CN105530427B - 摄像元件、摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供摄像元件、摄像装置，能够有效缩短图像的读出时间、并且还能够读出焦点检测用像素信号而进行焦点检测。摄像元件(2)具有：生成图像用和焦点检测用的像素信号的像素部(21)、存储图像用的像素信号的第1存储器部(22A)、存储焦点检测用的像素信号的第2存储器部(22B)、根据多个像素信号来合成图像用的像素信号的像素信号合成部(23)、以及输出由像素信号合成部(23)合成的图像用的像素信号和第2存储器部(22B)中存储的焦点检测用的像素信号的图像信号输出部(24)。

Description

摄像元件、摄像装置
技术领域
本发明涉及像素呈矩阵状配置且生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号的摄像元件、摄像装置。
背景技术
近年来，提出了像素呈矩阵状配置且生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号的摄像元件。这种摄像元件例如公知有在呈矩阵状配置的图像用像素中离散配置焦点检测用像素的结构、或者在1个像素中设置多个光电二极管而能够从1个像素得到图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号双方的结构等。
并且，相对于静态图像要求高分辨率的图像，动态图像要求以例如30fps或60fps这样的帧率取得一定分辨率(一定像素数)的图像。因此，在动态图像取得时等，通过进行像素相加来减少要读出的像素数，从而减少读出所需要的时间，实现帧率的提高。
而且，在具有焦点检测用像素的摄像元件中，也提出了进行像素相加的技术。
例如，在日本特开2010-20055号公报中记载了一种摄像装置，该摄像装置在对摄像元件内的多个像素的输出进行相加而读出的相加读出模式中具有如下的相加读出模式：在相加对象像素群仅为摄像用像素的情况下进行相加，在相加对象像素群中包含有焦点检测用像素的情况下，以使摄像用像素群的信号和焦点检测用像素的信号不会混合的方式进行读出。
并且，在日本特开2013-110607号公报中记载了如下技术：在具备具有微透镜的像素、按照每个像素配置的多个光电转换区域、以及对按照每个像素配置的光电转换区域的信号进行相加的相加单元的摄像元件中，多个像素以二维方式配置在水平方向和垂直方向上，设定多个像素内的输出通过相加单元对光电转换区域的信号进行相加而得到的信号的相加读出区域、和未通过相加单元进行相加而输出光电转换区域的信号的独立读出区域，相加读出区域和独立读出区域的水平方向的像素数相同。
参照本发明的实施方式的图5、图7～图9对以往进行的像素相加进行说明。
首先，例如如图7所示，具有光电二极管的像素呈矩阵状排列的像素部21的结构基本上为原色拜耳排列(这里，从左上朝向右下的斜线阴影表示绿像素，纵线阴影表示红像素，横线阴影表示蓝像素)，其中离散配置有焦点检测用像素R、L、T、B。并且，如图5所示，具有分别存储从像素部21中读出的模拟像素信号的模拟存储器部22，按照每行从存储器部22中读出像素信号，利用列并列型AD转换器25将1行内的多个像素信号同时转换为数字信号。
图8示出V2/2H2/2相加的例子，图9示出V1/5H3/3相加的例子。这里，在相同颜色的像素信号彼此进行像素相加，V表示垂直方向，H表示水平方向，分母表示排列中的相同颜色的每几个像素，分子表示相加像素数。
在图8所示的V2/2H2/2相加的情况下，全部像素的相同颜色的像素信号彼此在垂直方向和水平方向上进行2×2像素相加，通过列并列型AD转换器25转换为数字信号。
在图9所示的V1/5H3/3相加的情况下，以每5行中取1行的比例通过列并列型AD转换器25将像素信号转换为数字信号，转换为数字信号后的相同颜色的像素信号彼此在水平方向上进行3像素相加。
但是，列并列型AD转换器25的动作次数对图像的帧率造成较大影响，读出图像所需要的时间与列并列型AD转换器25的动作次数大致成比例。
于是，在V2/2H2/2相加的情况下，需要与全部像素读出的情况相同级别的读出时间，与此相对，在V1/5H3/3相加的情况下，需要全部像素读出或V2/2H2/2相加的情况的大约1/5的读出时间即可，所以，能够将帧率提高至大致5倍。
但是，例如在V1/5H3/3相加的情况下，由于每5行中有4行(图9中涂成灰色的行)未转换为数字信号，所以，未转换的行中包含的焦点检测用像素信号无法用于焦点检测，在图9所示的例子中，由于仅得到焦点检测用像素R的信号，所以无法进行焦点检测。因此，例如必须利用与动态图像的取得不同的帧来进行焦点检测用像素信号的取得，无法享受将帧率提高至大致5倍的优点。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够有效缩短图像的读出时间、并且还能够读出焦点检测用像素信号而进行焦点检测的摄像元件、摄像装置。
简略地讲，本发明的一个方式的摄像元件生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号，其中，该摄像元件具有：像素部，其像素被配置为矩阵状，在将相邻的多个上述像素视为单位像素时该单位像素也被配置为矩阵状，该像素部生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号；像素信号合成部，其生成如下的图像用的像素信号，其中，该图像用的像素信号是至少合成了根据上述单位像素内的像素生成的上述图像用的像素信号而得到的；第1模拟存储器，其在上述像素信号合成部配设在前级的情况下，存储由该像素信号合成部生成的合成后的上述图像用的像素信号，在上述像素信号合成部配设在后级的情况下，存储从上述像素部中读出的至少上述图像用的像素信号；第2模拟存储器，其存储上述焦点检测用的像素信号；以及图像信号输出部，其在上述像素信号合成部配设在上述第1模拟存储器的前级的情况下，输出从该第1模拟存储器中读出的合成后的图像用的像素信号和上述第2模拟存储器中存储的上述焦点检测用的像素信号作为图像信号，在上述像素信号合成部配设在上述第1模拟存储器的后级的情况下，输出由该像素信号合成部生成的合成后的图像用的像素信号和上述第2模拟存储器中存储的上述焦点检测用的像素信号作为图像信号。
本发明的一个方式的摄像装置具有：上述摄像元件；摄像光学系统，其在上述摄像元件上形成光学像，且能够调节焦点位置；以及焦点检测控制部，其根据从上述摄像元件输出的焦点检测用的像素信号来调节上述摄像光学系统的焦点位置。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1中的摄像装置的结构的框图。
图2是示出上述实施方式1中的摄像元件的结构的概要的框图。
图3是示出上述实施方式1中从像素部的像素朝向第1存储器部的存储器像素(メモリピクセル)转送图像用像素信号的状况的框图。
图4是示出上述实施方式1中从像素部的像素朝向第1存储器部和第2存储器部的存储器像素转送焦点检测用像素信号的状况的框图。
