(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-31
(45)【発行日】2022-11-09
(54)【発明の名称】撮像素子、及び撮像装置
(51)【国際特許分類】
H04N 5/232 20060101AFI20221101BHJP
G02B 7/28 20210101ALI20221101BHJP
G02B 7/34 20210101ALI20221101BHJP
G03B 13/36 20210101ALI20221101BHJP
H04N 5/225 20060101ALI20221101BHJP
H04N 5/378 20110101ALI20221101BHJP
H04N 5/369 20110101ALI20221101BHJP
【ＦＩ】
H04N5/232 450
G02B7/28 N
G02B7/34
G03B13/36
H04N5/225 300
H04N5/378
H04N5/369 600
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021023382
(22)【出願日】2021-02-17
(62)【分割の表示】P 2019198900の分割
【原出願日】2014-11-27
(65)【公開番号】P2021101540
(43)【公開日】2021-07-08
【審査請求日】2021-02-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000004112
【氏名又は名称】株式会社ニコン
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 宏之
【審査官】▲徳▼田 賢二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０７２５４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９１４０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１９１６５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２８１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－８９１０５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／２３２
Ｇ０２Ｂ ７／２８
Ｇ０２Ｂ ７／３４
Ｇ０３Ｂ １３／３６
Ｈ０４Ｎ ５／２２５
Ｈ０４Ｎ ５／３７８
Ｈ０４Ｎ ５／３６９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部及び第２光電変換部をそれぞれ有する複数の画素と、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号及び前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号をそれぞれ出力する制御と、前記第１信号及び前記第２信号を加算した第３信号を出力する制御と、前記第１信号及び前記第２信号及び前記第３信号を出力させる制御とを、焦点検出のための操作および画像データを記録するための操作および表示部に画像を表示するための操作のいずれかに基づいて切り替えて行う制御部と、
を備える撮像素子。
【請求項2】
請求項１に記載の撮像素子において、前記制御部は、表示部に画像を表示するために、前記第３信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項3】
請求項１または請求項２に記載の撮像素子において、前記制御部は、表示部に画像を表示するために、前記複数の画素のうち一部の画素の前記第３信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、焦点検出のために、前記第１信号及び前記第２信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、焦点検出のために、前記複数の画素のうち一部の画素の前記第１信号及び前記第２信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、焦点検出のために前記第１信号及び前記第２信号を出力させるとともに、表示部に画像を表示するために前記第３信号を出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、前記複数の画素のうち一部の画素の前記第１信号及び前記第２信号を出力させるとともに前記第３信号を出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項8】
請求項１から請求項７いずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、前記複数の画素のうち一部の画素の前記第１信号及び前記第２信号を出力させるとともに、前記複数の画素のうち他の画素の前記第３信号を出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項9】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、記憶部に記憶させる画像データを生成するために、前記第３信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項10】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、記憶部に記憶させる画像データを生成するために、前記複数の画素の前記第３信号のみを出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項11】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、焦点検出のために前記第１信号及び前記第２信号を出力させるとともに、記憶部に記憶させる画像データを生成するために前記第３信号を出力させる制御を行う撮像素子。
【請求項12】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、焦点検出のための前記第１信号及び前記第２信号の出力を、記憶部に記憶させる画像データを生成するため前記第３信号の出力よりも先に行う撮像素子。
【請求項13】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記第１信号及び前記第２信号をそれぞれ出力する第１出力部と、
前記第３信号を出力する第２出力部と、
を備える撮像素子。
【請求項14】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記制御部は、前記複数の画素の前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部の電荷蓄積時間を制御し、前記複数の画素のうち焦点検出のために前記第１信号及び前記第２信号を出力する画素の前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部の電荷蓄積時間と、前記複数の画素のうち表示部に画像を表示するために前記第１信号及び前記第２信号を出力する画素の前記第１光電変換部及び前記第２光電変換部の電荷蓄積時間とを異ならせる撮像素子。
【請求項15】
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記撮像素子は、前記第１信号及び前記第２信号と前記第３信号とを並行に出力可能な撮像素子。
【請求項16】
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の撮像素子において、前記複数の画素が設けられる第１基板と、
前記第１信号及び前記第２信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記第１信号及び前記第２信号を加算して前記第３信号を生成する加算部とが設けられ、前記第１基板と積層される第２基板と、を備える撮像素子。
【請求項17】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記第３信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像素子、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、画像生成用の信号（画像信号）と焦点検出用の信号（焦点検出信号）とを読み出し可能な撮像素子が知られている。例えば特許文献１には、焦点検出用素子が分散配置された撮像素子を有する撮像装置が記載されている。特許文献１に記載の撮像装置は、画像信号の加算読み出しを行う第１のモードと、少なくとも焦点検出信号を読み出す間引き読み出しを行う第２のモードとを有しており、例えば動画撮影など、撮像素子からの画像の読み出しを繰り返す際に、第２のモードを繰り返さないように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第５２４７２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術は、画像信号と焦点検出信号との同時読み出しと一方のみの読み出しとを動作状況に応じて適宜切り替えることができず、動作状況に応じた最適な動作を行うことができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第１の態様の撮像素子は、マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部及び第２光電変換部をそれぞれ有する複数の画素と、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号及び前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号をそれぞれ出力する制御と、前記第１信号及び前記第２信号を加算した第３信号を出力する制御と、前記第１信号及び前記第２信号及び前記第３信号を出力させる制御とを、焦点検出のための操作および画像データを記録するための操作および表示部に画像を表示するための操作のいずれかに基づいて切り替えて行う制御部と、を備える。
第２の態様の撮像装置は、上記に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記第３信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える。
第２の態様の撮像装置は、上記に記載の撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記第３信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、動作状況に応じた最適な動作を行う撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】一実施の形態の撮像素子を搭載したレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。
【図2】交換レンズの撮影画面上における焦点検出位置を示す図である。
【図3】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図4】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図5】焦点検出画素の構成を示す図である。
