摄像设备和摄像设备的控制方法.pdf

本发明涉及一种摄像设备和摄像设备的控制方法。该摄像设备包括：图像传感器，其具有焦点检测像素和摄像像素；计算单元，用于计算第一和第二电荷累积时间段；控制单元，用于读出所述第一电荷累积时间段内所累积的来自焦点检测像素的焦点检测信号和所述第二电荷累积时间段内所累积的来自摄像像素中的摄像信号；显示单元，用于显示所述摄像信号；以及调焦控制单元，用于基于所述焦点检测信号进行相位差调焦控制处理。在所述第二电荷累积时间段设置得长于所述第一电荷累积时间段的情况下，所述控制单元并行地读出所述焦点检测信号和所述摄像信号，并将所述焦点检测信号的读出速率设置得低于所述摄像信号的读出速率。

权利要求书1.  一种摄像设备，包括： 图像传感器，其具有焦点检测像素和摄像像素，其中所述焦点检测像素 用于对穿过摄像光学系统的不同的出射光瞳区域的一对光束各自进行光电 转换、并且输出焦点检测信号； 计算单元，用于计算所述摄像像素的第一电荷累积时间段和所述焦点检 测像素的第二电荷累积时间段； 控制单元，用于读出所述焦点检测像素中所累积的焦点检测信号和所述 摄像像素中所累积的摄像信号； 显示单元，用于显示所述第一电荷累积时间段内进行累积之后从所述摄 像像素所读出的摄像信号；以及 调焦控制单元，用于基于所述第二电荷累积时间段内进行累积之后从所 述焦点检测像素所读出的焦点检测信号，来进行相位差调焦控制处理， 其中，在所述第二电荷累积时间段设置得长于所述第一电荷累积时间段 的情况下，所述控制单元并行地读出所述焦点检测信号和所述摄像信号，并 且将所述焦点检测信号的读出速率设置得低于所述摄像信号的读出速率。 2.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述计算单元判断在利用所 述第二电荷累积时间段驱动焦点检测像素的情况下是否存在发生饱和的焦 点检测像素，并且在判断为存在发生饱和的焦点检测像素的情况下，所述计 算单元将所述第二电荷累积时间段限制为焦点检测像素没有发生饱和的时 间段。 3.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述计算单元判断所述第二 电荷累积时间段是否长于所述显示单元更新并显示图像信号的周期，并且在 所述第二电荷累积时间段较长的情况下，所述计算单元将所述第二电荷累积 时间段限制为所述周期。 4.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述计算单元判断所述第二 电荷累积时间段是否长于基于所述摄像光学系统的焦距而预先确定的上限 时间，并且在所述第二电荷累积时间段较长的情况下，所述计算单元将所述 第二电荷累积时间段限制为所述上限时间。 5.  根据权利要求1至4中任一项所述的摄像设备，其中，还包括测光单 元， 其中，所述计算单元进行以下操作： 基于来自所述测光单元的测光结果来求出从所述摄像像素获得具 有预定范围内的亮度的信号的所述第一电荷累积时间段；以及 根据所述第一电荷累积时间段，基于所述焦点检测像素接收所述一 对光束中的至少一个光束的光接收区域的开口率以及由于所述焦点检测像 素的像高而引起的减光量中的至少一个，来求出所述焦点检测像素的所述第 二电荷累积时间段。 6.  根据权利要求5所述的摄像设备，其中，所述计算单元基于所述摄像 光学系统的光瞳距离和光圈值来确定所述减光量。 7.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括： 用于设置焦点检测区域的单元；以及 用于判断在所设置的焦点检测区域中是否存在点光源被摄体的单元， 其中，在判断为在所设置的焦点检测区域中存在点光源被摄体的情况 下，所述计算单元将所述第二电荷累积时间段调整到焦点检测像素没有发生 饱和的时间。 8.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述控制单元在调焦控制机 构移动的同时，利用比所述第一电荷累积时间段短的第三电荷累积时间段来 驱动不包含所述焦点检测像素的预定数量的行，以及 所述摄像设备还包括： 第二调焦控制单元，用于在所述调焦控制机构移动的同时，基于从利用 所述第三电荷累积时间段所驱动的行内的所述摄像像素所获得的图像信号 的高频成分，来执行焦点检测处理。 9.  根据权利要求8所述的摄像设备，其中，在所述调焦控制单元无法进 行焦点调整的情况下，所述控制单元在所述调焦控制机构沿光轴方向移动的 同时，代替所述第一电荷累积时间段而是利用所述第三电荷累积时间段来驱 动不包含所述焦点检测像素的预定数量的行。 10.  根据权利要求8所述的摄像设备，其中，不包含所述焦点检测像素 的所述摄像像素的行包括利用所述第一电荷累积时间段所驱动的行和利用 所述第三电荷累积时间段所驱动的行。 11.  根据权利要求8至10中任一项所述的摄像设备，其中，所述调焦控 制单元在正在在所述调焦控制机构移动的同时、利用所述第三电荷累积时间 段执行驱动的情况下，不执行所述相位差调焦控制处理。 12.  根据权利要求1所述的摄像设备，其中，还包括用于设置焦点检测 区域的单元， 其中，在利用所述第二电荷累积时间段所驱动的行中，所述控制单元从 所设置的焦点检测区域内所包含的焦点检测像素中读出图像信号。 13.  根据权利要求3或4所述的摄像设备，其中，还包括放大器，所述放 大器用于以与由于所述限制而缩短的时间相对应的放大率来放大从所述焦 点检测像素所获得的图像信号， 其中，在针对所述放大器的放大率存在上限、并且即使当放大率达到所 述上限时所述焦点检测像素的曝光量也不足的情况下，所述计算单元延长所 述第二电荷累积时间段。 14.  一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有焦点检测像素和 摄像像素的图像传感器，其中所述焦点检测像素用于对穿过摄像光学系统的 不同的出射光瞳区域的一对光束各自进行光电转换、并且输出焦点检测信 号，所述控制方法包括以下步骤： 计算步骤，用于计算所述摄像像素的第一电荷累积时间段和所述焦点检 测像素的第二电荷累积时间段； 控制步骤，用于读出所述焦点检测像素中所累积的焦点检测信号和所述 摄像像素中所累积的摄像信号； 显示步骤，用于将所述第一电荷累积时间段内进行累积之后从所述摄像 像素所读出的摄像信号显示在显示单元中；以及 焦点调整步骤，用于基于所述第二电荷累积时间段内进行累积之后从所 述焦点检测像素所读出的焦点检测信号，来进行相位差调焦控制处理， 其中，在所述第二电荷累积时间段设置得长于所述第一电荷累积时间段 的情况下，在所述控制步骤中，并行地读出所述焦点检测信号和所述摄像信 号，并且将所述焦点检测信号的读出速率设置得低于所述摄像信号的读出速 率。

说明书摄像设备和摄像设备的控制方法
技术领域
本发明涉及摄像设备和摄像设备的控制方法，尤其涉及进行自动焦点调 整的摄像设备和摄像设备的控制方法。
