JP2018191025A - 撮像装置、その制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影は適露出で露光しつつ、焦点検出精度を向上させることができる撮像装置を提供すること。また、その制御方法を提供すること。【解決手段】撮像光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号及び前記領域の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力する撮像素子と、第１及び第２の信号を読み出す読み出し手段と、読み出し手段は、第１の信号を垂直方向に間引いて読み出す第１走査と、第１走査で読み出されない行の中から所定の周期で順次選択する行選択手段と、第１走査の後、あるいは前に行選択手段によって選択した行から、第２の信号を読み出す第２走査と、第１走査で読み出される行の露光時間及び第２走査で読み出される行の露光時間を個別に設定可能な露光時間設定手段と、読み出した第１走査の画素値を評価する画素値評価手段とを有し、第２走行で読み出される行の露光時間を画素評価値手段の結果に応じて変動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出機能を有する撮像装置及びその制御方法に関する。

撮像装置の焦点検出方式として、位相差検出方式が一般に知られている。位相差検出方式では、撮像光学系の射出瞳のうち互いに少なくとも一部が異なる領域を通過した一対の光束に対応した一対の焦点検出信号を撮像素子が出力し、当該一対の焦点検出信号に基づいて、像ずれ量を検出する。そして、当該像ずれ量に基づいてデフォーカス量を取得する。

特許文献１では、撮像素子の一つのマイクロレンズに対応する各画素に、焦点検出用画素であるＡ画素及びＢ画素の複数の光電変換素子を設け、Ａ画素出力とＡ＋Ｂ画素出力を読み出している。そして、Ａ画素出力とＡ＋Ｂ画素出力を減算処理することでＢ画素出力を求め、位相差検出機能を実現している。

特開２０１３−１０６１９４号公報

しかしながら、特許文献１では位相差検出に用いる焦点検出画素は記録用の通常画素も兼ねている。そのため、例えば高輝度被写体や、逆に低輝度被写体がいる場合に位相差検出の精度の観点から露出時間を切り替えて被写体状態を変化させたい場合があっても記録画像に影響がでるためそれができない。

上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
撮像光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号、及び、前記領域の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力する撮像素子と、前記第１、及び前記第２の信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段は、前記第１の信号を垂直方向に間引いて読み出す第１走査と、前記第１走査で読み出されない行の中から所定の周期で順次選択する行選択手段と、前記第１走査の後、あるいは前に前記行選択手段によって選択した行から、前記第２の信号を読み出す第２走査と、前記第１走査で読み出される行の露光時間、及び前記第２走査で読み出される行の露光時間を個別に設定可能な露光時間設定手段と、読み出した前記第１走査の画素値を評価する画素値評価手段とを有し、前記第２走行で読み出される行の露光時間を前記画素評価値手段の結果に応じて変動させる変動手段を有するよう構成したことを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、撮影画素を評価し、その結果から焦点検出画素の露光時間を決定する。これにより、撮影は適露出で露光しつつ、焦点検出画素は、同フレームにおける撮影状況に応じた露光時間に設定することで焦点検出処理の精度を向上させることができる。

本実施形態の露光制御の動作を説明するフロー図である。 本実施形態の撮像装置のブロック図である。 本実施形態の撮像素子の画素構成を示す模式図である。 本実施形態の撮像素子の読み出し方法を説明するための模式図である。 本実施形態の撮像素子の駆動の時間経過を説明するための模式図である。 本実施形態の撮像装置の個別露光時間設定の動作を説明するための模式図である。 本実施形態の動画撮影処理の動作を説明するフロー図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。

［実施形態１］
図２は、本実施形態にかかわるレンズおよびレンズ交換型のカメラ本体の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態ではレンズ交換型のカメラの例を説明するが、レンズ一体型のカメラであっても良い。

