JP6099904B2

JP6099904B2 - 撮像装置

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Description

本発明は、撮像装置における撮像素子の駆動技術に関するものである。

近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置では撮像素子の感度向上や画像処理の高度化、メモリ容量の増加に伴い、高画素、高フレームレートの動画を長時間記録できるようになってきている。

従来からデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラでは撮像素子を利用して焦点検出を行う方式としてコントラスト検出方式が広く用いられている。コントラスト検出方式とは撮像光学系によって形成された被写体像の鮮鋭度を固体撮像素子の出力を所定の関数で評価することによって求め、関数値が極値をとるように撮像光学系の光軸上位置を調節するものである。極値を算出するためには、合焦位置を一度通り過ぎる必要があるため、原理的に合焦するまでにかなりの時間を要する。

一方、撮像素子において、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光された光を受光するフォトダイオード（以下ＰＤ）を分割することによって、撮像素子面で位相差検出方式の焦点検出を行う技術が知られている。例えば、特許文献１においては、１つの画素の中のＰＤを２つに分割することによって、射出瞳の一部からの光束による出力画像（以下ＡＦ画像）と射出瞳全体からの光束による出力画像（以下本画像）とが得られる構成になっている。従って、ＡＦ画像を用いて位相差検出方式のＡＦを行いながら、本画像を取り込むことができる。

位相差検出方式の焦点検出ではデフォーカス量を求めることができるので、コントラスト検出方式に比べ合焦するまでの時間を大幅に短縮できる利点がある。

特開２００１−８３４０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、動画記録時などに毎フレームＡＦ画像と本画像を取り込んでいると、単位時間当たりに処理しなければならないデータ量が増加し、消費電力が増加してしまうという問題があった。また、撮像素子だけでなく後段に接続される処理回路の演算量も増加するため、撮像装置全体として発熱量が増加してしまう。発熱による画像劣化や機器保護のため撮影可能時間が短くなってしまうという問題がある。

また、消費電力が増加すると、電池容量低下に伴い撮影禁止に至る時間が短くなるという問題もあった。以上のことは、高フレームレートの動画撮影時には特に問題となる。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動画記録を行う場合に、ＡＦ性能低下を抑えながら撮影禁止までの時間を延ばすことができる撮像装置を提供することである。

本発明に係わる撮像装置は、被写体像を光電変換する複数の光電変換部をそれぞれ含む画素を有する撮像素子を含む撮像手段と、前記画素から撮像用の信号および焦点検出用の信号を所定の同期期間の周期で繰り返し読み出す読み出し手段と、前記所定の同期期間の間であって、前記画素から前記撮像用の信号に加えて前記焦点検出用の信号を読み出す第１の読み出しモードと、前記画素から前記撮像用の信号のみを読み出す第２の読み出しモードと、前記画素から撮像用の信号または焦点検出用の信号を読み出した後に前記撮像手段をスタンバイ状態とする第３の読み出しモードのいずれの読み出しモードで前記読み出し手段を動作させるかを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、動画記録を行う場合に、ＡＦ性能低下を抑えながら撮影禁止までの時間を延ばすことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の概略構成を示すブロック図。撮像素子の構成を模式的に示す図。撮像素子の画素の構成を模式的に示す図。画素の等価回路図。画素と読み出し部の等価回路図。画像信号の読み出し駆動タイミングチャート。動画撮影中の読み出し駆動タイミングチャート。第１の実施形態における動作を示すフローチャート。第１の実施形態における動画撮影中の制御を説明するタイミングチャート。第２の実施形態に係わる撮像装置のブロック図。第２の実施形態における動画撮影中の制御を説明するタイミングチャート。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面において、同一の符号を付した要素は、同一の要素部品を示すものとする。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１０１はフォーカスレンズを含み、更にはズームレンズ、絞りなどで構成される光学系である。１０２は撮像素子であり、光学系１０１で結像された被写体像を光電変換する。撮像素子１０２は、個々の画素が瞳分割された画像信号を出力可能な構成となっている。１０３は、タイミングジェネレータ（以下ＴＧと記す）であり、撮像素子１０２の蓄積や読み出しタイミングを制御する。

１０４はアナログフロントエンド（以下ＡＦＥと記す）であり、基準レベルの調整（クランプ処理）およびアナログデジタル変換処理を行う。１０５はデジタルフロントエンド（以下ＤＦＥと記す）であり、各画素のデジタル出力を受けて画像信号の補正や画素の並び替え等をデジタル処理している。１０６は全体制御・演算部であり、ＤＦＥ１０５から得られた画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行い、記録媒体１０７や不図示の表示装置に処理後の画像信号を出力する。１０８は記憶部であり、全体制御・演算部１０６の作業用メモリとして、あるいは連続撮影等のバッファメモリとしても使用される。

