JP2013218152A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の読み出し領域から読み出した画像信号に基づいて表示用画像データの生成と位相差の検出を行う撮像装置であって、検出した位相差に基づく焦点検出の精度の低下を防止する撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置が、マイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する複数の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子を備える。撮像装置が、画像信号の読み出し領域を設定し、画像信号に基づき生成される表示用画像データの表示／更新処理を制御する。撮像装置が、読み出し領域から読み出された左画像信号と右画像信号との位相差を検出して信頼度を出力し、信頼度に基づき位相差の検出の成否を判断する。撮像装置が、位相差の検出が失敗した場合に、出力される信頼度が高まるように読み出し領域を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。

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るフォトダイオード（ＰＤ）を分割することによって、位相差方式の焦点検出を行う技術が提案されている。特許文献１は、１つの画素の中のフォトダイオードを２つに分割し、分割された各々のフォトダイオードが、撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている撮像装置を開示する。この撮像装置は、２つのフォトダイオードの出力を比較することにより、撮像レンズでの焦点検出をする。

また、特定領域の読み出しが可能な撮像素子を持ち、撮像素子の全領域より小さな領域を読みだすことで、ズームレンズを用いることなく望遠側へズームさせる機能を持つ撮像装置が提案されている。特許文献２は、電子ズームと光学ズームとを組み合わせて制御することにより一方のみで行うよりも広いズーム範囲を実現する撮像装置を開示する。

特開２００１−０８３４０７号公報 特開２００２−３１４８６８号公報

特許文献１の技術を特許文献２の技術に適用し、撮像素子の特定領域を読み出して表示用画像データの生成を行いながら、１つの画素の中に含まれる複数のＰＤを利用して位相差の焦点検出を行う撮像装置（以下、撮像装置Ａと記述）が考えられる。しかし、撮像装置Ａでは、以下のような問題がある。

図９は、撮像装置Ａの動作処理を説明する図である。撮像装置が持つ１つの画素の中に含まれるＰＤを左右２つとした場合、各ＰＤから左画像と右画像という２つの画像が得られる。図９（Ｂ）は、左画像ラインデータと右画像ラインデータを示す図である。

ここで、撮像装置Ａが、図９（Ａ）に示すとおり、撮像素子の全画角を読み出す場合、撮像素子上の座標（Ｘ１，Ｙ）から（Ｘ４, Ｙ）までのラインデータを利用して、位相差の算出をすることができる。しかし、撮像装置Ａが、図９（Ｃ）に示すように、撮像素子の特定領域を読み出す場合、位相差の算出に利用できる領域は（Ｘ２，Ｙ）から（Ｘ３, Ｙ）の範囲に限定されるので、焦点検出精度が低下する。

本発明は、撮像素子の読み出し領域から読み出した画像信号に基づいて表示用画像データの生成と位相差の検出を行う撮像装置であって、検出した位相差に基づく焦点検出の精度の低下を防止する撮像装置の提供を目的とする。

本発明の一実施形態の撮像装置は、一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する複数の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子と、前記画素部から画像信号を読み出す領域である読み出し領域を設定する設定手段と、前記設定された読み出し領域から読み出された画像信号に基づいて、表示用画像データを生成する生成手段と、前記表示用画像データの画像表示手段への表示処理と表示された表示用画像データの更新処理を制御する表示制御手段と、前記読み出し領域から読み出された画像信号に含まれる左画像信号と右画像信号との位相差を検出し、検出した位相差と該位相差の信頼度を出力する検出手段と、前記位相差の信頼度が閾値を超える場合に、前記位相差の検出が成功したと判断し、前記位相差の信頼度が閾値以下の場合に、前記位相差の検出が失敗したと判断する判断手段と、前記位相差の検出が成功したと判断された場合に、該検出された位相差に基づいて焦点調節処理を実行する調節手段とを備える。前記設定手段は、前記位相差の検出が失敗したと判断された場合に、前記出力される位相差の信頼度が高くなるように前記読み出し領域を更新する。