背景技术
迄今为止，针对具有离散地配置有焦点检测像素的图像传感器的摄像设 备，已提出了各种自动焦点调整方法。日本特开2010-181751针对具有离散 地配置有焦点检测像素的图像传感器的摄像设备公开了如下技术：在从图像 传感器间隔剔除读出像素信号时，抑制由于焦点检测像素所引起的图像质量 的下降。具体地，该文献公开了在间隔剔除读出期间，通过改变间隔剔除率 和间隔剔除相位中的至少一个来选择性地使用读出焦点检测像素的读出方 法或不读出焦点检测像素的读出方法。
然而，根据日本特开2010-181751，基于摄像设备的状态来选择读出方 法，因而尽管可以在各读出方法中实现最佳曝光，但存在模式之间的切换以 及切换模式时的曝光的变化均需要时间的问题。
发明内容
本发明是考虑到上述情形而作出的，并且在无需在显示所用的读出方法 和焦点检测所用的读出方法之间进行切换的情况下，在将要显示在显示装置 中的图像的曝光量控制为适当的同时，执行更加正确的焦点检测。
根据本发明，提供一种摄像设备，包括：图像传感器，其具有焦点检测 像素和摄像像素，其中所述焦点检测像素用于对穿过摄像光学系统的不同的 出射光瞳区域的一对光束各自进行光电转换、并且输出焦点检测信号；计算 单元，用于计算所述摄像像素的第一电荷累积时间段和所述焦点检测像素的 第二电荷累积时间段；控制单元，用于读出所述焦点检测像素中所累积的焦 点检测信号和所述摄像像素中所累积的摄像信号；显示单元，用于显示所述 第一电荷累积时间段内进行累积之后从所述摄像像素所读出的摄像信号；以 及调焦控制单元，用于基于所述第二电荷累积时间段内进行累积之后从所述 焦点检测像素所读出的焦点检测信号，来进行相位差调焦控制处理，其中， 在所述第二电荷累积时间段设置得长于所述第一电荷累积时间段的情况下， 所述控制单元并行地读出所述焦点检测信号和所述摄像信号，并且将所述焦 点检测信号的读出速率设置得低于所述摄像信号的读出速率。
根据本发明，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有焦 点检测像素和摄像像素的图像传感器，其中所述焦点检测像素用于对穿过摄 像光学系统的不同的出射光瞳区域的一对光束各自进行光电转换、并且输出 焦点检测信号，所述控制方法包括以下步骤：计算步骤，用于计算所述摄像 像素的第一电荷累积时间段和所述焦点检测像素的第二电荷累积时间段；控 制步骤，用于读出所述焦点检测像素中所累积的焦点检测信号和所述摄像像 素中所累积的摄像信号；显示步骤，用于将所述第一电荷累积时间段内进行 累积之后从所述摄像像素所读出的摄像信号显示在显示单元中；以及焦点调 整步骤，用于基于所述第二电荷累积时间段内进行累积之后从所述焦点检测 像素所读出的焦点检测信号，来进行相位差调焦控制处理，其中，在所述第 二电荷累积时间段设置得长于所述第一电荷累积时间段的情况下，在所述控 制步骤中，并行地读出所述焦点检测信号和所述摄像信号，并且将所述焦点 检测信号的读出速率设置得低于所述摄像信号的读出速率。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明 显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并 和说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一实施例和第二实施例的摄像设备的结构的 框图；
图2是示出根据本发明的第一实施例和第二实施例的图像传感器中的像 素的结构的示例的电路图；
图3A和3B是示出构成根据本发明的第一实施例和第二实施例的图像传 感器的像素的结构的示意图；
图4是示出根据第一实施例的图像传感器中的相位差AF像素的配置的 图；
图5是示出正常摄像的时序图；
图6是示出正常摄像期间的电荷累积时间段和图像读出定时的图；
图7是示出根据第一实施例的摄像操作过程的流程图；
图8是根据第一实施例的用于获得EVF用图像信号和相位差AF用图像信 号的时序图；
图9是示出根据第一实施例的AE处理所用的过程的流程图；
图10是示出根据第一实施例的相位差AF处理所用的过程的流程图；
图11是根据第一实施例的在进行基于扫描的AF时的时序图；
图12是用于说明根据第一实施例的基于扫描的AF操作的曲线图；
图13是示出根据第二实施例的图像传感器中的相位差AF像素的配置的 图；
图14是根据第二实施例的在进行相位差AF和基于扫描的AF时的时序 图；以及
图15是示出根据第三实施例的图像传感器中的相位差AF像素的配置的 图。
具体实施方式
将根据附图来详细说明本发明的典型实施例。
第一实施例
图1是示出根据本发明的第一实施例的摄像设备1的整体结构的框图。在 图1中，摄像镜筒31由以下构成：变焦透镜组2；调焦透镜组3；以及光圈4， 用于控制穿过由变焦透镜组2和调焦透镜组3等构成的摄像光学系统的光束 量。穿过了摄像光学系统并且由光圈4调整了光量的被摄体的光学图像形成 在图像传感器5的光接收面上；图像传感器5对已形成的被摄体的光学图像进 行光电转换并输出电气图像信号。
图像处理电路6接收从图像传感器5输出的图像信号并对该图像信号进 行各种图像处理，从而生成采用预定格式的图像信号；A/D转换电路7将图像 处理电路6所生成的模拟图像信号转换成数字图像信号(图像数据)。将从A/D 转换电路7输出的图像数据临时存储在诸如缓冲存储器等的存储器(VRAM) 8中。D/A转换电路9读出VRAM8中所存储的图像数据并将该数据转换成模 拟图像信号，并且还将该数据转换成采用适合重放的格式的图像信号；然后 将该模拟图像信号显示在诸如液晶显示器等的图像显示装置10(以下将成为 “LCD10”)中。LCD10通过经由以上过程顺次显示图像传感器5定期获得的图 像，还可以用作电子取景器(EVF)。
压缩/解压缩电路11由压缩电路和解压缩电路构成；压缩电路读出临时存 储在VRAM8中的图像数据，并且进行压缩处理和编码处理等，从而将该图 像数据转换成适合存储在存储用存储器12中的格式。解压缩电路进行解码处 理和解压缩处理等，从而将存储用存储器12中所存储的图像数据转换成适合 重放等的格式。存储用存储器12由半导体存储器等构成，并且存储图像数据。 作为存储用存储器12，可以采用诸如闪速存储器等的半导体存储器、或者诸 如具有卡或棒形状并且相对于摄像设备1可以移除的卡型闪速存储器等的半 导体存储器等。还可以使用诸如包括硬盘或软(Floppy，注册商标)盘等的磁 性存储介质等的各种其它介质。
例如，在操作后面将说明的操作开关24中的模式切换开关(未示出)以使 得进入摄像模式、然后通过操作释放开关指示了曝光和记录操作的情况下， 执行以下将说明的处理。首先，利用压缩/解压缩电路11的压缩电路对如上所 述临时存储在VRAM8中的图像数据进行压缩和编码，并将该图像数据存储 在存储用存储器12中。另一方面，在进入重放模式的情况下，开始重放操作， 并且执行以下处理。首先，以压缩状态存储在存储用存储器12中的图像数据 在压缩/解压缩电路11的解压缩电路中经过解码处理和解压缩处理等，并且被 临时存储在VRAM8中。使用D/A转换电路9将临时存储在VRAM8中的图像 数据转换成采用通过上述处理适合显示的格式的模拟信号，并且作为图像在 LCD10中重放。