【図6】焦点検出画素の断面図である。
【図7】瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す図である。
【図8】撮像素子とボディ駆動制御装置との関係を詳細に示すブロック図である。
【図9】撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図10】１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作とを並行して行う場合のタイミングチャートである。
【図11】１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作とを並行して行う場合のタイミングチャートである。
【図12】一対のデータ列の相関演算結果を示す図である。
【図13】撮像素子２１２の説明図である。
【図14】第１駆動モードのタイミングチャートである。
【図15】第２駆動モードのタイミングチャートである。
【図16】第３駆動モードのタイミングチャートである。
【図17】第４駆動モードのタイミングチャートである。
【図18】第５駆動モードのタイミングチャートである。
【図19】連続撮影中に１行目から順に信号を読み出した場合のタイミングチャートである。
【図20】ボディ駆動制御装置２１４が実行する制御処理のフローチャートである。
【図21】第２駆動モードの変形例のタイミングチャートである。
【図22】第１～第５駆動モードについてのまとめを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。デジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、種々の交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。デジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、種々の交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
【0009】
交換レンズ２０２はレンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
【0010】
カメラボディ２０３は撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、シャッタ装置２１５、表示装置２１６、接眼レンズ２１７、ハーフミラー２１８、ファインダースクリーン２１９、ペンタプリズム２０７などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素兼焦点検出画素として機能する画素が二次元状に配置される。この撮像素子２１２については詳細を後述する。
【0011】
ボディ駆動制御装置２１４はマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成され、撮像素子２１２の駆動制御と撮像素子２１２からの出力信号の読み出しと、該出力信号に基づく焦点検出演算と交換レンズ２０２の焦点調節を繰り返し行うとともに、該出力信号に基づく画像処理演算と記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の送信を行う。
【0012】
シャッタ装置２１５はいわゆるフォーカルプレーンシャッタであり、撮像素子２１２の撮像面近傍に設けられる。表示装置２１６はカメラボディ２０３の背面に設けられ、液晶パネルによる表示画面を有する。
【0013】
ハーフミラー２１８は、通常位置と退避位置とに移動可能に構成されている。ハーフミラー２１８の通常位置は、図１に実線で示すように、交換レンズ２０２と撮像素子２１２との間である。ハーフミラー２１８が通常位置にあるとき、ハーフミラー２１８は、交換レンズ２０２から入射する被写体光の一部をカメラボディ２０３の上方に反射する。ハーフミラー２１８により反射された被写体光は、ファインダースクリーン２１９およびペンタプリズム２０７を介して接眼レンズ２１７に向かう。撮影者は接眼レンズ２１７から被写体像を観察することができる。被写体光の残りは、ハーフミラー２１８を透過してシャッタ装置２１５および撮像素子２１２に向かう。
【0014】
ハーフミラー２１８を透過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２の各画素で光電変換され、各画素の出力信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の各画素からの出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。
【0015】
ボディ駆動制御装置２１４がハーフミラー２１８を図１に破線で示す退避位置に移動させると、交換レンズ２０２からの被写体光は、ハーフミラー２１８により反射されることなくシャッタ装置２１５および撮像素子２１２に向かう。従って、ハーフミラー２１８が通常位置にある場合に比べて、シャッタ装置２１５および撮像素子２１２に向かう被写体光の光量は増加する。他方、ハーフミラー２１８が退避位置にあると、撮影者は接眼レンズ２１７を介して被写体像を観察することができない。ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８が退避位置にあるとき、撮像素子２１２からのスルー画像信号に基づきスルー画像を作成して表示装置２１６の表示画面に表示する。撮影者は、表示装置２１６が表示するスルー画像を観察することができる。ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８が通常位置にある場合と同様に、撮像素子２１２の各画素からの出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の各画素からの出力信号を処理して画像データを生成し、不図示の記憶媒体（例えばメモリカード等）に格納する。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。
【0016】
レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。
【0017】
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。
【0018】
（焦点検出エリア１０１の説明）
図２は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置（図１に不図示の操作部材の操作によりユーザーにより設定される）を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央に第２焦点検出エリア１０１ｂが配置されると共に、その上方に第１焦点検出エリア１０１ａが、下方に第３焦点検出エリア１０１ｃがそれぞれ配置される。換言すると、矩形の撮影画面１００の上方向から下方向にかけて、第１焦点検出エリア１０１ａ、第２焦点検出エリア１０１ｂ、第３焦点検出エリア１０１ｃが順に配置される。以下の説明において、これら３つの焦点検出エリアを、焦点検出エリア１０１と総称する。長方形で示す焦点検出エリア１０１は、撮影画面１００において水平方向に延在し、焦点検出エリア１０１の長手方向に沿って直線的に配列された画素の出力信号が焦点検出に用いられる。
図２は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置（図１に不図示の操作部材の操作によりユーザーにより設定される）を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央に第２焦点検出エリア１０１ｂが配置されると共に、その上方に第１焦点検出エリア１０１ａが、下方に第３焦点検出エリア１０１ｃがそれぞれ配置される。換言すると、矩形の撮影画面１００の上方向から下方向にかけて、第１焦点検出エリア１０１ａ、第２焦点検出エリア１０１ｂ、第３焦点検出エリア１０１ｃが順に配置される。以下の説明において、これら３つの焦点検出エリアを、焦点検出エリア１０１と総称する。長方形で示す焦点検出エリア１０１は、撮影画面１００において水平方向に延在し、焦点検出エリア１０１の長手方向に沿って直線的に配列された画素の出力信号が焦点検出に用いられる。
【0019】
（撮像素子２１２の説明）
図３、図４は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示したものである。図３は撮像画素兼焦点検出画素となる画素３１１（以降焦点検出画素３１１と称す）のレイアウトを示す図であって、焦点検出画素３１１が行方向（水平方光）および列方向（垂直方向）において二次元正方格子状に稠密に配列される。図４は図３に示す焦点検出画素３１１の配列における色フィルタの配列を示した図であって、焦点検出画素３１１にはベイヤー配列の規則に従って色フィルタ（Ｒ：赤色フィルタ、Ｇ：緑色フィルタ、Ｂ：青色フィルタ）が配置されている。
図３、図４は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示したものである。図３は撮像画素兼焦点検出画素となる画素３１１（以降焦点検出画素３１１と称す）のレイアウトを示す図であって、焦点検出画素３１１が行方向（水平方光）および列方向（垂直方向）において二次元正方格子状に稠密に配列される。図４は図３に示す焦点検出画素３１１の配列における色フィルタの配列を示した図であって、焦点検出画素３１１にはベイヤー配列の規則に従って色フィルタ（Ｒ：赤色フィルタ、Ｇ：緑色フィルタ、Ｂ：青色フィルタ）が配置されている。
【0020】
焦点検出画素３１１は、図５に示すように矩形のマイクロレンズ１０、垂直方向に延在する素子分離領域１５により２分割された一対の光電変換部１３，１４から構成される。一対の光電変換部１３，１４を統合すると、通常の撮像画素の光電変換部と同等のサイズとなる。なお簡潔のため図５において色フィルタは不図示としている。なお焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力を加算した場合、加算した出力が通常の撮像画素の光電変換部の出力と同等になるようにするため、素子分離領域１５の幅は出来る限り狭くし、一対の光電変換部１３，１４を近接させることが望ましい。
【0021】
図６は図５に示した焦点検出画素３１１の断面図であって、光電変換部１３，１４の上に近接して遮光マスク３０が形成され、遮光マスク３０の開口部３０ｄを通過した光を光電変換部１３，１４は受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上に色フィルタ３８が形成される。色フィルタ３８の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ｄに制限された光電変換部１３，１４の形状が前方に投影されて、一対の測距瞳を形成する。光電変換部１３，１４は半導体回路基板２９上に形成される。また光電変換部１３，１４を分離するために素子分離領域１５が形成される。以上のような構成により光電変換部１３，１４は交換レンズの射出瞳の一対の測距瞳を通過する一対の焦点検出光束をそれぞれ受光する。
【0022】
図７は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお焦点検出エリア１０１の焦点検出画素配列の一部分を拡大して示す。図７において、射出瞳９０は、交換レンズ２０２（図１参照）の予定結像面に配置されたマイクロレンズ１０から前方に距離ｄの位置に設定されている。この距離ｄは、マイクロレンズ１０の曲率、屈折率、マイクロレンズ１０と光電変換部１３，１４との間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。図７には他に、交換レンズの光軸９１、マイクロレンズ１０、光電変換部１３、１４、焦点検出画素３１１、焦点検出光束７３、７４が示されている。