图5是示出上述实施方式1中的摄像元件的更加具体的结构例的图。
图6是示出上述实施方式1的摄像元件中进行基本的全局快门摄像动作时的各信号的时序图。
图7是示出上述实施方式1中的像素部的结构的图。
图8是示出上述实施方式1中第1存储器部中存储的像素信号的配置以及V2/2、H2/2相加读出时的单位像素PU的例子的图。
图9是示出上述实施方式1中第1存储器部中存储的像素信号的配置以及V1/5、H3/3相加读出时的单位像素PUb、PUr的例子的图。
图10是更加详细地示出上述实施方式1中摄像元件中的第1存储器部和第2存储器部以及列并列型AD转换器的结构的图。
图11是示出上述实施方式1中V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
图12是示出上述实施方式1中V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
图13是示出上述实施方式1的摄像元件中进行全局快门摄像动作时的各信号的、包含局部放大部分的时序图。
图14是示出本发明的实施方式2中的摄像元件的结构的概要的框图。
图15是示出上述实施方式2中从像素部的像素朝向第1存储器部和第2存储器部的存储器像素转送图像用像素信号和焦点检测用像素信号的状况的框图。
图16是示出上述实施方式2中V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
图17是示出上述实施方式2中V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
图18是示出本发明的实施方式3中的摄像元件的结构的概要的框图。
图19是示出上述实施方式3中的像素的结构的图。
图20是示出上述实施方式3中像素部的原色拜耳滤色器排列的图。
图21是示出上述实施方式3中在从像素部进行通常的全部像素读出的情况下存储在第1存储器部中的像素信号的状况的图。
图22是示出上述实施方式3中从像素部进行全部像素读出、进而从像素部中读出例如全部绿像素的焦点检测用像素R的像素信号和焦点检测用像素L的像素信号时的存储器部的状况的图。
图23是示出上述实施方式3中限制AF区域并从像素部进行全部像素读出时的存储器部的状况的图。
图24是示出上述实施方式3中V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
图25是示出上述实施方式3中V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部和第2存储器部的像素信号的配置的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[实施方式1]
图1～图13示出本发明的实施方式1，图1是示出摄像装置的结构的框图。
如图1所示，该摄像装置具有镜头1、摄像元件2、图像处理部3、AF(自动对焦)评价值运算部4、显示部5、手抖检测部7、手抖校正部8、曝光控制部9、对焦控制部10、照相机操作部11、照相机控制部12。另外，图1中还记载了存储卡6，但是，由于该存储卡6构成为能够相对于摄像装置进行拆装，所以可以不是摄像装置固有的结构。
镜头1是在摄像元件2的摄像区域中形成被摄体的光学像的摄像光学系统。该镜头1具有用于调节焦点位置并进行对焦的对焦镜头以及用于控制要通过的光束的范围的光圈，进而，在本实施方式中，还具有手抖校正功能。
摄像元件2对由镜头1形成的被摄体的光学像进行光电转换，并将其作为图像信号进行输出。另外，在本实施方式中，设摄像元件2是具有原色拜耳排列的滤色器的彩色摄像元件(参照图7)来进行说明，但是，当然也可以是其他结构。而且，本实施方式的摄像元件2构成为，如后面参照图7说明的那样，在原色拜耳排列的像素(图像用像素)中离散配置焦点检测用像素。并且，摄像元件2构成为能够在与镜头1的拍摄光轴垂直的面内移动，具有手抖校正功能。
图像处理部3对从摄像元件2的后述图像用(具体而言为用于得到动态图像或静态图像的)像素输出的图像信号进行各种图像处理。该图像处理部3例如在进行静态图像用的全部像素读出的情况下，进行根据焦点检测用像素附近的图像用像素的像素信号对摄像元件2的后述焦点检测用像素的像素信号进行插值运算的处理。并且，图像处理部3例如在进行动态图像用的相加读出的情况下、且除了图像用像素信号以外还对焦点检测用像素信号进行相加的情况下，进行由于焦点检测用像素的像素开口小于图像用像素而引起的像素信号降低量的放大、以及由于处于非对焦位置的焦点检测用像素而引起的像素信号变动量的插值。
AF评价值运算部4根据从摄像元件2输出的图像信号计算AF评价值，将其输出到照相机控制部12。具体而言，AF评价值运算部4根据从摄像元件2的焦点检测用像素中读出的信号计算相位差，将其作为AF评价值进行输出。另外，AF评价值运算部4还可以根据从摄像元件2输出的图像信号计算对比度值，将其作为AF评价值进行输出(即，除了相位差AF以外，还可以进行对比度AF)。
显示部5根据为了进行显示而由图像处理部3进行图像处理后的信号来显示图像。该显示部5进行实时取景显示、静态图像显示、动作再现显示等，并且，还显示该摄像装置的各种信息等。
存储卡6是用于保存为了进行记录而由图像处理部3进行图像处理后的信号(静态图像信号、动态图像信号等)的记录介质。
手抖检测部7构成为具有加速度传感器或角速度传感器等，检测该摄像装置的手抖并将其输出到照相机控制部12。
手抖校正部8根据照相机控制部12的控制，以抵消检测到的手抖的方式使镜头1和摄像元件2中的至少一方移动，减轻在摄像元件2的摄像区域上形成的光学被摄体像中产生手抖的影响。
曝光控制部9根据由照相机控制部12决定的快门速度(曝光时间)，在该照相机控制部12的控制下，对摄像元件2的元件快门(该元件快门包含全局快门或滚动快门)进行控制，取得图像。进而，曝光控制部9根据由照相机控制部12决定的光圈值，进行镜头1中包含的光圈的控制等。这里，使用根据从摄像元件2输出的图像信号计算出的测光数据和由照相机操作部11设定(或由照相机控制部12自动设定)的ISO感光度等，例如根据基于APEX系统的程序线图等，由照相机控制部12决定快门速度和光圈值。并且，曝光控制部9将摄像元件2的驱动信息输出到照相机控制部12。
对焦控制部10对镜头1进行驱动以调节焦点。即，对焦控制部10根据从AF评价值运算部4接收到AF评价值的照相机控制部12的控制，对镜头1中包含的对焦镜头进行驱动，使摄像元件2中形成的被摄体像成为对焦。这样，AF评价值运算部4、照相机控制部12和对焦控制部10构成根据从摄像元件2的焦点检测用像素中读出的信号来检测焦点状态并进行控制的焦点检测控制部，本实施方式的摄像装置具有作为焦点检测装置的功能。并且，对焦控制部10将镜头位置等镜头驱动信息输出到照相机控制部12。
照相机操作部11是用于对该摄像装置进行各种操作输入的操作部。在该照相机操作部11中包含有用于接通/断开摄像装置的电源的电源开关、用于指示输入静态图像拍摄和动态图像拍摄等的释放按钮、用于设定静态图像拍摄模式、动态图像拍摄模式、实时取景模式等的模式按钮等操作部件。
