の行に配列された前記撮像画素から出力される画像信号と、前記第１の行と同一の前記分光感度特性を有する行のうち少なくとも１つの行に配列された撮像画素から出力された前記画像信号とを加算して出力させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記読出制御手段は、前記第１読出し方式の場合に、前記焦点検出画素が配列された第２の行の分光感度特性と同一の前記分光感度特性を有する第３の行に配列された前記撮像画素からの前記画像信号の出力を禁止させ、前記第２読出し方式の場合には、前記第３の行に配列された前記撮像画素から前記画像信号を出力させることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記読出制御手段は、前記画像信号を加算する行数に応じて、前記第１読出し方式の場合には、前記第２の行に配列された前記撮像画素および前記焦点検出画素から出力される前記画像信号および前記焦点検出信号を増幅し、前記第２読出し方式の場合には、前記第３の行に配列された前記撮像画素から出力された前記画像信号を増幅することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素は前記撮像素子の列方向の一部に配列され、
前記読出制御手段は、前記第１読出し方式の場合に、前記焦点検出画素が配列された第２の行の分光感度特性と同一の前記分光感度特性を有する第３の行のうち、前記焦点検出画素が配列された第１の列の前記撮像画素からの前記画像信号の出力を禁止させ、前記第２読出し方式の場合には、前記第３の行のうち前記第１の列の前記撮像画素から前記画像信号を、前記画像信号を加算する行数に応じて増幅することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記読出制御手段は、前記第１読出し方式の場合に、前記第２の行かつ前記第１の列に配列された前記焦点検出画素からの前記焦点検出信号を、前記画像信号を加算する行数に応じて増幅し、前記第２読出し方式の場合には、前記第２の行かつ前記第１の列に配列された前記焦点検出画素からの前記焦点検出信号の出力を禁止させることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素は前記撮像素子の行方向に配列され、
前記複数の撮像画素および前記複数の焦点検出画素は、前記撮像素子上の行単位で、所定の行間隔ごとに同一の分光感度特性を有し、
前記読出制御手段は、前記撮像素子の第１の行と同一の分光感度特性を有する複数の行のうち所定行数ごとに選択行を設定し、前記選択行に配列された前記撮像画素から前記画像信号を出力させることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像装置において、
前記複数の焦点検出画素は前記撮像素子の列方向の一部に配列されることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の撮像装置において、
前記読出制御部は、前記第１読出し方式の場合には、前記焦点検出用画素が配列された行を含めて前記選択行を設定し、前記第２読出し方式の場合には、前記焦点検出用画素が配列された行を除外した行から前記選択行を設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記生成手段により生成された前記画像データに対応する画像を表示する表示制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、前記第１読出し方式により出力された前記画像信号を用いて、前記焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１読出し方式により出力された前記画像信号を用いて、露出演算を行う演算手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像素子の画素配列中に部分的に焦点検出用画素を組み込み、専用の焦点検出センサを用いることなく、焦点検出を行う電子カメラが知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、動画記録時やライブビュー画像表示のために画像信号を読み出す場合に、焦点検出用画素が配置された領域の色情報を取得できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による撮像装置は、画像信号を出力する複数の撮像画素と、焦点検出信号を出力する複数の焦点検出画素とが二次元状に配列された撮像素子と、連続撮影時に、撮像画素および焦点検出素子から画像信号と焦点検出信号とを出力させる第１読出し方式と、撮像素子から画像信号を出力させる第２読出し方式とを時分割で行わせる読出制御手段と、第１読出し方式により出力された焦点検出信号を用いて、焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、第２読出し方式により出力された画像信号を用いて、画像データを生成する生成手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮像素子から第２方式によって出力された画像信号を用いて画像データを生成するので、煩雑な処理を伴うことなく焦点検出画素が配置された領域の色情報を生成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１および第３の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成を説明するブロック図
【図２】第１および第２の実施の形態によるデジタルカメラの撮像素子の一例を説明する図
【図３】第１および第２の実施の形態において第１モードおよび第２モードで撮像素子から出力される信号の読出し態様の一例を説明する図
【図４】第１および第３の実施の形態によるデジタルカメラの動作を説明するタイミングチャート
【図５】第２および第４の実施の形態によるデジタルカメラの要部構成を説明するブロック図
【図６】第２および第４の実施の形態によるデジタルカメラの動作を説明するタイミングチャート
【図７】変形例において第１モードおよび第２モードで撮像素子から出力される信号の読出し態様の一例を説明する図
【図８】第３および第４の実施の形態によるデジタルカメラの撮像素子の一例を説明する図
【図９】第３および第４の実施の形態において第１モードおよび第２モードで撮像素子から出力される信号の読み出し態様の一例を説明する図
【図１０】変形例において第１モードおよび第２モードで撮像素子から出力される信号の読出し態様の一例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
−第１の実施の形態−
図面を参照して、本発明による第１の実施の形態におけるカメラを説明する。図１はデジタルカメラ１の要部構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１は、撮影レンズＬ１、撮像素子１０１、制御回路１０２、ＬＣＤ駆動回路１０３、液晶表示器１０４、操作部１０６、メモリカードインタフェース１０７およびレンズ駆動回路１１０を備えている。撮影レンズＬ１は、結像レンズや焦点調節レンズ等の種々の光学レンズ群を含んで構成される。なお、図１では撮影レンズＬ１を１枚のレンズで代表して表している。
【０００９】
撮像素子１０１は、撮像面上において行列状に多数配列されたＣＭＯＳ等の光電変換素子（画素）や画素の駆動を制御する各種の回路により構成される。撮像素子１０１は、後述する制御回路１０２の制御に応じて駆動して、撮影レンズＬ１を通して入力される被写体像を撮像し、撮像して得た撮像信号を出力する。なお、本実施の形態において、撮像素子１０１は、走査ラインごとに順次電荷蓄積を開始する方式（いわゆるローリングシャッタ方式）により駆動される。
【００１０】
撮像素子１０１は、複数の撮像用画素１２１（図２）と、撮影レンズＬ１の撮影画面内に設定された複数の焦点検出位置に対応して設けられた、複数の対の焦点検出用画素１２２（図２）とを含んで構成される。そのため、撮像信号には、後述するように撮像用画素１２１から出力された画像信号と、焦点検出用画素１２２から出力された、対の光像に応じた焦点検出信号とが含まれる。また、後述するように、撮像素子１０１の撮像面には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のカラーフィルタが画素位置に対応するように設けられている。撮像素子１０１がカラーフィルタを通して被写体像を撮像するため、撮像素子１０１から出力される撮像信号はＲＧＢ表色系の色情報を有する。なお、撮像素子１０１については、説明を後述する。
【００１１】
制御回路１０２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御プログラムは、制御回路１０２内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。制御回路１０２は、読出制御部１０２ａ、焦点検出部１０２ｂ、画像処理部１０２ｃ、露出演算部１０２ｄおよび画像圧縮部１０２ｅを機能的に備える。
【００１２】