本発明の撮像装置によれば、撮像素子の読み出し領域から読み出した画像信号に基づいて表示用画像データの生成と位相差の検出を行い、かつ、検出した位相差に基づく焦点検出の精度の低下を防止することができる。

本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。 撮像装置が適用する撮像素子の構成例を概略的に示す図である。 画素アレイの例を示す図である。 撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子に入射する様子を表した概念図である。 映像信号処理部の構成例を示す図である。 実施例１の撮像装置の動作処理の例を説明するフローチャートである。 読み出し領域の設定を説明する図である。 実施例２の撮像装置の動作処理の例を説明するフローチャートである。 撮像装置Ａの動作処理を説明する図である。

図１は、本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。撮像装置１００が備える構成要素のうち、電源１００は、撮像装置１００内の各回路に電源供給を行う。カードスロット１７２は、メモリカード（着脱可能な記録媒体）１７３が差し込み可能に構成されている。メモリカード１７３をカードスロット１７２に差し込んだ状態で、メモリカード１７３は、カード入出力部１７１と電気的に接続する。本実施形態では、記録媒体としてメモリカード１７３を採用しているが、その他の記録媒体、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク、その他の固体メモリを使用してもよい。

撮像レンズ１０１は、被写体の光学像を撮像素子１０３に結像させる。レンズ駆動部１４１は、撮像レンズ１０１を駆動して、ズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などを実行する。メカニカルシャッタ１０２は、シャッタ制御部１４２によって駆動され、露光制御を実行する。

撮像素子１０３は、ＣＭＯＳ撮像素子等で構成される光電変換手段である。撮像素子１０３は、撮像レンズ１０１、シャッタ１０２を有する撮像光学系で形成された被写体像を光電変換し、画像信号を出力する。

図２は、本実施形態の撮像装置が適用する撮像素子の構成例を概略的に示す図である。図２（Ａ）は、撮像素子の全体構成を示す。撮像素子１０３は、画素アレイ２０１と、画素アレイ２０１における行を選択する垂直選択回路３０２と、画素アレイ２０１における列を選択する水平選択回路２０４を含む。読み出し回路２０３は、画素アレイ２０１中の画素部のうち垂直選択回路２０２によって選択される画素部の信号を読み出す。読み出し回路２０３は、信号を蓄積するメモリ、ゲインアンプ、Ａ（Analog）／Ｄ（Digital）変換器などを列毎に有する。

シリアルインターフェース（ＳＩ）部２０５は、各回路の動作モードなどを、ＣＰＵ１３１からの指示に従って決定する。垂直選択回路２０２は、画素アレイ２０１の複数の行を順次選択し、読み出し回路２０３に画素信号を取り出す。また水平選択回路２０４は、読み出し回路３０３によって読み出された複数の画素信号を列毎に順次選択する。垂直選択回路２０２と水平選択回路２０４の動作を適宜変更することにより、特定領域の読み出しを実現できる。なお、撮像素子１０３は、図２に示す構成要素以外に、例えば、垂直選択回路２０２、水平選択回路２０４、読み出し回路２０３等にタイミング信号を提供するタイミングジェネレータや、制御回路等が存在するが、これらの詳細な説明については省略する。

図２（Ｂ）は、撮像素子１０３の画素部の構成例を示す。図２（Ｂ）に示す画素部３００は、光学素子としてのマイクロレンズ３０１と、受光素子としての複数のフォトダイオード（以下、ＰＤと略記する）３０２ａ乃至３０２ｄとを有する。ＰＤは、光束を受光し、当該光束を光電変換して画像信号を生成する光電変換部として機能する。なお、図２（Ｂ）に示す例では、１つの画素部が備えるＰＤの数は４個であるが、ＰＤの数は、２個以上の任意の数であればよい。なお、画素部は、図示された構成要素以外にも、例えば、ＰＤの信号を読み出し回路２０３に読み出すための画素増幅アンプ、行を選択する選択スイッチ、ＰＤの信号をリセットするリセットスイッチなどを備える。

