JP2018185450A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカ光源下においても位相差方式による焦点検出を高精度に行うことが可能な撮像装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素、を有する撮像素子と、撮像信号に基づいてフリッカを検出するフリッカ検出部と、フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、焦点検出画素の蓄積期間を撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して位相差信号のフリッカ補正を行う制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置が提供される。【選択図】図９

Description

本発明は、焦点検出用の画素を備えた撮像装置及びその制御方法に関するものである。

近年、焦点検出用の画素を備えた撮像素子が実現されている。例えば、特許文献１には、撮像用の画素の間に焦点検出用の画素が配置された撮像素子を備える撮像装置が記載されている。特に、特許文献１の撮像装置では、焦点検出画素の蓄積期間を、撮像画素の蓄積期間とは独立に制御する技術について記載されている。これにより、焦点検出に最適な位相差信号の輝度となるように焦点検出画素の蓄積期間を調整し、焦点検出の精度を向上させている。

特開２０１０−２１９９５８号公報

一方、フリッカ光源下においてフリッカを抑制するために、フリッカ周波数に応じて撮像画素の蓄積期間を調整するフリッカ補正が知られている。しかし、特許文献１に記載の技術のように、焦点検出画素の蓄積期間を、撮像画素の蓄積期間とは独立に制御すると、撮像信号のフリッカはフリッカ補正により抑制されるものの、位相差信号のフリッカは補正されない。この結果、位相差信号に重畳されたフリッカの影響によって焦点検出の精度がかえって低下してしまうことがあった。そこで、本発明は、フリッカ光源下においても位相差方式による焦点検出を高精度に行うことが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素、を有する撮像素子と、撮像信号に基づいてフリッカを検出するフリッカ検出部と、フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、焦点検出画素の蓄積期間を撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して位相差信号のフリッカ補正を行う制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置が提供される。

本発明によれば、フリッカ光源下においても位相差方式による焦点検出を高精度に行うことが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。

第１実施形態に係る撮像装置の構成を概略的に示すブロック図である。 第１実施形態に係る撮像装置における撮像素子の構成を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置における画素単位の構成を概略的に示す等価回路図である。 第１実施形態に係る撮像装置における画素単位の構成を概略的に示す平面図である。 第１実施形態に係る撮像装置における画素アレイの構成を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置における瞳領域を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置における画素アレイの走査方法を概略的に示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置におけるフリッカの検出方法の例を示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る撮像装置におけるフリッカの振幅の判定方法の例を示す図である。 第１実施形態に係る撮像装置における蓄積期間の設定方法の例を示す第１の図である。 第１実施形態に係る撮像装置における蓄積期間の設定方法の例を示す第２の図である。 第２実施形態に係る撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る撮像装置における蓄積期間の設定方法の例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る撮像装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示す本実施形態の撮像装置１００は、撮像素子１０１、フリッカ検出部１０２、蓄積期間算出部１０３、撮像素子駆動部１０４、及び制御部１０５を備えて構成される。

撮像素子１０１は、不図示の撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素を有する。また、撮像素子１０１は、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素を有する。撮像画素と焦点検出画素は、一般的には異なる構成を有するが、後述の図３〜図４に示すように、撮像信号と位相差信号のいずれをも出力し得る同一の構成とすることも可能である。

フリッカ検出部１０２は、撮像素子１０１が出力する撮像信号に含まれるフリッカの有無及びその振幅、周期等を検出する。例えば蛍光灯によるフリッカは、商用電源の周波数に同期した照明強度等のゆらぎが撮像信号に重畳されることによって発生する。蓄積期間算出部１０３は、フリッカ検出部１０２が検出したフリッカの振幅、周期等の情報に基づいて、フリッカを補正するための撮像素子１０１の駆動情報を算出し、撮像素子駆動部１０４に出力する。撮像素子駆動部１０４は、蓄積期間算出部１０３が算出した駆動情報に従って撮像素子１０１を駆動する。制御部１０５は、撮像装置１００の全体の制御を司る。なお、蓄積期間算出部１０３及び撮像素子駆動部１０４が、制御部１０５に含まれる構成としてもよい。