読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１を制御して、撮像信号を読み出す画素行を指定する。焦点検出部１０２ｂは、後述する第１モードによって撮像素子１０１から出力された焦点検出信号を用いて、公知の瞳分割位相差式焦点検出（像面位相差式焦点検出）を行う。焦点検出部１０２ｂは、入力した対の光像に応じた焦点検出信号を用いて、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出、すなわちデフォーカス量を算出する。焦点検出部１０２ｂは、算出したデフォーカス量に基づいて、撮影レンズＬ１に含まれる焦点調節レンズの合焦位置を検出して、焦点調節レンズの駆動量を算出する。焦点検出部１０２ｂは、算出した駆動量に応じて焦点調節レンズを駆動させるための駆動指示信号を後述するレンズ駆動回路１１０へ出力して、焦点調節レンズの合焦位置への駆動を制御させる。
【００１３】
画像処理部１０２ｃは、撮像素子１０１から出力された撮像信号に対して、たとえばホワイトバランス調整やガンマ補正等の種々の画像処理を施して画像データを生成する。この場合、画像処理部１０２ｃは、撮像素子１０１から出力された撮像信号に含まれる色情報（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）に基づいて、公知の技術を用いてホワイトバランス調整値を算出する。すなわち、画像処理部１０２ｃは、Ｒゲイン（＝Ｇ平均値／Ｒ平均値）およびＢゲイン（＝Ｇ平均値／Ｂ平均値）を算出する。また、画像処理部１０２ｃは、上記の画像処理で生成した画像データやメモリカード１０８に記録されている画像データに基づいて、後述する液晶表示器１０４に表示するための表示画像データを生成する。
【００１４】
露出演算部１０２ｄは、撮像素子１０１から出力された撮像信号に含まれる色情報（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）を用いて、被写体の輝度を算出し、シャッタ速度と絞りの値を演算する。画像圧縮部１０２ｅは、画像処理部１０２ｃにより生成された画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行い、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード１０８へ記録する。
【００１５】
ＬＣＤ駆動回路１０３は、制御回路１０２の命令に基づいて液晶表示器１０４を駆動する回路である。液晶表示器１０４は、画像処理部１０２ｃで作成された表示画像データに対応する画像の表示を行う。液晶表示器１４には、デジタルカメラ１の各種動作を設定するためのメニュー画面が表示される。
【００１６】
操作部１０６はユーザによって操作される種々の操作部材に対応して設けられた種々のスイッチを含み、操作部材の操作に応じた操作信号を制御回路１０２へ出力する。操作部材は、たとえばレリーズボタンや、液晶表示器１０４にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、各種の設定等を選択操作する時に操作される十字キー、十字キーにより選択された設定等を決定するための決定ボタン、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１の動作を切替えるモード切替ボタン等を含む。また、操作部１０６により、撮像モードとして静止画撮影モードや動画撮影モード、撮像素子１０１で撮像した画像をリアルタイムに表示するライブビュー表示を行うためのライブビューモードの設定が可能である。
【００１７】
メモリカードインタフェース１０７は、メモリカード１０８が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース１０７は、制御回路１０２の制御に基づいて、画像ファイルをメモリカード１０８に書き込んだり、メモリカード１０８に記録されている画像ファイルを読み出すインタフェース回路である。メモリカード１０８はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。
【００１８】
レンズ駆動回路１１０は、焦点調節レンズの光軸方向への駆動を制御する。焦点検出部１０２ｂから入力した駆動指示信号に応じて、たとえばパルスモータ等により構成される不図示のレンズ駆動部に対して駆動制御信号（パルス信号）を出力して、焦点調節レンズを合焦位置に駆動させる。
【００１９】
図２を参照しながら、撮像素子１０１、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２について詳細に説明する。なお、図２は、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２の撮像面の画素配列を表す平面図であり、撮像素子１０１の全平面のうちの一部を代表して表す。図２（ａ）は、撮像素子１０１の撮像面上において、二次元状に配列された複数の撮像用画素１２１と、撮像素子１０１の撮像面上の一部に組み込まれ、画素行方向に延在して配列された焦点検出用画素１２２との配置を示す。なお、図２（ａ）では、説明の都合上、焦点検出用画素１２２にドットを付して表す。また、図２（ｂ）において、各撮像用画素１２１および焦点検出画素１２２に付与した「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」の符号は、各画素に設けられたカラーフィルタの色（Ｒ（赤），Ｃ（緑），Ｂ（青））を示す。図２（ｂ）に示すように、撮像素子１０１上に配列された撮像用画素１２１および焦点検出画素１２２には、いわゆるベイヤー配列となるように各カラーフィルタが規則的に設けられている。換言すると、撮像素子１０１は、２画素行ごとに画素行単位で同一の分光感度特性を有している。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、それぞれの撮像用画素１２１は、ＣＭＯＳ等の光電変換部１２１ａとマイクロレンズ１２１ｂとを備えている。光電変換部１２１ａは、マイクロレンズ１２１ｂを介して被写体像を撮像し、撮像して得た画像信号を制御回路１０２へ出力する。
【００２１】
領域Ｘには、一対の焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが複数含まれる。焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとは、それぞれＣＭＯＳ等の光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａと、マイクロレンズ１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂとを備える。光電変換部１２２Ａａはマイクロレンズ１２２Ａｂの垂直二等分線に左辺を隣接する長方形状を有する。光電変換部１２２Ｂａはマイクロレンズ１２２Ｂｂの垂直二等分線に右辺を隣接する長方形状を有する。
【００２２】
撮像素子１０１上で焦点検出画素１２２が配置された画素行では、焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが水平方向（画素行方向、すなわち光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａの並び方向）に交互に配置される。なお、光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａは長方形状であるものに限定されず、たとえば台形や半円形であってもよい。また、その形状の形成においては、光電変換部の直上に配置された遮光マスクの開口部形状として成してもよい。上記のように焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが画素行方向に交互に配置されるので、一対の焦点検出用画素１２２は、被写体光束を受光して対の光像に応じた焦点検出信号を制御回路１０２に出力する。
【００２３】
ユーザにより設定された撮影モードのうち動画撮影モードまたはライブビューモードのように画像を連続して撮影するモードが設定された場合に、読出制御部１０２ａは撮像素子１０１を制御して、撮像信号を出力するための出力モードを切り替える。本実施の形態のデジタルカメラ１は、出力モードとして、第１モードと第２モードとを有する。第１モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から出力される撮像信号に焦点検出を行うための焦点検出信号が含まれるように、撮像信号および焦点検出信号を出力するための画素行を選択する。第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から出力される撮像信号に焦点検出を行うための焦点検出信号が含まれないように、撮像信号を出力するための画素行を選択する。
【００２４】
−第１モード−