ＰＤ３０２ａおよびＰＤ３０２ｃは、受光した光束を光電変換して左画像信号を出力する。ＰＤ３０２ｂおよびＰＤ３０２ｄは、受光した光束を光電変換して右画像信号を出力する。すなわち、１つの画素部が備える複数のＰＤのうち、右側のＰＤが出力する画像信号が右画像信号であり、左側のＰＤが出力する画像信号が左画像信号である。

本実施形態の撮像装置が、ユーザに立体画像を鑑賞させる構成をとる場合、左画像信号に対応する画像データは、ユーザが左目で鑑賞する左目用画像データとして機能する。また、右画像信号に対応する画像データは、ユーザが右目で鑑賞する右目用画像データとして機能する。撮像装置１００が、左目用画像データをユーザに左目で鑑賞させ、右目用画像データをユーザに左目で鑑賞させるようにすれば、ユーザに立体画像を鑑賞させることができる。撮像装置が、複数のＰＤの出力を選択して加算するようにしてもよい。例えば、撮像装置が、ＰＤ３０２ａとＰＤ３０２ｃ、ＰＤ３０２ｂとＰＤ３０２ｄのＰＤ出力を各々加算し、２つの出力としてもよい。なお、画素部３００は、図示の構成要素以外にも、例えば、ＰＤ信号を読み出し回路３０３に取り出す画素増幅アンプや、行選択スイッチ、ＰＤ信号のリセットスイッチなどを備える。

図３は、画素アレイの例を示す図である。画素アレイ３０１は、２次元画像を提供するため、図３に示すように、水平方向にＮ個、垂直方向にＭ個の画素部を複数２次元アレイ状に配列して構成される。画素アレイ３０１の各画素部３００は、カラーフィルタを有している。この例では、奇数行が、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）のカラーフィルタの繰り返し、偶数行が、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のカラーフィルタの繰り返しである。すなわち、画素アレイ３０１が備える画素部は、予め決められた画素配列（この例ではベイヤー配列）に従って配置されている。

次に、図３に示す画素構成を有する撮像素子の受光について説明する。図４は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子に入射する様子を表した概念図である。符号５０１は、３つの画素アレイの断面を示す。各々の画素アレイは、マイクロレンズ５０２、カラーフィルタ５０３、ＰＤ５０４、５０５を有する。ＰＤ５０４は、図２（Ｂ）中のＰＤ３０２ａに相当する。また、ＰＤ５０５は、図２（Ｂ）中のＰＤ３０２ｂに相当する。

符号５０６は、撮影レンズの射出瞳である。この例では、マイクロレンズ５０２を有する画素部に対して、射出瞳５０６から出た光束の中心を光軸５０９とする。射出瞳５０６から出た光は、光軸５０９を中心として撮像素子１０３に入射される。符号５０７、５０８は、撮影レンズの射出瞳の一部領域を表す。一部領域５０７、５０８は、撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域である。

光線５１０、５１１は、一部領域５０７を通過する光の最外周の光線である。光線５１２、５１３は、一部領域５０８を通過する光の最外周の光線である。射出瞳から出る光束のうち、光軸５０９を境にして、上側の光束はＰＤ５０５に入射され、下側の光束はＰＤ５０４に入射される。つまり、ＰＤ５０４とＰＤ５０５は、各々、撮影レンズの射出瞳に対する別の領域の光を受光するという特性を有する。

この特性を生かして、撮像装置１００は、視差のある少なくとも２つの画像を取得することができる。例えば、撮像装置１００は、画素部内の領域において、複数の左側のＰＤから左画像信号を第１ラインとして取得し、複数の右側のＰＤから右画像信号を第２ラインとして取得する。そして、撮像装置１００は、この２つの画像信号の位相差の検知を行なって位相差ＡＦを実現する。