照相机控制部12根据来自对焦控制部10的镜头驱动信息、来自AF评价值运算部4的AF评价值、来自曝光控制部9的驱动信息、来自图像处理部3的处理信息、来自手抖检测部7的手抖信息、来自照相机操作部11的操作输入等，对包含图像处理部3、存储卡6、手抖校正部8、曝光控制部9、对焦控制部10等在内的该摄像装置整体进行控制。
接着，图2是示出摄像元件2的结构的概要的框图。
该摄像元件2具有像素部21、第1存储器部22A和第2存储器部22B、像素信号合成部23、图像信号输出部24、元件控制部26。
像素部21使后述像素31(参照图3～图5等)呈矩阵状配置，在将相邻的多个像素31视为单位像素时进一步使单位像素呈矩阵状配置，生成图像用(如上所述动态图像用或静态图像用)的像素信号和焦点检测用的像素信号。
第1存储器部22A在本实施方式中是将像素信号合成部23配设在后级、并存储从像素部21中读出的至少图像用的像素信号的第1模拟存储器。另外，第1存储器部22A在后述实施方式2、3中成为将像素信号合成部23配设在前级、并存储由像素信号合成部23生成的合成后的图像用的像素信号的第1模拟存储器。而且，本实施方式的第1存储器部22A还存储从像素部21中读出的焦点检测用的像素信号。
第2存储器部22B是存储从像素部21中读出的焦点检测用的像素信号的第2模拟存储器。
另外，在本实施方式中，对存储器部22的一部分成为第1存储器部22A、另一部分成为第2存储器部22B的结构例进行说明，但是，也可以构成为单独设置第1存储器部22A和第2存储器部22B。
像素信号合成部23生成至少合成了根据单位像素内的像素生成的图像用的像素信号而得到的图像用的像素信号。这里，本实施方式的像素信号合成部23不仅合成图像用的像素信号，还合成焦点检测用的像素信号而生成图像用的像素信号，根据从第1存储器部22A中读出的像素信号进行合成。
像素信号合成部23配设在第1存储器部22A的后级，图像信号输出部24输出由像素信号合成部23生成的合成后的图像用的像素信号和第2存储器部22B中存储的焦点检测用的像素信号作为图像信号。
该图像信号输出部24具有针对各列配置AD转换器即ADC33(参照图5、图10等)从而同时读出各列的像素信号的列并列型AD转换器25，按照由单位像素构成的每行，串联地排布仅排列有合成后的图像用的像素信号的像素信号群和仅排列有焦点检测用的像素信号的像素信号群，通过列并列型AD转换器25进行AD转换。
元件控制部26进行来自像素部21的像素信号的读出、来自存储器部22的像素信号的读出、基于像素信号合成部23的像素相加模式(例如后述V2/2、H2/2相加读出模式或V1/5、H3/3相加读出模式等)、图像信号输出部24的列并列型AD转换器25中排列的多个ADC(模拟数字转换器)33(参照图5、图10)中的未进行信号输出的ADC的动作停止等的控制。
图3是示出从像素部21的像素31朝向第1存储器部22A的存储器像素32转送图像用像素信号的状况的框图。
像素部21中的图像用的像素31例如以一对一对应的方式与第1存储器部22A的存储器像素32连接，从图像用的像素31中读出的图像用像素信号存储在对应的存储器像素32中。
图4是示出从像素部21的像素31朝向第1存储器部22A和第2存储器部22B的存储器像素32转送焦点检测用像素信号的状况的框图。
像素部21中的焦点检测用的像素31与第1存储器部22A的存储器像素32(但是，与存储有图像用像素信号的存储器像素32不同的存储器像素32)和第2存储器部22B的存储器像素32连接，从焦点检测用的像素31中读出的焦点检测用像素信号分别存储在第1存储器部22A的存储器像素32和第2存储器部22B的存储器像素32中。即，将某个要关注的焦点检测用的像素31的输出，转送到第1存储器部22A的存储器像素32和第2存储器部22B的存储器像素32这两个部分并进行存储。
图5是示出摄像元件2的更加具体的结构例的图。另外，该图5所示的各电路要素的配置适当概念化进行记载，不是必须与实际的配置一致。
像素部21是使生成与曝光量对应的信号电荷的多个像素31呈矩阵状排列的摄像区域(还参照图7)。该像素部21中的像素31的行方向的排列被称为“行”或“line”等，列方向的排列被称为“列”。并且，行方向还被称为水平方向，列方向还被成为垂直方向等。
另外，从像素部21中读出焦点检测用的像素信号的AF区域21a能够通过自动设定或手动设定而设定为期望区域，但是，在该图5所示的例子中，设定为与像素部21整体对应的宽区域。另外，根据被摄体检测等而由照相机控制部12进行AF区域21a的自动设定，由用户经由照相机操作部11进行AF区域21a的手动设定。因此，选择AF区域21a的焦点检测用像素区域选择部在自动设定时对应于照相机控制部12，在手动设定时对应于照相机操作部11。
存储器部22是暂时蓄积像素部21中排列的各像素31的信号电荷的存储部。而且，本实施方式的存储器部22例如构成为具有第1存储器部22A和第1存储器部22B，该第1存储器部22A具有与像素部21中排列的图像用和焦点检测用的像素31相同数量且相同排列(相同矩阵数)的存储器像素32(参照图8～图10)，该第1存储器部22B存储焦点检测用的像素31的像素信号。作为构造，该存储器部22例如成为相对于像素部21在基板厚度方向上层叠的配置。
上述图像信号输出部24具有列并列型AD转换器25，并且还具有水平信号线24a和读出放大电路24b。
上述元件控制部26具有控制电路26a、垂直扫描电路26b、水平读出电路26c、DAC(数字模拟转换器)26d。
垂直扫描电路26b由移位寄存器等构成，按照每行连接有控制信号线34，能够按照每行独立输出针对像素部21或存储器部22的控制信号。例如，垂直扫描电路26b在进行全局快门动作时，同时结束像素部21的全部像素31的复位动作并开始曝光，将全部像素31的像素信号一齐转送到存储器部22的存储器像素32，由此结束曝光。并且，垂直扫描电路26b在进行滚动快门动作时，按照每行依次进行基于像素31的复位结束的曝光开始以及像素信号针对存储器像素32的转送。而且，垂直扫描电路26b例如以行单位对存储器部22中排列的存储器像素32进行读出控制。
垂直信号线35分别与全部像素31和存储器像素32的列对应地设置。
列并列型AD转换器25具有分别与多个垂直信号线35连接的多个ADC33。由于多个(或全部)ADC33能够同时进行动作，所以，经由多个(或全部)垂直信号线35传送的模拟信号同时转换为数字信号。而且，列并列型AD转换器25针对经由垂直信号线35从存储器部22的存储器像素32按照每列输出的像素信号进行例如噪声去除或放大等信号处理，进而，进行将模拟像素信号转换为数字信号的处理。
DAC26d将为了使控制电路26a对列并列型AD转换器25进行控制而输出的数字信号转换为模拟信号。
水平读出电路26c例如由移位寄存器构成，依次选择要读出像素信号的像素列的列并列型AD转换器25的ADC33，从列并列型AD转换器25向水平信号线24a依次输出像素信号，由此读出像素信号。
读出放大电路24b对输出到水平信号线24a的像素信号进行放大等信号处理。