第１モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１による撮像信号の出力を次のように制御する。撮像素子１０１上の撮像用画素１２１のみが配列された画素行、すなわち焦点検出用画素１２２が配列されていない画素行については、撮像素子１０１は、撮像用画素１２１から出力された撮像信号を、たとえば２画素行について加算（いわゆる画素混合読み出し）してから、制御回路１０２へ出力する。撮像素子１０１上で焦点検出用画素１２２が配列された画素行については、撮像素子１０１は、当該画素行に含まれる撮像用画素１２１から出力された撮像信号および焦点検出用画素１２２から出力された焦点検出信号のそれぞれの出力値を２倍に増幅してから制御回路１０２へ出力する。したがって、第１モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から撮像信号と焦点検出信号を出力させる。
【００２５】
図３（ａ）に第１モードで撮像信号を出力する画素行を示す。なお、図３（ａ）は、図２（ｂ）と同様に、領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図３（ａ）においては、撮像素子１０１の第ｎ番目の画素行をLine（ｎ）として示す。図３（ａ）に示すように、撮像素子１０１は、第１画素行Line（１）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号と、第３画素行Line（３）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号とを加算する。図３（ａ）に示すように、第１画素行Line（１）と第３画素行Line（３）とに配列される撮像用画素１２１は、画素行の方向に沿って同一の配列パターンにてカラーフィルタが設けられている。すなわち、撮像素子１０１の第１画素行Line（１）に配列された撮像用画素１２１と第３画素行Line（３）に配列された撮像用画素１２１とは、画素行単位で同一の分光感度特性を有する。したがって、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。
【００２６】
同様にして、撮像素子１０１は、第２画素行Line（２）および第４画素行Line（４）、第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）等についても、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。ただし、撮像素子１０１は、第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１からの画像信号の出力を禁止する。第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１と同一の分光感度特性を有する第６画素行Line（６）には、焦点検出用画素１２２が配列されているためである。そして、撮像素子１０１は、上述したように、第６画素行Line（６）に配列された、撮像用画素１２１からの画像信号の出力値と焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号の出力値とを２倍に増幅する。
【００２７】
なお、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する画素行からの画像信号を加算する場合は、加算する画素行の行数に応じて、第６画素行Line（６）の撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２からの画像信号および焦点検出信号の出力値を増幅する。撮像素子１０１が、たとえば３画素行（第１画素行Line（１）、第３画素行Line（３）、第５画素行Line（５））について画像信号を加算する場合には、第６画素行Line（６）の撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２からの画像信号および焦点検出信号の出力値を３倍に増幅して出力する。
【００２８】
−第２モード−
第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１による撮像信号の出力を次のように制御する。すなわち、撮像素子１０１は、撮像素子１０１上の撮像用画素１２１のみが配列された画素行について、撮像用画素１２１から出力された画像信号を、たとえば２画素行について上述したように加算してから、制御回路１０２へ出力する。撮像素子１０１上で焦点検出用画素１２２が配列された画素行については、撮像素子１０１は、当該画素行に配列された撮像用画素１２１からの画像信号および焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号の出力を禁止する。したがって、第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から画像信号のみを出力させる。
【００２９】
図３（ｂ）に第２モードで画像信号を出力する画素行を示す。なお、図３（ｂ）についても図３（ａ）と同様に、領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図３（ａ）に示す場合と同様に、撮像素子１０１は同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。すなわち、撮像素子１０１は、第１画素行Line（１）および第３画素行Line（３）、第２画素行Line（２）および第４画素行Line（４）、第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）等について、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。
【００３０】
撮像素子１０１は、第６画素行Line（６）に配列された撮像用画素１２１からの画像信号と焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号との出力を禁止する。そして、撮像素子１０１は、第６画素行Line（６）の撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２と同一の分光感度特性を有する第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を２倍に増幅して出力する。
【００３１】
なお、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する画素行からの画像信号を加算する場合は、加算する画素行の行数に応じて、第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を増幅する。撮像素子１０１が、たとえば３画素行（第１画素行Line（１）、第３画素行Line（３）、第５画素行Line（５））について画像信号を加算する場合には、第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を３倍に増幅して出力する。
【００３２】
次に、図４のタイミングチャートを参照しながら、撮像素子１０１が第１モードと第２モードとにより駆動される場合のデジタルカメラ１の動作を説明する。図４は、動画撮影モードによる撮影が開始された場合やライブビューモードにて液晶表示器１０４に画像が表示される場合におけるデジタルカメラ１の動作タイミングチャートを示している。
【００３３】
ユーザによる撮影開始操作に応じて操作部１０６から操作信号が出力されると、制御回路１０２は、動画撮影モードもしくはライブビューモードにおける動画表示または動画記録の周期（フレームレート）を、たとえば１／３０[s]に設定する。フレームレートが１／３０[s]に設定されると、読出制御部１０２ａは撮像素子１０１から撮像信号を出力されるための周期（読出フレームレート）を１／６０[s]に設定する。以後、本明細書においては、動画表示または記録用の画像のそれぞれについては表示フレーム（ＤＦｒ）、撮像素子１０１から読出フレームレートに応じて出力された撮像信号に対応する画像のそれぞれについては読出フレーム（ＯＦｒ）と呼ぶ。
【００３４】
図４の時刻ｔ０にて、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第１モードによる撮像信号の出力を指示する。その結果、撮像素子１０１からは、上述したように画像信号と焦点検出信号とが出力される。時刻ｔ１において、第１モードによる撮像素子１０１からの第１読出フレーム（１ＯＦｒ）に対応する撮像信号（画像信号および焦点検出信号）の出力が終了すると、画像処理部１０２ｃは、画像信号を用いて上述したホワイトバランス調整値の算出（以後、ＡＷＢ演算）を行う。さらに、露出演算部１０２ｄは、画像信号を用いて被写体の輝度値を算出して、シャッタ速度、絞り値等の撮影条件を決定する（露出演算）。
【００３５】
焦点検出部１０２ｂは、上述したように、第１モードによって撮像素子１０１から出力された焦点検出信号を用いて、公知の瞳分割位相差式焦点検出を行って、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出、すなわちデフォーカス量を算出する。そして、焦点検出部１０２ｂは、算出したデフォーカス量に基づいて、焦点調節レンズの駆動量を算出する。レンズ駆動回路１１０は、算出された駆動量に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００３６】