上述した説明から、撮像素子１０３は、一つのマイクロレンズに対して、各々が、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する複数のＰＤを有する画素部を、水平方向および垂直方向に並べて配置した撮像素子である。

図１に戻って、映像信号処理部１２１は、撮像素子１０３が出力した画像信号に基づいて、表示用画像データを生成する。

図５は、映像信号処理部の構成例を示す図である。映像信号処理部１２１は、位相差検出部６０１、画像加算部６０２、トリミング処理部６０３、現像処理部６０４を備える。位相差検出部６０１は、撮像素子１０３が有する画素部の読み出し領域から出力される左画像信号と右画像信号との間の位相差を検出し、検出結果をメモリ１３２に出力する。読み出し領域は、画素部から画像信号を読み出す領域である。

また、位相差検出部６０１は、算出した位相差の信頼性を出力する。位相差検出部６０１が、検出結果を、メモリ１３２でなく、位相差検出部６０１の内部メモリに出力するようにしてもよい。すなわち、位相差検出部６０１は、読み出し領域から読み出された画像信号に含まれる左画像信号と右画像信号との位相差を検出し、検出した位相差と該位相差の信頼度を出力する検出手段として機能する。具体的には、位相差検出部６０１は、設定された読み出し領域の水平方向１ライン分の画像信号に含まれる左画像信号と右画像信号との位相差を検出する。また、信頼度は、左画像信号と右画像信号との類似度に対応する。信頼度は、左画像信号と右画像信号との類似度が高いほど高い。

画像加算部６０２は、右画像信号と左画像信号との加算合成を行い、１つの画像データとして出力する。トリミング処理部６０３は、画像加算部６０２が出力した画像データの一部を切り取る処理（トリミング処理）を実行する。現像処理部６０４は、トリミング処理部６０３が出力したトリミング処理結果（デジタル画像データ）に対して、ホワイトバランス、色補間、色補正、γ変換、エッジ強調、解像度変換、画像圧縮等の処理を実行する。これにより、表示用画像データが生成される。

図１に戻って、メモリ１３２は、映像信号処理部１２１が出力する表示用画像データを記憶する。また、メモリ１３２は、ＣＰＵ１０５が各種処理を行う際にデータを一時的に記憶する。タイミングジェネレータ１４３は、撮像素子１０３、映像信号処理回路１４１にタイミングを提供する。バス１５０には、レンズ駆動部１４１、シャッタ駆動部１４２、撮像素子１０３、タイミングジェネレータ１４３、映像信号処理部１２１、ＣＰＵ１３１、電源１１０、メモリ１３２、表示制御装置１５１が接続される。また、バス１５０には、メインスイッチ１６１、第１レリーズスイッチ１６２、第２レリーズスイッチ１６３、ライブビュー開始／終了ボタン１６４、ＡＦ開始／終了ボタン１６５、上下左右選択ボタン１６６、決定ボタン１６７、カード入出力部１７１が接続される。

ＣＰＵ１３１は、撮像装置１００全体を制御する。例えば、ＣＰＵ１３１は、撮像素子１０３の画像信号読み出し処理、映像信号処理部１２１、メモリ１３２の動作タイミングを制御する。表示制御装置１５１は、液晶表示素子からなるＴＦＴ１５２、ＶＩＤＥＯ出力端子１５３、ＨＤＭＩ端子の駆動および制御をする。また、表示制御装置１５１は、ＣＰＵ１３１の指示にしたがって、メモリ１３２に記憶されている表示用画像データを、表示装置へ出力する。メモリ１３２内の表示用画像データ領域をＶＲＡＭと呼ぶ。表示制御装置１５１が、ＶＲＡＭをＴＦＴ１５２に出力することを通じて、表示画像が更新される（表示更新処理が実行される）。すなわち、ＣＰＵ１３１および表示制御装置１５１は、表示用画像データの画像表示手段への表示処理と表示された表示用画像データの更新処理を制御する表示制御手段として機能する。

