JP2018182549A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像面位相差方式を用いた焦点検出において、撮像素子の歩留まりを下げる事なく、好適な焦点検出により好適な撮影画像の実現ができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】１つのマイクロレンズ内に複数の光電変換部を有し、前記複数の光電変換部から少なくとも２つ以上に分けて画素信号を読み出す第一の駆動と、前記複数の光電変換部から一度に画素信号を読み出す第二の駆動を備え、前記第一の駆動を任意の行に設定可能な撮像素子と、前記撮像素子の瞳分割信号の欠陥行情報を予め記憶した欠陥行データベース手段と、前記欠陥行データベース手段に記憶された欠陥行に対しては、前記第一の駆動を行わない読み出し制御を行う読み出し制御手段と、前記読み出し制御手段は、前記第一の駆動を行わなかった前記欠陥行近傍の、非欠陥行に対して前記第一の駆動を行うことを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特には、撮像素子から得られる画像信号から記録用画素と焦点検出用画素を取得する撮像装置に関する。

集光光学系及び撮像素子を用いた撮像装置において、撮像素子上に形成された集光用マイクロレンズ配下に備えられた画素部の光電変換部を複数に分割し、前記集光光学系の射出瞳を分割した像を画像信号として取得し、前記射出瞳を分割した像を含む画像信号を元に焦点検出をするための技術として、特許文献１が挙げられる。

また、撮像素子からの画素読み出し方法として、欠陥画素を含む行または列を読み飛ばすことにより製造歩留まりを向上させ低価格化を図る事のできる技術として、特許文献２が挙げられる。

特開２０１３−１０６１９４号公報 特開平９―２８４６５６号公報

しかしながら、上記従来技術の構成では、以下のような問題が発生する。特許文献１で開示された技術において、撮像素子の製造時ばらつきなどに起因した欠陥、特には行（ライン）方向に欠陥が連続して発生してしまうと、その行を焦点検出演算に使用した場合、焦点検出の精度が下がってしまう。また、特許文献２で開示された技術において、焦点検出用の画素を含む行について欠陥画素を含む行を読み飛ばしてしまうと焦点検出用の画素が減ってしまい焦点検出の精度が下がってしまう。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、撮像面位相差方式を用いた焦点検出において、撮像素子の歩留まりを下げる事なく、好適な焦点検出により好適な撮影画像の実現ができる撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
１つのマイクロレンズ内に複数の光電変換部を有し、前記複数の光電変換部から少なくとも２つ以上に分けて画素信号を読み出す第一の駆動と、前記複数の光電変換部から一度に画素信号を読み出す第二の駆動を備え、前記第一の駆動を任意の行に設定可能な撮像素子と、前記撮像素子の瞳分割信号の欠陥行情報を予め記憶した欠陥行データベース手段と、前記欠陥行データベース手段に記憶された欠陥行に対しては、前記第一の駆動を行わない読み出し制御を行う読み出し制御手段と、前記読み出し制御手段は、前記第一の駆動を行わなかった前記欠陥行近傍の、非欠陥行に対して前記第一の駆動を行うことを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像面位相差方式を用いた焦点検出において、撮像素子の歩留まりを下げる事なく、好適な焦点検出により好適な撮影画像の実現ができる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図 撮像素子の構成を示すブロック図 撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素に入射する概念図 本発明の実施形態に係る撮像素子の画素回路及び列回路を説明する図 本発明の実施形態に係る撮像素子のＡ像、Ｂ像が欠陥行になる事の概念図 撮像画面の一部からＡ＋Ｂ像、Ａ像を読み出す場合の一例を示した図 測距枠に対して枠内でＡ像の読み出しを間引き読みした時の一例を示した図 本発明の実施形態に係る撮影処理を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る静止画撮影処理を示すフローチャート 本発明の実施形態に係る焦点状態検出処理を示すフローチャート 焦点状態検出処理で取り扱う測距領域の一例を模式的に示した図 図１１に示す焦点検出領域から得られる像信号の例を示す図 図１２に示す像信号のシフト量と相関量の関係例を示す図 図１２に示す像信号のシフト量と相関変化量ΔＣＯＲの関係例を示した図 撮像素子の欠陥行を示す図 本発明の第１の実施の形態に係る撮像画面全体に対するＡ像の読み出し間隔を図示した図 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態に係る撮像画面全体に対するＡ像の読み出し間隔を図示した図

以下に、本発明の各実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのレンズ交換式カメラの機能構成例を示すブロック図である。本実施形態の撮像装置は交換可能なレンズユニット１０１及びカメラ本体１０２から構成されている。レンズ全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０８と、レンズユニット１０１を含めたカメラシステム全体の動作を統括するカメラ制御部１２４とは、レンズマウントに設けられた端子を通じて相互に通信可能である。