CPU15包括计算所使用的存储器，并且控制摄像设备1整体。AE处理电 路13基于从A/D转换电路7输出的图像数据来执行自动曝光(AE)处理。更具体 地，AE处理电路13通过对A/D转换电路7进行了数字化后的一个画面的图像 数据的亮度值进行诸如累计相加等的计算处理，来计算与被摄体的明度相对 应的AE评价值(测光结果)。将该AE评价值输出至CPU15。
基于扫描的AF处理电路14基于从A/D转换电路7输出的图像数据来执行 自动焦点调整(AF)处理。更具体地，基于扫描的AF处理电路14使用高通滤波 器(HPF)等来提取与A/D转换电路7进行数字化后的一个画面的图像数据内的 已被指定为AF区域的画面中的区域相对应的图像数据的高频成分。此外，该 基于扫描的AF处理电路执行诸如累计相加等的计算处理，并且计算与高频范 围的轮廓成分量相对应的AF评价值(焦点评价值)。注意，AF区域可以是画面 的中央区域或任意区域中的一个位置、画面的中央区域或任意区域中的彼此 邻接的多个位置、或者多个离散分布的位置等。
时序发生器(TG)16生成预定的定时信号。传感器驱动器17驱动图像传感 器5。TG16将预定的定时信号输出至CPU15、图像处理电路6和传感器驱动 器17，并且CPU15与该定时信号同步地执行各种类型的控制。图像处理电路 6接收来自TG16的定时信号，并且与该定时信号同步地进行诸如彩色信号分 离等的各种类型的图像处理。此外，传感器驱动器17接收来自TG16的定时 信号并且与该定时信号同步地驱动图像传感器5。
另一方面，光圈驱动马达21驱动光圈4，并且第一马达驱动电路18控制 光圈驱动马达21的驱动。调焦驱动马达22驱动调焦透镜组3，并且第二马达 驱动电路19控制调焦驱动马达22的驱动。变焦驱动马达23驱动变焦透镜组2， 并且第三马达驱动电路20控制变焦驱动马达23的驱动。
CPU15控制第一马达驱动电路18、第二马达驱动电路19和第三马达驱动 电路20。结果，分别经由光圈驱动马达21、调焦驱动马达22和变焦驱动马达 23来控制光圈4、调焦透镜组3和变焦透镜组2的驱动。CPU15通过求出基于 AE处理电路13所计算出的AE评价值等获得适当曝光量的电荷累积时间段和 光圈值、控制第一马达驱动电路18由此驱动圈驱动马达21、并且将光圈4的 光圈值调整为适当值，来执行AE控制。
CPU15还根据基于扫描的AF处理电路14所计算出的AF评价值或者后面 将说明的相位差AF处理电路37所求出的两个图像之间的相位差，来控制第二 马达驱动电路19以驱动调焦驱动马达22。据此，执行了使调焦透镜组3移动 至聚焦位置的AF控制。另一方面，在操作了操作开关24中的变焦开关(未示 出)的情况下，CPU15响应于此，通过控制第三马达驱动电路20、控制变焦 驱动马达23的驱动、结果使变焦透镜组2移动，来执行摄像光学系统的变倍 操作(变焦操作)。
操作开关24由各种类型的开关构成，并且例如包括以下开关。首先，存 在以下开关：主电源开关，用于启动摄像设备1并向其供给电源；释放开关， 用于开始摄像操作(存储操作)等；重放开关，用于开始重放操作；以及变焦 开关，用于指示变焦倍率的变化、或者换句话说用于指示变焦透镜组2移动。 还存在光学取景器(OVF)/电子取景器(EVF)切换开关等。在本实施例中，释 放开关由具有第一行程(以下称为“SW1”)和第二行程(以下称为“SW2”)的两 级开关构成。在SW1接通的情况下，在开始摄像操作之前生成用于开始AE 处理和AF处理的指示信号。然后，在SW2接通的情况下，生成用于开始拍摄 并记录图像的曝光记录操作的指示信号。
EEPROM25是只读存储器，其中该只读存储器可以以电气方式重写， 并且预先存储有用于执行各种类型的控制的程序和用于进行各种类型的操 作的数据等。附图标记26表示电池；附图标记28表示闪光灯发光单元；附图 标记27表示对利用闪光灯发光单元28的闪光发光进行控制的切换电路；附图 标记29表示进行警告显示等的诸如LED等的显示元件；并且附图标记30表示 用于执行基于音频的引导和警告等的扬声器。
AF辅助光发光单元33由诸如LED等的光源构成，其中该光源在获得AF 评价值时对被摄体的一部分或全部进行照明，并且AF辅助光驱动电路32驱动 AF辅助光发光单元33。
抖动检测传感器35检测照相机抖动，并且抖动检测电路34对来自抖动检 测传感器35的信号进行处理。面部检测电路36接收来自A/D转换电路7的输出 并且检测画面中的面部的位置和大小等。面部检测电路36在从A/D转换电路7 输出的图像数据中搜索诸如眼睛或眉毛等的面部的特征区域，并且求出人物 的面部在图像中的位置。还根据诸如面部的特征部分之间的距离等的位置关 系来求出面部的大小和倾斜等。
相位差AF处理电路37校正使用相位差方法的焦点检测处理(相位差AF) 所用的信号，计算基准图像(A图像)和比较图像(B图像)之间的相关性，并且 计算这两个图像的信号将一致的图像偏移量(即，两个图像之间的相位差)。 在本实施例中，在摄像面中配置有用于执行相位差AF的像素。
然后，CPU15通过根据相位差AF处理电路37所求出的两个图像之间的 相位差求出散焦量并求出为了使场景聚焦而驱动调焦透镜组3的量，来执行 相位差AF。
接着，将参考图2～3B来说明图像传感器5中所设置的像素的结构。图2 是示出像素的结构的示例的电路图。与一个单位(像素)相对应的像素单元201 由光电二极管202、传送晶体管203、信号放大器204和复位晶体管205构成。 传送晶体管203和复位晶体管205响应于来自垂直扫描电路206的信号而进行 工作。垂直扫描电路206包括移位寄存器和用于生成传送晶体管203等所用的 驱动信号以驱动各像素的信号生成电路等。通过使用所生成的定时信号 (TX1～TX4和RS1～RS4等)控制传送晶体管203和复位晶体管205，可以进行光 电二极管202中的电荷的复位或读出等，从而使得可以控制电荷累积时间段。 尽管图2仅示出四个像素，但应当注意，实际上，二维配置有采用像素单元 201作为像素单位的多个像素。
在本实施例中，二维配置的这些像素包括正常摄像像素和相位差AF像 素(焦点检测像素)这两者。为了在摄像面中执行相位差AF，如图3A所示，与 正常摄像像素相比，相位差AF像素在AL1层中所具有的开口受到更多限制， 并且穿过微透镜的出射光瞳偏移。结果，相位差AF像素接收到穿过摄像镜筒 31中所包括的透镜的不同出射光瞳区域的一对光束。图3B是示出图像传感器 5的光接收面中的与开口相对应的光接收区域(即，光经由开口入射的区域) 的示例的图。为了获得基准图像(A图像)和比较图像(B图像)，分别在相对侧 设置开口。存在相位差AF像素的开口率下降为摄像像素的开口率的约1/4的 情况，并且在已对曝光条件进行了设置以使得LCD10中所显示的图像的亮度 适当(在预定范围内)的情况下，相位差AF像素的曝光量将大大不足。