ユーザが、メインスイッチ１６１をオンにすると、ＣＰＵ１３１が、所定のプログラムを実行する。ユーザが、メインスイッチ１６１をオフにすると、ＣＰＵ１３１が、所定のプログラムを実行し、カメラをスタンバイモードにする。

第１レリーズスイッチ１６２は、レリーズボタンの第１ストローク（半押し状態）でオンとなる。第２レリーズスイッチ１６３は、レリーズボタンの第２ストローク（全押し状態）でオンとなる。また、ＣＰＵ１３１は、上下左右選択ボタン１６６、設定ボタン１６７の押下と撮像装置１００の動作状態に応じて制御を行う。ユーザは、ライブビュー中に、上下左右選択ボタン１６６でオートフォーカスの対象とする被写体を指定することができる。ユーザが、上下左右選択ボタン１６６と設定ボタン１６７を用いて、グラフィカルユーザインタフェースでの選択と設定を行うことで、ライブビュー撮影を通常モードとズームモードのいずれかに切り替え設定することができる。ズームモードに設定された場合のライブビュー撮影を、ズームライブビュー撮影と記述する。

ズームライブビュー撮影時には、映像信号処理部１２１には、撮像素子１０３の所定の読み出し領域から読み出された画像信号が映像信号処理部１２１に入力される。また、ＣＰＵ１３１が、映像信号処理部１２１が出力する画像データを所定のズーム倍率にしたがって拡大処理し、表示用画像データとする。

ユーザがライブビュー開始／終了ボタン１６４を押すと、ＣＰＵ１３１が、定期的（例えば１秒に３０回）に撮像素子１０３から画像データを取り込み、ＶＲＡＭへ配置する。これにより、リアルタイムに撮像素子１０３から取り込んだ画像を表示することができる。ライブビューが動作している状態で、ユーザがライブビュー開始／終了ボタン１６４を押すと、ライブビューが終了する。ユーザが、ＡＦ開始／終了ボタン１６５を押すと、撮像装置１００がオートフォーカス動作を開始する。すなわち、ＡＦ開始／終了ボタン１６５は、自動焦点調節処理の実行開始を指示する指示手段として機能する。本実施形態の撮像装置の制御方法は、図１に示す撮像装置１００が備える処理部の機能によって実現される。

図６は、実施例１の撮像装置の動作処理の例を説明するフローチャートである。ＣＰＵ１３１が、ＣＰＵ１３１は、ライブビュー開始／終了ボタン１６４の押下を検知して、ズームライブビュー撮影を開始する（ステップＳ１００）。

ＣＰＵ１３１が、読み出し領域を設定する設定手段として機能する（ステップＳ１０１）。読み出し領域が設定されると、ＣＰＵ１３１および映像信号処理部１２１が、読み出し領域から読み出された画像信号に基づいて、表示用画像データを生成する生成手段として機能する。

図７は、読み出し領域の設定を説明する図である。図７（Ａ）中の太線で囲まれた領域Ｒ１が、ステップＳ１０１において設定される読み出し領域である。図７（Ａ）に示す例では、ＣＰＵ１３１は、読み出し領域を、Ｒ１に設定する。読み出し領域Ｒ１は、撮像素子上の水平方向にＸ２からＸ３まで、垂直方向にＹ４からＹ１までの区間に対応する領域である。図７（Ａ）中では読み出し領域Ｒ１と表示領域Ｄとは一致しているが、読み出し領域と表示領域は必ずしも一致している必要はなく、表示領域が読み出し領域に含まれていればよい。また、図７（Ａ）中、ＡＦ領域Ｑは、垂直方向にＹ３からＹ２までの区間を有する。Ｙは、ユーザによって設定されたＡＦ領域Ｑの垂直方向の中心座標である。

次に、ＣＰＵ１３１が、ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＮになったかを判断する（ステップＳ１０２）。ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＮになっていない場合は、再度ステップＳ１０２に戻る。

ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＮになったことは、自動焦点調節処理の実行開始が指示されたことを意味する。したがって、ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＮになった場合、位相差検出部６０１が、ステップＳ１０１で設定された読み出し領域から読み出された左画像信号と右画像信号との位相差を検出し、位相差とその信頼度を出力結果としてメモリ１３２に記憶する。そして、処理がステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１３１が、位相差検出部６０１の出力結果をメモリ１３２から読み出す（ステップＳ１０３）。位相差検出部６０１の出力結果は、図７（Ａ）中の（Ｘ２，Ｙ）から（Ｘ３，Ｙ）の区間におけるラインデータから求められた位相差を含む。

次に、ＣＰＵ１３１が、位相差検出部６０１の出力結果に含まれる位相差の信頼性に基づいて、位相差の検出に成功したかを判断する（ステップＳ１０４）。位相差の信頼度が閾値を超える場合に、ＣＰＵ１３１は、位相差の検出が成功したと判断する。また、位相差の信頼度が閾値以下の場合に、ＣＰＵ１３１は、位相差の検出が失敗したと判断する。ＣＰＵ１３１が、位相差の検出に成功したと判断した場合は、ステップＳ１０５に進む。そして、ＣＰＵ１３１が、検出した位相差に基づいて、撮像レンズ１０１のフォーカス制御量を算出し、レンズ駆動部１４１を通じて、フォーカス制御を行う（ステップＳ１０５）。すなわち、ＣＰＵ１３１が、検出された位相差に基づいて焦点調節処理を実行する調節手段として機能する。

フォーカス制御が完了すると、処理がステップＳ１０６に進む。そして、ＣＰＵ１３１が、表示制御装置１５１を通じて、ＴＦＴ１５２に合焦完了したことを表示して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１１５に進む。

ＣＰＵ１３１が、位相差の検出に失敗したと判断した場合は、ステップＳ１０７に進む。そして、表示制御装置１５１が、ＶＲＡＭをＴＦＴ１５２に出力することをやめ、表示更新処理を停止する（ステップＳ１０７）。

次に、ＣＰＵ１３１が、読み出し領域の算出を行う（ステップＳ１０８）。この例では、位相差検出に成功しやすくするために、ＣＰＵ１３１は、ステップＳ１０１で設定した読み出し領域より水平方向に広い領域になるように読み出し領域を決定する。すなわち、ＣＰＵ１３１は、読み出し領域を水平方向に広くすることで、読み出し領域からの画像信号に基づいて位相差検出部６０１が出力する位相差の信頼度が高くなるようにする。これにより、位相差の検出に成功したと判断されやすくなる。

一方、読み出し領域の水平方向を広げると、取り込むデータ量が増加するので、読み出し時間が増加し、位相差が検出できるまでの時間も増加してしまう。したがって、ＣＰＵ１３１は、読み出し領域の垂直方向のデータ量を減らし、位相差が検出できるまでの時間を増加させないようにする。

図７（Ｂ）は、図７のステップＳ１０８において算出される読み出し領域を示す。ＣＰＵ１３１は、例えば、読み出し領域Ｒ２を算出する。図７（Ｂ）に示すように、読み出し領域Ｒ２の水平方向の区間は、Ｘ１からＸ４までの区間である。また、読み出し領域Ｒ２の垂直方向の区間は、Ｙ３からＹ２までの区間である。読み出し領域Ｒ２の垂直方向の区間は、座標Ｙを中心とするＡＦ領域Ｑの垂直方向の区間を含む。図７（Ｂ）に示す例では、読み出し領域Ｒ２の垂直方向の区間は、ＡＦ領域Ｑの垂直方向の区間と一致する。

ＣＰＵ１３１は、読み出し領域Ｒ２の垂直方向の区間のライン数（読み出し可能垂直ライン数ＹC ）を、撮像素子１０３の性能に基づいて、以下のように算出してもよい。撮像素子１０３からＸ１からＸ４の区間を１ライン読み出す時間をＴｘ［ｓ］、読み出しのレートをＦｘ［ｓ］とすると、ＣＰＵ１３１は、以下の式に基づいて読み出し可能垂直ライン数ＹC を算出する。
読み出し可能垂直ライン数ＹC ＝Ｆｘ／Ｔｘ