控制电路26a是如下的控制部：根据曝光控制部9的控制，生成作为动作基准的时钟信号、垂直同步信号VD(参照图13等)、水平同步信号HD(参照图13等)等控制信号，对上述列并列型AD转换器25、垂直扫描电路26b、水平读出电路26c、DAC26d等进行控制。该控制电路26a如后面参照图10说明的那样，进一步对经由偏置电流控制电路36a、36b的摄像用读出电路40a、焦点检测用读出电路40b的垂直信号线35的偏置电流的接通/断开、经由计数器控制电路37a、37b的ADC33的计数器33b的接通/断开进行控制。
接着，图6是示出摄像元件2中进行基本的全局快门摄像动作时的各信号的时序图。
首先，照相机控制部12根据测光结果来设定曝光时间Texp。
然后，曝光控制部9在从垂直同步信号VD的上升定时起追溯例如曝光时间Texp的时点，同时结束预先进行的摄像元件2的全部像素的光电转换部(光电二极管)的复位动作。从该复位结束时点起开始曝光，在光电转换部中蓄积信号电荷。在经过曝光时间Texp之前，进行基于该光电转换部的信号电荷的蓄积。
接着，在经过了曝光时间Texp的垂直同步信号VD的上升定时，将全部像素中蓄积的像素信号一齐转送到存储器部22的存储器像素32。由此，全部像素的曝光统一(同时)结束。
然后，通过列并列型AD转换器25同时对多列的像素信号进行AD转换，并且按照每1行依次进行从存储器部22朝向水平信号线24a的像素信号的读出，通过读出放大电路24b进行放大后输出。
这样，从像素部21朝向存储器部22的像素信号的转送由于一齐进行而在极短时间内结束，但是，基于列并列型AD转换器25的AD转换由于按照每行依次进行(而且，如后所述，AD转换自身是需要对时钟进行计数这样的时间的动作)，所以，需要与AD转换的执行次数对应的时间。这样，读出图像所需要的时间、乃至动态图像的帧率大致与列并列型AD转换器25的动作次数成比例地增大。
图7是示出像素部21的结构的图。
作为一例，像素部21中的焦点检测用像素成为该图7所示的像素配置。
在像素部21中排列的像素31中设有用于对被摄体像进行摄像的图像用像素、以及用于根据相位差进行焦点检测的焦点检测用像素。图像用像素群在行方向和列方向上排列有多个像素，焦点检测用像素群离散配置在图像用像素群内。
作为本实施方式中的焦点检测用像素，具有对通过镜头1的瞳的右侧的光线进行光电转换的焦点检测用像素R、对通过镜头1的瞳的左侧的光线进行光电转换的焦点检测用像素L、对通过镜头1的瞳的上侧的光线进行光电转换的焦点检测用像素T、对通过镜头1的瞳的下侧的光线进行光电转换的焦点检测用像素B。
其中，根据由焦点检测用像素R得到的图像和由焦点检测用像素L得到的图像来检测水平方向(行方向)的相位差，根据由焦点检测用像素T得到的图像和由焦点检测用像素B得到的图像来检测垂直方向(列方向)的相位差。
另外，不限于此，也可以设置检测右斜方向、左斜方向或其他方向的相位差的焦点检测用像素。这样，不仅能够检测水平方向的相位差，还能够检测水平方向以外的方向的相位差，由此，能够实现焦点检测性能的高性能化。
在像素部21内，如上所述，在呈矩阵状排列的多个像素31中离散配置有多个这些焦点检测用像素R、L、T、B。
具体而言，通过在像素部21内铺满例如图7所示的基本配置图案来配置焦点检测用像素。另外，在图7中，从左上朝向右下的斜线阴影表示图像用像素中的绿像素，纵线阴影表示图像用像素中的红像素，横线阴影表示图像用像素中的蓝像素。
在该图7所示的基本配置图案中，焦点检测用像素R、L、T、B仅配置在原色拜耳排列中的绿像素的位置，特别是在该图7所示的例子中，仅配置在与红像素相同的行且与蓝像素相同的列的绿像素的位置。而且，以4像素中取1像素的比例配置有焦点检测用像素R、L、T、B中的任意一方的行和均未配置焦点检测用像素R、L、T、B的行交替存在。
具体而言，如果按照行编号顺序仅例示配置有焦点检测用像素R、L、T、B中的任意一方的行，则成为仅配置有焦点检测用像素R的行n、在水平方向上与行n偏移2像素且交替配置有焦点检测用像素T、B的行(n+2)、水平方向的配置与行(n+2)相同的行(n+4)、以在水平方向上与行n相同的配置而仅配置有焦点检测用像素L的行(n+6)、在水平方向上与行(n+2)偏移-2像素且交替配置有焦点检测用像素T、B的行(n+8)、在水平方向上与行n偏移2像素且仅配置有焦点检测用像素R的行(n+10)、水平方向的配置与行(n+2)相同的行(n+12)和行(n+14)、以在水平方向上与行(n+10)相同的配置而仅配置有焦点检测用像素L的行(n+16)、水平方向的配置与行(n+8)相同的行(n+18)等。
这样，在图7所示的例子中，由于以2行中取1行的比例、且水平4像素中取1像素的比例配置有焦点检测用像素R、L、T、B，所以，焦点检测用像素R、L、T、B在全部像素中占据的比例成为1/8。因此，例如图7所示的由20行32列构成的640像素中的1/8的比例的80像素成为焦点检测用像素R、L、T、B。
图8是示出第1存储器部22A中存储的像素信号的配置以及V2/2、H2/2相加读出时的单位像素PU的例子的图。
首先，图8所示的转送到第1存储器部22A的像素信号的配置与图7所示的像素部21的像素配置相同。
并且，V2/2、H2/2相加读出意味着如下的相加读出。首先，V是像素信号的配置的垂直方向，H是像素信号的配置的水平方向。进而，关于对V或H赋予的分数，分母表示排列中的相同颜色的每几个像素，分子表示相加像素数。因此，V2/2表示在垂直方向上按照相同颜色的每2个像素进行2像素相加，H2/2表示在水平方向上按照相同颜色的每2个像素进行2像素相加。
因此，根据图8所示的由4×4像素构成的单位像素PU，生成对2个绿像素、焦点检测用像素L和焦点检测用像素T进行相加的合成后的绿像素(左上)、对4个红像素进行相加的合成后的红像素(右上)、对4个蓝像素进行相加的合成后的蓝像素(左下)、对4个绿像素进行相加的合成后的绿像素(右下)。
接着，图9是示出第1存储器部22A中存储的像素信号的配置以及V1/5、H3/3相加读出时的单位像素PUb、PUr的例子的图。
该V1/5、H3/3相加读出意味着在垂直方向上按照相同颜色的每5个像素读出1个像素(即，不进行垂直方向的相加，而进行间疏读出)，意味着在水平方向上按照相同颜色的每3个像素进行3像素相加。
因此，根据图9所示的由绿和蓝的6×10像素构成的单位像素PUb，生成对行(n+10)中的2个绿像素和焦点检测用像素R进行相加的合成后的绿像素(左上)、对行(n+15)中的3个蓝像素进行相加的合成后的蓝像素(左下)。
并且，根据图9所示的由绿和红的6×10像素构成的单位像素PUr，生成对行(n+10)中的3个红像素进行相加的合成后的红像素(右上)、对行(n+15)中的3个绿像素进行相加的合成后的绿像素(右下)。
这样，在该V1/5、H3/3相加读出中，存在有未读出像素信号的行(n+1)～(n+4)、(n+6)～(n+9)、(n+11)～(n+14)、(n+16)～(n+19)。因此，当在垂直方向上进行1/5间疏读出时，即使不进行水平方向的相加，也不会从第1存储器部22A中读出焦点检测用像素L、T、B的像素信号，仅通过来自第1存储器部22A的读出，无法进行相位差AF。