１０９は位相差算出部で、撮像素子１０２から出力される瞳分割された画像信号から位相差方式の焦点調節を行うための位相差評価値を算出する。１１０はＡＦ制御部で、位相差算出部１０９で算出された位相差評価値を基に、デフォーカス量など光学系１０１のフォーカスレンズ位置を制御するための光学系駆動情報を算出し、光学系駆動部１１１で光学系１０１を制御する。ＡＦ制御部１１０で算出された情報は全体制御・演算部１０６にも送られ、ＴＧ１０３を制御する際のパラメータ決定にも使用される。すなわち、位相差算出部１０９、ＡＦ制御部１１０、光学系駆動部１１１により、公知の位相差方式の焦点調節制御が行われる。

１１２は温度計（温度検出部）で、撮像装置内の温度を監視しており、全体制御・演算部１０６は温度計１１２からの温度出力を元に、不図示の表示装置へ画質劣化などの警告表示を行ったり、撮影を強制的に終了したりする。

図２は、本実施形態の撮像装置における撮像素子１０２の構成を模式的に示す図である。

図２に示すように、撮像素子１０２は、画素部２０１、垂直走査部２０２、読み出し部２０３、水平走査部２０４を含む構成である。画素部２０１は、瞳分割された画像信号を出力可能な画素が行列状に配置されており、光学系１０１により結像された光学像を受光する。垂直走査部２０２は、画素部２０１の複数の行を順に選択し、水平走査部２０４は、画素部２０１の複数の列を順に選択することによって、画素部２０１の複数の画素が順に選択される。読み出し部２０３は、垂直走査部２０２および水平走査部２０４によって選択される画素の信号を読み出し、読み出した信号をＡＦＥ１０４、または位相差算出部１０９へ出力する。読み出し部２０３には、列毎のＡ／Ｄ変換回路を含む構成としてもよい。

図３は、画素部２０１における画素の構成を模式的に示す図である。図３（ａ）において、３０１、３０５、３０６、３０７はそれぞれ１つの画素を示している。説明を分かりやすくするため、４画素のみを示したが、実際には、このような画素配列がさらに複数配置されて画素部２０１を構成する。以下、画素３０１に着目して画素の構成について説明する。

画素部２０１における画素３０１は、マイクロレンズ３０２、ＰＤ３０３、ＰＤ３０４を含む構成である。また、図３（ｂ）に示すように、各画素３０１、３０５、３０６、３０７は各々カラーフィルタ３０８、３０９、３１０、３１１を備えている。

ＰＤ３０３と、ＰＤ３０４は、光学系１０１で結像されて画素３０１に入射した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部として機能する。撮像素子１０２は複数の画素の信号を、ＡＦＥ１０４または位相差算出部１０９へ出力する。１つの画素の中のＰＤを２つに分割することによって、各々のＰＤが、光学系１０１の異なる瞳面の光を受光するように構成されている。そして、２つのＰＤの信号を比較することで、光学系１０１の焦点検出を行っている。

尚、本実施形態においては、図３（ａ）のように２分割された画素の、左側のＰＤ（例えば、画素３０１におけるＰＤ３０３）の信号電荷から読み出される画素信号をＡ信号と呼び、また、右側のＰＤ（例えば、画素３０１におけるＰＤ３０４）の信号電荷から読み出される画素信号をＢ信号と呼ぶこととする。また、左右両方のＰＤ（例えば、画素３０１におけるＰＤ３０３とＰＤ３０４）の信号電荷を合わせて読み出された画素信号をＡ＋Ｂ信号と呼ぶこととする。

画素３０１は、２つのＰＤ３０３とＰＤ３０４を有するが、本発明において、ＰＤは２つ以上であればいくつでもよく、例えば、２×２で配置された４つのＰＤ、３×３で配置された９つのＰＤなどでもよい。また、ＰＤは左右方向に２つ並べて配置されているが、並べる方法はこれに限らず、例えば、上下方向に並べて配置してもよい。また、画素部２０１において、ＰＤが異なる方法で並ぶ画素が混在していてもよく、例えば、上下方向に並ぶ画素と左右方向に並ぶ画素が、混在していてもよい。また、画素３０１は、その機能を発揮する範囲で、画素部２０１の中に自由に配置してよい。