水平扫描电路209包括移位寄存器(未示出)、列放大器电路210、信号输 出选择开关211和向着外部的输出所用的输出电路(未示出)等。可以通过经由 来自传感器驱动器17的信号改变列放大器电路210的设置来放大从像素所读 出的信号。
相位差AF像素和摄像像素例如如图4所示进行配置。图4中的“A”所表示 的像素是相位差AF像素中的形成基准图像的像素，“B”所表示的像素是相位 差AF像素中的形成比较图像的像素，并且其余像素是摄像像素。
接着，将说明使用具有上述结构的摄像设备1在正常摄像期间所执行的 操作。图5是示出根据第一实施例的在获得正常图像时垂直扫描电路206所生 成的信号的时序图。
首先，在TX1信号和RS1信号这两者变为高的情况下，传送晶体管203 和复位晶体管205变为导通，并且光电二极管202中的电荷被复位。在该复位 之后，在TX1信号变为低的情况下，开始电荷累积。在之后经过了预定时间 段的情况下，TX1信号再次变为高，并且光电二极管202中累积的电荷经由 传送晶体管203被读出至信号放大器204。从TX1信号变为低起直到TX1信号 变为高为止的时间用作电荷累积时间段(快门速度)。在TG16所设置的条件 下，根据预定顺序(在图5所示的示例中，按从TX1到TX4以及从RS1到RS4的 顺序)顺次执行该操作。根据来自信号放大器204的信号来生成图像信号，并 且经由水平扫描电路209输出该图像信号。该操作也在TG16所设置的条件下 执行。
在本实施例中，摄像设备1中所设置的图像传感器5是CMOS图像传感 器。因此，根据垂直扫描电路206中的移位寄存器的设置，可以选择按何种 顺序驱动给定行的传送晶体管203；此外，可以重复选择同一行并从该行读 出信号。此外，根据水平扫描电路209中的移位寄存器的设置，可以通过使 某个列的选择开关211进行工作，来从要读出的行的信号中选择将开始该列 的信号输出。通过该操作，可以指定要从画面内的哪些像素中按何种顺序读 出信号。
图6示出电荷累积时间段和将所累积的电荷作为图像读出的定时。基于 TG16和传感器驱动器17所生成的垂直同步信号来执行曝光和信号读出。
接着，将参考图7～12来说明根据第一实施例的具有上述结构的摄像设备 1所进行的摄像操作。图7是示出摄像操作的主要流程的流程图；在摄像设备 1的主电源开关接通、并且将摄像设备1的操作模式设置为摄像(记录)模式的 情况下，能够通过向图像传感器5等供给电源来进行摄像，之后执行摄像操 作。
首先，在步骤S1中，CPU15设置图像传感器5的驱动模式，从而并行地 执行LCD10中的显示所用的EVF显示和相位差AF。图8示出该驱动模式所用 的时序图。在该驱动模式中，将针对EVF用图像信号和相位差AF用图像信号 这两者的来自图像传感器5的读出速率最大设置为约60fps。
如上所述，相位差AF像素与摄像像素相比具有较小的开口率。因此， 在本第一实施例中，在不同的曝光条件下对相位差AF像素和摄像像素进行曝 光，并且大致同时读出来自相位差AF像素的图像信号和来自摄像像素的图像 信号。更具体地，如图8所示，将用于获得相位差AF用图像信号的电荷累积 时间段设置得比用于获得EVF用图像信号的电荷累积时间段长。结果，用于 执行相位差AF操作的信号的读出速率变慢。为了实现此，针对每两行设置用 于分别获得EVF用图像信号和相位差AF用图像信号的曝光条件，并且针对来 自图像传感器5的复位和输出传送设置不同的定时。在步骤S2的AE处理期间 进行实际的曝光条件设置。
需要通过考虑到对于用户观看被摄体的能力而言最佳的曝光量、平摇和 针对被摄体移动的追踪等来确定EVF图像所用的曝光条件。另一方面，考虑 到对于相位差AF而言最佳的曝光量、AF时间段、AF时间段内的被摄体移动 和照相机抖动对AF的影响等来确定相位差AF用图像信号的曝光条件、特别 是电荷累积时间段。如图3A和3B所示，摄像像素和相位差AF像素具有不同 的开口率，并且在远离图像传感器5的中心的位置处，由于从摄像镜筒31的 出射光瞳入射的光束发生倾斜而导致入射光量下降。因此，相位差AF像素与 摄像像素相比需要开口率的百分比以上的较大曝光量(例如，约4倍以上的曝 光量)。
这里，将使用图9来详细说明步骤S2中所执行的根据第一实施例的AE处 理。首先，在步骤S21中，参考AE处理电路13基于通过摄像所获得的图像数 据所计算出的AE评价值，将用于实现适当曝光量的光圈值、放大率和电荷 累积时间段的组合确定作为EVF图像用曝光条件。此时，在慢的快门速度侧 的极限为1/8秒、并且以基于图像传感器5的性能等所确定的最小电荷累积时 间段作为快的快门速度侧的极限的情况下，设置EVF图像用电荷累积时间 段。通过调整列放大器电路210的值来设置放大率。使用被称为“程序线图” 的方法来确定这些值，其中在该方法中，一旦测量到被摄体的亮度，则整体 确定光圈值、放大率和电荷累积时间段。例如，在日本特开2000-78461和日 本特开平4-70632等中公开了其详情，因而这里将不进行详细说明。
接着，在步骤S22中，利用AE处理电路13基于使用所设置的曝光条件所 获得的图像数据来再次计算AE评价值，并且在步骤S23中，基于所计算出的 AE评价值来再次确定适当的曝光条件。然后，在步骤S24中，判断再次设置 的曝光条件和先前设置的曝光条件之间的差是否在预定范围内。在该差不在 预定范围内的情况下，处理返回至步骤S22，并且重复用于确定曝光条件的 处理，直到该差落在预定范围内为止。
在曝光条件之间的差在预定范围内的情况下(步骤S24中为“是”)，处理进 入从步骤S25起继续执行的、用于确定相位差AF用曝光条件的处理。然而， 由于相位差AF用曝光条件中的光圈值与EVF用曝光条件中的光圈值相同，因 此再次确定电荷累积时间段和放大率。
首先，在步骤S25中，求出相位差AF用的电荷累积时间段和放大率。利 用AE处理电路13基于从开口率较高的摄像像素所输出的图像信号、或者换 句话说基于EVF用图像数据来求出AE评价值。如此，如果求出了对于EVF 图像而言最佳的电荷累积时间段，则可以通过将开口率的百分比乘以由于针 对中心像素的像高而产生的入射光的减光量的比来获得该值的倒数倍。例 如，如果开口率为1/3并且减光量为0.8倍，则将曝光量设置为3.75倍，而如果 开口率为1/4并且减光量为0.8倍，则将曝光量设置为5倍。
该减光量依赖于由于像高而产生的入射光束的入射角度，因而是摄像镜 筒31的出射光瞳距离、像高和执行相位差AF时的光圈值的函数。如此，在使 用整个画面执行相位差AF的情况下，使用平均值，但在诸如用户选择了画面 中的用于进行焦点检测的位置(AF点)的情况等的、相位差AF所用的区域(焦 点检测区域)局限于画面的一部分的情况下，针对该区域计算减光量。