本実施形態の制御部１０５は、撮像画素の蓄積期間と焦点検出画素の蓄積期間とを独立に制御可能である。撮像信号の蓄積期間は、予め撮影者が指定したシャッタースピード等に基づいて決定される。したがって、このように、焦点検出画素の蓄積期間を撮像画素の蓄積期間とは独立に制御可能な構成とすることで、焦点検出に最適な位相差信号の輝度となるように、焦点検出画素の蓄積期間を調整することが可能となる。

次に、図１に示した撮像素子１０１についてより具体的に説明する。図２は、第１実施形態に係る撮像装置１００における撮像素子１０１の構成を概略的に示す図である。図２に示す撮像素子１０１は、画素アレイ２０１、垂直走査回路２０２、読み出し回路２０３、水平走査回路２０４、及びシリアルインターフェイス２０５を有して構成される。

画素アレイ２０１には、撮像画素及び焦点検出画素が行列状に配置されている。垂直走査回路２０２は、画素アレイ２０１の行を垂直方向に走査する。読み出し回路２０３は、垂直走査回路２０２によって走査された行の撮像画素及び焦点検出画素から、撮像信号及び位相差信号を読み出す。読み出し回路２０３は、撮像画素及び焦点検出画素から信号を読み出すためのメモリ、ゲインアンプ、ＡＤ変換器等を列ごとに有している。水平走査回路２０４は、読み出し回路２０３によって読み出された各列の信号を順に走査して撮像素子１０１の外部に出力する。シリアルインターフェイス２０５は、撮像素子１０１内の各回路の動作モード等を、撮像素子１０１の外部から決定するためのものである。

なお、撮像素子１０１は、図２に示した構成要素以外にも、例えばタイミングジェネレータを有していてもよい。タイミングジェネレータは、垂直走査回路２０２、読み出し回路２０３、水平走査回路２０４等に対してタイミング信号を出力する。

次に、図２に示した画素アレイ２０１に配置された撮像画素及び焦点検出画素について説明する。図３は、第１実施形態に係る撮像装置１００における画素単位３００の構成を概略的に示す等価回路図である。また、図４は、第１実施形態に係る撮像装置１００における画素単位３００の構成を概略的に示す平面図である。以下の説明では、撮像画素と焦点検出画素が共に図３及び図４に示す画素単位３００の構成を有し、撮像信号と位相差信号のいずれをも出力し得ることを想定するが、本実施形態は必ずしもこのような構成に限定されない。撮像画素と焦点検出画素とは異なる構成を有してもよい。

図３及び図４に示す画素単位３００は、光電変換部３０１、３０２、転送トランジスタ３０７、３０８、リセットトランジスタ３０５、増幅トランジスタ３０４、及び選択トランジスタ３０６を有して構成される。垂直走査回路２０２は、転送トランジスタ３０７、３０８、リセットトランジスタ３０５、選択トランジスタ３０６を、それぞれ、制御信号φＴＸＡ＿ｎ、φＴＸＢ＿ｎ、φＲＥＳ＿ｎ、φＳＥＬ＿ｎにより制御する。制御信号φＴＸＡ＿ｎ、φＴＸＢ＿ｎ、φＲＥＳ＿ｎ、φＳＥＬ＿ｎは、それぞれ、制御線３１２、３１３、３１１、３１０に出力される。各制御信号のｎは行番号を示しており、例えば、制御信号φＴＸＡ＿ｎは、第ｎ行の画素単位３００に出力された制御信号であることを示している。