時刻ｔ０から読出フレームレートである１／６０[s]が経過した時刻ｔ２において、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第２モードによる撮像信号の出力を指示する。第２モードにおいては、撮像素子１０１からは、上述したように画像信号のみが出力される。時刻ｔ３において、第２モードによる第２読出フレーム（２ＯＦｒ）に対応する画像信号の出力が終了すると、画像処理部１０２ｃは画像信号を用いてＡＷＢ演算を行い、露出演算部１０２ｄは画像信号に基づいて撮影条件を決定する。さらに、画像処理部１０２ｃは、第２モードで出力された第２読出フレーム（２ＯＦｒ）の画像信号に対して、上述した画像処理を施して画像データを生成する。
【００３７】
時刻ｔ２から読出フレームレートである１／６０[s]が経過した時刻ｔ４において、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第１モードによる第３読出フレーム（３ＯＦｒ）の撮像信号の出力を指示する。焦点検出部１０２ｂ、画像処理部１０２ｃおよび露出演算部１０２ｄによる第３読出フレーム（３ＯＦｒ）の撮像信号に対する処理は、第１読出フレーム（１ＯＦｒ）の撮像信号に対する処理と同様である。
【００３８】
さらに、時刻ｔ４においては、画像処理部１０２ｃは、上述した第２読出フレーム（２ＯＦｒ）の画像信号を用いて生成した画像データを用いて表示用画像データを生成する。そして、画像処理部１０２ｃは、表示用画像データをＬＣＤ駆動回路１０３へ出力して、対応する画像、すなわち第１表示フレーム（１ＤＦｒ）の画像を液晶表示器１０４に表示させる。第１表示フレーム（１ＤＦｒ）の画像表示は、後述する第２表示フレーム（２ＤＦｒ）の画像表示が開始されるまで継続される。さらに、画像圧縮部１０２ｅは生成された画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行い、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード１０８へ記録する。ただし、ライブビューモードが設定されている場合には、画像圧縮部１０２ｅは上記の処理を行わない。
【００３９】
時刻ｔ４から読出フレームレートである１／６０[s]が経過した時刻ｔ６において、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第２モードによる第４読出フレーム（４ＯＦｒ）の画像信号の出力を指示する。画像処理部１０２ｃおよび露出演算部１０２ｄによる第４読出フレーム（４ＯＦｒ）の画像信号に対する処理は、第２読出フレーム（１ＯＦｒ）の画像信号に対する処理と同様である。したがって、画像処理部１０２ｃは、第４読出フレーム（４ＯＦｒ）の画像信号に対して画像処理を施して、画像データを生成する。
【００４０】
時刻ｔ６から読出フレームレートである１／６０[s]が経過した時刻ｔ８では、画像処理部１０２ｃは、上述した第４読出フレーム（４ＯＦｒ）の画像信号を用いて生成した画像データを用いて表示用画像データを生成する。そして、画像処理部１０２ｃは、表示用画像データをＬＣＤ駆動回路１０３へ出力して、第２表示フレーム（２ＤＦｒ）の画像を液晶表示器１０４に表示させる。すなわち、液晶表示器１０４に表示される画像は、時刻ｔ８において、第１表示フレーム（１ＤＦｒ）の画像から第２表示フレーム（２ＤＦｒ）の画像に切り替わる。さらに、上述したように、画像圧縮部１０２ｅは生成された画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の方式により圧縮処理を行い、ＥＸＩＦなどの形式でメモリカード１０８へ記録する。なお、ライブビューモードが設定されている場合には、画像圧縮部１０２ｅは上記の処理を行わない点は上述した通りである。以後、ユーザによる撮影終了の操作が行われるまでは、制御回路１０２は上述の処理を繰り返し行う。
【００４１】
動画撮影モードまたはライブビューモードが設定されている際には、制御回路１０２は、撮像素子１０１を制御して、第１モードおよび第２モードにより撮像信号を出力させる。しかし、静止画撮影モードが設定されている場合には、制御回路１０２は、撮像素子１０１に対して上記の第１モードおよび第２モードの設定および切替えを行うことなく撮像信号を出力させる。そして、画像処理部１０２ｃは、入力した撮像信号を用いて画像データを生成する。このとき、画像処理部１０２ｃは、焦点検出用画素１２２が配列された位置に対応する画像データを、当該焦点検出用画素１２２の周囲に配置され、同一色のカラーフィルタが配置された撮像用画素１２１から出力された画像信号を用いて公知の補間処理により生成する。
【００４２】
以上で説明した第１の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１０１は、画像信号を出力する複数の撮像用画素１２１と、焦点検出信号を出力する複数の焦点検出用画素１２２とが二次元状に配列されている。制御回路１０２に含まれる読出制御部１０２ａは、動画撮影モードやライブビューモード等の連続撮影時に、撮像用画素１２１および焦点検出用素子１２２から画像信号と焦点検出信号とを出力させる第１モードと、撮像用素子１２１から画像信号を出力させる第２モードとを交互にわせる。そして、焦点検出部１０２ｂは、第１モードにより撮像素子１０１から出力された焦点検出信号を用いて、焦点調節状態を検出するようにした。さらに、画像処理部１０２ｃは、第２モードにより撮像素子１０１から出力された画像信号を用いて、画像データを生成するようにした。したがって、補間処理等の複雑な処理を行うことなく、第２モードで出力された画像信号から画像データを生成することができる。その結果、補間処理にともなう画質の低下、処理負荷の増加、消費電力の増加を防ぐことができる。さらに、第１モードにより出力された焦点検出信号を用いて撮影レンズＬ１の焦点状態を検出するので、動画撮影モードやライブビューモードの場合であっても焦点調節精度を維持することが可能となる。
【００４３】
（２）複数の焦点検出用画素１２２は撮像素子１０１の画素行方向に配列されている。複数の撮像用画素１２１および複数の焦点検出画素１２２には、カラーフィルタがベイヤー配列となるように配置されている。そのため、撮像素子１０１の画素行単位で、所定の行間隔ごとに同一の分光感度特性を有している。そして、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１の第１画素行Line（１）に配列された撮像用画素１２１から出力される画像信号と、第１画素行Line（１）と同一の分光感度特性を有する第３画素行Line（３）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号とを加算して出力させるようにした。したがって、撮像素子１０１に含まれる全ての画素行から撮像信号を出力される場合に比べて、制御回路１０２で処理する撮像信号の量を減らして、処理負荷の低減、フレームレートの維持等に寄与することができる。
【００４４】
（３）読出制御部１０２ａは、第１モードの場合に、焦点検出用画素１２２が配列された第６画素行Line（６）の分光感度特性と同一の分光感度特性を有する第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１からの画像信号の出力を禁止させるようにした。さらに読出制御部１０２ａは、第２モードの場合には、第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１から画像信号を出力させるようにした。したがって、加算読出しを行う場合であっても、第１モードの場合には画像信号と焦点検出信号とが出力され、第２モードの場合には画像信号のみを出力させることができる。
【００４５】
（４）読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１を制御して、第１モードの場合には、第６画素行Line（６）に配列された撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２から出力される画像信号および焦点検出信号の出力値を２倍に増幅させるようにした。さらに、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１を制御して、第２モードの場合には、第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号の出力値を２倍に増幅させるようにした。したがって、加算読出しを行う場合であっても、画像信号もしくは焦点検出信号の出力値に偏りが発生することを防ぐことができる。
【００４６】
（５）ＬＣＤ駆動回路１０３は液晶表示器１０４を制御して、第２モードで出力された画像信号を用いて画像処理部１０２ｃにより生成された表示用画像データに対応する画像を表示させるようにした。すなわち、補間処理等の複雑な処理を行うことなく、第２モードで出力された画像信号に対応する画像を表示することができる。したがって、補間処理にともなう画質の低下を防いだ画像を表示できる。