まず、レンズユニット１０１の構成について説明する。固定レンズ１０３、絞り１０４、フォーカスレンズ１０５は撮影光学系を構成する。絞り１０４は、絞り駆動部１０６によって駆動され、後述する撮像素子１１０への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０５はフォーカスレンズ駆動部１０７によって駆動され、フォーカスレンズ１０５の位置に応じて撮像光学系の合焦距離が変化する。絞り駆動部１０６、フォーカスレンズ駆動部１０７はレンズ制御部１０８によって制御され、絞り１０４の開口量や、フォーカスレンズ１０５の位置を決定する。

レンズ操作部１０９は、ＡＦ／ＭＦモードの切り替え、撮影距離範囲の設定、手ブレ補正モードの設定など、ユーザがレンズユニット１０１の動作に関する設定を行うための入力デバイス群である。レンズ操作部１０９が操作された場合、レンズ制御部１０８が操作に応じた制御を行う。

レンズ制御部１０８は、後述するカメラ制御部１２４から受信した制御命令や制御情報に応じて絞り駆動部１０６やフォーカスレンズ駆動部１０７を制御し、また、レンズ制御情報をカメラ制御部１２４に送信する。

次に、カメラ本体１０２の構成について説明する。カメラ本体１０２はレンズユニット１０１の撮影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構成されている。

撮像素子１１０はＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される。レンズユニット１０１の撮影光学系から入射した光束は撮像素子１１０の受光面上に結像し、撮像素子１１０に配列された画素に設けられたフォトダイオードにより、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１２４の指令に従ってタイミングジェネレータ１２６が出力する駆動パルスより、信号電荷に応じた電圧信号として撮像素子１１０から順次読み出される。

ここで本実施形態の撮像素子１１０について図２を用いて説明する。本実施例では、マイクロレンズアレイを形成する個々のマイクロレンズ２０１を１つの画素と定義し、これを単位画素２０２とする。

また、１つのマイクロレンズ２０１に対して複数の分割画素が対応するように配置されている。なお、本実施例では単位画素２０２には分割画素がＸ軸方向に２個あり、それぞれ２０１Ａ、２０１Ｂと定義する。

図３は、固定レンズ１０３から射出された光が１つのマイクロレンズ２０１を通過して撮像素子１１０で受光される様子を光軸Ｚに対して垂直方向（Ｙ軸方向）から観察した図である。３０１、３０２は撮影レンズの射出瞳を表す。

射出瞳を通過した光は、光軸Ｚを中心として単位画素２０２に入射する。図３に示すように瞳領域３０１を通過する光束はマイクロレンズ２０１を通して２０１Ａで受光され、瞳領域３０２を通過する光束はマイクロレンズ２０１を通して２０１Ｂで受光される。したがって、２０１Ａと２０１Ｂはそれぞれ撮影レンズの射出瞳の異なる領域の光を受光している。このように瞳分割された２０１Ａの信号をＸ軸方向に並ぶ複数の単位画素２０２から取得し、これらの出力信号群で構成した被写体像をＡ像とする。同様に瞳分割された２０１Ｂの信号をＸ軸方向に並ぶ複数の単位画素２０２から取得し、これらの出力信号群で構成した被写体像をＢ像とする。

Ａ像とＢ像に対して相関演算を実施し、像のずれ量（瞳分割位相差）を検出する。さらに像のずれ量に対して焦点位置と光学系から決まる変換係数を乗じることで、画面内の任意の被写体位置に対応した焦点位置を算出することができる。ここで算出された焦点位置情報を基に図３では不図示のフォーカスレンズ１０５を制御することで撮像面位相差ＡＦが可能となる。また、Ａ像信号とＢ像信号との足し合わせをＡ＋Ｂ像信号とすることで、このＡ＋Ｂ像信号を前述した撮像画素に用いることが出来る。

本発明の特徴的な部分で、後述するＡＦ用信号生成範囲設定部において、撮像素子１１０においてフォトダイオードＡの信号を読み出す範囲を設定し、撮像画素（Ａ＋Ｂ像）のみを読み出す範囲とのすみ分けを行う。フォトダイオードＡから得た焦点検出用画素を基に、後述する加算信号分離手段１１２で２つの像信号を生成し、ＡＦ信号処理部１１４で２つの像信号に対して相関演算を行い、像ずれ量や各種の信頼性情報を算出する。

ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１１１は、撮像素子１１０から読み出された撮像画素（Ａ＋Ｂ像）及び焦点検出用画素（Ａ像）に対し、リセットノイズを除去する為の相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１１１で処理された信号は、加算信号分離手段１１２に入力され加算信号分離手段１１２は、Ａ＋Ｂ像からＡ像を減算する事でＢ像を生成し、Ａ＋Ｂ像を画像処理部１１３に、Ａ像とＢ像をＡＦ信号処理部１１４にそれぞれ出力する。