［撮像装置の構成］
図２に示すように、本実施形態の撮像装置は、レンズ２０およびカメラ２１から構成されている。

レンズ２０には、レンズ全体の動作を統括制御するレンズ制御部２０６が設けられている。カメラ２１には、カメラ全体の動作を統括制御するカメラ制御部２２４が設けられている。カメラ制御部２２４とレンズ制御部２０６とは、互いに通信することができる。なお、撮像装置がレンズ一体型である場合は、レンズ制御部２０６の機能および手段はすべてカメラ制御部２２４に含まれるように構成してもよい、そのときカメラ制御部２２４はレンズ一体型の撮像装置全体の動作を統括制御する。

まず、レンズ２０の構成について説明する。レンズ２０は、固定レンズ２０１、絞り２０２、フォーカスレンズ２０３、絞り制御部２０４、フォーカス制御部２０５、レンズ制御部２０６、レンズ操作部２０７を備えている。本実施形態では、固定レンズ２０１、絞り２０２、フォーカスレンズ２０３により撮像光学系が構成されている。固定レンズ２０１は、レンズ２０の最も被写体側に配置された固定の第１群レンズである。絞り２０２は、絞り制御部２０４によって駆動され、後述する撮像素子２１２への入射光量を制御する。フォーカスレンズ２０３は、レンズ２０の最も像面側に配置され、フォーカス制御部２０５によって光軸方向に駆動され、後述する撮像素子２１２に結像する焦点の調節を行う。レンズ制御部２０６は、絞り制御部２０４が絞り２０２の開口量を、フォーカス制御部２０５がフォーカスレンズ２０３の光軸方向の位置を決定するよう制御する。レンズ操作部２０７によってユーザの操作があった場合には、レンズ制御部２０６はユーザ操作に応じた制御を行う。レンズ制御部２０６は、後述するカメラ制御部２２４からの制御命令または制御情報に応じて絞り制御部２０４やフォーカス制御部２０５の制御を行う。また、レンズ制御部２０６は、レンズ制御情報（光学情報）をカメラ制御部２２４に送信する。

次に、カメラ２１の構成について説明する。カメラ２１は、撮像光学系を通過した光束から撮像信号を取得できるように、以下の構成を有する。すなわち、シャッター２１１、撮像素子２１２、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１３、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２１４、カメラ制御部２２４、タイミングジェネレータ２２５、シャッター制御部２２６を有する。また、カメラ２１は、焦点検出信号処理部２１５、バス２１６、表示制御部２１７、表示部２１８、記録媒体制御部２１９、記録媒体２２０、ＲＡＭ２２１、ＲＯＭ２２２、フラッシュＲＯＭ２２３、カメラ操作部２２７を有する。

シャッター２１１はカメラ制御部２２４の制御に応じて後述する撮像素子２１２の露光時間を調節する。撮像素子２１２は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子（フォトダイオードＰＤ）である。レンズ２０の撮像光学系を通ってきた光束（被写体像）は撮像素子２１２の受光面上に結像され、フォトダイオードＰＤ（光電変換部）によって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、カメラ制御部２２４の指令に従ってタイミングジェネレータ２２５から与えられる駆動パルスに基づいて、信号電荷に応じた電圧信号（撮像信号、焦点検出信号）として撮像素子２１２から順次読み出される。