【0023】
測距瞳９３は、開口部３０ｄにより制限された光電変換部１３がマイクロレンズ１０により投影されたものである。同様に、測距瞳９４は、開口部３０ｄにより制限された光電変換部１４がマイクロレンズ１０により投影されたものである。測距瞳９３，９４は、射出瞳９０のうちの互いに異なる部分領域であり、水平方向に並ぶとともに、光軸９１を通る垂直線に対して線対称な形状となっている。
【0024】
図７では、撮影光軸９１近傍の焦点検出エリア１０１における隣接する５つの焦点検出画素３１１を模式的に例示しているが、画面周辺に配置された焦点検出画素３１１においても、各光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳９３、９４から各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。マイクロレンズ１０により、一対の光電変換部１３および１４と上述した互いに異なる部分領域、すなわち一対の測距瞳９３および９４とが互いに共役関係になる。
【0025】
以上のような構成により、光電変換部１３は測距瞳９３を通過し、焦点検出画素３１１のマイクロレンズ１０に向かう光束７３によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部１４は測距瞳９４を通過し、焦点検出画素３１１のマイクロレンズ１０に向う光束７４によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【0026】
上述した焦点検出エリア１０１において水平方向に配列した複数の焦点検出画素３１１の光電変換部１３，１４の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９３と測距瞳９４をそれぞれ通過する焦点検出用光束７３，７４が焦点検出画素３１１の配列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に一対の測距瞳９３，９４の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。具体的には像ズレ量（光軸９１に垂直な面内の量）に対し所定の変換係数（測距瞳距離ｄを測距瞳９３，９４の重心間隔で除した値）を乗ずることによりデフォーカス量（光軸９１の方向における結像面と予定結像面との偏差）が算出されることになる。
【0027】
また全画面において各焦点検出画素３１１の光電変換部１３，１４の出力を加算した出力信号を得ることにより、通常の撮像画素をベイヤー配列した場合と同等の画像信号を得ることが出来る。
【0028】
図８は、本発明に関連する部分の撮像素子２１２とボディ駆動制御装置２１４との関係を詳細に示すブロック図であって、ボディ駆動制御装置２１４内には撮像素子制御部２２０、バッファメモリ２２１、ＣＰＵａ（マイクロコンピュータ）２２２、ＣＰＵｂ（マイクロコンピュータ）２２３が収納される。撮像素子２１２は撮像素子制御部２２０の制御に従って焦点検出画素３１１の電荷蓄積制御（電荷蓄積時間および電荷蓄積タイミング）および信号の出力制御を行なう。撮像素子２１２は後述するように焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号をＡＤ変換するとともにチャネル１からデジタルデータ（焦点検出用のデータ）として出力すると同時に焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータをデジタル加算したデジタルデータ（通常の撮像画素の出力信号と同等な信号）をチャネル２からデジタルデータとして出力する。チャネル１およびチャネル２から出力されたデジタルデータは、それぞれ１フレーム分のデジタルデータとしてバッファメモリ２２１に一時的に格納される。ＣＰＵａ２２２はバッファメモリ２２１に格納された焦点検出エリアの焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータ（焦点検出信号）に対して後述する処理を行なって焦点検出を行なう。ＣＰＵｂ２２３はバッファメモリ２２１に格納された１フレーム分のデジタルデータ（画像信号）に対して周知の画像処理を行なって画像データを生成し、画像表示や画像記録を行う。
【0029】
以上のように撮像素子２１２からは焦点検出信号と画像信号が別チャネルを介して時間的にオーバーラップして出力される。また焦点検出信号と画像信号は個別のＣＰＵ２２２，２２３において処理されるので、焦点検出処理と画像処理を時間的に分離する必要がなく、同時に独立して行なうことができる。
【0030】
次に２つのチャネルから同時に焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータと、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータをデジタル加算したデジタルデータ（通常の撮像画素の出力信号と同等な信号）を出力可能な撮像素子２１２の構成について図９を用いて説明する。
【0031】
図９は、撮像素子２１２（ＣＭＯＳイメージセンサ）の構成を示すブロック図である。撮像素子２１２は、一対の光電変換部１３，１４を含む焦点検出画素３１１が行列状（マトリックス状）に多数２次元配置されてなる画素アレイ部４０に加えて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、第２ラインメモリ４４、第２列走査回路５１、第２水平出力回路４５、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第１列走査回路５２、第１水平出力回路４９およびタイミング制御回路５０を有する構成となっている。
【0032】
このシステム構成において、タイミング制御回路５０は、外部から入力されるマスタークロックおよび撮像素子制御部２２０から入力される制御信号に基づいて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などの動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成し、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などに対して与える。
【0033】
また、画素アレイ部４０の各焦点検出画素３１１を駆動制御する周辺の駆動系や信号処理系、即ち行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１、第１水平出力回路４９、第２水平出力回路４５およびタイミング制御回路５０などは、画素アレイ部４０と同一のチップ（半導体基板）上に集積される。これらが集積されるチップは、画素アレイ部４０のチップに積層される。
【0034】
焦点検出画素３１１としては、ここでは図示を省略するが、一対の光電変換部１３，１４（例えば、フォトダイオード）に加えて、例えば、当該光電変換部１３，１４で光電変換して得られる電荷をＦＤ（フローティングディフュージョン）部に転送する転送トランジスタと、当該ＦＤ部の電位を制御するリセットトランジスタと、ＦＤ部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタとを有する３トランジスタ構成のものや、さらに画素選択を行うための選択トランジスタを別に有する４トランジスタ構成のものなどを用いることができる。
【0035】
画素アレイ部４０には、焦点検出画素３１１が２Ｎ行２Ｍ列分だけ２次元配置される。換言すると、画素アレイ部４０は、２Ｍ個の焦点検出画素３１１が水平方向に配列された焦点検出画素群を各行に有し、その焦点検出画素群が、水平方向に交差する垂直方向に２Ｎ行配置される。図９において左上の焦点検出画素３１１が１行目、１列目の画素であり、この画素にはベイヤー配列の緑色のフィルタが配置され、１行目の画素群として配列される焦点検出画素には緑色のフィルタと青色のフィルタが配置される。この２Ｎ行２Ｍ列の画素配置に対して行毎に１系統の行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））が配線され、列毎に２本の列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）が配線されている。行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））の各一端は、行走査回路４１の各行に対応した各出力端に接続され、各行制御線２１には制御信号Ｒ（１）～Ｒ（２Ｎ）が出力される。行走査回路４１は、シフトレジスタなどによって構成され、行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））を介して画素アレイ部４０の行アドレスや行走査の制御を行う。
【0036】
同一行の各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（１），・・・，Ｒ（Ｌ），・・・，Ｒ（２Ｎ）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の一方の光電変換部１３は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（ｍ）ｂに接続され、光電変換部１３の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ｂに出力される。また各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の他方の光電変換部１４は列毎に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（ｍ）ａに接続され、光電変換部１４の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ａに出力される。例えば行走査回路４１から与えられる制御信号Ｒ（Ｌ）により画素アレイ部４０のＬ行目の焦点検出画素群を構成する焦点検出画素３１１が選択された場合には、Ｌ行目の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力されることになる。
【0037】
カラムＡＤ変換装置４２は、画素アレイ部４０の画素列に対応して設けられた列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ毎に設けられたＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂを有し、画素アレイ部４０の各焦点検出画素３１１から列毎に出力される一対のアナログ信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＡ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号に変換して出力する。「Ｈビット」はビット数を表し、例えば１０ビット、１２ビット、１４ビット等である。
【0038】