【００４７】
（６）露出制御部１０２ｄは、第１モードにより撮像素子１０１から出力された画像信号を用いて、露出演算を行うようにした。したがって、第１モードで出力された撮像信号のうち、画像信号についても有効に利用することができる。
【００４８】
−第２の実施の形態−
図５、図６を参照して、本発明によるデジタルカメラの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、焦点検出部が瞳分割位相差式焦点検出を行うとともに、第２モードで撮像素子から出力された画像信号を用いていわゆるコントラスト方式により焦点検出を行って、撮影レンズの焦点状態を調節する点で、第１の実施の形態と異なる。
【００４９】
図５は、第２の実施の形態によるデジタルカメラ１の要部構成を示すブロック図である。図５に示すように、第２の実施の形態におけるデジタルカメラ１の制御回路１０２は、第２焦点検出部１０２ｆをさらに機能的に備える。第２焦点検出部１０２ｆは、撮像素子１０１から第１モードで出力された画像信号を用いて公知の焦点評価値演算を行うとともに、第２モードで出力された画像信号を用いて公知の焦点評価値演算を行う。すなわち、第２焦点検出部１０２ｆは、いわゆるコントラスト方式により撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出する。
【００５０】
第１モードにより撮像素子１０１から撮像信号が出力されている場合には、焦点検出部１０２ｂにより算出されたデフォーカス量と、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値とに基づいて、撮影レンズＬ１の焦点調節が行われる。たとえば、焦点検出部１０２ｂは、位相差方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズＬ１を構成する焦点調節レンズの駆動方向を決定し、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出する。そして、レンズ駆動回路１１０は、決定された駆動方向と算出された駆動量とに基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００５１】
第２モードにより撮像素子１０１から画像信号のみが出力されている場合には、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値に基づいて、撮影レンズＬ１の焦点調節が行われる。すなわち、第２焦点検出部１０２ｆは、算出した焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出する。そして、レンズ駆動回路１１０は、算出された駆動量に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００５２】
図６に、第２の実施の形態によるデジタルカメラ１の撮像素子１０１が第１モードと第２モードとにより駆動される場合のタイミングチャートを示す。なお、以下の説明においては、図４を用いて説明した第１の実施の形態のデジタルカメラ１との相違点を主に説明する。なお、図６のタイムチャートも、ユーザにより動画撮影モードまたはライブビューモードが設定された場合のデジタルカメラ１の動作を示している。
【００５３】
図６の時刻ｔ０にて、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第１モードによる撮像信号、すなわち画像信号と焦点検出信号とを出力させる。時刻ｔ１において、第１モードによる撮像素子１０１からの第１読出フレーム（１ＯＦｒ）に対応する撮像信号（画像信号および焦点検出信号）の出力が終了すると、第２焦点検出部１０２ｆは、画像信号を用いて焦点評価値を算出する。さらに、焦点検出部１０２ｂは、上述したように、第１モードによって撮像素子１０１から出力された焦点検出信号を用いて、公知の瞳分割位相差方式によりデフォーカス量を算出する。そして、焦点検出部１０２ｂは、算出したデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズの駆動方向を決定し、第２焦点検出部１０２ｆは算出し焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出する。レンズ駆動回路１１０は、決定された駆動方向と算出された駆動量とに基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００５４】
時刻ｔ２においては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して第２モードによる第２読出フレーム（２ＯＦｒ）の画像信号の出力を指示する。撮像素子１０１からは、上述したように画像信号のみが出力される。時刻ｔ３において、第２モードによる第２読出フレーム（２ＯＦｒ）に対応する画像信号の出力が終了すると、第２焦点検出部１０２ｆは、画像信号を用いて焦点評価値を算出する。そして、第２焦点検出部１０２ｆは、算出した焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出し、レンズ駆動回路１１０は算出された駆動量に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。さらに、画像処理部１０２ｃは、第１の実施の形態と同様に、第２モードで出力された第２読出フレーム（２ＯＦｒ）の画像信号に対して、上述した画像処理を施して画像データを生成する。時刻ｔ４において、画像処理部１０２ｃは、画像データを用いて第１表示フレーム（１ＤＦｒ）の画像に対応する表示用画像データを生成し、ＬＣＤ駆動回路１０３へ出力する。
【００５５】
以後、ユーザによる撮影終了の操作が行われるまでは、制御回路１０２は上述の処理を繰り返し行う。なお、静止画撮影モードが設定されている場合には、第１の実施の形態の場合と同様に、制御回路１０２は、撮像素子１０１に対して上記の第１モードおよび第２モードの設定を行うことなく撮像信号を出力させる。そして、画像処理部１０２ｃは、入力した撮像信号を用いて補間処理を施すことにより画像データを生成する。
【００５６】
以上で説明した第２の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、第１の実施の形態により得られた作用効果に加えて、以下の作用効果が得られる。
第２焦点検出部１０２ｆは、第１モードにより撮像用画素１２１から出力された画像信号を用いて、焦点調節状態を検出するようにした。すなわち、第２焦点検出部１０２ｆは、いわゆるコントラスト方式により焦点調節状態を検出する。したがって、焦点検出部１０２ｂにより位相差方式を用いた焦点調節状態の検出結果と、第２焦点検出部１０２ｆによりコントラスト方式を用いた焦点調節状態の検出結果とを用いて焦点調節を行うことができるので、焦点調節の精度を向上させることができる。
【００５７】
以上で説明した第１および第２の実施の形態によるデジタルカメラ１を、以下のように変形できる。
撮像素子１０１は、第１モードおよび第２モードにおいて撮像信号を出力する際に、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算してから出力するものでなくてもよい。図７を用いて、この場合に撮像信号が出力される画素行について説明する。図７（ａ）に第１モードで撮像信号を出力する画素行を示す。なお、図７（ａ）は、図３（ａ）と同様に、図２（ａ）の領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図７（ａ）においても、撮像素子１０１の第ｎ番目の画素行をLine（ｎ）として示す。図７（ａ）に示すように、読出制御部１０１ａは、撮像素子１０１に対して、画素行方向に沿って同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられた同一の分光感度特性を有する画素行のうち、所定の行数ごとに選択した画素行（選択行）から撮像信号を出力させる。
【００５８】
図７に示すように、撮像素子１０１には、第１画素行Line（１）、第３画素行Line（３）、第５画素行Line（５）、第７画素行（７）、第９画素行Line（９）および第１１画素行（１１）については同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられている。第１モードでは、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、第１画素行Line（１）、第５画素行Line（５）、および第９画素行Line（９）を選択行として設定し、この選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号（画像信号）を出力させる。また、撮像素子１０１には、第２画素行Line（２）、第４画素行Line（４）、第６画素行Line（６）、第８画素行（８）、第１０画素行Line（１０）および第１２画素行（１２）については同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられている。そして、読出制御部１０２ａは、第２画素行Line（２）、第６画素行Line（６）および第１０画素行Line（１０）を選択行として設定し、撮像素子１０１に対して選択行に配列された撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２から撮像信号を出力させる。なお、第１モードにおいては、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された画素行（第６画素行Line（６））から撮像信号が出力されるように選択行を設定する。