画像処理部１１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１１１から出力された撮像信号に対し、例えば、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の既知の画像処理や、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行い、各処理を施された画像信号をバス１１６を介してＳＤＲＡＭ１２１に格納する。ＳＤＲＡＭ１２１に格納された画像信号は、バス１１６を介して表示制御部１１７によって読み出され、表示部１１８に表示される。また、撮像信号の記録を行う動作モードでは、ＳＤＲＡＭ１２１に格納された画像信号は記録媒体制御部１１９によって記録媒体１２０に記録される。

ＲＯＭ１２２にはカメラ制御部１２４が実行する制御プログラム及び制御に必要な各種データ等が格納されており、フラッシュＲＯＭ１２３には、ユーザ設定情報等のカメラ本体１０２の動作に関する各種設定情報等が格納されている。

ＡＦ信号処理部１１４は加算信号分離手段１１２から出力されたＡＦ用の２つの像信号（Ａ像、Ｂ像）に対して相関演算を行い、像ずれ量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。前記の各処理はカメラ制御部１２４から測距領域指定信号に基づいて各測距領域に対して行う。またＡＦ信号処理部１１４は、各測距領域ごとに算出した像ずれ量および信頼性情報をカメラ制御部１２４へ出力する。

欠陥行データベース部１１５は、撮像素子１１０において、欠陥行となるＡ像とＢ像の行情報が予め設定されていて、欠陥行情報が後述するカメラ制御部１２４から読み出される。

ここで、本実施形態の撮像素子１１０からのＡＦ用の２つの像信号（Ａ像、Ｂ像）及び画像信号（Ａ＋Ｂ像）の読出し方法について図４を用いて説明し、ＡＦ用の信号が欠陥行になり、記録用の画像は欠陥行にならない事の概念図について図５を用いて説明し本発明における欠陥行の定義を行う。

図４は、本発明の実施形態における撮像素子１１０の単位画素２０２を示す回路及び列回路の一例を示す図である。単位画素４０１（図２の２０２）は、第１と第２のＰＤ４０２Ａ、４０２Ｂを有する。４０２Ａには転送スイッチ４０３Ａが接続され、他方の４０２Ｂには転送スイッチ４０３Ｂが接続される。転送スイッチ４０３Ａ，４０３Ｂは、それぞれＰＤ４０２Ａ、４０２Ｂで発生した電荷を共通のＦＤ４０５に転送する。

ＰＤ４０２Ａ及び４０２Ｂから転送された電荷は、ＦＤ４０５で一時的に保持されるとともに、電圧に変換されてソースフォロワアンプ（ＳＦ）４０６から出力される。４０７は選択スイッチであり、一行分の画素信号を一括して垂直出力線４０８に出力する。

４０４はリセットスイッチであり、ＦＤ４０５の電位、及び転送スイッチ４０３Ａ及び、４０３Ｂを介してＰＤ４０２Ａ、４０２Ｂの電位をＶＤＤにリセットする。なお、転送スイッチ４０３Ａ及び、４０３Ｂは、それぞれ転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢによって制御される。また、リセットスイッチ４０４、選択スイッチ４０７はそれぞれ、垂直走査回路に接続されている信号線ＰＲＥＳ，ＰＳＥＬによって制御される。４０９は定電流源である。

列回路４１０の回路構成を説明する。４１１は画素の信号を増幅するアンプである。４１３は信号電圧を保持するための容量であり、４１２は容量４１３への書き込みを制御するスイッチである。スイッチ４１２は信号線ＰＳＨの制御によりオン、オフされる。４１４は比較器であり、スロープ電圧発生手段から供給された参照電圧であるＶｓｌｏｐｅが一方に入力され、他方にアンプ４１１の出力が入力される。比較器４１３はアンプ４１１の出力、すなわち画素からの信号とＶｓｌｏｐｅを比較し、その大小関係によってローレベル・ハイレベルの２値を取る。具体的には、Ｖｓｌｏｐｅがアンプ４１１の出力に対して小さい時にはローレベル、大きい時にはハイレベルを取る。４１５はカウンタであり、ＣＬＫに対応してアップカウントを行う。ＣＬＫはＶｓｌｏｐｅの遷移開始と同時に動き出し、カウンタ４１５は比較器４１４の出力がハイレベルの時に動き、４１４の出力がローレベルに反転すると同時にカウントの信号を停止する。