第２ラインメモリ４４は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する各ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）毎に設けられたメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）を有し、ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）毎に出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ２に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第２ラインメモリ４４の各メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号がデジタル信号として記憶されることになる。
【0039】
カラムデジタル加算装置４６は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））毎に設けられたデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））を有し、一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））から出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＤ１に応じて加算し、Ｈビットの加算デジタル信号として出力する。
【0040】
第１ラインメモリ４８は、カラムデジタル加算装置４６を構成する各デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））毎に設けられたメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））を有し、デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））毎に出力される加算デジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第１ラインメモリ４８の各メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）がデジタル信号として記憶されることになる。
【0041】
第２列走査回路５１は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第２ラインメモリ４４におけるメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）の列アドレスや列走査の制御を行う。第２ラインメモリ４４は第２列走査回路５１から与えられる走査信号ＴＳ２に応じて動作し、メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）の各々で記憶されたＨビットのデジタル信号は順に第２水平出力回路４５に読み出され、当該第２水平出力回路４５を経由して焦点検出用の一対の光電変換部１３，１４の出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
【0042】
第１列走査回路５２は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第１ラインメモリ４８におけるメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の列アドレスや列走査の制御を行う。第１ラインメモリ４８は第１列走査回路５２から与えられる走査信号ＴＳ１に応じて動作し、メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の各々で記憶されたＨビットの加算デジタル信号は順に第１水平出力回路４９に読み出され、当該第１水平出力回路４９を経由して撮像画素の出力信号と同等な出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
【0043】
次に、図９に示した撮像素子の構成において、１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作を並行して行う場合について、図１０、図１１のタイミングチャートを用いて説明する。図１０、図１１において、ＶＳは１フレーム期間を示す垂直同期信号、ＨＳは１水平走査期間を示す水平同期信号である。
【0044】
図１０に示す動作では、水平同期信号ＨＳに同期して行走査回路４１から画素アレイ部４０に制御信号Ｒ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）～Ｒ（２ｎ＋１）、Ｒ（２ｎ＋２）、Ｒ（２ｎ＋３）～Ｒ（Ｎ）が順次発せられ、制御信号Ｒ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）～Ｒ（２ｎ＋１）、Ｒ（２ｎ＋２）、Ｒ（２ｎ＋３）～Ｒ（Ｎ）に応じた行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に順次出力される。
【0045】
図１１は、図１０における（２ｎ＋１）行、（２ｎ＋２）行、（２ｎ＋３）行の動作部分を拡大した図である。制御信号Ｒ（２ｎ＋１）により画素アレイ部４０の（２ｎ＋１）行が選択されると、（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力される。列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号は制御信号ＴＡ１に応じて、列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）に接続されたカラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）によりデジタル信号に変換される。
【0046】
デジタル変換された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＭ２に応じて、カラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）に接続された第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）に記憶される。
【0047】
それと同時にデジタル変換された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＤ１に応じて、カラムＡＤ変換装置４２を構成する一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））毎に設けられたカラムデジタル加算装置４６のデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））により加算される。
【0048】
一対の光電変換部１３，１４の出力信号が加算された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の加算デジタル信号は、制御信号ＴＭ１に応じて、カラムデジタル加算装置４６のデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））に接続された第１ラインメモリ４８のメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶される。
【0049】
第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）に記憶された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、走査信号ＴＳ２に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力される。第２水平出力回路４５から出力されたデジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の焦点検出用のＣＰＵａ２２２が、交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態を検出し、その焦点状態を調節する。
【0050】
同じく第１ラインメモリ４８のメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶された一対の光電変換部１３，１４の出力信号が加算された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の加算デジタル信号は、走査信号ＴＳ１に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第１水平出力回路４９から外部に順次シリアル出力される。第１水平出力回路４９から出力された加算デジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の画像処理用のＣＰＵｂ２２３が、画像データを生成する。
【0051】
次の水平同期信号ＨＳに同期して制御信号Ｒ（２ｎ＋２）が発せられ、画素アレイ部４０の（２ｎ＋２）行が選択されると、（２ｎ＋２）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号に対して同様な動作で処理が繰り返される。さらに次の水平同期信号ＨＳに同期した制御信号Ｒ（２ｎ＋３）の下で同様な処理が繰り返される。
【0052】
なお、本実施形態では、焦点検出エリア１０１（図２）は、１つの行全体ではなく、１つの行の一部に設けられている。従って、焦点検出エリア１０１が存在する行の各画素から光電変換信号を読み出す際に、焦点検出エリア１０１外の画素についても光電変換信号が読み出されることになる。この余分な画素からの光電変換信号は、焦点検出信号に含めずに、単に無視する。なお、焦点検出信号の読み出しの際に、この余分な画素が読み出されないように第２列走査回路５１を構成してもよい。
【0053】
次に、像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）の詳細について以下説明する。なお焦点検出画素３１１の一対のデータはベイヤー配列における同色の色毎に分別される。
【0054】
焦点検出画素３１１が検出する一対の像は、測距瞳９３，９４がレンズの絞り開口によりけられて光量バランスが崩れている可能性があるので、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。焦点検出画素３１１の配列から読み出された一対のデータ列をＡ１ｎ（Ａ１１，・・・，Ａ１ｊ：ｊはデータ数）、Ａ２ｎ（Ａ２１，・・・，Ａ２ｊ）として色の相違による区別をなくして一般化して示すと、一対のデータ列をＡ１ｎ、Ａ２ｎに対し特開２００７－３３３７２０号公報に開示された下記の相関演算式（１）を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ・Ａ２ｎ＋１＋ｋ－Ａ２ｎ＋ｋ・Ａ１ｎ＋１｜ ・・・（１）
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ・Ａ２ｎ＋１＋ｋ－Ａ２ｎ＋ｋ・Ａ１ｎ＋１｜ ・・・（１）
【0055】
（１）式において、Σ演算はｎについて累積される。ｎのとる範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１ｎ、Ａ１ｎ＋１、Ａ２ｎ＋ｋ、Ａ２ｎ＋１＋ｋのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。（１）式の演算結果は、図１２（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１２（ａ）ではｋ＝ｋｊ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小（小さいほど相関度が高い）になる。
【0056】