本実施形態において、撮像素子２１２は、位相差検出方式の焦点検出を行うために、図３（ｂ）のように１つの画素部につき２つのフォトダイオードＰＤを保持している。撮像光学系ＴＬの射出瞳ＥＰの全域を通過した光束をマイクロレンズＭＬで分離し、この２つのフォトダイオードＰＤで結像することで、撮像用と焦点検出用の２つの信号が取り出せるようになっている。２つのフォトダイオードＰＤの信号を加算した信号Ａ＋Ｂが撮像信号であり、個々のフォトダイオードの信号Ａ、信号Ｂが焦点検出用の２つの像信号（焦点検出信号）になっている。２つのフォトダイオードＰＤのうち一方のフォトダイオードＰＤ（第１の光電変換部）と他方のフォトダイオードＰＤ（第１の光電変換部）とでは、射出瞳ＥＰのうち少なくとも一部が異なる（重複していない）瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光する。つまり、撮像素子２１２上には撮像光学系の射出瞳ＥＰのうち互いに少なくとも一部が異なる（重複していない）瞳領域を通過した一対の光束をそれぞれ光電変換する第１の光電変換部および第２の光電変換部を有する画素部が二次元状に複数配列されている。これにより撮像画面内の全域で焦点検出を可能としている。本実施形態において焦点検出は、像ずれ量の検出を指す。焦点検出信号を基に、後述する焦点検出信号処理部２１５で２つの（一対の）像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種信頼性情報を算出する。なお、図３（ａ）は、本実施形態の撮像素子２１２の一部の画素部を拡大したもので、原色ベイヤー配列と呼ばれる画素構成を採用している。具体的には、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の原色カラーフィルタがベイヤー配列された２次元単板ＣＭＯＳカラーイメージセンサが用いられている。ここで、図３（ａ）に示されるＲは、Ｒ画素を表し、Ｂは、Ｂ画素を表し、ＧｒおよびＧｂは、Ｇ画素を表している。

撮像素子２１２から読み出された撮像信号および焦点検出信号はアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１３に入力され、リセットノイズを除去するための相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、ゲインの調節（ＡＧＣ）、信号のデジタル化（ＡＤ）、また、ダークオフセットレベルをクランプする。

ＤＳＰ２１４は、ＡＦＥ２１３から出力された撮像信号（画像信号）に対して、各種の補正処理、現像処理、圧縮処理を行う。更に、ＤＳＰ２１４は、撮像信号の画素値を評価する。評価方法の詳細は後述する。

その後、ＤＳＰ２１４は撮像信号（画像信号）をＲＡＭ２２１に格納する。ＲＡＭ２２１に格納した撮像信号（画像信号）は、バス２１６を介して、表示制御部２１７によって表示部２１８に表示される。また、撮像信号の記録を行うモードの時には、記録媒体制御部２１９によって記録媒体２２０に記録される。また、バス２１６を介して接続されたＲＯＭ２２２には、カメラ制御部２２４が実行する制御プログラムおよび制御に必要な各種データ等が格納されている。フラッシュＲＯＭ２２３には、ユーザ設定情報等のカメラ２１の動作に関する各種設定情報等が格納されている。更に、ＤＳＰ２１４は焦点検出信号を焦点検出信号処理部２１５に出力する。

焦点検出信号処理部２１５はＤＳＰ２１４から出力された焦点検出用の２つの（一対の）像信号を基に、相関演算を行い、像ずれ量を算出する。その後、検出した像ずれ量をカメラ制御部２２４へ出力する。また、カメラ制御部２２４は、取得した像ずれ量を基に、これらを算出する設定の変更を焦点検出信号処理部２１５に通知する。例えば、像ずれ量が大きい場合に相関演算を行う領域を広く設定したり、コントラスト情報に応じてバンドパスフィルタの種類を変更したりする。なお、本実施形態では、信号処理装置は少なくともこの焦点検出信号処理部２１５と後述するカメラ制御部２２４から構成される。

なお、本実施形態は撮像信号および焦点検出用の２つの（一対の）像信号の計３つの信号を撮像素子２１２から取り出しているが、このような方法に限定されない。撮像素子２１２の処理負荷を考慮し、例えば撮像信号と焦点検出信号の１つの像信号の計２つを取り出し、撮像信号と焦点検出信号の差分を取ることでもう１つの焦点検出信号を生成するような制御にしても良い。

カメラ制御部２２４は、カメラ２１内全体と情報をやり取りして制御を行う。カメラ２１内の処理だけでなく、カメラ操作部２２７からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、レリーズボタン、設定の変更、記録の開始、記録映像の確認等の、ユーザが操作したさまざまなカメラ機能を実行する。レリーズボタンには、使用者により操作されるレリーズボタンの第１ストローク操作（半押し操作）によりＯＮするレリーズスイッチＳＷ１と、レリーズボタンの第２ストローク操作（全押し操作）によりＯＮするレリーズスイッチＳＷ２とが接続されている。また、先述したようにレンズ２０内のレンズ制御部２０６と情報をやり取りし、レンズに制御命令または制御情報を送ることや、レンズ内のレンズ制御情報（光学情報）を取得する。