また他に、画素３０１は、不図示の、転送スイッチ、フローティングディフュージョン（以下ＦＤと記す）、出力部、選択スイッチ、リセットスイッチを含んで構成される。しかし、画素３０１における、各構成要素のレイアウトについては、その機能を発揮する範囲で適切な位置に配置して良い。

各画素は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのカラーフィルタを備えており、各画素へ入射した光はカラーフィルタによって色分離される。本実施形態ではベイヤー配列されたカラーフィルタの例として、３０８、３１１がＧフィルタ、３０９がＲフィルタ、３１０がＢフィルタで構成されている。

図４は、画素３０１の構成を示す等価回路図である。ここでは１つの画素３０１のみ示しているが、画素部２０１を構成する他の画素も同様の構成を有する。図３と同様の機能をもつ構成部は、同じ番号を付し詳細な説明は省略する。

図４に示すように、画素３０１におけるＰＤ３０３、３０４は、各々転送スイッチ４０１、４０２と接続している。転送スイッチ４０１、４０２は、各々転送パルス信号φＴＸ１、φＴＸ２によって駆動され、ＰＤ３０３、３０４で生成され蓄積した信号電荷を、ＦＤ４０３に転送可能な構成となっている。リセットスイッチ４０４は、リセットパルス信号φＲＥＳによって駆動され、ＦＤ４０３の信号電荷をリセット電位ＶＤＤによってリセット可能な構成となっている。ＦＤ４０３はＰＤ３０３または３０４から転送された電荷を保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。出力部４０５は、ＦＤ４０３に保持した電荷に基づく電圧信号を増幅し、画素信号として出力する。ここでは一例として、ＭＯＳトランジスタと定電流源４０７を用いたソースフォロワ回路を示している。選択スイッチ４０６は、垂直選択パルス信号φＳＥＬによって駆動され、出力部４０５で増幅された画素信号が、垂直出力線４０８に出力される。垂直出力線４０８に出力された画素信号は、読み出し回路２０３で読み出されたのち、さらに後段の回路へ出力される。

本実施形態の撮像装置では、撮像素子１０２に入力された転送パルス信号φＴＸ１、φＴＸ２、リセットパルス信号φＲＥＳ、垂直選択パルス信号φＳＥＬは、垂直選択部２０２を介して、行毎の複数の画素３０１に順次入力される。図４では、垂直選択部２０２を介して、ｎ行目の画素３０１に入力される信号を各々φＴＸ１ｎ、φＴＸ２ｎ、φＲＥＳｎ、φＳＥＬｎとしている。

本実施形態では、各スイッチはＭＯＳトランジスタによって構成されており、ＭＯＳトランジスタのゲートに、Ｈレベルの電圧が印加されると各スイッチはＯＮ状態となり、Ｌレベルの電圧が印加されると各スイッチはＯＦＦ状態となるとして説明する。

次に、上記の撮像装置を用いた読み出し駆動方法について図５〜図９を用いて詳細に説明する。

本実施形態の読み出し駆動方法を実現する読み出し回路２０３の構成例について、図５を用いて説明する。

５０１はゲインアンプであり、垂直出力線４０８に出力された信号を増幅してさらに後段の回路に出力する。５０２〜５０４は読み出しスイッチであり、５０５〜５０７は信号保持部である。

読み出しスイッチ５０２は、読み出しパルス信号φＴＮによって駆動され、各列の垂直信号線４０８に出力された画素のリセットノイズ信号が、信号保持部５０５にサンプリングされる。読み出しスイッチ５０３は、読み出しパルス信号φＴＡによって駆動され、各列の垂直信号線４０８に出力されたＡ信号（焦点検出用の信号）を、信号保持部５０６にサンプリングする。読み出しスイッチ５０４は、読み出しパルス信号φＴＡＢによって駆動され、垂直信号線４０８に出力されたＡ＋Ｂ信号（撮像用の信号）が、信号保持部５０７にサンプリングされる。

５０８〜５１０は水平転送スイッチである。水平転送スイッチ５０８は水平転送パルス信号φＨＮによって駆動され、信号保持部５０５に保持された信号電荷を、水平信号線５１２に転送する。水平転送スイッチ５０９は水平転送パルス信号φＨＡによって駆動され、信号保持部５０６に保持された信号電荷を、水平信号線５１１に転送する。水平転送スイッチ５１０は水平転送パルス信号φＨＡＢによって駆動され、信号保持部５０７に保持された信号電荷を、水平信号線５１１に転送する。