例えば、Ｘ１からＸ４までの区間を１ライン読み出す時間Ｔｘが１５０［ｕｓ］とする。また、読み出しレートＦｘについては、１秒間に３０回の読み出しとすると、３３．３［ｍｓ］となる。したがって、読み出し可能垂直ライン数ＹC として２２０［ライン] が算出される。すなわち、ＣＰＵ１３１は、画素部からの画像信号の読み出し速度に基づいて、読み出し領域の垂直方向のサイズを決定する。

図７に戻って、ＣＰＵ１３１が、ステップＳ１０８で算出した読み出し領域を設定する。これにより、読み出し領域がステップＳ１０８で算出した読み出し領域に更新される（ステップＳ１０９）。更新後の読み出し領域は、図７（Ｂ）に示す例では、読み出し領域Ｒ２である。図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、読み出し領域Ｒ２の垂直方向の区間が、表示領域Ｄの垂直方向の区間に対して狭い。したがって、撮像装置１００は、読み込んだ画像を表示することができないので、上述したステップＳ１０７において表示更新処理を停止し、ステップＳ１０９で取り込んだ画像をＴＦＴ１５２へ出力しないようにする。

次に、ＣＰＵ１３１が、位相差検出部６０１の出力結果をメモリ１３２から読み出す（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ１３１が、ステップＳ１０９において設定された読み出し領域を更新前の読み出し領域に戻す（ステップＳ１１１）。続いて、ＣＰＵ１３１が、停止されていた表示更新処理を開始する（ステップＳ１１２）。これにより、表示制御装置１５１が、ＶＲＡＭをＴＦＴ１５２に出力する。

次に、ＣＰＵ１３１が、ステップＳ１０９で取得した位相差検出部６０１の出力結果に基づいて、位相差の検出に成功したかを判断する（ステップＳ１１３）。ＣＰＵ１３１が、位相差の検出に失敗したと場合は、ステップＳ１１３に進む。そして、ＣＰＵ１３１が、表示制御装置１５１を通じて、ＴＦＴ１５２に、合焦できないことを示す非合焦表示を行い（ステップＳ１１４）、ステップＳ１１４に進む。

ＣＰＵ１３１が、位相差の検出に成功したと場合は、ステップＳ１０５に進む。ＣＰＵ１３１が、フォーカス制御を実行する（ステップＳ１０５）。続いて、ＣＰＵ１３１が、表示制御装置１５１を通じて、ＴＦＴ１５２に、合焦したことを示す合焦完了表示を行い（ステップＳ１０６）、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５において、ＣＰＵ１３１が、ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＦＦになったかを判断する（ステップＳ１１５）。ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＦＦになっていない場合は、ステップＳ１１５に戻る。ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＦＦになった場合は、ステップＳ１１６に進む。そして、ＣＰＵ１３１が、ＴＦＴ１５２に表示されている表示（合焦完了表示または非合焦表示）を解除し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０２に戻る。

実施例１の撮像装置は、位相差の検出に失敗した場合に、位相差の検出に成功しやすくなるように、画素部の読み出し領域を変更設定する。したがって、実施例１の撮像装置によれば、撮像素子の読み出し領域から読み出した画像信号に基づいて表示用画像データの生成と位相差の検出を行い、かつ、検出した位相差に基づく焦点検出の精度の低下を防止することができる。例えば、実施例１の撮像装置によれば、ズームライブビュー撮影時の位相差の検出精度を確保しながら自動焦点調節動作を実現することができる。

図８は、実施例２の撮像装置の動作処理の例を説明するフローチャートである。実施例１の撮像装置は、ＣＰＵ１３１が、ＡＦ開始／終了ボタン１６５がＯＮになったことを契機として位相差検出処理を行うが、実施例２の撮像装置は、読み出し領域が設定されたことを契機として位相差検出処理を実行する。