然后，如前面所述，基于开口率的百分比和所计算出的减光量来改变电 荷累积时间段并设置放大率。在以EVF图像显示所用的更新时间段(周期)作 为慢的快门速度侧的极限的情况下设置电荷累积时间段，使得相位差AF所需 的时间不会变长。同样，在以基于图像传感器5的性能等所确定的最小电荷 累积时间段作为快的快门速度侧的极限的情况下设置电荷累积时间段。此 外，由于需要考虑到因照相机抖动所引起的AF精度的下降，因此在焦距大于 预定值的情况下，根据焦距来减小上限值。
在通过取EVF图像所用的最佳电荷累积时间段的倒数倍所获得的电荷 累积时间段比上限值长的情况下，将EVF图像显示所用的更新时间段设置为 电荷累积时间段，并且通过放大信号来对不足的曝光量进行补偿。例如，在 EVF图像显示所用的更新时间段为1/8秒并且所计算出的电荷累积时间段为 1/4秒的情况下，将电荷累积时间段设置为1/8秒，并且将信号放大2倍。如上 所述，通过调整列放大器电路210的值来设置放大率。然而，从信号的SN比 的观点，对放大率的设置存在极限；因而在即使当EVF图像显示所用的更新 时间段设置为电荷累积时间段并且放大率设置为该极限时、曝光量也不足的 情况下，即使电荷累积时间段变得比上限值长，也响应于该不足的曝光量而 延长电荷累积时间段。
接着，在步骤S26中，判断在步骤S25中所求出的曝光条件下进行摄像的 情况下、在相位差AF像素中是否存在饱和像素。饱和对相位差AF产生不利 影响，因而需要对曝光条件进行微调整，使得相位差AF像素没有发生饱和。 在不存在饱和像素的情况下，使用步骤S23中所求出的曝光条件作为EVF用 曝光条件，相反则采用步骤S25中所求出的电荷累积时间段和放大率以及步 骤S23中所求出的光圈值作为相位差AF用曝光条件，并且处理返回至图7所 示的处理。
可以根据在获得AE评价值的时间点处从相位差AF像素输出的信号和开 口率的百分比来判断是否存在饱和像素。首先，求出在获得AE评价值的时 间点处从相位差AF像素输出的信号的最大值，并且如上所述乘以倒数值。如 果由此得到的积表现为超过饱和值，则可以假定在通过迄今为止所执行的过 程所确定的曝光条件下，从相位差AF像素输出的信号将发生饱和。这是因为， 如上所述，在EVF用曝光条件下计算出AE评价值，并且将该值的倒数倍用于 相位差AF用曝光条件。在存在饱和像素的情况下，在步骤S27中调整电荷累 积时间段和放大率。首先，采用通过以下公式所求出的、将步骤S23中所求 出的EVF用电荷累积时间段乘以系数1所得的结果作为相位差AF用电荷累积 时间段。
系数1＝(饱和值)÷(EVF用曝光条件下的相位差AF用图像信号的最大 值)
在已求出的电荷累积时间段比上限值长的情况下，将EVF图像显示用更 新时间段取为电荷累积时间段，并且通过乘以信号来对不足的曝光量进行补 偿。例如，在EVF图像显示所用的更新时间段为1/8秒并且所计算出的电荷累 积时间段为1/4秒的情况下，将电荷累积时间段设置为1/8秒，并且将信号放 大2倍。通过调整列放大器电路210的值来设置放大率。然而，从信号的SN 比的观点，对放大率的设置存在极限；因而在即使当EVF图像显示所用的更 新时间段设置为电荷累积时间段并且放大率设置为该极限时、曝光量也不足 的情况下，即使电荷累积时间段变得比上限值长，也响应于该不足的曝光量 而延长电荷累积时间段。
注意，针对正常被摄体执行上述的用于确定相位差AF用电荷累积时间 段的方法，并且在针对诸如照明源、天体、日落和日出等的作为点光源的被 摄体执行AF的情况下，不必通过倒数倍求出电荷累积时间段。这些被摄体发 生饱和，因而在通过已知方法(例如，日本特开2011-150281所公开的方法)确 定了点光源被摄体的情况下，将曝光条件设置为与EVF图像所使用的曝光条 件相同的曝光条件。判断在这些曝光条件下是否存在饱和像素，并且在存在 饱和像素的情况下，在步骤S27中调整电荷累积时间段和放大率。然后处理 进入图7的步骤S3，其中在该步骤S3中，采用步骤S27中调整后的电荷累积时 间段和放大率以及步骤S23中所求出的光圈值作为相位差AF用曝光条件。
一旦设置了曝光条件，则在步骤S3中，在所确定的曝光条件下进行摄像， 并且将由摄像像素形成的图像作为图像显示在LCD10中。这里，如图8所示 对TX信号和RS信号进行控制。图8是示出为了获得EVF用图像信号和相位差 AF用图像信号而利用垂直扫描电路206所生成的信号的时序图。
通过根据图8的时序图所示的定时驱动图像传感器5，可以在不同的曝光 条件下以不同的读出速率大致同时获得EVF用图像信号和相位差AF用图像 信号。为了实现此，针对每两行设置用于分别获得EVF图像和相位差AF用信 号的曝光条件，并且针对来自图像传感器5的复位和输出传送设置不同的定 时。
换句话说，对于EVF用信号和相位差AF用信号这两者，在TX信号和RS 信号变为高的情况下，各像素的光电二极管202的电荷被复位，并且开始曝 光。在TG16所设置的条件下，在像素单元201中按照预定顺序顺次执行该操 作。之后，在用于获得EVF图像的行中，在经过了步骤S2中所确定的EVF用 电荷累积时间段之后，TX1信号和TX2信号顺次变为高，并且光电二极管202 的电荷被读出至信号放大器204。经由水平扫描电路209输出所读出的信号， 并且获得了EVF用图像信号。
之后，TX1、RS1、TX2和RS2信号再次顺次变为高，并且EVF所用的行 被复位。重复该操作从而获得EVF用图像信号。注意，在图8所示的示例中， 在一个垂直同步时间段内，读出三次EVF用图像信号并且读出一次相位差AF 用图像信号。在这种情况下，丢弃所读出的三个EVF用图像信号中的两个EVF 用图像信号。可以使用最后读出的EVF用图像信号来进行LCD10中的EVF显 示，从而大致同时读出EVF用图像信号和相位差AF用图像信号。此外，可以 对TX1、TX2、RS1和RS2信号的定时进行控制，以使得在一个垂直同步时间 段内仅读出一次EVF用图像信号。将基于这样所获得的图像信号的EVF图像 显示在LCD10中。
同样，为了获得相位差AF用图像信号，在经过了步骤S2中所确定的相 位差AF用电荷累积时间段之后，TX3信号和TX4信号顺次变为高，并且光电 二极管202的电荷被读出至信号放大器204。通过水平扫描电路209输出所读 出的图像信号，并且获得相位差AF用图像信号。
接着，在步骤S4中，检查释放开关的状态。在CPU15确认为用户操作了 释放开关并且SW1为接通的情况下，处理进入步骤S5，其中在该步骤S5中， 执行相位差AF处理。后面将说明该处理。
如果在步骤S6中判断为相位差AF处理得到了聚焦场景，则处理进入步 骤S9，其中在该步骤S9中，执行AF OK(确定)显示。这里，例如，执行用于 使LED29点亮或者在LCD10中显示绿色框等的处理。另一方面，在步骤S6 中判断为场景没有聚焦的情况下，处理进入步骤S7，其中在该步骤S7中，图 像传感器5的驱动定时如图11所示改变。注意，光圈没有改变。