这样，在本实施方式中，通过另外在第2存储器部22B中存储焦点检测用像素R、L、T、B并进行读出，在伴随间疏的相加读出中，也能够进行相位差AF。
接着，图10是更加详细地示出摄像元件2中的第1存储器部22A和第2存储器部22B以及列并列型AD转换器25的结构的图。
按照每列对应设置在列并列型AD转换器25内的ADC33具有比较器33a、计数器33b、锁存器33c。
上述DAC26d根据来自控制电路26a的控制信号，将参照电压输出到比较器33a。这里，DAC26d输出的参照电压成为呈坡状变化的斜坡波形的电压。
比较器33a从垂直信号线35被输入了模拟像素信号后，将所输入的像素信号的电压与参照电压进行比较。然后，当像素信号的电压和参照电压的大小关系反转时，比较器33a使输出信号反转。这里，比较器33a具有例如由多个PMOS晶体管和多个NMOS晶体管构成的一般的差动放大器的结构，在动作时消耗电力。在该比较器33a内的连接有来自DAC26d的信号线的部分和连接有垂直信号线35的部分，虽然没有图示，但是，分别连接有用于存储复位电平(复位噪声)的电容器。这些电容器根据来自控制电路26a的指示信号而被复位。
计数器33b将到来自比较器33a的输出信号反转为止的时间、即到斜坡波形的参照电压和像素信号的电压的大小关系反转为止的时间(比较时间)作为例如输入时钟数进行数字计数。
锁存器33c作为保持计数器33b的计数结果的数字存储器发挥功能，经由水平信号线24a而与读出放大电路24b连接。并且，锁存器33c与水平读出电路26c连接，当由水平读出电路26c选择而输入控制信号后，输出所保持的数字信号。
在这种结构中，在摄像用读出电路40a中设有偏置电流控制电路36a和计数器控制电路37a，在焦点检测用读出电路40b中设有偏置电流控制电路36b和计数器控制电路37b。
偏置电流控制电路36a根据控制电路26a的控制，对摄像用读出电路40a内的各垂直信号线35的偏置电流的接通/断开进行控制，以使得仅对转发到属于图像用像素群的像素的存储器像素32的信号进行源极跟随器式输出。
同样，偏置电流控制电路36b根据控制电路26a的控制，对焦点检测用读出电路40b内的各垂直信号线35的偏置电流的接通/断开进行控制，以使得仅对转发到属于焦点检测用像素群的像素的存储器像素32的信号进行源极跟随器式输出。
另外，虽然这里省略了详细图示，但是，偏置电流控制电路36a、36b构成为能够对任意的垂直信号线35的偏置电流的接通/断开进行期望控制。因此，如果举出一例，则能够进行接通偶数列的垂直信号线35的偏置电流、断开奇数列的垂直信号线35的偏置电流等的控制。
并且，计数器控制电路37a根据控制电路26a的控制，对摄像用读出电路40a内的各计数器33b的接通/断开进行控制。
同样，计数器控制电路37b根据控制电路26a的控制，对焦点检测用读出电路40b内的各计数器33b的接通/断开进行控制。
而且，计数器控制电路37a、37b构成为能够对任意的垂直信号线35的计数器33b的接通/断开进行期望控制。因此，与上述例子同样，能够进行接通偶数列的计数器33b、断开奇数列的计数器33b等的控制。
这里，构成源极跟随器的电路的恒流电路部和单一斜度(SigleSlope)型列并列ADC(Column parallel ADC)是本实施方式中的摄像元件2中消耗较大的消耗电力的电路部。
因此，根据上述结构，通过断开AD转换中未使用的垂直信号线35的偏置电流并停止ADC33的动作，进行尽可能高速且低消耗电力的读出。
图11是示出V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。
在该V2/2、H2/2相加读出时，从第1存储器部22A中读出的像素信号通过像素信号合成部23在垂直方向上进行2像素相加，所以，通过列并列型AD转换器25进行AD转换的行减少为1/2，能够使帧率成为全部像素读出的情况的大约2倍。
因此，第2存储器部22B中存储的焦点检测用像素信号也设为2行中取1行的比例，伪数据DY的行不输出到列并列型AD转换器25，以使得能够维持该帧率。
具体而言，焦点检测用像素以2行中取1行的比例存在，所以，在与像素部21中存在有焦点检测用像素的行相同的行上的第2存储器部22B中排列焦点检测用像素信号。
这样，按照由单位像素PU构成的每行，串联地排布仅排列有通过垂直2像素相加而合成的图像用的像素信号的像素信号群和仅排列有焦点检测用的像素信号的像素信号群，通过列并列型AD转换器25一齐进行AD转换，由此实现帧率的增大。
并且，在V2/2、H2/2相加读出时，从第1存储器部22A中读出的像素信号还在水平方向上进行2像素相加，所以，ADC33以2列中取1列的比例进行动作即可。因此，偏置电流控制电路36a以2列中取1列的比例断开垂直信号线35的偏置电流，计数器控制电路37a断开计数器33b，由此实现消耗电力的降低。并且，关于偏置电流控制电路36b和计数器控制电路37b，虽然没有明示，但是，也针对未读出焦点检测用像素信号的列断开垂直信号线35的偏置电流，断开计数器33b，由此实现消耗电力的进一步降低。
图12是示出V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。另外，在图12中，省略第2存储器部22B中的仅伪数据DY的行的图示。
在该V1/5、H3/3相加读出时，从第1存储器部22A中读出的像素信号通过像素信号合成部23在垂直方向上进行1/5间疏，所以，通过列并列型AD转换器25进行AD转换的行减少为1/5，能够使帧率成为全部像素读出的情况的大约5倍。
因此，第2存储器部22B中存储的焦点检测用像素信号也设为5行中取1行的比例(因此，存储有焦点检测用像素信号的存储器像素32的列数也成为图11所示的V2/2、H2/2相加读出时的例如5/2倍(其中，在图12所示的例子中，由于要读出的行中还存在有伪数据DY，所以大于5/2倍))，省略图示的第2存储器部22B中的仅伪数据DY的行不输出到列并列型AD转换器25，以使得能够维持该帧率。
具体而言，当按照每5行对图7所示的像素配置进行分割时，存在有焦点检测用像素的行交替表现为包含3行的情况和包含2行的情况。因此，在5行中存在有焦点检测用像素的行为3行的情况下，将这3行中的全部焦点检测用像素配置在读出对象的行(在图12所示的例子中为行n、(n+10))，在5行中存在有焦点检测用像素的行为2行的情况下，将这2行中的全部焦点检测用像素配置在读出对象的行(在图12所示的例子中为行(n+5)、(n+15))，并且在其余的存储器像素32中配置伪数据DY。
这样，按照由单位像素PUr、PUb构成的每行，串联地排布仅排列有通过垂直1/5间疏而合成的图像用的像素信号的像素信号群和仅排列有焦点检测用的像素信号的像素信号群，通过列并列型AD转换器25一齐进行AD转换，由此实现帧率的增大。
并且，在V1/5、H3/3相加读出时，从第1存储器部22A中读出的像素信号还在水平方向上进行3像素相加，所以，ADC33以3列中取1列的比例进行动作即可。因此，偏置电流控制电路36a以3列中取1列的比例断开垂直信号线35的偏置电流，计数器控制电路37a断开计数器33b，由此实现消耗电力的降低。并且，关于偏置电流控制电路36b和计数器控制电路37b，虽然没有明示，但是，也针对未读出焦点检测用像素信号的列断开垂直信号线35的偏置电流，断开计数器33b，由此实现消耗电力的进一步降低。