図８中のステップＳ２００、Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０４は、図６中のステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５と同様である。ステップＳ２０４におけるフォーカス制御の後、処理がステップＳ２０２に戻る。

また、ステップＳ２０５乃至Ｓ２１０は、図６中のステップＳ１０７乃至Ｓ１１３と同様である。ステップＳ２１０における判断処理の結果、位相差検出に失敗した場合は、ステップＳ２０２に戻る。位相差検出に成功した場合は、ステップＳ２０４に進む。

実施例２の撮像装置によれば、例えば、ズームライブビュー撮影時の位相差の検出精度を確保しながら、連続的な自動焦点調節動作を実現することができる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１００ 撮像装置
１０３ 撮像素子
１３１ ＣＰＵ

Claims (6)

1. 一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する複数の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子と、
   前記画素部から画像信号を読み出す領域である読み出し領域を設定する設定手段と、
   前記設定された読み出し領域から読み出された画像信号に基づいて、表示用画像データを生成する生成手段と、
   前記表示用画像データの画像表示手段への表示処理と表示された表示用画像データの更新処理を制御する表示制御手段と、
   前記読み出し領域から読み出された画像信号に含まれる左画像信号と右画像信号との位相差を検出し、検出した位相差と該位相差の信頼度を出力する検出手段と、
   前記位相差の信頼度が閾値を超える場合に、前記位相差の検出が成功したと判断し、前記位相差の信頼度が閾値以下の場合に、前記位相差の検出が失敗したと判断する判断手段と、
   前記位相差の検出が成功したと判断された場合に、該検出された位相差に基づいて焦点調節処理を実行する調節手段とを備え、
   前記設定手段は、前記位相差の検出が失敗したと判断された場合に、前記出力される位相差の信頼度が高くなるように前記読み出し領域を更新する
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子が備える前記画素部は、水平方向および垂直方向に配列しており、
   前記検出手段は、前記設定された読み出し領域の水平方向１ライン分の画像信号に含まれる前記左画像信号と前記右画像信号との位相差を検出し、
   前記設定手段は、前記位相差の検出が失敗したと判断された場合に、前記設定された読み出し領域を、該読み出し領域より前記水平方向に広く、前記垂直方向に狭い読み出し領域に更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記設定手段は、前記画素部からの画像信号の読み出し速度に基づいて、前記更新後の読み出し領域の前記垂直方向のサイズを決定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記表示制御手段は、前記位相差の検出が失敗したと判断された場合に、前記画像表示手段に表示された前記表示用画像データの更新処理を停止する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 自動焦点調節処理の実行開始を指示する指示手段を備え、
   前記検出手段は、前記指示手段によって前記自動焦点調節処理の実行開始が指示されたことを契機として、前記位相差の検出を開始する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する複数の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、
   前記画素部から画像信号を読み出す領域である読み出し領域を設定する設定工程と、
   前記読み出し領域から読み出された画像信号に基づいて、表示用画像データを生成する生成工程と、
   前記表示用画像データの画像表示手段への表示処理と表示された表示用画像データの更新処理を制御する表示制御工程と、
   前記設定された読み出し領域から読み出された画像信号に含まれる左画像信号と右画像信号との位相差を検出し、検出した位相差と該位相差の信頼度を出力する検出工程と、
   前記位相差の信頼度が閾値を超える場合に、前記位相差の検出が成功したと判断し、前記位相差の信頼度が閾値以下の場合に、前記位相差の検出が失敗したと判断する工程と、
   前記位相差の検出が成功したと判断された場合に、該検出された位相差に基づいて焦点調節処理を実行する調節工程と、
   前記位相差の検出が失敗したと判断された場合に、前記出力される位相差の信頼度が高くなるように前記設定工程で設定された前記読み出し領域を更新する更新工程とを有する
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法。

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