光電変換部３０１、３０２は、例えば半導体基板上に形成されたフォトダイオード（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）であって、同一のマイクロレンズ４０１によって結像された像をそれぞれ光電変換する。以下の説明では、光電変換部３０１を「Ａ画素」と称し、光電変換部３０２を「Ｂ画素」と称する。また、Ａ画素が出力する信号を「Ａ信号」と称し、Ｂ画素が出力する信号を「Ｂ信号」と称する。図４に示すように、Ａ画素とＢ画素は、マイクロレンズ４０１の中心に対して、それぞれ左右にオフセットして配置されている。これにより、Ａ画素とＢ画素とは、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した像に基づくＡ信号とＢ信号をそれぞれ出力することになるので、Ａ信号とＢ信号を比較して被写体像の焦点を検出することが可能となる。

転送トランジスタ３０７は、制御信号φＴＸＡ＿ｎがＨ（ハイレベル）のときにオンとなり、制御信号φＴＸＡ＿ｎがＬ（ローレベル）のときにオフとなる。転送トランジスタ３０７をオンすることで、Ａ画素に生じた信号電荷がフローティングディフュージョン領域３０３に転送される。同様に、転送トランジスタ３０８は、制御信号φＴＸＢ＿ｎがＨ（ハイレベル）のときにオンとなり、制御信号φＴＸＢ＿ｎがＬ（ローレベル）のときにオフとなる。転送トランジスタ３０８をオンすることで、Ｂ画素に生じた信号電荷がフローティングディフュージョン領域３０３に転送される。なお、図４には、転送トランジスタ３０７、３０８のゲート電極のみを示している。フローティングディフュージョン領域３０３は、増幅トランジスタ３０４のゲート端子に接続され、画素アンプを構成すると共に、電荷／電圧変換部としても機能する。

リセットトランジスタ３０５は、制御信号φＲＥＳ＿ｎがＨ（ハイレベル）のときにオンとなり、制御信号φＲＥＳ＿ｎがＬ（ローレベル）のときにオフとなる。リセットトランジスタ３０５をオンすることで、フローティングディフュージョン領域３０３に保持された信号電荷がリセットされる。また、リセットトランジスタ３０５と転送トランジスタ３０７を同時にオンすることで、Ａ画素に蓄積された信号電荷がリセットされる。また、リセットトランジスタ３０５と転送トランジスタ３０８を同時にオンすることで、Ｂ画素に蓄積された信号電荷がリセットされる。

選択トランジスタ３０６は、制御信号φＳＥＬ＿ｎがＨ（ハイレベル）のときにオンとなり、制御信号φＳＥＬ＿ｎがＬ（ローレベル）のときにオフとなる。選択トランジスタ３０６をオンすることで、増幅トランジスタ３０４の出力が垂直出力線３０９に出力される。垂直出力線３０９には不図示の定電流源が接続されており、不図示の定電流源と増幅トランジスタ３０４はソースフォロワ回路を構成している。

前述のように、図３及び図４に示した画素単位３００は、撮像画素と焦点検出画素のいずれとして用いることも可能である。画素単位３００を撮像画素として用いる場合は、Ａ信号とＢ信号とを加算して撮像信号を生成する。一方、画素単位３００を焦点検出画素として用いる場合は、Ａ信号とＢ信号のペアを位相差信号として使用する。なお、図３及び図４に示した画素単位３００において光電変換部３０２を省略して、ただ１つの光電変換部３０１を有する画素単位３００を撮像画素として用いることも可能である。

次に、図２に示した画素アレイ２０１について説明する。図５は、第１実施形態に係る撮像装置１００における画素アレイ２０１の構成を概略的に示す図である。図５に示す画素アレイ２０１には、図３及び図４に示した画素単位３００が行列状に配置されている。このような構成により、画素単位３００が出力する撮像信号を用いて２次元画像を生成することができる。また、画素単位３００が出力する位相差信号を比較して被写体像の焦点を検出することができる。