图13是示出摄像元件2中进行全局快门摄像动作时的各信号的、包含局部放大部分的时序图。
此时的像素部21中的曝光动作、从像素部21朝向存储器部22的转送动作、从存储器部22中依次读出并通过列并列型AD转换器25进行AD转换的动作等与参照图6上述的动作相同。而且，如图13的1HD放大部分所示，在1个行读出中，首先读出合成后的图像用像素信号，然后读出焦点检测用像素信号。
并且，上述通过相加读出或间疏读出而减少列并列型AD转换器25的动作次数并增加帧率的技术不仅能够应用于图6或图13所示的全局快门摄像动作时，还能够应用于滚动快门摄像动作时。具体而言，在从垂直同步信号VD的上升定时起追溯曝光时间Texp的时点，例如从上端的行朝向下端的行依次开始进行曝光。然后，从经过了曝光时间Texp的行起依次进行像素信号的读出，利用像素信号合成部23进行像素相加等，并且，通过列并列型AD转换器25同时对多列像素信号进行AD转换并输出。此时，在1个行读出中，首先读出合成后的图像用像素信号，然后读出焦点检测用像素信号，这与图13的1HD放大部分所示的情况相同。
根据这种实施方式1，输出通过像素信号合成部23根据单位像素内的像素31进行合成而得到的图像用的像素信号和第2存储器部22B中存储的焦点检测用的像素信号作为图像信号，所以，能够有效缩短图像的读出时间，并且，通过读出焦点检测用像素信号，能够进行焦点检测。
并且，图像信号输出部24串联地排布仅排列有合成后的图像用的像素信号的像素信号群和仅排列有焦点检测用的像素信号的像素信号群，通过列并列型AD转换器25进行AD转换，所以，AD转换的次数与合成后的图像用像素信号的行数相同而不会增加，不会增大AD转换所需要的时间，能够有效提高帧率。
进而，根据元件控制部26的控制，图像信号输出部24停止AD转换中未使用的AD转换器25的动作，所以，能够有效降低摄像元件2的消耗电力。此时，偏置电流控制电路36a还断开AD转换中未使用的垂直信号线35的偏置电流，所以，能够进一步实现低消耗电力化。
而且，除了根据单位像素内的像素31生成的图像用的像素信号以外，像素信号合成部23还合成根据该单位像素内的像素31生成的焦点检测用的像素信号而生成图像用的像素信号，所以，能够增加空间采样信息，并且，结合基于适当的图像处理的校正技术，能够提高莫尔条纹减少等的综合画质。
而且，针对生成图像用的像素信号的像素31和生成焦点检测用的像素信号的像素31呈矩阵状配置的结构的像素部21，能够发挥上述效果。
并且，在具有上述摄像元件的摄像装置中，能够将帧率维持较高速率并进行相位差AF。
[实施方式2]
图14～图17示出本发明的实施方式2，图14是示出摄像元件2的结构的概要的框图。
在该实施方式2中，对与上述实施方式1相同的部分标注相同标号等并适当省略说明，主要仅对不同之处进行说明。
在上述实施方式1的图2中，将像素信号合成部23配置在作为第1模拟存储器的第1存储器部22A的后级，但是，在本实施方式中，配置在第1存储器部22A的前级。
即，如图14所示，从像素部21输出的图像用像素信号和焦点检测用像素信号被输入到像素信号合成部23，首先通过像素相加等进行合成。因此，在本实施方式中，在进行间疏读出的情况下，在从像素部21读出时进行间疏读出。
而且，第1存储器部22A存储由像素信号合成部23生成的合成后的图像用的像素信号，图像信号输出部24输出从第1存储器部22A中读出的合成后的图像用的像素信号和第2存储器部22B中存储的焦点检测用的像素信号作为图像信号。
接着，图15是示出从像素部21的像素31朝向第1存储器部22A和第2存储器部22B的存储器像素32转送图像用像素信号和焦点检测用像素信号的状况的框图。
像素部21中的从图像用的像素31读出的图像用像素信号被输入到像素信号合成部23。进而，像素部21中的从焦点检测用的像素31读出的焦点检测用像素信号中的、与图像用像素信号进行合成的焦点检测用像素信号也被输入到像素信号合成部23。这样，输入到像素信号合成部23的图像用像素信号和焦点检测用像素信号被合成而存储在第1存储器部22的存储器像素32中。
并且，像素部21中的从焦点检测用的像素31读出的焦点检测用像素信号存储在第2存储器部22B的存储器像素32中。因此，将某个要关注的焦点检测用的像素31的输出，转送到第1存储器部22A的存储器像素32和第2存储器部22B的存储器像素32这两个部分并进行存储。
这里，从像素信号合成部23输出的合成后的图像用像素信号由于进行了相加或间疏，所以少于像素部21的全部像素数。因此，根据相加或间疏的模式，第1存储器部22A需要的存储器容量变化。
因此，在本实施方式中，将第1存储器部22A和第2存储器部22B构成为存储器部22的一部分和另一部分，使存储器部22中划分第1存储器部22A和第2存储器部22B的划分线可变，根据单位像素中包含的像素数(乃至合成后的图像用像素信号的数量)对划分线进行变更。参照图16和图17对这点进行说明。
首先，图16是示出V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。
在相同颜色彼此之间对图8所示的由4×4像素构成的单位像素PU的像素信号进行V2/2、H2/2相加而得到的2×2像素的像素信号例如以4行中取2行的比例依次存储在第1存储器部22A中。这里，在相同颜色彼此的相加对象位置包含有焦点检测用像素的情况下，如上所述，在第1存储器部22A中标注斜线、纵线、横线的阴影而示出的合成后的图像用像素信号中还包含有焦点检测用像素信号作为合成要素。
在该V2/2、H2/2相加的情况下，合成后的图像用像素信号的列数成为全部像素读出时的图像用像素信号的列数的一半。因此，图8所示的32列的像素信号如图16所示而成为16列，这16列为第1存储器部22A，第17列以后为第2存储器部22B，与全部像素读出时相比，第1存储器部22A和第2存储器部22B的划分线被变更。
并且，焦点检测用像素信号被存储在与合成后的图像用像素信号相同的行中，能够使帧率成为全部像素读出的情况的大约2倍，这点与上述相同。
接着，图17是示出V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。另外，在图17中，省略了第2存储器部22B中的仅伪数据DY的行的图示(以下，适当相同)。
在相同颜色彼此之间对图9所示的由6×10像素构成的单位像素PUb、PUr的像素信号进行V1/5、H3/3相加而得到的2×2像素的像素信号例如以10行中取2行的比例(更详细地讲为5行中取1行的比例)依次存储在第1存储器部22A中。这里，在相同颜色彼此的相加对象位置包含有焦点检测用像素的情况下，与上述同样，在第1存储器部22A中标注斜线、纵线、横线的阴影而示出的合成后的图像用像素信号中还包含有焦点检测用像素信号作为合成要素。在该V1/5、H3/3相加的情况下，合成后的图像用像素信号的列数成为全部像素读出时的图像用像素信号的列数的1/3。因此，图9所示的32列的像素信号如图17所示而成为10列(单位像素Pub和单位像素PUr如图9所示在水平方向上偏移2像素，所以成为(32-2)/3＝10列)，这10列为第1存储器部22A，第11列以后为第2存储器部22B，与全部像素读出时和V2/2、H2/2相加读出时相比，第1存储器部22A和第2存储器部22B的划分线被变更。