在步骤S7中，增加用于获得基于扫描的AF图像信号的帧频，从而使后 面将说明的步骤S8中所执行的基于扫描的AF处理高速化。增加帧频缩短了 电荷累积时间段，因而通过使放大率增大相应量来确保充足的信号水平。然 而，如果放大率过高，则无法确保良好的基于扫描的AF结果，因而针对放大 率设置上限，并且在相应的放大率超过该上限的情况下，将放大率设置为该 上限并且调整电荷累积时间段从而确保适当的曝光量。同样，在这种情况下， 电荷累积时间段比图8示出的驱动定时所表示的电荷累积时间段短。
例如，在将放大率的上限设置为5级、EVF图像所用的最佳电荷累积时 间段为1/30秒、并且放大率为0的情况下，如果将放大率设置为2级，则基于 扫描的AF用电荷累积时间段将为1/120秒。然而，在由于低照度而导致EVF 图像所用的最佳电荷累积时间段为1/30秒并且放大率为4级的情况下，如果将 放大率的上限设置为5级，则基于扫描的AF用电荷累积时间段将为1/60秒。 注意，在基于扫描的AF处理期间，使用EVF像素作为基于扫描的AF像素。
然后，在步骤S8中执行基于扫描的AF处理。注意，后面将参考图11和 12来详细说明基于扫描的AF处理。另一方面，在基于扫描的AF处理结束时， 将图像传感器5的驱动定时恢复为图8所示的驱动定时。如果基于扫描的AF 处理的结果表示场景聚焦，则处理进入步骤S9并且执行AF OK显示。
然而，在步骤S8中判断为场景没有聚焦的情况下，处理进入步骤S9并且 执行AF NG(否定)显示。这里，例如，执行用于使LED29闪烁并且同时在LCD 中显示黄色框等的处理。
在步骤S10中，CPU15检查SW2的状态，并且如果SW2接通，则处理进 入步骤S11，其中在该步骤S11中，执行摄像；在摄像结束的情况下，这一系 列摄像操作结束。
接着，将使用图10来给出步骤S5中所执行的、用于检测聚焦位置的相位 差AF处理的概述。如上所述，为了在不同的曝光条件下获得EVF用图像信号 和相位差AF用图像信号，针对每两行来分别对EVF和相位差AF设置曝光条 件。结果，在相位差AF处理期间还可以获得EVF用图像信号，因而将由于所 获得的EVF用图像信号而产生的图像显示在LCD10中。
首先，在步骤S501中，将从A/D转换电路7输出的相位差AF用图像信号 记录在相位差AF处理电路37的预定记录区域中。然后，在步骤S502中，对 所记录的图像进行校正。如上所述，在本实施例中，在摄像面中配置有用于 执行相位差AF的像素。因此，不同于外部相位差AF，在成像面和传感器之 间无法配置对由于因像高而产生的光束的差异所引起的图像失真进行校正 的场透镜、用于限制入射到相位差AF用传感器的光束的光瞳位置的光圈、以 及用于遮蔽不必要的光束的掩模。因此，相位差AF信号针对各像素将具有不 同的遮光和偏移，而需要对这些不同的遮光和偏移进行校正。如此，相位差 AF处理电路37承担图像校正功能和用于通过相关处理求出散焦量的功能。
该遮光将根据相对于光轴中心的像素的位置(即，像高)、摄像镜头的出 射光瞳位置和光圈、像素中的开口部的位置而不同，并且这些因素各自具有 图像校正量；因而根据该因素来针对各相位差AF像素执行图像校正。此外， 偏移将根据相位差AF像素的放大率和像素内的开口部的位置、以及相位差 AF像素的列放大器的特性而不同；这些因素各自具有图像校正量，因而根据 该因素来针对各相位差AF像素执行图像校正。注意，例如在日本特开 2012-252280中可以找到该图像校正方法的详情，因而这里将省略其说明。
然后，在步骤S503中，重排校正后的相位差AF用图像信号并且生成基 准图像和比较图像。例如，相位差AF像素如图4所示进行配置。
将附图中的“A”和“B”所示的相位差AF像素的输出记录在相位差AF处理 电路37中，并且读出顺序为“A”→“B”→“A”→“B”…，从而以“A”→“B”结束。 将步骤S502中所执行的图像校正之后的输出按相同顺序记录在相位差AF处 理电路37的预定记录区域中。因此，提取从“A”表示的构成基准图像的像素 所输出的图像信号，按所提取的顺序排列这些图像信号，并将这些图像信号 视为基准图像(A图像)。同样，提取从“B”表示的构成比较图像的像素所输出 的图像信号，按所提取的顺序排列这些图像信号，并且将这些图像信号视为 比较图像(B图像)。
之后，在步骤S504中，设置执行相关处理时所使用的初始值。然后，在 步骤S505中，设置了初始值的相位差AF处理电路37根据公式(1)来执行相关 处理，并且求出基准图像(A图像)和比较图像(B图像)之间的相关值。
Uk＝Σmax(aj+1,bj+k)-Σmax(aj,bj+k+1)  …(1)
这里，max(X,Y)表示将取X和Y中的较大一个。另一方面，k表示用于执 行相关处理的图像偏移量，并且j表示用于执行相关处理的像素数；在步骤 S504中对这些值进行初始化。
然后，在步骤S506中，CPU15从相位差AF处理电路37获得基准图像(A 图像)和比较图像(B图像)之间的相关值。如果在步骤S507中存在已临时记录 的相关值，则判断该相关值的符号是否相同；在符号相反的情况下、或者在 所获得的相关量为0的情况下，处理从步骤S507进入步骤S511。
另一方面，在符号相同的情况下，在步骤S508中，利用临时记录的相关 值来替换所获得的相关值。在不存在临时记录的相关值的情况下，临时记录 所获得的相关值。然后，在步骤S509中，判断偏移量是否达到用于求出相关 值的处理的终端值。在该值没有达到终端值的情况下，处理进入步骤S520， 其中在该步骤S520中，将偏移量k更新为k+1，之后处理返回至步骤S505。然 而，在该值已达到终端值的情况下，处理进入S510，其中在该步骤S510中， 判断为相位差AF失败，之后处理结束。
在步骤S511中，计算相关量达到0所利用的偏移量。在一次偏移一个像 素的同时执行相关值计算，因而相位差AF处理电路37所计算出的相关量很少 达到0。因此，根据符号不同的两个相关量和这两个相关量之间的偏移量来 求出相关量将变为0的偏移量。
在假定作为通过公式(1)计算相关量的结果、在K＝l和K＝l+1之间相关量 Uk的符号已反转的情况下，如公式(2)所示，可以通过线性插值来求出相关 量将变为0的图像偏移量δ。
δ＝l+|Ul|÷[|Ul|+|Ul+1|]  …(2)
这里，|z|表示z的绝对值。
接着，在步骤S511中，如公式(3)所示，根据图像偏移量δ来求出预测量P。
P＝δ-Δ…(3)
这里，Δ表示聚焦时的图像偏移量。然后，在步骤S512中，通过使用基 于摄像镜筒31的特性所确定的基线长度，通过公式(4)根据预测量P来求出散 焦量d(调焦透镜组的移动量和方向)，之后处理结束。
d＝K·P  …(4)
这里，K表示与调焦有关的灵敏度，并且是依赖于摄像镜筒31的焦距、 光圈4的值和像高的值；因此，在EEPROM25中准备采用这些值作为参数的 表，并且通过参考该表来获得该值。在步骤S512中求出了散焦量的情况下， 处理返回至图7所示的处理。