単位画素４０１は２つのＰＤを有し、撮像面位相差ＡＦを行うモードにおいては、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号を別々に読みだす（詳細は後述）。そこで、列回路４１０はＡＤ変換されたデジタル信号を保持するメモリを２つ備える。４１６はＰＤ４０２Ａの信号を（以下Ｓ（Ａ）信号）ＡＤ変換したデジタル信号が保持されるメモリである。そして、４１７は４０２Ａ、及び４０２Ｂの信号（以下Ｓ（Ａ＋Ｂ）信号）をＡＤ変換したデジタル信号が保持されるメモリである。メモリ４１６、４１７に保持された信号は水平走査回路からの信号によって、水平出力線４１８を介してデジタル出力処理回路４１９へ出力される。

ここで後述するＡＦ用信号生成範囲設定部１２７からのＡ像読み出し信号を受信し、Ａ像読み出しラインである場合はメモリ４１６からＡ信号を読み出し、次に４１７からＡ＋Ｂ信号を水平出力線４１８を介してデジタル処理回路４１９へ出力する。Ａ像読み出しラインではない場合はメモリ４１７のみからＡ＋Ｂ信号を水平出力線４１８を介してデジタル処理回路４１９へ出力する。

上記説明した動作でＡ像信号、Ｂ像信号、及び画像信号が得られるが、ここで、製造上の不良で転送パルスＰＴＸＡの配線と転送パルスＰＴＸＢの配線がショートした場合を考える。この場合、Ａ像信号を読み出す動作において、ＰＤ４０２Ｂ信号を読み出してしまうことになる。Ａ＋Ｂ像信号はもともと転送パルスＰＴＸＡと転送パルスＰＴＸＢが同時にＨになるので影響は出ない。結果として、転送パルスＰＴＸＡの配線と転送パルスＰＴＸＡの配線がショートした行は、画像信号は通常通り得られるが、Ａ像信号として、画像信号と同じ信号を読み出してしまう。さらに、画像信号からＡ像信号を減算して求めるＢ像信号は信号が無くなってしまう。つまり、その行の画像信号は問題ないが、Ａ像信号とＢ像信号は欠陥という現象が発生する。

図５は画像信号とＡ像信号及びＢ像信号の信号レベルを模式的に示す図である。ここでは４行４列の配置のうち、３行目のみが欠陥行を示し、正常な場合は画像信号は２、Ａ像信号及びＢ像信号は共に１であるものとする。画像信号からＡ像信号を減算したものがＢ像信号であるので、正常行は画像信号２、Ａ像信号は１なのでＢ像信号は１となる。欠陥行については、画像信号は２で正常であるが、Ａ像信号は画像信号と同じ信号の２となり、Ｂ像信号は０となってしまう。

本発明における欠陥行の定義は上記のように製造上の不良で転送パルスＰＴＸＡと転送パルスＰＴＸＢとがショートした行とする。

カメラ制御部１２４はＡＦ信号処理部１１４が求めた像ずれ量や信頼性情報や、欠陥行データベース部１１５から読み出した欠陥行情報や、レンズ１０１やカメラ１０２の状態情報を基に、必要に応じてＡＦ信号処理部１１４の設定を変更したり、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７へ欠陥行情報を出力する。例えば、ＡＦ信号処理部１１４に対して、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するなどの処理である。本発明の特徴的な設定として、ＡＦ用信号生成範囲設定部に対しては、欠陥行情報を出力する。

カメラ制御部１２４は、カメラ本体１０２内の各機能ブロックと情報をやり取りして制御を行う。カメラ制御部１２４はカメラ本体１０２内の処理だけでなく、カメラ操作部１２５からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録の開始、ＡＦ制御の開始、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。また、カメラ制御部１２４はレンズユニット１０１の制御命令・制御情報をレンズ制御部１０８に送ったり、またレンズユニット１０１の情報をレンズ制御部１０８から取得したりする。

カメラ制御部１２４は例えば１つ以上のプログラマブルプロセッサであり、例えばＲＯＭ１２２に記憶された制御プログラムを実行することで、レンズユニット１０１を含めたカメラシステム全体の動作を実現する。

カメラ制御部１２４は、ＡＦ信号処理部１１４から複数の測距領域ごとに取得した相関演算結果の内、特定の１つの測距領域の結果を基に、レンズ制御部１０８を介してフォーカスレンズ１０５を駆動する。

ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７は、カメラ制御部１２４から取得したカメラ１０２の制御情報や、レンズ１０１の状態の情報、カメラ制御部１２４からの欠陥行情報を基に、撮像素子２０１に対してＡ像信号を読み出し信号について周期性を保つように撮像素子１１０へ送信する。

本実施例では、カメラ操作部１２５でユーザが設定したＡＦ位置が、図６のように設定された場合、ＡＦ領域の全てから常にＡ＋Ｂ像、Ａ像を読み出すのでなく、図７に示したように、枠内のＡ像信号の読み出しを間引いて周期的に読み出す。