并且，焦点检测用像素信号被存储在与合成后的图像用像素信号相同的行中，能够使帧率成为全部像素读出的情况的大约5倍，这点与上述相同。
根据这种实施方式2，发挥与上述实施方式1大致相同的效果，并且，将像素信号合成部23配设在第1存储器部22A的前级，根据单位像素中包含的像素数(乃至合成后的图像用像素信号的数量)来变更存储器部22中划分第1存储器部22A和第2存储器部22B的划分线，所以，能够有效削减存储器部22所需要的存储器容量。
[实施方式3]
图18～图25示出本发明的实施方式3，图18是示出摄像元件2的结构的概要的框图，图19是示出像素31的结构的图。
在该实施方式3中，对与上述实施方式1、2相同的部分标注相同标号等并适当省略说明，主要仅对不同之处进行说明。
在上述实施方式1、2中，在像素部21的像素31中存在有图像用和焦点检测用这2种。与此相对，在本实施方式中，1个像素具有图像用和焦点检测用双方的功能。
首先，如图19所示，像素31具有对通过镜头1的瞳的右侧的光线进行光电转换的光电二极管PDR、对通过镜头1的瞳的左侧的光线进行光电转换的光电二极管PDL、使来自镜头1的光线会聚在光电二极管PDR、PDL的微透镜ML。并且，各像素31的周边由金属布线MW包围，限制像素开口的大小。
另外，这里，作为一例，设置有检测水平方向的相位差的光电二极管PDR、PDL，但是，除此之外，还可以设置对通过镜头1的瞳的上侧的光线进行光电转换的光电二极管和对通过镜头1的瞳的下侧的光线进行光电转换的光电二极管，不限于此，还可以设置检测右斜方向、左斜方向或其他方向的相位差的焦点检测用像素。
而且，如图18所示，在像素部21内设有像素内合成部21b。另外，在该图18中，与上述实施方式2同样，示出将像素信号合成部23配设在第1存储器部22A的前级的例子，但是，也可以与实施方式1同样配设在第1存储器部22A的后级。
光电二极管PDR和光电二极管PDL能够以电气方式独立进行读出。因此，在使像素31作为焦点检测用像素R发挥功能的情况下，像素内合成部21b进行控制以使得仅读出光电二极管PDR中蓄积的像素信号。并且，在使像素31作为焦点检测用像素L发挥功能的情况下，像素内合成部21b进行控制以使得仅读出光电二极管PDL中蓄积的像素信号。
另一方面，在使像素31作为通常的图像用像素发挥功能的情况下，也可以进行控制以使得利用像素部21内的像素内合成部21b对光电二极管PDR中蓄积的像素信号和光电二极管PDL中蓄积的像素信号进行合成并读出。但是，该情况下，无法从合成后的像素信号中再次分离读出焦点检测用像素R的像素信号和焦点检测用像素L的像素信号。因此，在需要合成焦点检测用像素R的像素信号和焦点检测用像素L的像素信号作为通常的图像用像素信号的情况下，基本上是在从像素部21中分别读出焦点检测用像素R的像素信号和焦点检测用像素L的像素信号后，在图18所示的像素信号合成部23中进行合成。根据这种结构，1个像素31发挥多个功能。
图20是示出像素部21的原色拜耳滤色器排列的图。
除了1个像素31被分割为光电二极管PDR和光电二极管PDL以外，与针对1个像素31排列红、蓝、绿中的任意一个滤色器的一般的原色拜耳排列相同。
图21是示出在从像素部21进行通常的全部像素读出的情况下存储在第1存储器部22A中的像素信号的状况的图。该图21所示的情况例如示出读出静态图像时等的不需要读出焦点检测用像素信号的情况。因此，例如不进行针对第2存储器部22B的焦点检测用像素信号的存储。
并且，图22是示出从像素部21进行全部像素读出、进而从像素部21读出例如全部绿像素的焦点检测用像素R的像素信号和焦点检测用像素L的像素信号时的存储器部22的状况的图。这里，例如，从n行和(n+1)行的绿像素的光电二极管PDR读出焦点检测用像素R的像素信号并将其存储在第2存储器部22B的n行，从n行和(n+1)行的绿像素的与上述光电二极管PDR分别对应的(即各相同像素31内的)光电二极管PDL读出焦点检测用像素L的像素信号并将其存储在第2存储器部22B的(n+1)行等。因此，第1存储器部22A的存储器像素32的数量和第2存储器部22B的存储器像素32的数量相同。
并且，图23是示出限制AF区域21a并从像素部21进行全部像素读出时的存储器部22的状况的图。
首先，如上所述，通过基于被摄体检测等的照相机控制部12自动进行AF区域21a的设定(针对像素部21中的特定部分区域的限制)，或者经由照相机操作部11而由用户手动进行AF区域21a的设定(针对像素部21中的特定部分区域的限制)。
然后，存储有进行全部像素读出的图像用像素信号的第1存储器部22A与图22所示的例子相同，但是，由于仅从被限制的AF区域21a读出焦点检测用像素，所以，与图22所示的例子相比，第1存储器部22A中存储的焦点检测用像素信号的数量大幅减少。
接着，图24是示出V2/2、H2/2相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。
该情况下，第1存储器部22A中存储的合成后的图像用像素信号与上述实施方式2的图16所示的排列相同。但是，由于焦点检测用像素R和焦点检测用像素L不是由遮光构造构成的，所以，不会产生由于合成焦点检测用像素而产生的输出降低和焦点位置偏移所引起的图像的紊乱。
并且，将焦点检测用像素信号存储在与合成后的图像用像素信号相同的行中，这点也与图16所示的例子相同，但是，在本实施方式中，为了能够使全部像素31成为焦点检测用像素，与图16所示的例子相比，第2存储器部22B中存储的焦点检测用像素信号的数量较多。具体而言，这里，仅从与红像素相同的行上的绿像素取得焦点检测用像素R、L的各像素信号，或者，将对对角方向上相邻的2个绿像素的光电二极管PDR的像素信号彼此进行相加而得到的像素作为焦点检测用像素R、将对光电二极管PDL的像素信号彼此进行相加而得到的像素作为焦点检测用像素L等。
此时，在焦点检测例如是实时取景或动态图像拍摄等合成图像用的焦点检测的情况下，与由像素信号合成部23生成的合成后的图像用的像素信号的空间频率的降低对应地，可以使第2存储器部22B中存储的焦点检测用的像素信号的数量少于由像素部21生成的焦点检测用的像素信号的数量(如果可以使该减少的程度为焦点检测所需要的充分程度则更好)。通过元件控制部26对像素部21的读出控制来实现像素信号的空间频率的减少，或者通过像素信号合成部23的处理来实现像素信号的空间频率的减少。由此，焦点检测用的像素信号的空间频率成为与图像用的像素信号的空间频率对应的空间频率，能够抑制取得必要以上的高精细的焦点检测用像素信号，能够有效减少第2存储器部22B的存储器容量。并且，还能够减少进行动作的AD转换器25的数量，所以，能够进一步降低摄像元件2的消耗电力。另一方面，在焦点检测为静态图像拍摄用的焦点检测的情况下(例如，在实时取景时，为了取得静态图像而按压了2级式操作按钮即释放按钮的第1级的情况下)，优选从摄像元件2输出与静态图像用的像素信号的空间频率对应的空间频率的焦点检测用的像素信号。通过接收到来自照相机控制部12或曝光控制部9的指令的元件控制部26来进行这种从摄像元件2输出的像素信号的空间频率的控制。