接着，将使用图11和12来说明图7的步骤S8中所执行的、用于检测聚焦 位置的基于扫描的AF处理。
注意，在以下说明中，将用于在使调焦透镜组3移动的同时获得AF评价 值的操作称为“扫描”，将获得AF评价值的调焦透镜组3的位置称为“扫描位 置”，并且将扫描位置之间的间隔称为“扫描间隔”。此外，将用于获得AF评 价值的范围(换句话说，使调焦透镜组3移动的范围)称为“扫描范围”。
在作为步骤S8中所设置的曝光条件下执行基于扫描的AF的结果、可以 调整焦点的情况下，将调焦透镜组3控制为聚焦位置。相反，在无法执行焦 点调整的情况下，将调焦透镜组3控制为被称为超焦距位置的调焦透镜位置， 其中在该超焦距位置处，调焦透镜组3聚焦于景深的远侧包括无限远的景深 的最近位置。
在基于扫描的AF处理期间，根据图11所示的时序图中示出的定时来驱动 图像传感器5，但代替EVF用图像信号而获得基于扫描的AF用图像信号。另 一方面，相位差AF用图像信号是在与步骤S5的相位差AF处理相同的曝光条 件下所获得的，并且是以不同的读出速率与基于扫描的AF用图像信号并行获 得的。为了实现此，针对每两行设置用于分别获得基于扫描的AF用图像信号 和相位差AF用图像信号的曝光条件，并且针对来自图像传感器5的复位和输 出传送设置不同的定时。然而，在基于扫描的AF处理中不使用相位差AF用 图像信号。
另一方面，例如，在慢的快门速度侧的极限为1/32秒、并且以基于图像 传感器5的性能所确定的最小电荷累积时间段作为快的快门速度侧的极限的 情况下，设置基于扫描的AF所用的电荷累积时间段，并且通过参考步骤S3 中所进行的AE处理的结果来调整光圈和列放大器电路210的值，从而将曝光 量设置为适当量。尽管在基于扫描的AF期间、曝光对于EVF显示而言可能不 适当，但可以通过使用通过对基于扫描的AF用图像信号进行相加和放大所获 得的信号来创建适合EVF显示的图像。注意，即使曝光对于EVF显示而言可 能不适当，该处理也优先基于扫描的AF性能。
在基于扫描的AF用电荷累积时间段比相位差AF用电荷累积时间段短的 情况下，结果基于扫描的AF所用的读出速率将增加。作为一个示例，基于扫 描的AF用电荷累积时间段为1/128秒并且读出速率为128FPS，而相位差AF图 像用电荷累积时间段为1/8秒并且读出速率为8FPS。光圈4的值没有改变。
一旦设置了曝光条件(电荷累积时间段)，则如图11所示控制TX信号和RS 信号。换句话说，在基于扫描的AF所使用的摄像像素和相位差AF像素中， 在TX信号和RS信号这两者变为高的情况下，各像素的光电二极管202中的电 荷被复位，并且在TX信号变为低的情况下，开始电荷累积。在TG16所设置 的条件下，按照预定顺序来顺次执行该操作。然后，在基于扫描的AF所用的 行中，在经过了预定的电荷累积时间段之后，TX1信号和TX2信号顺次变为 高；光电二极管202中的电荷被读出至信号放大器204，经由水平扫描电路209 输出该电荷，并且获得了基于扫描的AF用图像信号。之后，TX1、RS1、TX2、 RS2信号再次顺次变为高，并且基于扫描的AF所用的行被复位。重复相同操 作从而获得基于扫描的AF用图像信号。然后，在经过了相位差AF用电荷累 积时间段之后，TX3信号和TX4信号顺次变为高，光电二极管202中的电荷被 读出至信号放大器204，经由水平扫描电路209输出该电荷，并且获得了相位 差AF用图像信号。然而，如上所述，在基于扫描的AF处理中，没有使用所 获得的相位差AF用图像信号。
在已使调焦透镜组3移动至预定位置之后执行这些操作，之后使用基于 扫描的AF处理电路14来处理所获得的图像信号并且计算AF评价值。一旦获 得了AF评价值，则使调焦透镜组3移动至下一扫描位置，并且通过相同操作 来获得AF评价值。
这里将使用图12来说明AF扫描操作的详情。如上所述，通过求出调焦 透镜组3的如下位置来执行基于扫描的AF，其中在该位置处，在从图像传感 器5中针对每两行所设置的基于扫描的AF像素输出的图像信号中所提取的高 频成分的量变为最大。
CPU15经由对调焦驱动马达22的驱动进行控制的第二马达驱动电路19 控制调焦驱动马达22。据此，使调焦透镜组3从与远端相对应的位置(图12中 的“A”)移动至与针对各摄像模式所设置的近端相对应的位置(图12中的“B”)。 在该移动期间获得基于扫描的AF处理电路14的输出(AF评价值信号)。根据在 调焦透镜组3的移动结束的时间点处所获得的AF评价值信号来求出AF评价 值信号最大的位置(图12中的“C”)，然后使调焦透镜组3移动至该位置。
按预定的扫描间隔而不是在调焦透镜组3可以停止的所有停止位置处执 行来自基于扫描的AF处理电路14的输出的获得，从而使基于扫描的AF高速 化。在这种情况下，可以在图12所示的点a1、a2和a3处获得AF评价值信号。 在这种情况下，使用AF评价值信号是最大值的点以及该点前后的点，通过插 值处理来求出聚焦位置C。在通过这种插值求出AF评价值信号最大的点(图12 中的“C”)之前，评价AF评价值信号的可靠性。日本专利04235422和日本专利 04185741公开了这种方法的具体示例，因而这里将省略针对该方法的说明。
在AF评价值的可靠性足够的情况下，求出AF评价值信号最大的点，并 且在图7的步骤S9中执行AF OK显示。然而，在可靠性不够的情况下，不执 行用于求出AF评价值信号最大的点的处理，并且在图7的步骤S9中执行AF NG显示。
注意，在本实施例中慢的快门速度侧的极限时间仅是一个示例，并且如 果图像传感器5的特性和摄像光学系统的特性等不同，则可以使用不同的值。
尽管本第一实施例说明了设置一个AF区域(焦点检测区域)的情况，但可 以通过针对多个AF区域各自重复相同的处理来应对这多个AF区域。
此外，尽管上述第一实施例说明了使用紧挨在SW1接通之后所读出的信 号来进行相位差AF处理，但可以连续记录步骤S3中执行LCD显示时所获得 的相位差AF信号，并且可以使用紧挨SW1接通之前所获得的信号来进行相位 差AF处理。
此外，在诸如用户选择了画面中的用于检测聚焦位置的位置(AF位置) 的情况等的、已将要执行相位差AF的区域限制为画面的一部分的情况下，可 以仅从该区域读出相位差AF用图像信号。据此，可以缩短获得用于执行相位 差AF的图像信号所需的时间。此外，在读出了仅来自该区域的图像信号之后， 可以在设置时间段内停止图像传感器5的驱动，从而省电。
根据如迄今为止所述的本第一实施例，可以通过针对与摄像像素相比开 口率较小的相位差AF像素设置适当的曝光量来实现更加正确的焦点调整，并 且可以通过针对显示装置中所显示的图像设置适当曝光的曝光量来实现被 摄体的可视性的提高。
另一方面，传统上已对来自多个帧的输出进行了相加从而对相位差AF 像素中的不足曝光量进行补偿，在本实施例中可以使用从一个帧所获得的信 息来执行正确的焦点调整，因而可以缩短获得相位差AF信息所需的时间。