次に、（２）式から（５）式の３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値Ｃ（Ｘ）を与えるシフト量Ｘを求める。
Ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）
Ｃ（Ｘ）＝Ｃ（ｋｊ）－｜Ｄ｜ ・・・（３）
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ ・・・（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）－Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ）｝
・・・（５）
Ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）
Ｃ（Ｘ）＝Ｃ（ｋｊ）－｜Ｄ｜ ・・・（３）
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ ・・・（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）－Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ）｝
・・・（５）
【0057】
（２）式で算出されたずらし量Xの信頼性があるかどうかは次のようにして判定される。図１２（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（Ｘ）の値が大きくなる。したがって、Ｃ（Ｘ）が所定のしきい値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。あるいは、Ｃ（Ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（Ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。
【0058】
図１２（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋｍｉｎ～ｋｍａｘの間で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（Ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。
【0059】
算出されたずらし量Ｘの信頼性があると判定された場合は、（６）式により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・Ｘ ・・・（６）
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・Ｘ ・・・（６）
【0060】
（６）式において、ＰＹは焦点検出画素３１１の画素ピッチの２倍の値（同色の焦点検出画素の画素ピッチ）となる。
【0061】
（６）式により算出された像ズレ量ｓｈｆｔに所定の変換係数ｋを乗じててデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。
ｄｅｆ＝ｋ・ｓｈｆｔ１ ・・・（７）
ｄｅｆ＝ｋ・ｓｈｆｔ１ ・・・（７）
【0062】
（７）式において変換係数ｋは一対の測距瞳９３，９４の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換係数であり、光学系の絞りＦ値に応じて変化するものである。
【0063】
このようにしてベイヤー配列の３色に対して３つのデフォーカス量が算出されるので、単純平均または重み付け平均などの平均化処理を行なって、選択された焦点検出エリアにおける最終的なデフォーカス量が算出される。
【0064】
（撮像素子２１２から読み出される信号の説明）
図１３は、撮像素子２１２の説明図である。前述の通り、撮像素子２１２は、複数の焦点検出画素３１１を水平方向に配列した焦点検出画素群を各行に有し、その焦点検出画素群を、水平方向に交差する垂直方向に複数行（例えば３０００行）配置した構成を有している。図１３に示す矩形の撮影画面１００には、説明の便宜上、Ｌ１～Ｌ２３の２３行を模式的に図示している。以下、撮像素子２１２がこれら２３行のみを有している前提で説明を行うが、実際にはより多数の行が存在してよい。
図１３は、撮像素子２１２の説明図である。前述の通り、撮像素子２１２は、複数の焦点検出画素３１１を水平方向に配列した焦点検出画素群を各行に有し、その焦点検出画素群を、水平方向に交差する垂直方向に複数行（例えば３０００行）配置した構成を有している。図１３に示す矩形の撮影画面１００には、説明の便宜上、Ｌ１～Ｌ２３の２３行を模式的に図示している。以下、撮像素子２１２がこれら２３行のみを有している前提で説明を行うが、実際にはより多数の行が存在してよい。
【0065】
撮像素子制御部２２０は、記憶媒体に記憶するための撮影画像データを生成する際には、全ての行の焦点検出画素３１１から画像信号を読み出す。その一方、撮像素子制御部２２０は、いわゆるスルー画を生成する際には、それら複数行のうち特定の行を間引いて画像信号を読み出す（いわゆる間引き読み出し）。例えば、撮像素子２１２が有するＬ１～Ｌ２３の計２３行分の画素列について、３行おきに読み出しを行う。つまり、スルー画の生成の際には、行Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７、Ｌ１０、Ｌ１３、Ｌ１６、Ｌ１９、Ｌ２２から画像信号が読み出される。従って、読み出される画像信号は全行数の約３分の１行分の画像信号となる。以下の説明では、間引き読み出しされた画像信号（間引き読み出しされなかった場合に比べて行数の少ない画像信号）を、便宜上、スルー画像信号と称する。
【0066】
なお、３行おきとしたのは、図４に示した色フィルタの配列に適応するためである。例えば２行おきに読み出してしまうと、緑色フィルタと青色フィルタが配置された行しか読み出されなくなったり、赤色フィルタと緑色フィルタが配置された行しか読み出されなくなったりしてしまう。
【0067】
図１３に模式的に示す通り、焦点検出エリア１０１は、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１に配置されている。このように、焦点検出エリア１０１は、間引き読み出しにより読み出される行以外の行に配置される。つまり、焦点検出エリア１０１は、１行目、４行目、７行目、…以外の行に配置される。
【0068】
（連写モードの説明）
デジタルスチルカメラ２０１は、連続撮影を行うための連写モードを有している。撮影者は、連写モードを有効にしたり、無効にしたりすることができる。連写モードが有効になっている場合、ボディ駆動制御装置２１４はレリーズスイッチが全押し状態である間に繰り返し撮影を行う。つまり、レリーズスイッチが全押し状態でなくなるまで、繰り返し撮影を行う。この繰り返し撮影において、ボディ駆動制御装置２１４は、撮影と撮影との間に自動焦点調節を行う。つまり、連続撮影のコマ間において被写体が移動している場合、その被写体の動きに追従してピント位置を変化させる。これにより、連続撮影の各コマについて、ピントの合った画像データを得ることができる。
デジタルスチルカメラ２０１は、連続撮影を行うための連写モードを有している。撮影者は、連写モードを有効にしたり、無効にしたりすることができる。連写モードが有効になっている場合、ボディ駆動制御装置２１４はレリーズスイッチが全押し状態である間に繰り返し撮影を行う。つまり、レリーズスイッチが全押し状態でなくなるまで、繰り返し撮影を行う。この繰り返し撮影において、ボディ駆動制御装置２１４は、撮影と撮影との間に自動焦点調節を行う。つまり、連続撮影のコマ間において被写体が移動している場合、その被写体の動きに追従してピント位置を変化させる。これにより、連続撮影の各コマについて、ピントの合った画像データを得ることができる。
【0069】
（撮像素子２１２の駆動モードの説明）
撮像素子制御部２２０は、撮像素子２１２を、第１駆動モード～第５駆動モードの５種類の駆動モードを適宜切り替えて駆動する。以下、これら５種類の駆動モードについて順に説明する。
撮像素子制御部２２０は、撮像素子２１２を、第１駆動モード～第５駆動モードの５種類の駆動モードを適宜切り替えて駆動する。以下、これら５種類の駆動モードについて順に説明する。
【0070】
図１４は、第１駆動モードのタイミングチャートである。第１駆動モードはスルー画像信号のみを読み出す駆動モードである。第１駆動モードにおいて、撮像素子制御部２２０は、期間Ｔａ（例えば６０分の１秒、すなわち約１６．７ミリ秒）ごとに画像信号の間引き読み出しを行う。つまり、１フレーム分の読み出しは、行Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７…の順に行われる。
【0071】
図１４において、時刻ｔ１に第１駆動モードによる撮像素子２１２の駆動が開始される。撮像素子制御部２２０は、まず行Ｌ１の各画素をリセットし、電荷蓄積を開始する。次に撮像素子制御部２２０は、行Ｌ４の各画素をリセットし、電荷蓄積を開始する。撮像素子制御部２２０は、以下、順に各行をリセットして電荷蓄積を開始する。最後の行Ｌ２３について、時刻ｔ２にリセットと電荷蓄積開始が完了する。
【0072】
撮像素子制御部２２０は、駆動を開始した時刻ｔ１から期間Ｔａ後の時刻ｔ３に、行Ｌ１の各画素からの信号読み出しとリセットを行う。続いて、順に行Ｌ４、Ｌ７、…の各行について、各画素からの信号読み出しとリセットが行われる。これにより、１フレーム分のスルー画像信号が得られる。撮像素子制御部２２０は、その後、期間Ｔａごとに同様の制御を行う。これにより、期間Ｔａごとに、スルー画像信号が読み出される。撮像素子制御部２２０は行Ｌ１から順にリセットや読み出し等を行うので、行ごとにリセットや読み出し等の開始時刻が異なることになるが、行ごとの露光時間Ｔｂは同一になる。
【0073】
図１５は、第２駆動モードのタイミングチャートである。第２駆動モードは、スルー画像信号と焦点検出信号とを並行して読み出すモードである。第２駆動モードにおいて、撮像素子制御部２２０は、期間Ｔａ（例えば６０分の１秒、すなわち約１６．７ミリ秒）ごとに画像信号の間引き読み出しを行うと共に、期間Ｔｃ（例えば６０分の１秒、すなわち約１６．７ミリ秒）ごとに焦点検出エリア１０１の存在する行から焦点検出信号を読み出す。なお、画像信号と焦点検出信号の読み出しタイミング（位相）は連続していてもよいし、間隔が空いていてもよい。
【0074】
撮像素子制御部２２０は、時刻ｔ４に行Ｌ３のリセットを行い、電荷蓄積を開始する。続いて撮像素子制御部２２０は、行Ｌ１２、Ｌ２１を順にリセットして電荷蓄積を開始し、時刻ｔ５に全行のリセットが完了する。焦点検出エリア１０１に対応する行は３行のみであるので、全行のリセットに要する時間（時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間）は、間引き読み出しを行う全行のリセットに要する時間（図１４の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間）よりも短い。図１５では、焦点検出信号の読み出しタイミングをスルー画像信号の読み出しタイミングとは異ならせているが、焦点検出信号の露光時間Ｔｄはスルー画像信号の露光時間Ｔａ（図１４）と同一になっている。
【0075】
図１６は、第３駆動モードのタイミングチャートである。第３駆動モードは、焦点検出信号のみを読み出す駆動モードである。第３駆動モードにおいて、撮像素子制御部２２０は、期間Ｔｃ（例えば６０分の１秒、すなわち約１６．７ミリ秒）ごとに焦点検出エリア１０１の存在する行から焦点検出信号を読み出す。つまり、第３駆動モードは第２駆動モードからスルー画像信号の読み出しを省いた駆動モードである。
【0076】