这样，根据焦点检测用的像素信号的用途(静态图像用还是动态图像等用等)，可以使从摄像元件2输出的焦点检测用的像素信号的空间频率低于由像素部21生成的焦点检测用的像素信号的空间频率。
接着，图25是示出V1/5、H3/3相加读出时的第1存储器部22A和第2存储器部22B的像素信号的配置的图。
该情况下，第1存储器部22A中存储的合成后的图像用像素信号与上述实施方式2的图17所示的排列相同。但是，由于焦点检测用像素R和焦点检测用像素L不是由遮光构造构成的，所以，不会产生由于合成焦点检测用像素而产生的输出降低和焦点位置偏移所引起的图像的紊乱。
并且，在该图25所示的例子中，AF区域21a被限制，从被限制的AF区域21a的绿像素读出的焦点检测用像素信号以5行中取1行的比例存储在第2存储器部22B中。
根据这种实施方式3，发挥与上述实施方式1、2大致相同的效果，并且，根据用途(静态图像用还是动态图像等用等)来降低从摄像元件2输出的焦点检测用的像素信号的空间频率，所以，例如在实时取景时，在为了取得静态图像而按压了释放按钮的第1级的情况下，也能够从摄像元件2输出空间频率较高的焦点检测用的像素信号。而且，与基于合成的图像用像素信号的空间频率的降低对应地，减少第2存储器部22B中存储的焦点检测用的像素信号的数量，所以，能够有效减少第2存储器部22B的存储器容量，能够降低摄像元件2的消耗电力。
并且，在第2存储器部22B中仅存储从被选择的AF区域21a中读出的焦点检测用的像素信号，所以，同样能够有效减少第2存储器部22B的存储器容量，能够降低摄像元件2的消耗电力。
进而，在具有生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号的光电二极管PDR、PDL的像素31呈矩阵状配置的像素部21中，能够发挥上述效果。

Claims (10)

1.一种摄像元件，其生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号，其特征在于，该摄像元件具有：
像素部，其像素被配置为矩阵状，当将相邻的多个所述像素视为单位像素时该单位像素也被配置为矩阵状，该像素部生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号；
像素信号合成部，其生成如下的图像用的像素信号，其中，该图像用的像素信号是至少合成了根据所述单位像素内的像素生成的所述图像用的像素信号而得到的；
第1模拟存储器，其在所述像素信号合成部配设在前级的情况下，存储由该像素信号合成部生成的合成后的所述图像用的像素信号，在所述像素信号合成部配设在后级的情况下，存储从所述像素部中读出的至少所述图像用的像素信号；
第2模拟存储器，其存储所述焦点检测用的像素信号；以及
图像信号输出部，其在所述像素信号合成部配设在所述第1模拟存储器的前级的情况下，输出从该第1模拟存储器中读出的合成后的图像用的像素信号和所述第2模拟存储器中存储的所述焦点检测用的像素信号作为图像信号，在所述像素信号合成部配设在所述第1模拟存储器的后级的情况下，输出由该像素信号合成部生成的合成后的图像用的像素信号和所述第2模拟存储器中存储的所述焦点检测用的像素信号作为图像信号；
其中，
所述像素信号合成部除了对根据所述单位像素内的像素生成的所述图像用的像素信号进行合成以外，还对根据该单位像素内的像素生成的所述焦点检测用的像素信号进行合成，从而生成图像用的像素信号，
在所述像素信号合成部配设在所述第1模拟存储器的后级的情况下，该第1模拟存储器还存储从所述像素部中读出的所述焦点检测用的像素信号。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
所述图像信号输出部具有针对同时读出像素信号的各列配置有AD转换器的列并列型AD转换器，按照由所述单位像素构成的每行，串联地排布仅排列有所述合成后的图像用的像素信号的像素信号群和仅排列有所述焦点检测用的像素信号的像素信号群，通过所述列并列型AD转换器进行AD转换。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述第1模拟存储器和所述第2模拟存储器构成为存储器部的一部分和另一部分，所述存储器部中划分第1模拟存储器和第2模拟存储器的划分线可变，
在所述像素信号合成部配设在所述第1模拟存储器的前级的情况下，根据合成后的图像用的像素信号的数量来变更所述划分线。
4.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
根据所述焦点检测用的像素信号的用途，使从摄像元件输出的所述焦点检测用的像素信号的空间频率低于由所述像素部生成的所述焦点检测用的像素信号的空间频率。
5.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，
与由所述像素信号合成部生成的合成后的图像用的像素信号的空间频率的降低对应地，使所述第2模拟存储器中存储的所述焦点检测用的像素信号的数量少于由所述像素部生成的所述焦点检测用的像素信号的数量。
6.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述摄像元件还具有焦点检测用像素区域选择部，该焦点检测用像素区域选择部选择从所述像素部中读出所述焦点检测用的像素信号的AF区域，
在所述第2模拟存储器中仅存储从选择出的AF区域中读出的所述焦点检测用的像素信号。
7.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述图像信号输出部使所述列并列型AD转换器中配置的AD转换器中的未在像素信号的AD转换中使用的AD转换器的动作停止。
8.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
在所述像素部中，生成图像用的像素信号的像素和生成焦点检测用的像素信号的像素被配置为矩阵状。
9.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，
在所述像素部中，生成图像用的像素信号和焦点检测用的像素信号的像素被配置为矩阵状。
10.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
权利要求1所述的摄像元件；
摄像光学系统，其在所述摄像元件上形成光学像，且能够调节焦点位置；以及
焦点检测控制部，其根据从所述摄像元件输出的焦点检测用的像素信号来调节所述摄像光学系统的焦点位置。
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