図６は、第１実施形態に係る撮像装置１００における瞳領域６０７、６０８を概略的に示す図である。図６の左側から入射した光は、不図示の撮像光学系によって集光され、射出瞳６０６を通過して光軸６０９に沿って右に進む。その後、マイクロレンズ４０１及びカラーフィルタ６０３を通過した光束は、画素アレイ２０１の光電変換部３０１、３０２にそれぞれ像を結ぶ。

図６に示すように、Ａ画素（光電変換部３０１）とＢ画素（光電変換部３０２）は、マイクロレンズ４０１の中心に対して、それぞれ上下にオフセットして配置されている。これにより、Ａ画素とＢ画素とは、撮像光学系の異なる瞳領域６０８、６０７を通過した像に基づくＡ信号とＢ信号をそれぞれ出力することになるので、Ａ信号とＢ信号を比較して被写体像の焦点を検出することが可能となる。図６には、上側の瞳領域６０７を通過して下側のＢ画素に結像する光束の最外周６１０と、下側の瞳領域６０８を通過して上側のＡ画素に結像する光束の最外周６１２を示している。

図７は、第１実施形態に係る撮像装置１００における画素アレイ２０１の走査方法を概略的に示す図である。図７（ａ）は、図５に示した画素アレイ２０１を概略的に示している。画素アレイ２０１の上部及び左部の斜線部は、遮光された画素単位３００が配置されたオプティカルブラック（ＯＢ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）部を示している。また、図７（ａ）の左側には、画素アレイ２０１の行番号を示している。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した画素アレイ２０１の走査方法の例を示している。垂直走査回路２０２は、まず、画像を生成するための第１の走査を行う。この第１の走査では、画素アレイ２０１を垂直方向に第１の周期で間引いて走査しながら、Ａ信号とＢ信号を加算した撮像信号を順に読み出す。次に、垂直走査回路２０２は、焦点検出を行うための第２の走査を行う。この第２の走査では、第１の走査で読み出されなかった画素アレイ２０１の行を第２の周期で間引いて走査しながら、Ａ信号とＢ信号のペアである位相差信号を順に読み出す。このように、第２の走査では、同一の画素単位３００に対してＡ信号とＢ信号を別々に読み出すが、第２の走査は、Ａ信号のみを読み出す走査と、Ｂ信号のみを読み出す走査の２つの走査に分けてもよい。

その後、第１の走査で読み出した撮像信号から画像を生成すると共に、第２の走査で読み出した位相差信号を比較して焦点を検出する。このように垂直方向に間引きながら行う読み出し方法では、生成される画像の解像度が小さくなる。したがって、静止画モードと比較して読み出し対象の行が少なくて済むライブビュー画像や動画に好適である。なお、焦点検出を行わない場合には、画素アレイ２０１の全ての行を間引きすることなしに、第１の走査のみを行う。

続いて、図７（ｂ）を参照しながら、垂直走査回路２０２による第１の走査及び第２の走査についてより具体的に説明する。図７（ｂ）において太枠で囲まれた行は、第１の走査の読み出し対象行であり、その他の行は第１の走査において間引かれる行である。また、図７（ｂ）に縦線パターンが付加された行は、第２の走査の読み出し対象行であり、その他の行は第２の走査において読み出されずに間引かれる行である。

垂直走査回路２０２は、まず、Ｖ０行に配置された画素単位３００からＡ信号とＢ信号を加算した撮像信号を読み出した後、同様に３行周期でＶ１行からＶ７行まで撮像信号を読み出す。これらのＶ０行〜Ｖ７行に対する読み出しが第１の走査である。この第１の走査により読み出された撮像信号は、同一のマイクロレンズ４０１を共有する光電変換部３０１、３０２の両方に生じた信号電荷に基づくものである。このため、画素単位３００の全体に入射した光に基づく信号が、撮像信号として出力される。その後、第１の走査で読み出したＶ０行〜Ｖ７行の撮像信号から画像が生成される。