本実施形態の撮像装置では、撮像素子１０２に入力された水平転送パルス信号φＨＡ、φＨＮ、φＨＡＢは、水平選択部２０４を介して、列毎の水平転送スイッチに順次入力される。水平選択部２０４を介して、ｍ列目の水平転送スイッチ５０８、５０９、５１０に入力される信号を各々φＨＮｍ、φＨＡｍ、φＨＡＢｍとしている。５１３はメインアンプであり、水平信号線５１１と、水平信号線５１２の電位差を増幅して、後段のＡＦＥ１０４へ出力する。

次に図５で説明した構成における動画撮影時の読み出し駆動方法について、図６のタイミングチャートを用いて説明する。

期間ｔ６０１−ｔ６０２は、リセット期間である。リセット期間では転送パルス信号φＴＸ１、φＴＸ２、さらにはリセットパルス信号φＲＥＳがＨレベルとなり、一行のＰＤとＦＤがＶＤＤ電圧でリセットされる。

期間ｔ６０２−ｔ６０７は、蓄積期間である。蓄積期間では、画素のＰＤに入射した光が光電変換されて、各ＰＤには信号電荷が蓄積される。

期間ｔ６０３−ｔ６０９はｎ行目の信号の読み出し期間である。読み出し期間では、選択パルス信号φＳＥＬがＨレベルとなり、垂直走査部２０２によって行毎の選択スイッチ４０６がオン状態となる。また、この期間中はリセットパルス信号φＲＥＳがＬレベルとなる。

期間ｔ６０４−ｔ６０５は、Ｎ読み期間である。Ｎ読み期間では、ＰＤで蓄積した信号電荷を転送する前のＦＤ４０３のリセット電位が読み出し回路２０３の信号保持部５０５へ転送される。

期間ｔ６０６−ｔ６０７は、ＡＢ読み期間である。ＡＢ読み期間では、転送パルス信号φＴＸ１、φＴＸ２と、読み出しパルス信号φＴＡＢによって、各画素の両方のＰＤの信号電荷が、読み出し回路２０３の信号保持部に転送される。

期間ｔ６０８−ｔ６０９は、水平転送期間である。水平転送期間では、水平転送パルス信号φＨＮ及びφＨＡＢによって、信号保持部５０８、５１０に保持された信号が、水平信号線５１１、５１２に各々転送される。水平信号線５１１、５１２に転送された信号は、メインアンプ５１３によって差分信号を増幅して後段のＡＦＥ１０４と位相差算出部１０９に出力される。以上の動作により、本画像データ中のｎ行目の画像データが得られる。

続いて期間ｔ６１０−ｔ６１８にて、ＡＦ画像データを取得する。期間ｔ６１０−ｔ６１４までは、期間ｔ６０１−ｔ６０５と同様である。期間ｔ６１５−ｔ６１６は、Ａ読み期間である。Ａ読み期間では、転送パルス信号φＴＸ１と、読み出しパルス信号φＴＡによって、２つあるＰＤのうち、左側の信号電荷、すなわちＡ信号が読み出し回路２０３の信号保持部５０６に転送される。

期間ｔ６１７−ｔ６１８は、水平転送パルス信号φＨＮ及びφＨＡによって、信号保持部５０８、５０９に保持された信号が、水平信号線５１１、５１２に各々転送される。水平信号線５１１、５１２に転送された信号は、メインアンプ５１３によって差分信号を増幅して位相差算出部１０９に出力される。以上の動作により、本画像データ中のｎ行目に対応するＡＦ画像データが得られる。

期間ｔ６０１−ｔ６１８を、必要な行数だけ繰り返すことによって動画１フレーム中の本画像データとＡＦ画像データが得られる（第１の読み出しモード）。また、期間ｔ６０１−ｔ６０９のみを、必要な行数だけ繰り返せば、１フレーム分の本画像データを得ることができる（第２の読み出しモード）。

以下、期間ｔ６０１−６０９をＡ＋Ｂ読み、期間ｔ６１０−ｔ６１８をＡ読みと呼び、さらに本画像データとＡＦ画像データを取得するフレームをＡＦフレーム、本画像データのみを取得するフレームを画像のみフレームと呼ぶ。