ここで、図４を用いて、本実施形態の撮像素子２１２の駆動方法を説明する。図４（ａ）は、撮像素子２１２の画素領域を示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）に示す画素領域中の左側及び上側の縦線パターンを付した領域は、遮光されたオプティカルブラック部（ＯＢ部）を示している。また、図４（ａ）の画素領域の左側には行番号を示している。

垂直方向に、第１の周期で間引きながら、撮像信号を読み出す。この第１回目の走査を、以下「第１走査」という。そして、全面を垂直方向に走査したのち、再度垂直走査を垂直方向の上部の行に戻し、今度は、第１走査で読み出さなかった行について、第２の周期で間引きながら再度走査する。この第２回目の走査を以下「第２走査」という。第１走査では、対象行の単位画素から画像生成用の撮像信号を読み出す。一方、第２走査では、対象行の単位画素内のＡ画素、Ｂ画素の焦点検出信号を順次読み出す。そして、読み出した撮像信号を用いて画像を生成するとともに、焦点検出信号に基づいて、像ずれ量を検出する。

第１走査及び第２走査を行う場合の読み出し行の模式図を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、太枠で囲まれた行は、第１走査における読み出し対象行であり、その他の行は、第１走査において読み出されずに間引かれる行である。また、図４（ｂ）にひし形パターンを付した行は、第２走査における読み出し対象行である。

図４（ｂ）に示す例では、Ｖ０行目の撮像信号を読み出した後、第１の周期後（図４では３行後）のＶ１行目から撮像信号を読み出す。引き続き、同じ第１の周期で、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６及びＶ７行目から撮像信号を順次読み出す。これらＶ０からＶ７までの読み出しが、第１走査である。第１走査により読み出される行は、画像生成に好適な同一のマイクロレンズＭＬの下部に配置された画素全体に生じる電荷信号を出力することとなり、Ｖ０〜Ｖ７行目の撮像信号から画像が生成される。

なお、本実施形態では列方向（水平方向）には間引きせずに読み出しを行っているため、水平方向と垂直方向の読み出し画素数が異なり、画像の縦横比が異なってしまう。しかしながら後段で縦横比の変換を行ってもよいし、水平方向も同じ比率で一般的な間引き読み出し、あるいは加算間引き読み出しを行ってもよく、任意の方法で縦横比の変換が可能である。

Ｖ７行目まで第１走査で読み出した後、Ｖ８行目まで戻り、Ｖ８行目に含まれる画素のうち、まず、Ａ画素から信号Ａを読み出す。続けて、同一行のＶ８行目に含まれる画素のうち、Ｂ画素から信号Ｂを読み出す。その後、第２の周期後（図４では１行後）のＶ９行目に含まれる画素のうち、Ａ画素から信号Ａを読み出す。続けて、同一行のＶ９行目に含まれる画素のうち、Ｂ画素から信号Ｂを読み出す。その後、すでに第１の走査で読み出しているＶ４行目をスキップし、次の第２の周期後（１行後）のＶ１０行目のＡ画素及びＢ画素、更に次の第２の周期後（１行後）のＶ１１行目のＡ画素及びＢ画素を読み出す。同様に、すでに第１の走査で読み出しているＶ５行目をスキップし、Ｖ１２行目及び次のＶ１３行目を順次読み出す。これらＶ８からＶ１３までの読み出しが第２走査である。