第二实施例
接着，将说明本发明的第二实施例。在第二实施例中，LCD10中所显示 的EVF用图像信号、基于扫描的AF用图像信号和相位差AF用图像信号这三 个信号是在不同的曝光条件下获得的，并且是以不同的读出速率获得的。这 点不同于第一实施例，在第一实施例中，EVF用图像信号或基于扫描的AF 用图像信号与相位差AF用图像信号这两个信号是在不同的曝光条件下获得 的，并且是大致同时获得的。
为了实现此，在第二实施例中，针对每两行分别设置EVF用图像信号、 基于扫描的AF用图像信号和相位差AF用图像信号所用的曝光条件，并且针 对来自图像传感器5的复位和输出传送设置不同的定时。
在第二实施例中，例如，像素如图13所示进行配置。图13中的“A”所表 示的像素是相位差AF像素中的形成基准图像(A图像)的像素，“B”所表示的像 素是相位差AF像素中的形成比较图像(B图像)的像素，并且其余像素是摄像 像素。在摄像像素中，使用上两行来进行基于扫描的AF，并且使用下两行来 进行EVF。
注意，除像素的配置以外，摄像设备的结构与第一实施例所述的结构相 同，因而这里将省略针对该结构的详细说明。
在本第二实施例中，根据图14的时序图所示的定时来驱动图像传感器5。 首先，在EVF像素、基于扫描的AF像素和相位差AF像素中，在TX信号和RS 信号这两者变为高的情况下，各像素中的光电二极管202的电荷被复位，并 且在TX信号变为低的情况下，开始电荷累积。在TG16所设置的条件下顺次 执行该操作。
在基于扫描的AF所用的行中经过了预定的电荷累积时间段的情况下， TX5信号和TX6信号顺次变为高，并且光电二极管202中所累积的电荷经由传 送晶体管203被读出至信号放大器204。经由水平扫描电路209输出所读出的 电荷，并且获得了基于扫描的AF用图像信号。之后，TX5、RS5、TX6、RS6 信号再次顺次变为高，并且基于扫描的AF所用的行被复位。重复该操作从而 获得基于扫描的AF用图像信号。
同样，在经过了预定的EVF用电荷累积时间段的情况下，TX1信号和TX2 信号顺次变为高，并且光电二极管202中所累积的电荷经由传送晶体管203被 读出至信号放大器204。经由水平扫描电路209输出所读出的电荷，并且获得 了EVF用图像信号。之后，TX1、RS1、TX2、RS2信号再次顺次变为高，并 且EVF所用的行被复位。重复该操作从而获得EVF用图像信号。注意，在图 14所示的示例中，与第一实施例相同，在一个垂直同步时间段内读出三次 EVF用图像信号；将这些图像信号其中之一显示在LCD10中，并且丢弃其它 信号。
同样，在经过了预定的相位差AF用电荷累积时间段的情况下，TX3信号 和TX4信号顺次变为高，并且光电二极管202中所累积的电荷经由传送晶体 管203被读出至信号放大器204，然后经由水平扫描电路209输出。这样获得 了相位差AF用图像信号。
以与第一实施例相同的方式，根据图7所示的过程来执行使用从这样驱 动的图像传感器5所输出的信号的操作。然而，在第二实施例中，存在基于 扫描的AF像素，因而不执行步骤S7的处理(改变传感器驱动定时)。另一方面， 用于确定获得各信号所用的曝光条件的方法与第一实施例相同。通过在所确 定的曝光条件下执行相位差AF处理和基于扫描的AF处理来求出聚焦位置。
该处理的具体详情与第一实施例相同。
根据如上所述的本第二实施例，可以获得与第一实施例的效果相同的效 果；此外，由于可以并行地获得EVF、基于扫描的AF和相位差AF所用的图 像信号，因此不必切换驱动方法，从而使得可以更加快速地调整焦点。
此外，通过执行基于扫描的AF并且在SW1接通之前获得大致聚焦位置， 可以缩短在SW1接通之后摄像准备所需的时间量。
尽管第一实施例和第二实施例说明了紧凑型数字照相机作为示例，但本 发明还可应用于数字摄像机和数字单镜头反光照相机的实时取景期间所执 行的AF，并且可应用于使用移动终端的照相机功能时等的AF。
第三实施例
接着，将说明本发明的第三实施例。第三实施例与第一实施例的不同之 处在于：如图15所示，在图像传感器5中配置有相位差AF像素。在第三实施 例中，在各行中每隔一列配置有相位差AF像素，并且在连续行中没有配置相 位差AF像素。图15中的“A”所表示的像素是相位差AF像素中的形成基准图像 (A图像)的像素，“B”所表示的像素是相位差AF像素中的形成比较图像(B图像) 的像素，并且其余像素是摄像像素。注意，除像素的配置以外，摄像设备的 结构与第一实施例所述的结构相同，因而这里将省略针对该结构的详细说 明。
在第三实施例中，根据图8的时序图所示的定时来驱动如上所述构成的 图像传感器5。这里，利用图8中的RS3、TX3、RS4和TX4信号来驱动包含相 位差AF像素的行。该驱动以交替方式设置EVF所用的行和相位差AF所用的 行。
除图10的步骤S503的处理不同以外，本第三实施例的摄像操作与第一实 施例所述的摄像操作相同，因而这里将说明该处理。
在对步骤S502中所记录的相位差AF用图像信号进行校正之后，在步骤 S503中，仅从图15中表示为“A”的像素提取图像信号，按提取顺序排列这些 图像信号，并且采用这些图像信号作为基准图像(A图像)。同样，仅从表示 为“B”的像素提取图像信号，按提取顺序排列这些图像信号，并且采用这些 图像信号作为比较图像(B图像)。基于这样所获得的基准图像(A图像)和比较 图像(B图像)来执行相位差AF处理。
在第三实施例中，仅使用从EVF所用的行所读出的图像信号来进行EVF 显示。从相位差AF所用的行中的摄像像素所输出的图像信号发生过曝光，因 而曝光量不适合EVF，但在EVF显示中不使用这些信号，因而不存在问题。
如迄今为止所述，根据第三实施例，可以实现与第一实施例所述的效果 相同的效果。
本发明中的相位差AF像素的配置不限于第一实施例～第三实施例所述 的配置，并且可以采用任何配置，只要存在包含相位差AF像素的行和不包含 相位差AF像素的行即可。在这种情况下，按图8的RS3、TX3、RS4和TX4信 号所表示的相位差AF用定时来驱动包含相位差AF像素的至少一行，并且按 图8的RS1、TX1、RS2和TX2信号所示的EVF用定时来驱动不包含相位差AF 像素的其余行。然后，在从根据相位差AF用定时而驱动的包含相位差AF像 素的行所输出的图像信号中，提取从相位差AF像素所输出的图像信号并且执 行相位差AF。使用从按EVF用定时而驱动的不包含相位差AF像素的行所输 出的图像信号来进行EVF显示。
此外，尽管上述的第一实施例～第三实施例说明了通过驱动调焦透镜组3 来执行焦点调整，但通过使图像传感器5沿光轴方向移动来执行焦点调整也 包括在本发明的范围中。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于 所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有 这类修改、等同结构和功能。