【００５９】
第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、同一のパターンによりカラーフィルタが配列されている第３画素行Line（３）、第７画素行Line（７）、および第１１画素行Line（１１）を選択行として設定する。そして、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号（画像信号）を出力させる。さらに、読出制御部１０２ａは第４画素行Line（４）、第８画素行Line（８）および第１２画素行Line（１２）を選択行として設定する。そして、読出制御部１０２ａは選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号を出力させる。なお、第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された第６画素行Line（６）から撮像信号が出力されないように、画素行を選択する。すなわち、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された画素行を除外して選択行を設定する。
【００６０】
−第３の実施の形態−
図８を参照して、本発明によるデジタルカメラの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、焦点検出用画素が撮像素子の撮像面上の画素行方向と画素列方向とに配列される点で、第１の実施の形態と異なる。
【００６１】
図８を参照しながら、第３の実施の形態における撮像素子１０１、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２について詳細に説明する。なお、図８は、撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２の撮像面の画素配列を表す平面図であり、撮像素子１０１の全平面のうちの一部を代表して表す。図８（ａ）は、撮像素子１０１の撮像面上において、二次元状に配列された複数の撮像用画素１２１と、焦点検出用画素１２２との配列を示す。焦点検出用画素１２２は、撮像素子１０１の撮像面上の一部に組み込まれ、画素列方向と、画素行方向とに延在して配列される。なお、図８（ａ）では、説明の都合上、焦点検出用画素１２２にドットを付して表す。また、図８（ｂ）において、各撮像用画素１２１および焦点検出画素１２２に付与した「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」の符号は、各画素に設けられたカラーフィルタの色（Ｒ（赤），Ｃ（緑），Ｂ（青））を示す。図８（ｂ）に示すように、撮像素子１０１上に配列された撮像用画素１２１および焦点検出画素１２２には、いわゆるベイヤー配列となるように各カラーフィルタが規則的に設けられている。換言すると、撮像素子１０１は、２画素行ごとに画素行単位で同一の分光感度特性を有している。
【００６２】
図８（ｂ）に示す領域Ｘには、画素行方向に一対の焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが複数含まれ、画素列方向に一対の焦点検出用画素１２２Ｃと１２２Ｄとが複数含まれる。焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとは、それぞれＣＭＯＳ等の光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａと、マイクロレンズ１２２Ａｂおよび１２２Ｂｂとを備える。光電変換部１２２Ａａはマイクロレンズ１２２Ａｂの画素列方向の垂直二等分線に左辺を隣接する長方形状を有する。光電変換部１２２Ｂａはマイクロレンズ１２２Ｂｂの画素列方向の垂直二等分線に右辺を隣接する長方形状を有する。
【００６３】
焦点検出用画素１２２Ｃと１２２Ｄとは、それぞれＣＭＯＳ等の光電変換部１２２Ｃａおよび１２２Ｄａと、マイクロレンズ１２２Ｃｂおよび１２２Ｄｂとを備える。光電変換部１２２Ｃａはマイクロレンズ１２２Ｃｂの画素行方向の垂直二等分線に上辺を隣接する長方形状を有する。光電変換部１２２Ｄａはマイクロレンズ１２２Ｄｂの画素行方向の垂直二等分線に下辺を隣接する長方形状を有する。
【００６４】
撮像素子１０１上で、焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが水平方向（画素行方向、すなわち光電変換部１２２Ａａおよび１２２Ｂａの並び方向）に交互に配置される。また、撮像素子１０１上で、焦点検出用画素１２２Ｃと１２２Ｄとが垂直方向（画素列方向、すなわち光電変換部１２２Ｃａおよび１２２Ｄａの並び方向）に交互に配置される。なお、光電変換部１２２Ａａ、１２２Ｂａ、１２２Ｃａ、１２２Ｄａは長方形状であるものに限定されず、たとえば台形や半円形であってもよい。また、その形状の形成においては、光電変換部の直上に配置された遮光マスクの開口部形状として成してもよい。上記のように焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが画素行方向に交互に配置され、焦点検出用画素１２２Ｃと１２２Ｄとが画素列方向に交互に配置されるので、一対の焦点検出用画素１２２は、被写体光束を受光して対の光像に応じた焦点検出信号を制御回路１０２に出力する。
【００６５】
−第１モード−
以下、第３の実施の形態における撮像素子１０１による第１モードでの信号出力について説明する。なお、第１の実施の形態の場合と同様に、第１モードが設定された場合には、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から出力される撮像信号に焦点検出を行うための焦点検出信号が含まれるように、撮像信号および焦点検出信号を出力するための画素行を選択する。
【００６６】
図９（ａ）に第１モードで撮像信号を出力する画素行を示す。なお、図９（ａ）は、図８（ｂ）と同様に、領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図９（ａ）においては、撮像素子１０１の第ｎ番目の画素行を第ｎ画素行Line（ｎ）として示す。また、撮像素子１０１の第ｍ番目の画素列を第ｍ画素列Col（ｍ）として示す。
【００６７】
図９（ａ）に示す例においては、第６画素行Line（６）に焦点検出用画素１２２Ａと１２２Ｂとが配列されている。また、第４画素列Col（４）の第２画素行Line（２）および第１０画素行Line（１０）には、焦点検出用画素１２２Ｃが配列され、第４画素列Col（４）の第１画素行Line（１）および第９画素行Line（９）には、焦点検出用画素１２２Ｄが配列されている。さらに、第１０画素列Col（１０）の第２画素行Line（２）および第１０画素行Line（１０）には、焦点検出用画素１２２Ｃが配列され、第１０画素列Col（１０）の第１画素行Line（１）および第９画素行Line（９）には、焦点検出用画素１２２Ｄが配列されている。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、撮像素子１０１は、第１画素行Line（１）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号と、第３画素行Line（３）に配列された撮像用画素１２１のうち、第１画素行Line（１）に配列された撮像用画素１２１に対応して配置された撮像用画素１２１から出力された画像信号とを加算する。すなわち、撮像素子１０１は、焦点検出用画素１２２Ｄが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。この場合も、第１の実施の形態の場合と同様に、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第１画素行Line（１）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された焦点検出用画素１２２Ｄからの出力値を２倍に増幅する。第３画素行Line（３）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００６９】