図７は、動画フレーム中におけるＡＦフレームと画像のみフレームとの差異を説明するタイムチャートである。

ＶＳＹＮＣは垂直同期信号であり、周期は動画記録フォーマットのフレームレートで決まる。例として６０ｆｐｓ動画記録時の周期１６．６ｍｓとしている。

ＡＦフレームでは、位相差算出部１０９にて撮像素子１０２より得られた本画像データ（Ａ＋Ｂ信号）からＡＦ画像データ（Ａ信号）を差し引くことで、対となるＡＦ画像データ（Ｂ信号）が得られ、所定の位相差演算が行われる。

画像のみフレームでは、Ａ＋Ｂ読みのみを繰り返すため、Ａ＋Ｂ読みとＡ読みを繰り返し行うＡＦフレームに比べ、半分程度の時間で読み出しが終了する。読み出しが完了すれば、次のＶＳＹＮＣまで撮像動作を行う必要がないので、撮像素子１０２、ＡＦＥ１０４、及びＤＦＥ１０５は必要最小限の動作状態にする。この状態をスタンバイと呼ぶ。

画像のみフレームは、ＡＦフレームに比べ、スタンバイ時間を長くとることができるので、１フレームあたりの消費電力を削減することができる。

図８は、本実施形態における撮像動作を説明するフローチャートである。

ユーザーにより不図示の録画開始ボタンが押下されると、Ｓ８０１で動画記録を開始し、Ｓ８０２で温度計１１２により温度Ｔを取得する。Ｓ８０３でＡＦフレームを取得し、Ｓ８０４で不図示の録画停止ボタンが押下されると、動画記録を終了する。

Ｓ８０４で録画停止ボタンが押下されなければ、Ｓ８０５へ進み、位相差算出部１０９にてＳ８０３で取得したＡＦフレームを元に位相差演算を行い、合焦か否か判定する。Ｓ８０５で非合焦と判定された場合、Ｓ８０６へ進み、光学系駆動部１１１を駆動し、焦点調節を行い、Ｓ８０２へ戻り再び温度Ｔを取得する。

Ｓ８０５で合焦と判定された場合、Ｓ８０７へ進み、Ｔ＜Ｔ１であればＳ８０２へ戻り、Ｔ≧Ｔ１であれば、Ｓ８０８へ遷移する。Ｓ８０８でＴ＜Ｔ２であればＳ８０９へ進み、画像のみフレームを１フレーム取得し、Ｔ≧Ｔ２であればＳ８１０へ進み、画像のみフレームを２フレーム取得し、それぞれＳ８０２へ戻る。すなわち、温度によって画像のみフレームのフレーム数を変化させる。

次に図８で説明したフローチャートについて、動画撮影時の読み出しフレームの一例を図９のタイミングチャートを用いて説明する。

動画撮影開始を基準にフレーム番号をフレーム１から順に振っており、同一の被写体を撮影した場合の温度ごとの制御について記載している。Ｔｅｍｐ１、Ｔｅｍｐ２、Ｔｅｍｐ３はＴｅｍｐ１＜Ｔ１＜Ｔｅｍｐ２＜Ｔ２＜Ｔｅｍｐ３なる関係とする。また、フレーム５とフレーム６の間にある「合焦点移動」は、その間に被写体が動くなどにより合焦点が移動したことを示している。

温度がＴｅｍｐ１の場合、常にＡＦフレームで読み出し、位相差算出部１０９にて位相差演算を行い合焦か否か判定する。図９の場合、初めの３フレームは非合焦と判定され、位相差算出及び焦点調節を繰り返し行っている。第４フレーム、第５フレームでは、合焦判定がされるが、その後、合焦点が移動したため、第６フレームで非合焦となっている。第６フレームで再び位相差算出部１０９にて得られたデフォーカス量に基づいて光学系駆動部１１１を制御し、焦点調節を行い、第７フレーム以降は合焦し続けている。

温度がＴｅｍｐ２の場合、第４フレームで合焦しているため、Ｓ８０８、Ｓ８０９に従い、次の１フレームは画像のみフレームとして読み出しを行っている。画像のみフレームとして読み出したフレームでは、位相差演算を行えないため、合焦か否か判定することはできない。しかし、このようにすることで、動きの少ない被写体や被写界深度が深く合焦判定されやすい被写体では、画像のみフレームとして読み出すフレーム数が増加するため、システム全体の消費電力低下や温度上昇抑制の結果、撮影時間を延ばすことができる。

温度がＴｅｍｐ３の場合、合焦判定されたフレームの次の２フレームを画像のみフレームとして読み出しを行うことで一層の消費電力低減を図る。第４フレームで合焦判定後、Ｓ８０８、Ｓ８１０に従い、次の２フレームは通常読み出しを行う。第７フレームから再びＡＦフレームとして読み出しを行い、第８フレームで合焦判定後、再び２フレーム通常読み出しを行う。