図１７は、第４駆動モードのタイミングチャートである。第４駆動モードは、いわゆる本撮影（記憶用の画像データを作成する撮影）のための駆動モードである。つまり、第４駆動モードは、撮像素子２１２が有する全行から画像信号を読み出す駆動モードである。第４駆動モードにおいて、撮像素子制御部２２０は、全行（行Ｌ１～Ｌ２３）から画像信号の読み出しを行う。第１駆動モードなどとは異なり、第４駆動モードでは、露光時間はシャッタ装置２１５により制御される。以下、この点について詳述する。
【0077】
まず時刻ｔ８に、撮像素子制御部２２０は行Ｌ１のリセットを行い、電荷蓄積を開始する。その後、行Ｌ２以降の各行について順にリセットを行い、電荷蓄積を開始する。全ての行についてリセットが完了した後の時刻ｔ９に、撮像素子制御部２２０はシャッタ装置２１５の先幕の走行を開始させる。時刻ｔ９から所望の露光時間Ｔｅだけ後の時刻ｔ１０に、撮像素子制御部２２０はシャッタ装置２１５の後幕の走行を開始させる。後幕の走行が完了した後の時刻ｔ１１に、撮像素子制御部２２０は行Ｌ１から順に画像信号の読み出しを行う。
【0078】
つまり、撮像素子制御部２２０は各行について所望の露光時間Ｔｅよりも十分に長い時間だけ電荷蓄積が行われるようにしておき、その電荷蓄積時間内でシャッタ装置２１５を走行させる。撮像素子制御部２２０は、シャッタ装置２１５の走行が完了した後、１行目から順に読み出しを行う。
【0079】
図１８は、第５駆動モードのタイミングチャートである。第５駆動モードは、画像信号と焦点検出信号とを並行して読み出すモードであり、特に前述の連写モードに対応するためのモードである。図１８のタイミングチャートは、少なくとも２回の連続撮影を行うときのタイミングチャートとなっている。
【0080】
第５駆動モードにおいて撮像素子制御部２２０は、第４駆動モードと同様に、露光時間をシャッタ装置２１５により制御する。時刻ｔ１２に第５駆動モードによる駆動が開始されると、撮像素子制御部２２０は、まず焦点検出エリア１０１が存在する行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１について、他の行に先だってリセットを行い、電荷蓄積を他の行よりも先に開始する。
【0081】
行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１についてリセットが完了すると（時刻ｔ１３）、撮像素子制御部２２０は、先頭の行Ｌ１から順にリセットを行い、電荷蓄積を開始する。このとき、既にリセットした行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１はリセットを行わない。全ての行のリセットが完了した後、撮像素子制御部２２０は、第４駆動モードと同様に、シャッタ装置２１５を走行させる。シャッタ装置２１５の走行完了後の時刻ｔ１４に、撮像素子制御部２２０は、焦点検出エリア１０１が存在する行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１から順に画像信号および焦点検出信号を並行して読み出すと共に、各行をリセットして次の電荷蓄積を開始する。
【0082】
行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１からの読み出しおよびリセットが完了すると、撮像素子制御部２２０は引き続き行Ｌ１から順に画像信号の読み出しおよびリセットを開始する。全ての行からの画像信号の読み出しが完了すると、ＣＰＵｂ２２３はこれに基づき画像データを作成して不図示の記憶媒体に記憶する。以上が１回目の撮影である。その後、１回目の撮影と同様に、シャッタ装置２１５の走行や画像信号および焦点検出信号の読み出しが繰り返される。
【0083】
時刻ｔ１４において、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１から焦点検出信号が読み出されると、ＣＰＵａ２２２は、その焦点検出信号に基づく焦点検出演算を開始する。なお、ＣＰＵａ２２２による焦点検出演算は、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１の各々について個別に行うことができるので、これら３行全てから焦点検出信号が読み出されるのを待つ必要はない。つまり、まず行Ｌ３から焦点検出信号が読み出されると、ＣＰＵａ２２２は行Ｌ１２から焦点検出信号が読み出されるのを待つことなく、すぐに行Ｌ３からの焦点検出信号に基づく焦点検出演算を行う。
【0084】
全ての焦点検出演算が完了すると（時刻ｔ１５）、ボディ駆動制御装置２１４は、それらの焦点検出演算により算出されたデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６に送信する。レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。
【0085】
なお、焦点検出エリア１０１は３つ存在するので、デフォーカス量も各々のエリアに対応する３つの値が算出される。ボディ駆動制御装置２１４は、それら３つの焦点検出エリア１０１から焦点調節の対象とするエリアを選択し、選択した焦点検出エリア１０１に対応するデフォーカス量のみをレンズ駆動制御装置２０６に送信する。焦点調節の対象とするエリアの選択方法は、例えばデフォーカス量の絶対値が最も小さいエリアとしてもよいし、優先的に焦点調節が為される優先エリアを予め設定する（または撮影者が選択する）ようにし、その優先エリアが優先的に選択されるようにしてもよい。あるいは、至近端に最も近い被写体部分や無限遠端に最も近い被写体部分が存在するエリアが選択されるようにしてもよい。
【0086】
以上に説明したように、撮像素子制御部２２０は、焦点検出エリア１０１が存在する行からの画像信号および焦点検出信号の読み出しを、他の行からの画像信号の読み出しよりも先に行う。このようにしたのは、連続撮影を行う場合において、コマ間の焦点調節を可能にするためである。この点について、図１８および図１９を参照して説明する。
【0087】
図１９は、本実施形態とは異なり、連続撮影中に１行目すなわち行Ｌ１から順に画像信号や焦点検出信号を読み出した場合のタイミングチャートである。図１９では、時刻ｔ１７に撮像素子２１２の駆動が開始されると、行Ｌ１から行Ｌ２３まで順にリセットを行い電荷蓄積を開始する。シャッタ装置２１５の走行後、行Ｌ１から順に画像信号の読み出しを開始する（時刻ｔ１８）。このとき、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１については、画像信号と並行して焦点検出信号も読み出す。また、焦点検出信号を読み出したことに応じて、ＣＰＵａ２２２による焦点検出演算を行う。
【0088】
ここで、全ての焦点検出エリア１０１に対応する焦点検出信号の読み出しが完了する時刻は、行Ｌ２１からの読み出しが完了する時刻ｔ１９である。従って、ＣＰＵａ２２２による焦点検出演算が完了するのは、時刻ｔ１９より後の時刻ｔ２０である。必然的に、フォーカシング用レンズ２１０は、時刻ｔ２０に開始された焦点検出演算が完了する時刻ｔ２０より後に駆動されることになる。ところが、時刻ｔ２０は、次のコマ（２回目の撮影）に係るシャッタ装置２１５の走行開始時刻ｔ２１に近く、フォーカシング用レンズ２１０を駆動するために必要な時間を確保することができない。
【0089】
シャッタ装置２１５の走行中にフォーカシング用レンズ２１０が駆動されると、撮影中の画像に悪影響を及ぼしてしまう。従って、ここで演算されたデフォーカス量に基づくフォーカシング用レンズ２１０の駆動は、２回目の撮影に係るシャッタ装置２１５の走行が完了してから行われなければならない（時刻ｔ２２）。つまり、図１９に示すタイムチャートでは、１回目の撮影時に得られた焦点検出信号を、２回目の撮影に反映することができない。
【0090】
本実施形態では、第５駆動モードにおいて、焦点検出エリア１０１が存在する行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１からの焦点検出信号の読み出しを、他の行よりも先に行うので、焦点調節のために十分な時間を確保することができ、焦点検出結果を次の撮影に反映することが可能になる。
【0091】
図２２（ａ）に、以上で説明した第１～第５駆動モードにおいて読み出される信号をまとめた表を示す。
【0092】
（表示モードの説明）
デジタルスチルカメラ２０１は、ＯＶＦモード（光学ビューファインダーモード）とＬＶモード（ライブビューモード）の２種類の表示モードを有している。ＯＶＦモードとＬＶモードは、互いに排他的に設定される。つまり、ＯＶＦモードが設定されているときＬＶモードは設定されず、ＬＶモードが設定されるとＯＶＦモードは設定されていない状態になる。以下、これら２種類の表示モードについて順に説明する。
デジタルスチルカメラ２０１は、ＯＶＦモード（光学ビューファインダーモード）とＬＶモード（ライブビューモード）の２種類の表示モードを有している。ＯＶＦモードとＬＶモードは、互いに排他的に設定される。つまり、ＯＶＦモードが設定されているときＬＶモードは設定されず、ＬＶモードが設定されるとＯＶＦモードは設定されていない状態になる。以下、これら２種類の表示モードについて順に説明する。
【0093】
ＯＶＦモードは、ハーフミラー２１８が通常位置にあるモードである。ＯＶＦモードが設定されているとき、撮影者は接眼レンズ２１７、すなわち光学ファインダーを用いて被写体像を観察する。ボディ駆動制御装置２１４は、ＯＶＦモードが設定されており、撮影者から特に操作が為されていないとき、撮像素子２１２を駆動しない。
【0094】
撮影者がレリーズスイッチを半押しすると、ボディ駆動制御装置２１４はハーフミラー２１８を通常位置に置いたまま撮像素子２１２を第３駆動モードで駆動し、焦点検出信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出した焦点検出信号に基づき自動焦点調節制御を行う。
【0095】
連写モードが設定されていないときに撮影者がレリーズスイッチを全押しすると、ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８を退避位置に移動した後に撮像素子２１２を第４駆動モードで駆動し、画像信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出した画像信号に基づき撮影画像データを作成し、不図示の記憶媒体に記憶する。その後、ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８を通常位置に復帰させる。
【0096】
連写モードが設定されているときに撮影者がレリーズスイッチを全押しすると、ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８を退避位置に移動した後に撮像素子２１２を第５駆動モードで駆動し、画像信号および焦点検出信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出した画像信号に基づき撮影画像データを作成して不図示の記憶媒体に記憶すると共に、読み出した焦点検出信号に基づき自動焦点調節制御を行う。ボディ駆動制御装置２１４は、撮影者がレリーズスイッチを全押ししている間、繰り返し上記の動作を実行する。撮影者がレリーズスイッチの全押しを取りやめると、ボディ駆動制御装置２１４は、ハーフミラー２１８を通常位置に復帰させる。
【0097】
ＬＶモードは、ハーフミラー２１８が退避位置にあるモードである。ＬＶモードが設定されているとき、撮影者は表示装置２１６に表示されるスルー画を観察する。ボディ駆動制御装置２１４は、ＬＶモードが設定されているとき、撮像素子２１２を第１駆動モードで駆動し、スルー画像信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出したスルー画像信号に基づきスルー画像を作成して表示装置２１６に表示する。