同様にして、撮像素子１０１は、第２画素行Line（２）に配列された撮像用画素１２１から出力された画像信号と、第４画素行Line（４）に配列された撮像用画素１２１のうち、第２画素行Line（２）に配列された撮像用画素１２１に対応して配置された撮像用画素１２１から出力された画像信号とを加算する。すなわち、撮像素子１０１は、焦点検出用画素１２２Ｃが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。この場合も、第１の実施の形態の場合と同様に、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第２画素行Line（２）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された焦点検出用画素１２２Ｃからの出力値を２倍に増幅する。第４画素行Line（４）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００７０】
第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）については、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に焦点検出用画素１２２が配列されていない。このため、撮像素子１０１は、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。更に、撮像素子１０１は、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。換言すると、撮像素子１０１は、第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）については、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。
【００７１】
撮像素子１０１は、第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１からの画像信号の出力を禁止する。第８画素行Line（８）に配列された撮像用画素１２１と同一の分光感度特性を有する第６画素行Line（６）には、画素行方向に焦点検出用画素１２２Ａおよび１２２Ｂが配列されているためである。そして、撮像素子１０１は、第６画素行Line（６）に配列された、撮像用画素１２１からの画像信号の出力値と焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号の出力値とを２倍に増幅する。
【００７２】
−第２モード−
第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１による撮像信号の出力を次のように制御する。すなわち、撮像素子１０１は、撮像素子１０１上の撮像用画素１２１のみが配列された画素行について、撮像用画素１２１から出力された画像信号を、たとえば２画素行について上述したように加算してから、制御回路１０２へ出力する。撮像素子１０１上で焦点検出用画素１２２が配列された画素行については、撮像素子１０１は、当該画素行に配列された撮像用画素１２１からの画像信号および焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号の出力を禁止する。したがって、第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１から画像信号のみを出力させる。
【００７３】
図９（ｂ）に第２モードで画像信号を出力する画素行を示す。なお、図９（ｂ）についても図９（ａ）と同様に、領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図９（ａ）に示す場合と同様に、撮像素子１０１は同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。すなわち、撮像素子１０１は、第１画素行Line（１）および第３画素行Line（３）の焦点検出用画素１２２Ｄが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第３画素行Line（３）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１からの出力値を２倍に増幅する。第１画素行Line（１）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００７４】
同様にして、撮像素子１０１は、第２画素行Line（２）および第４画素行Line（４）の焦点検出用画素１２２Ｄが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第４画素行Line（４）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１からの出力値を２倍に増幅する。第２画素行Line（２）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００７５】
第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）については、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に焦点検出用画素１２２が配列されていない。このため、撮像素子１０１は、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。更に、撮像素子１０１は、第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。換言すると、撮像素子１０１は、第５画素行Line（５）および第７画素行Line（７）については、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算する。
【００７６】
撮像素子１０１は、第９画素行Line（９）〜第１２画素行Line（１２）についても、第１画素行Line（１）〜第４画素行Line（４）までで行った画像信号の読み出しと同様にして画像信号を読み出す。すなわち、撮像素子１０１は、第９画素行Line（９）および第１１画素行Line（１１）の焦点検出用画素１２２Ｄが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第１１画素行Line（１１）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１からの出力値を２倍に増幅する。第９画素行Line（９）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００７７】
撮像素子１０１は、第１０画素行Line（１０）および第１２画素行Line（１２）の焦点検出用画素１２２Ｄが配列された第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）以外の画素列に含まれる撮像用画素１２１から出力された画像信号を加算する。さらに、撮像素子１０１は、第１２画素行Line（１２）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１からの出力値を２倍に増幅する。第１０画素行Line（１０）の第４画素列Col（４）および第１０画素列Col（１０）に配列された撮像用画素１２１については、撮像素子１０１は画像信号の読出しを行わない。
【００７８】
撮像素子１０１は、第６画素行Line（６）に配列された撮像用画素１２１からの画像信号と焦点検出用画素１２２からの焦点検出信号との出力を禁止する。そして、撮像素子１０１は、第６画素行Line（６）の撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２と同一の分光感度特性を有する第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を２倍に増幅して出力する。
【００７９】
なお、撮像素子１０１は、同一の分光感度特性を有する画素行からの画像信号を加算する場合は、加算する画素行の行数に応じて、第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を増幅する。撮像素子１０１が、たとえば３画素行（第１画素行Line（１）、第３画素行Line（３）、第５画素行Line（５））について画像信号を加算する場合には、第８画素行Line（８）の撮像用画素１２１からの画像信号の出力値を３倍に増幅して出力する。
【００８０】
以後、第３の実施の形態によるデジタルカメラ１は、第１の実施の形態において図４のタイミングチャートを用いて説明した方式と同様にして、撮像素子１０１の駆動を第１モードと第２モードとの間で制御する。すなわち、焦点検出部１０２ｂは、第１モードによって撮像素子１０１から出力された焦点検出信号を用いて、公知の瞳分割位相差式焦点検出を行って、撮影レンズＬ１の焦点調節状態を検出、すなわちデフォーカス量を算出する。そして、焦点検出部１０２ｂは、算出したデフォーカス量に基づいて、焦点調節レンズの駆動量を算出する。また、第２モードによる画像信号の出力が終了すると、画像処理部１０２ｃは画像信号を用いてＡＷＢ演算を行い、露出演算部１０２ｄは画像信号に基づいて撮影条件を決定する。さらに、画像処理部１０２ｃは、第２モードで出力された画像信号に対して、上述した画像処理を施して画像データを生成する。
【００８１】