このように、第２走査では、同一行に対して、Ａ画素から信号Ａ及びＢ画素から信号Ｂを別々に読み出す。なお、焦点を検出する画素領域が焦点検出領域として予め設定されている場合には、この焦点検出領域を含む最も狭い行範囲を、第２走査の対象行範囲とすることが好ましい。例えば、図４（ｂ）において、Ｖ８行目からＶ１３行目の範囲に焦点検出領域が予め設定されている場合には、上述の動作のように、Ｖ８行目からＶ１３行目までが第２走査の対象行範囲となる。なお、焦点検出領域は、不図示の操作部によりユーザが所望の領域を指定しても良いし、被写体検出等による公知の方法により自動的に設定しても良いし、あるいは、固定の領域であっても良い。第２走査における垂直方向走査の第２の周期を小さくすることで、位相差検出時のノイズ低減効果が期待できる。一方、第２の周期を大きくすることにより読み出し時間が短縮されるので、高速なフレームレートへの対応が可能となる。

こうして読み出されて処理される順序に画素配置を並べ替えると、図４（ｃ）に示す模式図のようになる。先に説明したように、Ｖ０〜Ｖ７行目は、第１走査において撮像信号を読み出しているため、この撮像信号を用いて通常の画像生成が可能である。一方、Ｖ８〜Ｖ１３行目は、第２走査においてＡ画素及びＢ画素から焦点検出信号を読み出しているため、同一行毎に得られる一対の信号である信号Ａ（右下がりパターンを付した行）と信号Ｂ（右上がりパターンを付した行）に基づいて、像ずれ量を検出することが可能である。

次に、上述した撮像素子２１２の駆動の時間経過について図５の模式図を用いて説明する。図５において横軸は時間経過を表わしており、各行ごとの読み出し動作を行っている時間を各行に対応した枠で表示している。なお、図５の符号において図４と同じものについて同一の符号を付している。

図５の各行に対応して表示した枠は、各行の露光期間を示しており、左端のタイミングで行の画素リセット解除を行ない、右端のタイミングで読み出しを開始することを模式的に表している。図５は、第１走査で読み出す行と第２走査で読み出す行とで露光時間を個別に設定しており、第１走査に対して第２走査の露光時間を短く設定している撮像装置２１２の駆動を表している。

図５において太枠で囲まれたＶ０〜Ｖ７行目まで読み出す第１走査を終えた後、Ｖ８行目に戻って同一行に対してＡ画素から信号Ａの読み出し（右下がりパターンを付した枠）、Ｂ画素から信号Ｂの読み出し（右上がりパターンを付した枠）、焦点検出領域であるＶ１３行目まで読み出す第２走査を完了して１フレームの読み出しにおける垂直走査を終了する。図５（ａ）は各行ごとの読み出し動作を行っている時間を表した模式図であり、これを読み出した時間の順序で並べ替えると、図５（ｂ）に示すようになる。なお、読み出した後の行の配置としては図４（ｃ）のようになる。

図６は、図５の読み出しを実施している場合の、ローリングリセット解除、ローリング読み出しを模式的に示した図である。

破線は、読み出しに先立って実行されるローリングリセット解除動作を表しており、実線は、ローリング読み出し動作を表している。本実施形態の撮像素子は、第１走査で読み出す行と第２走査で読み出す行で、図６のように、別々に独立してローリングリセット解除をかけることが可能である。したがって、第１走査で読み出す行と第２走査で読み出す行のリセットタイミングを異ならせることで露光時間を異ならせることができる。なお、第２走査の読み出しが第１走査の読み出しに対して傾いているのは、同一行に対して一対の信号Ａ及び信号Ｂの焦点検出信号を読み出しているためである。

ここで蓄積時間の決定方法について説明する。前述のとおり、第１走査と第２走査とで蓄積時間が変更でき、第１走査はシャッタースピードやフレームレートなどのカメラの設定に応じて蓄積時間を決定する。第２走査は、第１走査の読み出しにおける先頭付近の行（ＯＢ部除く）の画素値を評価しその値に応じて蓄積時間を切り替える。本実施例における画素値の評価方法は同一行の画素値の最大値と最小値の差を求めてその値を評価する。この評価方式はこれに限らず、隣接画素の差の和などその他の方法でも構わない。また評価対象とする行についても第２走査の蓄積開始に間に合う範囲であれば先頭付近の行に限定しなくてもよい。