上記制御を行うＡＦ用信号生成範囲設定部１２７の動作に関する詳細はカメラ本体１０２の制御を説明するフローチャートを用いて後述する。

次に、カメラ本体１０２の動作について、図８から図１０を用いて説明する。図８はカメラ本体１０２の撮影処理の手順を示すフローチャートである。Ｓ８０１でカメラ制御部１２４は、カメラ設定等の初期化処理を行い、Ｓ８０２へ処理を進める。Ｓ８０２でカメラ制御部１２４は、カメラ本体１０２の撮影モードが動画撮影モードか静止画撮影モードか判定し、動画撮影モードである場合はＳ８０３へ、静止画撮影モードである場合はＳ８０４へ処理を進める。

Ｓ８０３でカメラ制御部１２４は動画撮影処理を行い、Ｓ８０５へ処理を進める。Ｓ８０２で静止画撮影モードであればＳ８０４でカメラ制御部１２４は静止画撮影処理を行いＳ８０５へ処理を進める。

本発明は、動画および静止画のどちらの撮影モードでも適用可能だが、本実施の形態はＳ８０４の静止画撮影処理による制御について図９を基に説明する。本実施の形態では、Ｓ８０３の動画撮影処理の詳細については省略する。Ｓ８０３で動画撮影処理、若しくはＳ８０４で静止画撮影処理を行った後に進むＳ８０５でカメラ制御部１２４は、撮影処理が停止されたかどうかを判断し、停止されていない場合はＳ８０６へ処理を進め、停止された場合は撮影処理を終了する。撮影処理が停止されたときとは、カメラ操作部１２５を通じてカメラ本体１０２の電源が切断されたときや、カメラのユーザ設定処理、撮影画像・動画の確認のための再生処理等、撮影以外の動作が行われたときである。

Ｓ８０５で撮影処理が停止されていないと判断した後に進むＳ８０６でカメラ制御部１２５は、撮影モードが変更されたかどうかを判断し、変更されている場合はＳ８０１へ、変更されていない場合はＳ８０２へ、処理を戻す。撮影モードが変更されていなければカメラ制御部１２４は現在の撮影モードの処理を継続して行い、撮影モードが変更された場合はＳ８０１で初期化処理を行った上で変更された撮影モードの処理を行う。

次に図８のＳ８０４の静止画撮影処理について図９を用いて説明する。Ｓ９０１でカメラ制御部１２４は、焦点状態検出処理を行いＳ９０２へ処理を進める。焦点状態検出処理は、カメラ制御部１２４、ＡＦ信号処理部１１４、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７による、撮像面位相差ＡＦを行うためのデフォーカス情報及び信頼性情報を取得する処理であり、詳細は図１０を用いて後述する。Ｓ９０２でカメラ制御部１２４は、カメラ操作部１２５によってＡＦ指示が行われているかどうかを判断し、ＡＦ指示が行われている場合はＳ９０３へ処理を進め、ＡＦ指示が行われていない場合はＳ９０４へ処理を進める。

本実施形態において、ＡＦ指示はシャッターボタンを半押しした場合や、ＡＦを実行するＡＦＯＮボタンが押された場合を表す。もちろんその他の手段によってＡＦ指示を行う構成でも構わない。Ｓ９０２でＡＦ指示が行われていた場合に進むＳ９０３でカメラ制御部１２４は、ＡＦ処理を行い、静止画撮影処理を終了する。

Ｓ９０２でＡＦ指示スイッチがオンでない場合に進むＳ９０４でカメラ制御部１２４は、カメラ操作部１２５によって撮影指示が行われているかどうかを判断し、撮影指示が行われている場合はＳ９０５へ処理を進め、行われていない場合はＳ９０７へ処理を進める。本実施形態において、撮影指示はシャッターボタンを全押しした場合を表す。もちろんその他の手段によって撮影指示を行う構成でも構わない。

Ｓ５０４で撮影指示が行われていない場合に進むＳ９０５でカメラ制御部１２４は、Ｓ９０３のＡＦ処理によって現在合焦停止状態にあるかどうかを判断し、合焦停止状態でない場合はＳ９０３へ処理を進め、合焦停止状態である場合はＳ９０６へ処理を進める。Ｓ９０５で合焦停止状態でない場合は、まだ被写体にピントが合っていないと判断し、ＡＦ処理を開始または継続することで被写体にピントを合わせる。

Ｓ９０５で合焦停止状態である場合に進むＳ９０６でカメラ制御部１２４は、撮影処理を行い、記録媒体制御部１１９を介して記録媒体１２０に撮影画像を保存して、Ｓ９０７へ処理を進める。Ｓ９０４で撮影指示が行われていない場合、またはＳ９０６で撮影処理が行われた後に進むＳ９０７でカメラ制御部１２４は合焦停止状態を解除して静止画撮影処理を終了する。撮影が完了した場合や、ＡＦ／撮影指示が行われていない場合は、合焦停止状態でない状態に初期化しておく。