以上で説明した第３の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、次の作用効果が得られる。すなわち、撮像素子１０１に焦点検出用画素が画素行方向に加えて画素列方向にも配列されている場合であっても、第１の実施の形態によるデジタルカメラ１により得られた作用効果（１）〜（６）と同様の作用効果が得られる。
【００８２】
−第４の実施の形態−
本実施の形態における撮像素子では、図８に示す第３の実施の形態による撮像素子１０１と同様に、焦点検出用画素が撮像素子の撮像面上の画素行方向と画素列方向とに配列される。そして、焦点検出部は、図５に示す第２の実施の形態と同様の要部構成を備え、瞳分割位相差式焦点検出を行うとともに、第２モードで撮像素子から出力された画像信号を用いていわゆるコントラスト方式により焦点検出を行って、撮影レンズの焦点状態を調節する。
【００８３】
第１モードにより撮像素子１０１から撮像信号が出力されている場合には、焦点検出部１０２ｂにより算出されたデフォーカス量と、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値とに基づいて、撮影レンズＬ１の焦点調節が行われる。たとえば、焦点検出部１０２ｂは、位相差方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズＬ１を構成する焦点調節レンズの駆動方向を決定し、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出する。そして、レンズ駆動回路１１０は、決定された駆動方向と算出された駆動量とに基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００８４】
第２モードにより撮像素子１０１から画像信号のみが出力されている場合には、第２焦点検出部１０２ｆにより算出された焦点評価値に基づいて、撮影レンズＬ１の焦点調節が行われる。すなわち、第２焦点検出部１０２ｆは、算出した焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動量を算出する。そして、レンズ駆動回路１１０は、算出された駆動量に基づいて、焦点調節レンズを合焦位置へ駆動させる。
【００８５】
以上で説明した第４の実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、次の作用効果が得られる。すなわち、撮像素子１０１に焦点検出用画素が画素行方向に加えて画素列方向にも配列されている場合であっても、第２の実施の形態によるデジタルカメラ１により得られた作用効果と同様の作用効果が得られる。
【００８６】
以上で説明した第３および第４の実施の形態によるデジタルカメラ１を、以下のように変形できる。
撮像素子１０１は、第１モードおよび第２モードにおいて撮像信号を出力する際に、同一の分光感度特性を有する撮像用画素１２１から出力された画像信号同士を加算してから出力するものでなくてもよい。図１０を用いて、この場合に撮像信号が出力される画素行について説明する。図１０（ａ）に第１モードで撮像信号を出力する画素行を示す。なお、図１０（ａ）は、図９（ａ）と同様に、図８（ａ）の領域Ｘに含まれる撮像用画素１２１と焦点検出用画素１２２とを示している。図１０（ａ）においても、撮像素子１０１の第ｎ番目の画素行をLine（ｎ）、第ｍ番目の画素列をCol（ｍ）として示す。図１０（ａ）に示すように、読出制御部１０１ａは、撮像素子１０１に対して、画素行方向に沿って同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられた同一の分光感度特性を有する画素行のうち、所定の行数ごとに選択した画素行（選択行）から撮像信号を出力させる。
【００８７】
図１０に示すように、撮像素子１０１には、第１画素行Line（１）、第３画素行Line（３）、第５画素行Line（５）、第７画素行（７）、第９画素行Line（９）および第１１画素行（１１）については同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられている。第１モードでは、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、第１画素行Line（１）、第５画素行Line（５）、および第９画素行Line（９）を選択行として設定し、この選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号（画像信号）を出力させる。さらに、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、選択行の画素列Col（４）およびCol（１０）に配列された種汚点検出用画素１２２から撮像信号を出力させる。
【００８８】
また、撮像素子１０１には、第２画素行Line（２）、第４画素行Line（４）、第６画素行Line（６）、第８画素行（８）、第１０画素行Line（１０）および第１２画素行（１２）については同一の配列パターンでカラーフィルタが設けられている。そして、読出制御部１０２ａは、第２画素行Line（２）、第６画素行Line（６）および第１０画素行Line（１０）を選択行として設定し、撮像素子１０１に対して選択行に配列された撮像用画素１２１および焦点検出用画素１２２から撮像信号を出力させる。なお、第１モードにおいては、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された画素行（第１画素行Line（１）、第２画素行Line（２）、第６画素行Line（６）、第９画素行Line（９）および第１０画素行Line（１０））から撮像信号が出力されるように選択行を設定する。
【００８９】
第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、同一のパターンによりカラーフィルタが配列されている第３画素行Line（３）、第７画素行Line（７）、および第１１画素行Line（１１）を選択行として設定する。そして、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号（画像信号）を出力させる。さらに、読出制御部１０２ａは第４画素行Line（４）、第８画素行Line（８）および第１２画素行Line（１２）を選択行として設定する。そして、読出制御部１０２ａは選択行に配列された撮像用画素１２１から撮像信号を出力させる。なお、第２モードにおいては、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された第１画素行Line（１）、第２画素行Line（２）、第６画素行Line（６）、第９画素行Line（９）および第１０画素行Line（１０）から撮像信号が出力されないように、画素行を選択する。すなわち、読出制御部１０２ａは、焦点検出用画素１２２が配列された画素行を除外して選択行を設定する。
【００９０】
以上で説明した第１〜第４の実施の形態および変形例によるデジタルカメラ１を以下のように変形できる。
（１）読出制御部１０２ａが撮像素子１０１に対して第１モードによる撮像信号の出力と第２モードによる画像信号の出力とを交互に行わせるものに限定されない。たとえば、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、第１モードによる撮像信号の出力を２回連続して行わせた後に、第２モードによる画像信号のみの出力を１回行わせるサイクルを繰り返させてもよい。または、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、第１モードによる撮像信号の出力を１回行わせた後に、第２モードによる画像信号のみの出力を２回連続して行わせるサイクルを繰り返させてもよい。換言すると、読出制御部１０２ａは、撮像素子１０１に対して、時分割で第１モードと第２モードとを切り替えて、撮像信号もしくは画像信号のみを出力させるものであればよい。
【００９１】
（２）撮像素子１０１に設けられたＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの配列はベイヤー配列に限定されない。Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタの配列が、いわゆるＧストライプ配列となるように設けられていてもよい。
（３）制御回路１０２は、第１モードで撮像素子１０１から出力された画像信号を用いて露出演算およびＡＷＢ演算のいずれかを行うものであってもよく、または露出演算とＡＷＢ演算とを行わないものであってもよい。
【００９２】
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。
【符号の説明】
【００９３】
１０１…撮像素子、  １０２…制御回路、
１０２ａ…読出制御部、  １０２ｂ…焦点検出部、
１０２ｃ…画像処理部、  １０２ｄ…露出演算部、
１０２ｆ…第２焦点検出部、  １０３…ＬＣＤ駆動回路、
１０４…液晶表示器、  １２１…撮像用画素、
１２２…焦点検出用画素
【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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