具体的には、図４（ｂ）におけるＯＢ部の除く先頭行となるＶ２行の画素値を評価し、Ｖ３〜Ｖ７行の読み出しをしている間に、Ｖ８以降の第２走査における読み出しの蓄積時間を決定して、ローリングリセット解除、ローリング読み出しを行うというようである。この画素値評価と蓄積時間の関係についての詳細は後述する。

このように撮影画素の情報を同一フレーム内の焦点画素に反映することで、より適切に焦点画素の蓄積時間を制御できる。

［本実施形態が想定している課題］
ここで、撮像装置の処理動作を説明する前に、本実施形態で想定している課題を説明する。従来、位相差検出方式では一対の焦点検出信号に基づいて、像ずれ量を検出する場合、以下のような課題がある。

まず高輝度被写体がいる場合、焦点検出信号が飽和してしまって撮像光学系の合焦位置を正しく検出できなくなるという課題があった。これは飽和した画素の出力値は一般的に所定の値にクリップする処理を行うが、クリップ処理された画素とされていない画素の間に実際には存在しないエッジが生じてしまう。クリップ処理された焦点検出信号に基づいて、検出した像ずれ量を用いてデフォーカス量を取得しフォーカスレンズ２０３の駆動を行うと、合焦位置に対応していない位置にフォーカスレンズ２０３を駆動してしまう（偽合焦）。

次に、今度は逆に低輝度被写体がいる場合も正しく合焦位置を検出できなくなる課題がある。今度は被写体が低輝度であるために画素値が低く、明確なエッジが生じにくくなってしまう。それにより、一対の焦点検出信号の間の相関関係の高い場所がなく正しい像ずれ量の検出ができないことによって、合焦位置が正しく検出できない課題があった。

つまり焦点検出画素における被写体の画素値が適正範囲から外れてしまった場合には高い場合も低い場合も正しく合焦できない可能性があった。

そこで本実施形態の撮像装置は撮像画素の露光時間と焦点検出画素の露光時間を個別に設定可能であり、撮像信号の露出が適露光になるよう露光時間を設定しつつ、焦点検出画素の露光時間を被写体の状態に合わせて撮像画素の露光時間とは異なる設定にする。この露光時間の制御方法によって上述の課題を回避することができる。

［撮像装置の動作］
次に、本実施形態における撮像装置の動作について図７を用いて説明する。図７は、撮像装置の動画撮影の処理手順を示すフローチャートである。動画撮影では、Ｓ７０１からＳ７０７を繰り返しレンズのフォーカスを駆動させて焦点調節をし続ける。Ｓ７０１からＳ７０３では、動画記録に関する制御を行う。Ｓ７０１は動画記録スイッチがオンされているか否かを判断し、オンされている場合はＳ７０２へ進み、動画の記録開始し、オフの場合はＳ７０３へ進み、動画の記録停止を行う。本実施形態においては動画記録スイッチを押下することで、動画の記録開始および停止を行うが、もちろん切り替えスイッチ等の他の方式によって記録開始および停止を行っても構わない。

Ｓ７０１からＳ７０３で動画記録に関する制御を行った後に進むＳ７０４では、露出制御を撮像画素及び焦点検出画素のそれぞれ個別で行う。この処理の詳細は後述する。Ｓ７０５では一対の焦点検出信号に基づいて、像ずれ量を検出する。Ｓ７０６では、Ｓ７０５で焦点検出した像すれ量をレンズ（フォーカスレンズ２０３）の駆動量に変換し、算出したレンズの駆動量に従ってしてレンズを駆動する。Ｓ７０７では、動画撮影処理が停止されたかどうかを判定する。継続する場合はＳ７０１へ進み、停止する場合は動画撮影処理を終了する。