次に図９のＳ９０１の焦点状態検出処理について図１０を用いて説明する。まず、Ｓ１００１でカメラ制御部１２４は、カメラ本体１０２、またはレンズ１０１が持つ、ＡＦに使用するパラメータ情報を取得し、Ｓ１００２へ処理を進める。撮影パラメータとは、レンズ１０１内の絞り１０４の絞り情報や、カメラ本体１０２内の撮像素子１１０にかかっているセンサゲインなどをはじめとした情報であり、本実施形態の構成に依らず、カメラの構成に応じて必要な情報を適宜取得して良い。このカメラパラメータに基づいて、ＡＦ信号処理部１１４でのＡＦ信号生成に係る処理や、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７での処理に適用できるように、カメラ制御部１２４は情報を提供する。

次に、Ｓ１００２でカメラ制御部１２４は、撮像画面の焦点検出範囲内から、焦点状態検出を行う測距領域位置の設定／配置を行う。設定／配置の方法は、被写体検出が可能な構成であれば例えばユーザの設定した領域を測距領域位置として設定したりしてもよい。次に、Ｓ１００３でＡＦ用信号生成範囲設定部１２７は、カメラ制御部１２４が持つ欠陥行情報に基づいて、撮像画面内から撮像面位相差検出方式のＡＦに用いる二像信号を生成する範囲を決定してＳ１００４へ処理を進める。

この時、Ｓ１００１で設定した制御パラメータや、Ｓ１００２で設定した測距領域位置や、焦点状態検出処理で演算したその他ＡＦ制御情報などに基づいて、二像信号を生成する範囲を適している状態に適宜変更するように制御する。

また、二像信号を生成する範囲を設定するとは、図２のような撮像素子において、Ａ像信号を生成する走査ラインをどの範囲にするかを設定するということである。二像信号を生成しないラインでは、Ａ＋Ｂ像信号として１つの信号のみを生成する。二像信号を生成する範囲を欠陥行でない行に制御することで、焦点検出の為に最適なＡ像信号とＢ像信号を取得する事ができる。

次に、Ｓ１００４でＡＦ信号処理部１１４は、Ｓ１００３で設定した像データ生成範囲に含まれる画素からＡＦ用の１対の像信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）を取得する。次に、Ｓ１００５でＡＦ信号処理部１１４は、取得した像信号間の相関量を算出する。相関量の算出は、Ｓ１００３で設定した像データ生成範囲内の各走査ラインにおいて、測距領域内に対してそれぞれ行い、後段のＳ１００４からＳ１００９までの処理も同様に測距領域内の各走査ラインに対してそれぞれ行う。続いて、Ｓ１００６でＡＦ信号処理部１１４はＳ１００５より算出した相関量から相関変化量を算出する。

そしてＳ１００７でＡＦ信号処理部１１４は相関変化量から像ずれ量を算出する。Ｓ１００８でＡＦ信号処理部１１４は、像ずれ量がどれだけ信頼できるのかを表す信頼性を算出する。そして、Ｓ１００９でＡＦ信号処理部１１４はＳ１００８で算出した像ずれ量を、換算係数を掛けることでデフォーカス量に変換し、焦点状態検出処理を終了する。

次に、図１１から図１４を用いて図１０で説明した焦点状態検出処理について詳細に説明する。図１１は焦点状態検出処理で取り扱う測距領域の一例を模式的に示した図であり、撮像素子２０１の画素アレイにおける測距領域１１０２の例を示している。シフト領域１１０３は、相関演算に必要な領域である。従って、測距領域１１０２とシフト領域１１０３とを合わせた領域１１０４が相関演算に必要な画素領域である。図中のｐ、ｑ、ｓ、ｔはそれぞれｘ軸方向の座標を表し、ｐおよびｑは画素領域１１０４の始点及び終点のｘ座標を、ｓおよびｔは測距領域１１０２の始点および終点のｘ座標を表す。

図１２は図１１で設定した測距領域１１０２に含まれる画素から取得したＡＦ用の像信号の例を示している。実線１２０１が像信号Ａ、破線１２０２が像信号Ｂである。図１２（ａ）は、シフト前の像信号の例を示している。図１２（ｂ）および（ｃ）は、図１２（ａ）のシフト前の像波形に対しプラス方向およびマイナス方向にシフトした状態を示している。相関量を算出する際には、像信号Ａ１２０１および像信号Ｂ１２０２の両方を、矢印の方向に１ビットずつシフトする。続いて相関量ＣＯＲの算出法について説明する。