【0098】
撮影者がレリーズスイッチを半押しすると、ボディ駆動制御装置２１４は撮像素子２１２を第２駆動モードで駆動し、スルー画像信号および焦点検出信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出したスルー画像信号に基づきスルー画像を作成して表示装置２１６に表示すると共に、読み出した焦点検出信号に基づき自動焦点調節制御を行う。
【0099】
連写モードが設定されていないときに撮影者がレリーズスイッチを全押しすると、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第４駆動モードで駆動し、画像信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出した画像信号に基づき撮影画像データを作成し、不図示の記憶媒体に記憶する。
【0100】
連写モードが設定されているときに撮影者がレリーズスイッチを全押しすると、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第５駆動モードで駆動し、画像信号および焦点検出信号を読み出す。ボディ駆動制御装置２１４は、読み出した画像信号に基づき撮影画像データを作成して不図示の記憶媒体に記憶すると共に、読み出した焦点検出信号に基づき自動焦点調節制御を行う。
【0101】
図２０は、ボディ駆動制御装置２１４が実行する制御処理のフローチャートである。まずステップＳ１０において、ボディ駆動制御装置２１４は、デジタルスチルカメラ２０１全体を電源オン状態にする。ステップＳ２０でボディ駆動制御装置２１４は、表示モードの初期設定を行う。図２０では一例として、表示モードをＬＶモードに設定している。
【0102】
ステップＳ３０でボディ駆動制御装置２１４は、撮影者により所定の表示モード切替操作が為されたか否かを判定する。表示モード切替操作が為された場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ４０に進める。ステップＳ４０でボディ駆動制御装置２１４は、現在の表示モードをＯＶＦモードとＬＶモードとの間で切り替え、処理をステップＳ５０に進める。つまり、現在ＯＶＦモードが設定されていればＬＶモードを設定し、現在ＬＶモードが設定されていればＯＶＦモードを設定する。他方、ステップＳ３０において撮影者により表示モード切替操作が為されていない場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ５０に進める。
【0103】
なお、図２０では表示モードの切替についてのみ図示しているが、ステップＳ３０～Ｓ４０と同様に、撮影者は連写モードのオンオフを切り替えることが可能である。
【0104】
ステップＳ５０でボディ駆動制御装置２１４は、撮影者がレリーズスイッチの半押し操作（自動焦点調節操作）を行ったか否かを判定する。レリーズスイッチの半押し操作が為されていた場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ６０に進める。ステップＳ６０でボディ駆動制御装置２１４は、現在設定されている表示モードを判定する。表示モードがＬＶモードであった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ７０に進める。ステップＳ７０でボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第２駆動モードで駆動する。ボディ駆動制御装置２１４はこれにより、スルー画像信号と焦点調節信号とを得る。ステップＳ７２でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ７０で得た焦点検出信号に基づき、自動焦点調節を行う。つまり、焦点調節信号からデフォーカス量を演算し、演算したデフォーカス量に応じた駆動量だけフォーカシング用レンズ２１０を駆動させる。ステップＳ７４でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ７０で得たスルー画像信号に基づき、表示装置２１６にスルー画を表示する。
【0105】
ステップＳ６０において現在設定されている表示モードがＯＶＦモードであった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ８０に進める。ステップＳ８０でボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第３駆動モードで駆動する。ボディ駆動制御装置２１４はこれにより、焦点検出信号を得る。ステップＳ９０でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ８０で得た焦点検出信号に基づき、自動焦点調節を行う。
【0106】
ステップＳ５０で撮影者によりレリーズスイッチの半押し操作が為されていなかった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１００に進める。ステップＳ１００でボディ駆動制御装置２１４は、現在設定されている表示モードを判定する。表示モードがＬＶモードであった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１１０に進める。ステップＳ１１０でボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第１駆動モードで駆動する。ボディ駆動制御装置２１４はこれにより、スルー画像信号を得る。ステップＳ１２０でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１１０で得たスルー画像信号に基づき、表示装置２１６にスルー画を表示する。他方、ステップＳ１００において現在設定されている表示モードがＯＶＦモードであった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１３０に進める。
【0107】
ステップＳ１３０でボディ駆動制御装置２１４は、撮影者によりレリーズスイッチの全押し操作（撮影操作）が為されたか否かを判定する。レリーズスイッチの全押し操作が為されていなかった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ２１０に進める。他方、レリーズスイッチの全押し操作が為されていた場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１４０に進める。
【0108】
ステップＳ１４０でボディ駆動制御装置２１４は、連写モードが設定されているか否かを判定する。連写モードが設定されている場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１５０に進める。ステップＳ１５０でボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第５駆動モードで駆動する。ボディ駆動制御装置２１４はこれにより、画像信号と焦点検出信号とを得る。ステップＳ１６０でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１５０で得た画像信号に基づき撮影画像データを作成する。作成された撮影画像データは、不図示の記憶媒体に記憶される。
【0109】
ステップＳ１７０でボディ駆動制御装置２１４は、レリーズスイッチの全押し状態が継続しているか否かを判定する。レリーズスイッチが引き続き全押し状態であった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１８０に進める。ステップＳ１８０でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１５０で得た焦点検出信号に基づき自動焦点調節を行い、処理をステップＳ１５０に進める。他方、ステップＳ１７０においてレリーズスイッチが全押し状態でなかった場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ２１０に進める。
【0110】
ステップＳ１４０において連写モードが設定されていない場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ１９０に進める。ステップＳ１９０でボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２を第４駆動モードで駆動する。ボディ駆動制御装置２１４はこれにより、画像信号を得る。ステップＳ２００でボディ駆動制御装置２１４は、ステップＳ１９０で得た画像信号に基づき撮影画像データを作成する。作成された撮影画像データは、不図示の記憶媒体に記憶される。
【0111】
ステップＳ２１０でボディ駆動制御装置２１４は、撮影者により所定の電源オフ操作が為されたか否かを判定する。電源オフ操作が為されていない場合、ボディ駆動制御装置２１４は処理をステップＳ３０に進める。他方、電源オフ操作が為されていた場合、ボディ駆動制御装置２１４は図２０に示す処理を終了する。
【0112】
図２２（ｂ）に、以上の処理における第１～第５駆動モードの利用状況のまとめを示す。ボディ駆動制御装置２１４は、表示モードと、連写モードのオンオフと、操作状況とに応じて第１～第５駆動モードを使い分ける。
【0113】
上述した第１の実施の形態に係るデジタルスチルカメラによれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子２１２の画素アレイ部４０には、一対の光電変換部（フォトダイオード）１３、１４を有する焦点検出画素３１１が二次元状に複数配列されている。第１水平出力回路４９（第１出力部）は、一対の光電変換部１３、１４の受光出力を合算し画像信号として出力する。第２水平出力回路４５（第２出力部）は、一対の光電変換部１３、１４の受光出力を焦点検出信号として出力する。ＣＰＵｂ２２３（画像データ生成部）は、第１水平出力回路４９により出力された画像信号に基づき画像データを生成する。ＣＰＵａ２２２（焦点検出部）は、第２水平出力回路４５により出力された焦点検出信号に基づき交換レンズ２０２の焦点調節状態を検出する。撮像素子制御部２２０（停止制御部）は、第１駆動モード～第５駆動モードを所定の動作状況に応じて切り替える。すなわち撮像素子制御部２２０は、第１水平出力回路４９による画像信号の出力または第２水平出力回路４５による焦点検出信号の出力を、所定の動作状況に応じて停止させる。このようにしたので、表示モード（ＯＶＦモード、ＬＶモード）の設定状況やレリーズスイッチの操作状況など、種々の動作状況に応じた最適な動作を行う撮像装置を提供することができる。
（１）撮像素子２１２の画素アレイ部４０には、一対の光電変換部（フォトダイオード）１３、１４を有する焦点検出画素３１１が二次元状に複数配列されている。第１水平出力回路４９（第１出力部）は、一対の光電変換部１３、１４の受光出力を合算し画像信号として出力する。第２水平出力回路４５（第２出力部）は、一対の光電変換部１３、１４の受光出力を焦点検出信号として出力する。ＣＰＵｂ２２３（画像データ生成部）は、第１水平出力回路４９により出力された画像信号に基づき画像データを生成する。ＣＰＵａ２２２（焦点検出部）は、第２水平出力回路４５により出力された焦点検出信号に基づき交換レンズ２０２の焦点調節状態を検出する。撮像素子制御部２２０（停止制御部）は、第１駆動モード～第５駆動モードを所定の動作状況に応じて切り替える。すなわち撮像素子制御部２２０は、第１水平出力回路４９による画像信号の出力または第２水平出力回路４５による焦点検出信号の出力を、所定の動作状況に応じて停止させる。このようにしたので、表示モード（ＯＶＦモード、ＬＶモード）の設定状況やレリーズスイッチの操作状況など、種々の動作状況に応じた最適な動作を行う撮像装置を提供することができる。