ここで、Ｓ７０４の露出制御のフローの詳細について図１を用いて説明する。Ｓ１０１は撮影画素の露光をセンサの上部から順次開始する。Ｓ１０２では同様にセンサ上部から順次読み出しを行う。Ｓ１０３ではＳ１０２で読みだしたラインの画素値評価として、同一ラインの画素値の最大値と最小値の差を求める。Ｓ１０４ではＳ１０３で求めた評価値を参照し、その値が予め定めた第１の閾値ＴｈＨ以上か判定する。本実施例において画素値の取りうる範囲を０〜１０２４とし、第１の閾値ＴｈＨを７００とする。評価値が第１の閾値ＴｈＨ以上であった場合、高輝度被写体がおり飽和によって偽合焦を起こす可能性があるため、はＳ１０５にて露光時間を撮影画素で用いた時間より短縮する。短縮する割合は撮影画素の時間の１／４の時間を短縮するものとする。Ｓ１０４で評価値が第１の閾値ＴｈＨ以下であった場合にはＳ１０６で第２の閾値ＴｈＬ以下であるか判定する。本実施例において第２の閾値ＴｈＬは２００とする。評価値が第２の閾値ＴｈＬ以下であった場合、低輝度被写体であるため正確な像ずれ量が求められる偽合焦を起こす可能性がある。そこでＳ１０７で露光時間増加判定を行う。これは本来であれば焦点画素の露光時間を増加させたいところだが、増加させたことによって全体の処理時間が１フレームの期間をこえてしまう可能性がある。そこで増加させた場合に１フレームの期間に収まるかを判定する。このとき増加させる時間としては撮像画素の時間の１／４の時間を増加させるものとする。１フレームに収まらない場合にはＳ１０８において第２走査の周期を拡大する。これにより露出読み出し増加分に使える時間を確保する。そしてＳ１０９において焦点画素露光時間を増加させる。そしてＳ１１０で焦点画素の露光を開始し、Ｓ１１１で各判定に応じた露光時間後に焦点画素の読み出しを開始する。

［本実施例による効果］
以上のように、本実施形態では、撮影画素を評価し、その結果から焦点検出画素の露光時間を決定する。これにより、撮影は適露出で露光しつつ、焦点検出画素は、同フレームにおける撮影状況に応じた露光時間に設定することで焦点検出処理の精度を向上させることができる。

２１２ 撮像素子、２１４ 画素値評価手段、２２４ 露光時間設定手段

Claims (6)

1. 撮像光学系の射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号、及び、前記領域の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力する撮像素子と、
   前記第１、及び前記第２の信号を読み出す読み出し手段と、
   前記読み出し手段は、前記第１の信号を垂直方向に間引いて読み出す第１走査と、前記第１走査で読み出されない行の中から所定の周期で順次選択する行選択手段と、
   前記第１走査の後、あるいは前に前記行選択手段によって選択した行から、前記第２の信号を読み出す第２走査と、
   前記第１走査で読み出される行の露光時間、及び前記第２走査で読み出される行の露光時間を個別に設定可能な露光時間設定手段と、
   読み出した前記第１走査の画素値を評価する画素値評価手段とを有し、
   前記第２走行で読み出される行の露光時間を前記画素評価値手段の結果に応じて変動させることを特徴とする撮像装置。
2. 前記画素値評価手段は、前記第１走査の特定ラインにおける画素値の最大値と最小値の差を評価値とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画素値評価手段は、前記第１走査の特定ラインにおける隣接画素値の差分の和を評価値とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記露光時間設定手段は、前記画素評価手段による評価値が第１の閾値以上であった場合には、前記第２走査で読み出される露光時間を減少させることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の撮像装置。
5. 前記露光時間設定手段は、前記画素評価手段による評価値が第２の閾値以下であった場合には、前記第２走査で読み出される露光時間を増加させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記露光時間設定手段は、前記評価手段の評価値が第２の閾値以下であり、かつ第２走行の露光時間の増加後での第１走査と第２走査の露光時間が１フレームを超える場合には、前記行選択手段による第２走査で読みだす周期を拡大することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。