まず、図１２（ｂ）および（ｃ）に示したように、像信号Ａ１２０１と像信号Ｂ１２０２のそれぞれを１ビットずつシフトし、その時の像信号Ａと像信号Ｂの差の絶対値の和を算出する。この時、シフト量をｉで表し、最小シフト量は図１２中のｐ−ｓ、最大シフト量は図１２中のｑ−ｔである。またｘは測距領域１１０２の開始座標、ｙは測距領域１２０２の終了座標である。これらを用い、焦点検出領域における相関量ＣＯＲは以下の式（１）によって算出することができる。

図１３（ａ）はシフト量と相関量との関係例を示した図である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関量を示す。相関量波形１３０１における極値付近１３０２、１３０３のうち、相関量が小さい方ほど、像信号Ａと像信号Ｂの一致度が高い。続いて相関変化量ΔＣＯＲの算出法について説明する。

まず、図１３（ａ）の相関量波形から、１シフト飛ばしの相関量の差から相関変化量を算出する。シフト量をｉで表し、最小シフト量は図８中のｐ−ｓ、最大シフト量は図８中のｑ−ｔである。これらを用い、相関変化量ΔＣＯＲは以下の式（２）によって算出することができる。

図１４（ａ）はシフト量と相関変化量ΔＣＯＲの関係例を示した図である。横軸はシフト量を示し、縦軸は相関変化量を示す。相関変化量波形１４０１で、１４０２、１４０３は相関変化量がプラスからマイナスになる周辺である。相関変化量が０となる状態ゼロクロスと呼び、像信号間の一致度が最も高く、ゼロクロス時のシフト量が像ずれ量となる。
図１４（ｂ）は図１４（ａ）の１４０２の部分を拡大したもので、１４０４は相関変化量波形１４０１の一部分である。図１０（ｂ）を用いて像ずれ量ＰＲＤの算出法について説明する。

ここで、ゼロクロス時のシフト量（ｋ−１＋α）は、整数部分β（＝ｋ−１）と小数部分αに分けられる。小数部分αは、図中の三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの相似の関係から、以下の式（３）によって算出することができる。

続いて整数部分βは、図１４（ｂ）中より以下の式（４）によって算出することができる。

β＝ｋ−１ （４）
αとβの和から像ずれ量ＰＲＤを算出することができる。

また図１４（ａ）のようにゼロクロスとなるシフト量が複数存在する場合は、ゼロクロスでの相関量変化の急峻性が大きいところを第１のゼロクロスとする。この急峻性はＡＦのし易さを示す指標で、値が大きいほど精度良くＡＦし易い点であることを示す。急峻性ｍａｘｄｅｒは以下の式（５）によって算出することができる。

以上のように、ゼロクロスが複数存在する場合は、急峻性によって第１のゼロクロスを決定する。続いて像ずれ量の信頼性の算出法について説明する。信頼性は、上述した急峻性や、像信号Ａ、Ｂの一致度ｆｎｃｌｖｌ（以下、２像一致度と呼ぶ）によって定義することができる。２像一致度は像ずれ量の精度を表す指標で、本実施形態における相関演算手法では、値が小さいほど精度が良い。

図１３（ｂ）は図１３（ａ）の１３０２の部分を拡大したもので、１３０４が相関量波形１３０１の一部分である。図１３（ｂ）を用いて急峻性と２像一致度の算出法について説明する。２像一致度ｆｎｃｌｖｌは以下の式（６）によって算出できる。

次に、本発明の特徴的な部分である図１のカメラ制御部１２４と、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７について、図１５、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）、（ｂ）はＡ＋Ｂ像とＡ像を撮像素子１１０から読み出す領域を図示したものである。ここでは全体で１２６ライン分のＡ＋Ｂ像を読むのに対して加えてＡ像を読むライン数を３０ライン読む場合を図示している。

図１６（ａ）は撮像装置の初期設定であり、Ａ像ラインの読出し開始位置が７行目からで、周期定期に８ラインに対して２ラインＡ像を読む（Ａ像間隔６ライン）構成である。この時、例えば、３１行目、３５行目に欠陥行があると、前述した焦点状態検出処理を行う際に、３１行目を使用して焦点状態検出処理を行うと焦点状態検出の精度が低下してしまう。

また、欠陥行である３１行目を使用せずに焦点状態検出処理を行った場合でも、焦点状態検出用の行が減ってしまうため焦点状態検出の精度が低下してしまう。従って、カメラ制御部１２４は、図１５に示す欠陥行情報として３１ライン目、３５行目という欠陥行情報を読み出して、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７出力する。

図１６（ｂ）では、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７には欠陥行情報として３１ライン目、３５行目が入力されＡ像ラインに欠陥行が当たらないようにＡ像信号を読み出し信号を撮像素子１１０に送信する。具体的には、Ａ像ラインの読出し信号の開始位置を９行目からとして、周期定期に８ラインに対して２ラインＡ像を読む（Ａ像間隔６ライン）構成とする事で欠陥行をさける事ができる。