以上のように、温度上昇時は合焦後の数フレームを画像のみフレームとして読み出すことでＡＦ追従性の低下を抑えながら、撮影時間を延ばすことができる。

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、第１の実施形態に対し、電池１１４の電圧を検出する電圧検出部１１３を有しており、電池電圧によって合焦後の取得フレームの種類を制御することを特徴とする。本実施形態における動画撮影時の読み出しフレームの一例を図１１のタイミングチャートを用いて説明する。

図１１では、同一の被写体を撮影した場合の電池電圧ごとの制御について記載しており、フレーム６とフレーム７の間で、合焦点が移動した被写体を想定している。

電池電圧が８．０Ｖの場合、常にＡＦフレームで読み出し、位相差算出部１０９にて位相差演算を行い合焦か否か判定する。図１１の場合、初めの３フレームは非合焦と判定され、位相差算出及び焦点調節を繰り返し行っている。第４〜６フレームでは、合焦判定がされるが、その後、合焦点が移動したため、第７フレームで非合焦となっている。第７フレームで再び位相差算出部１０９にて得られたデフォーカス量に基づいて光学系駆動部１１１を制御し、焦点調節を行うが、第８フレームでも合焦範囲内にいないため、再び焦点調節を行う。第９フレーム以降のフレームは合焦し続けている。

電池電圧が７．６Ｖの場合、第４フレーム、第９フレームで合焦判定がなされているが、その次の１フレームは画像のみフレームとして読み出しを行う。

さらに電池電圧が７．２Ｖの場合、合焦判定されたフレームの次の２フレームを画像のみフレームとして読み出しを行うことで一層の消費電力低減を図り、電池残量が少ない場合でも可能な限り撮影時間を延ばすことができる。

以上のように、電池電圧低下時は合焦後の数フレームを画像のみフレームとして読み出すことでＡＦ追従性の低下を抑えながら、撮影時間を延ばすことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

被写体像を光電変換する複数の光電変換部をそれぞれ含む画素を有する撮像素子を含む撮像手段と、
前記画素から撮像用の信号および焦点検出用の信号を所定の同期期間の周期で繰り返し読み出す読み出し手段と、
前記所定の同期期間の間に、前記画素から前記撮像用の信号に加えて前記焦点検出用の信号を読み出す第１の読み出しモードと、前記画素から前記撮像用の信号のみを読み出す第２の読み出しモードと、前記画素から撮像用の信号または焦点検出用の信号を読み出した後に前記撮像手段をスタンバイ状態とする第３の読み出しモードのいずれの読み出しモードで前記読み出し手段を動作させるかを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
前記焦点検出用の信号に基づいて前記被写体像が合焦しているか否かを判定する判定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段によって合焦していると判定されたフレームの次の少なくとも１つのフレームを前記第２の読み出しモード且つ前記第３の読み出しモードによって読み出すフレームとすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像装置の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段によって合焦していると判定されたフレームの次のフレームから第２の読み出しモードで前記画素から信号を読み出すように制御するとともに、単位時間において前記第２の読み出しモードで前記画素から信号を読み出すフレーム頻度を前記温度検出手段によって検出された温度に基づいて変化させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が高いほど前記フレーム頻度を多くすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記撮像装置の電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記判定手段によって合焦していると判定されたフレームの次のフレームから第２の読み出しモードで前記画素から信号を読み出すように制御するとともに、単位時間において前記第２の読み出しモードで前記画素から信号を読み出すフレーム頻度を前記電圧検出手段によって検出された電圧に基づいて変化させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出された電圧が低いほど前記フレーム頻度を多くすることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記画素はそれぞれ複数の光電変換部を含み、
前記読み出し手段は、前記複数の光電変換部に蓄積された信号電荷を前記撮像用の信号として読み出し、前記複数の光電変換部ごとに蓄積された個別の信号電荷を前記焦点検出用の信号として読み出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記読み出し手段は、前記所定の同期期間の間に、前記複数の光電変換部の一つに蓄積された第１の信号電荷を前記焦点検出用の信号として読み出した後、前記複数の光電変換部に含まれ、且つ前記第１の信号電荷を読み出さなかった他の光電変換部に蓄積された第２の信号電荷を前記第１の信号電荷に加算した信号電荷を前記撮像用の信号として読み出すことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。