【0114】
（２）撮像素子制御部２２０は、所定の焦点検出操作が為されたことに応じて、第２または第３駆動モードで撮像素子２１２を駆動する（すなわち停止させていた第２水平出力回路４５による焦点検出信号の出力を開始させる）。このようにしたので、種々の動作状況に応じた最適な動作を行う撮像装置を提供することができる。
【0115】
（３）ハーフミラー２１８（分割部）は、交換レンズ２０２から出射した光束を、撮像素子２１２に向かう第１光束と撮像素子２１２とは異なる方向に向かう第２光束とに分割する。接眼レンズ２１７（観察部）は、第２光束により形成される被写体像を撮影者に観察させる。撮像素子制御部２２０は、ＯＶＦモードが設定された場合（すなわち撮影者が接眼レンズ２１７により被写体像を観察する場合）には、第３駆動モードで撮像素子２１２を駆動する（すなわち第２水平出力回路４５による画像信号の出力を停止させる）。このようにしたので、撮像素子２１２の駆動に伴う消費電力を低減することができる。
【0116】
（４）デジタルスチルカメラ２０１は、撮像素子２１２による撮像を繰り返し行い、各々の撮像ごとにＣＰＵｂ２２３による画像データの生成とＣＰＵａ２２２による焦点調節状態の検出とを行う連続撮影モードを備える。撮像素子制御部２２０は、連続撮影モードにおいて、撮像素子２１２を第５駆動モードで駆動する（すなわち、第１水平出力回路４９による画像信号の出力と、第２水平出力回路４５による焦点検出信号の出力とを停止させない）。このようにしたので、連続撮影コマ間で常に最適なピント位置を保ち続けることができる。
【0117】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【0118】
（変形例１）
第１の実施の形態では、第１～第５駆動モードを必要に応じて切り替えることにより、画像信号（間引き読み出しにより得られるスルー画像信号または通常の画像信号）と焦点検出信号の両方を適宜オンオフする実施形態について説明した。本発明は、このような実施の形態に限定されない。
第１の実施の形態では、第１～第５駆動モードを必要に応じて切り替えることにより、画像信号（間引き読み出しにより得られるスルー画像信号または通常の画像信号）と焦点検出信号の両方を適宜オンオフする実施形態について説明した。本発明は、このような実施の形態に限定されない。
【0119】
例えば、ＯＶＦモードのみを有するデジタルスチルカメラに本発明を適用して、通常時には第３駆動モードで繰り返し焦点検出信号を得、撮影時には第５駆動モードで画像信号と焦点検出信号とを得るようにしてもよい。この場合、焦点検出信号は常に読み出され、画像信号の読み出しがオンオフされることになる。
【0120】
また、ＬＶモードのみを有するデジタルスチルカメラに本発明を適用して、通常時には第２駆動モードで繰り返し画像信号（スルー画像信号）と焦点検出信号とを得、撮影時には第４駆動モードで画像信号を得るようにしてもよい。この場合、画像信号は常に読み出され、焦点検出信号の読み出しがオンオフされることになる。なお、ＬＶモードのみを有するデジタルスチルカメラに本発明を適用する場合には、ハーフミラー２１８は存在せずともよい。
【0121】
（変形例２）
焦点検出エリア１０１同士で、蓄積時間に差を設けてもよい。例えば、被写体部分ごとに輝度に差がある場合、輝度の高い被写体部分に位置する焦点検出エリア１０１では、それ以外の焦点検出エリア１０１よりも蓄積時間を短くすることができる。
焦点検出エリア１０１同士で、蓄積時間に差を設けてもよい。例えば、被写体部分ごとに輝度に差がある場合、輝度の高い被写体部分に位置する焦点検出エリア１０１では、それ以外の焦点検出エリア１０１よりも蓄積時間を短くすることができる。
【0122】
図２１に、そのような読み出しを行うタイミングチャートの例を示す。図２１は、図１５に示した第２駆動モードのタイミングチャートに、焦点検出エリア１０１同士で蓄積時間に差を設ける変更を加えたものである。焦点検出エリア１０１同士で蓄積時間に差を設ける場合、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１のリセットを１行ずつ順に行う必要はない。そこで、図２１のタイミングチャートでは、時刻ｔ２３に、行Ｌ３、Ｌ１２、Ｌ２１のリセットを同時に行っている。これら３つの行のリセットが完了した後に、他の行Ｌ１、Ｌ４、Ｌ７、…のリセットを順次行う。その後、時刻ｔ２４に、行Ｌ２１の電荷蓄積が完了し、行Ｌ２１から焦点検出信号が読み出される。ＣＰＵａ２２２は、行Ｌ２１から焦点検出信号が読み出されると、この焦点検出信号に基づき、第３焦点検出エリア１０１ｃのデフォーカス量を演算する。
【0123】
その後、時刻ｔ２５において、行Ｌ３の電荷蓄積が完了し、行Ｌ３から焦点検出信号が読み出される。ＣＰＵａ２２２は、行Ｌ３から焦点検出信号が読み出されると、この焦点検出信号に基づき、第１焦点検出エリア１０１ａのデフォーカス量を演算する。その後、時刻ｔ２６において、行Ｌ１２の電荷蓄積が完了し、行Ｌ１２から焦点検出信号が読み出される。ＣＰＵａ２２２は、行Ｌ１２から焦点検出信号が読み出されると、この焦点検出信号に基づき、第２焦点検出エリア１０１ｂのデフォーカス量を演算する。
【0124】
すべての焦点検出エリア１０１についてデフォーカス量が演算されると、撮像素子制御部２２０は、再び行Ｌ１１～Ｌ１３のリセットを同時に行い、上述した動作を繰り返す。ボディ駆動制御装置２１４は、このようにして演算された焦点検出エリア１０１ごとのデフォーカス量に基づき、焦点調節の対象となるいずれか１つの焦点検出エリア１０１を選択する。そして、選択した焦点検出エリア１０１において算出されたデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６に送信し、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節を行わせる。
【0125】
以上のような動作を行わせる場合、ある行からの焦点検出信号の読み出しタイミングと、他の行からの画像信号の読み出しタイミングとが衝突してしまうことがある。例えば図２１では、時刻ｔ２７に、行Ｌ３からの焦点検出信号の読み出しと、行Ｌ４からの画像信号の読み出しが衝突する。このような場合には、焦点検出信号の読み出しを優先し、焦点検出信号が読み出されるまで他の行からの画像信号の読み出しを中止すればよい。図２１では、時刻ｔ２７において、まず行Ｌ３からの焦点検出信号の読み出しが行われ、これが完了した時刻ｔ２８に、行Ｌ４からの画像信号の読み出しが行われている。
【0126】
なお、焦点検出エリア１０１ごとの蓄積時間を、例えば被写体部分の輝度等に応じて、動的に変化させてもよい。例えば、第１焦点検出エリア１０１ａにおける蓄積時間を、毎回変化させてもよい。また、以上の動作を、変形例１と組み合わせることも可能である。
【0127】
（変形例３）
ハーフミラーは可動でなくてもよい。つまり、ハーフミラーを固定し、ＬＶモードのときや本撮影時にもハーフミラーが通常位置にある状態としてよい。この場合、撮影者はＯＶＦモードが設定されているときだけでなく、ＬＶモードが設定されているときも、光学ファインダーから被写体を観察することができる。また、ＯＶＦモードとＬＶモードの切替を、例えばボタン類の操作ではなく、光学ファインダー近傍に設けた近接センサの検知結果に応じて行うことが可能である。つまり、通常時はＬＶモードを設定して表示装置２１６にスルー画を表示するが、撮影者が光学ファインダーを覗き込むと、近接センサが撮影者の近接を検知し、これに応じてボディ駆動制御装置２１４がＯＶＦモードを設定する。
ハーフミラーは可動でなくてもよい。つまり、ハーフミラーを固定し、ＬＶモードのときや本撮影時にもハーフミラーが通常位置にある状態としてよい。この場合、撮影者はＯＶＦモードが設定されているときだけでなく、ＬＶモードが設定されているときも、光学ファインダーから被写体を観察することができる。また、ＯＶＦモードとＬＶモードの切替を、例えばボタン類の操作ではなく、光学ファインダー近傍に設けた近接センサの検知結果に応じて行うことが可能である。つまり、通常時はＬＶモードを設定して表示装置２１６にスルー画を表示するが、撮影者が光学ファインダーを覗き込むと、近接センサが撮影者の近接を検知し、これに応じてボディ駆動制御装置２１４がＯＶＦモードを設定する。
【0128】
（変形例４）
上述した実施形態では、例えば図１８に示すように、３つの焦点検出エリア１０１の全てについてデフォーカス量が算出されてからフォーカシング用レンズ２１０を駆動させていた。これを、３つ全ての焦点検出演算を待つのではなく、１つもしくは２つのエリアでの焦点検出演算が終わった段階でフォーカシング用レンズ２１０を駆動させるようにしてもよい。例えば、第１焦点検出エリア１０１ａに対応する被写体部分に優先的に焦点調節を行うような設定が撮影者により為されているのであれば、第２焦点検出エリア１０１ｂや第３焦点検出エリア１０１ｃの焦点検出結果を見るまでもなく、第１焦点検出エリア１０１ａに対応するデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６に送信すればよい。
上述した実施形態では、例えば図１８に示すように、３つの焦点検出エリア１０１の全てについてデフォーカス量が算出されてからフォーカシング用レンズ２１０を駆動させていた。これを、３つ全ての焦点検出演算を待つのではなく、１つもしくは２つのエリアでの焦点検出演算が終わった段階でフォーカシング用レンズ２１０を駆動させるようにしてもよい。例えば、第１焦点検出エリア１０１ａに対応する被写体部分に優先的に焦点調節を行うような設定が撮影者により為されているのであれば、第２焦点検出エリア１０１ｂや第３焦点検出エリア１０１ｃの焦点検出結果を見るまでもなく、第１焦点検出エリア１０１ａに対応するデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６に送信すればよい。
【0129】
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。
【符号の説明】
【0130】
１０…マイクロレンズ、１３，１４…光電変換部、１５…素子分離領域、２１…行制御線、２２…列信号線、２３…ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）、２５，２８…メモリ、２６…デジタル加算回路、２９…半導体回路基板、３０…遮光マスク、３１，３２…平坦化層、３８…色フィルタ、４０…画素アレイ部、４１…行走査回路、４２…カラムＡＤ変換装置、４４…第２ラインメモリ、４５…第２水平出力回路、４６…カラムデジタル加算装置、４８…第１ラインメモリ、４９…第１水平出力回路、５０…タイミング制御回路、５１…第２列走査回路、５２…第１列走査回路、１０１…焦点検出エリア、２０１…デジタルスチルカメラ、２０２…交換レンズ、２０３…カメラボディ、２０４…マウント部、２０６…レンズ駆動制御装置、２０７…ペンタプリズム、２０８…ズーミング用レンズ、２０９…レンズ、２１０…フォーカシング用レンズ、２１１…絞り、２１２…撮像素子、２１３…電気接点、２１４…ボディ駆動制御装置、２１５…シャッタ装置、２１６…表示装置、２１７…接眼レンズ、２１８…ハーフミラー、２１９…ファインダースクリーン、２２０…撮像素子制御部、２２１…バッファメモリ、２２２…ＣＰＵａ、２２３…ＣＰＵｂ、３１１…焦点検出画素
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】