以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、撮像面位相差ＡＦを行うための二像信号を生成する走査ラインの読み出し開始位置を、欠陥行情報に応じて変更する。その為、撮像面位相差方式を用いた焦点検出において、撮像素子の歩留まりを下げる事なく、好適な焦点検出により好適な撮影画像の実現ができる。なお、本発明の範囲は、本実施形態で例示した構成に限らず、発明の意図に沿った内容であれば他の構成であってもよい。

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。

本発明の第２の実施形態を例に図１６（ａ）、図１７、図１８を用いて説明する。なお、以下において、同一構成要素には同じ記号および符号を付しその説明を省略する。

図１７に示すＡＦ用信号生成範囲設定部１７２７は、カメラ制御部１２４から取得したカメラ１０２の制御情報や、レンズ１０１の状態の情報、カメラ制御部１２４からの欠陥行情報を基に、撮像素子２０１に対してＡ像信号を読み出し信号について周期性を保たずに欠陥行を避けるように撮像素子１１０へ送信する。

図１６（ａ）は撮像装置の初期設定であり、Ａ像ラインの読出し開始位置が７行目からで、周期定期に８ラインに対して２ラインＡ像を読む（Ａ像間隔６ライン）構成である。この時、例えば、３１行目、３５行目に欠陥行があると、前述した焦点状態検出処理を行う際に、３１行目を使用して焦点状態検出処理を行うと焦点状態検出の精度が低下してしまう。また、欠陥行である３１行目を使用せずに焦点状態検出処理を行った場合でも、焦点状態検出用の行が減ってしまうため焦点状態検出の精度が低下してしまう。従って、カメラ制御部１２４は、図１８に示す欠陥行情報として３１ライン目、３５行目という欠陥行情報を読み出して、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７出力する。

図１８に示すように、ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７には欠陥行情報として３１ライン目、３５行目が入力される。ＡＦ用信号生成範囲設定部１２７はＡ像ラインに欠陥行が当たらないようにＡ像信号を読み出し信号を撮像素子１１０に送信する。

具体的には、Ａ像ラインの読出し信号の開始位置は７行目のままで、周期定期に８ラインに対して２ラインＡ像を読む（Ａ像間隔６ライン）構成とするが、欠陥行である３１行目、３２行目を避ける為に周期性を保たずに３３行目、３４行目をＡ像ラインとして読み出すように撮像素子１１０を制御する事で欠陥行を避ける事ができる。

以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、撮像面位相差ＡＦを行うための二像信号を生成する走査ラインの読み出しにおいて、欠陥行情報に応じて欠陥行を避けるように変更する。その為、撮像面位相差方式を用いた焦点検出において、撮像素子の歩留まりを下げる事なく、好適な焦点検出により好適な撮影画像の実現ができる。なお、本発明の範囲は、本実施形態で例示した構成に限らず、発明の意図に沿った内容であれば他の構成であってもよい。

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。

１０１ レンズユニット、１０２ カメラ本体、１０３ 固定レンズ、
１０４ 絞り、１０５ フォーカスレンズ、１０６ 絞り駆動部、
１０７ フォーカスレンズ駆動部、１０８ レンズ制御部、１０９ レンズ操作部、
１１０ 撮像素子、１１１ ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ、１１２ 加算信号分離手段、
１１３ 画像処理部、１１４ ＡＦ信号処理部、１１５ 欠陥行データベース部、
１１６ バス、１１７ 表示制御部、１１８ 表示部、１１９ 記録媒体制御部、
１２０ 記録媒体、１２１ ＳＤＲＡＭ、１２２ ＲＯＭ、
１２３ フラッシュＲＯＭ、１２４ カメラ制御部、１２５ カメラ操作部、
１２６ タイミングジェネレータ、１２７ ＡＦ用信号生成範囲設定部、
２０１ マイクロレンズ、２０２ 単位画素、３０１，３０２ 射出瞳

Claims (3)

1. １つのマイクロレンズ内に複数の光電変換部を有し、
   前記複数の光電変換部から少なくとも２つ以上に分けて画素信号を読み出す第一の駆動と、
   前記複数の光電変換部から一度に画素信号を読み出す第二の駆動を備え、
   前記第一の駆動を任意の行に設定可能な撮像素子と、
   前記撮像素子の瞳分割信号の欠陥行情報を予め記憶した欠陥行データベース手段と、
   前記欠陥行データベース手段に記憶された欠陥行に対しては、前記第一の駆動を行わない読み出し制御を行う読み出し制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記読み出し制御手段は、前記第一の駆動を行わなかった前記欠陥行近傍の、非欠陥行に対して前記第一の駆動を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記読み出し制御手段は、前記第一の駆動を行う行を所定の周期で設定し、前記欠陥行が前記所定周期の第一の駆動を行う行に当たらないように、前記第一の駆動を行う開始行を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。