このように、垂直方向に行を間引いて読み出す一方で、水平方向には列を間引かないで読み出すと、水平方向と垂直方向で読み出し画素数が異なり、生成された画像の縦横比が異なってしまう。そこで、後段の処理において縦横比の変換が行われる。或いは、垂直方向と同じ比率で水平方向を間引いて読み出してもよいし、間引きする代わりに複数列を加算して読み出してもよい。

Ｖ７行まで第１の走査が行われると、垂直走査回路２０２は、走査行をＶ８行に戻す。そして、Ｖ８行に配置された画素単位３００からＡ信号及びＢ信号のペアである位相差信号を読み出した後、同様にＶ９行からＶ１３行まで位相差信号を読み出す。この際、第１の走査で既に読み出した行については走査をスキップする。これらのＶ８行〜Ｖ１３行に対する読み出しが第２の走査である。この第２の走査により読み出された位相差信号は、同一のマイクロレンズ４０１を共有する光電変換部３０１、３０２のそれぞれに生じた信号電荷に基づくものである。このため、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光に基づくＡ信号とＢ信号を比較して、被写体像の焦点を検出することができる。

なお、第２の走査でも第１の走査と同様に所定の周期で間引いて走査することで、読み出し時間を短縮して高速なフレームレートに対応することができる。また、撮影者の操作等によって、焦点検出を行う焦点検出領域が予め指定されている場合は、この焦点検出領域を含む最も狭い行範囲を、第２の走査の対象行とすることが好ましい。例えば、図７（ｂ）において、Ｖ８行からＶ１３行の範囲に焦点検出領域が設定されている場合には、上述の動作のように、Ｖ８行目からＶ１３行目までを第２の走査の対象行とする。焦点検出領域は、固定の領域であってもよいし、被写体検出等の公知の方法によって自動的に設定されてもよい。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示した第１の走査及び第２の走査により走査した行を、読み出した順に並べ替えた図である。第１の走査で読み出したＶ０行〜Ｖ７行の画素単位３００からは、Ａ信号とＢ信号を加算した撮像信号が読み出される。また、第２の走査で読み出したＶ８行〜Ｖ１３行の画素単位３００からは、Ａ信号とＢ信号のペアである位相差信号が読み出される。図７（ｃ）には、第２の走査で読み出したＡ信号とＢ信号を、例えばＶ８ａとＶ８ｂのように別々に示している。

前述のように、本実施形態の制御部１０５は、第１の走査で読み出す撮像画素の蓄積期間と、第２の走査で読み出す焦点検出画素の蓄積期間とを独立に制御可能である。撮像信号の蓄積期間は、予め撮影者が指定したシャッタースピード等に基づいて決定される。したがって、このように、焦点検出画素の蓄積期間を撮像画素の蓄積期間とは独立に制御可能な構成とすることで、焦点検出に最適な位相差信号の輝度となるように、焦点検出画素の蓄積期間を調整することが可能となる。

図８は、第１実施形態に係る撮像装置１００におけるフリッカの検出方法の例を示す図である。例えば蛍光灯のフリッカは、商用電源の周波数に同期して発生する。商用電源の周波数は、東日本では５０Ｈｚ、西日本では６０Ｈｚである。

ライブビューに用いる撮像画像の蓄積期間の周期が、フリッカ周期に対して半周期だけ異なっていると、連続する撮像画像のフレーム間で、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すようにフリッカのパターンのずれが生じる。例えば、フリッカ周期が、商用電源の電源周波数５０Ｈｚに同期した１０ｍｓの場合、パターンのずれが生じる撮像画素の蓄積期間の周期は、１５ｍｓ（６７ｆｐｓ）、２５ｍｓ（４０ｆｐｓ）、３５ｍｓ（２８ｆｐｓ）、４５ｍｓ（２２ｆｐｓ）等である。ここで、フリッカ周期１０ｍｓは、商用電源の周期２０ｍｓの半分となることに注意されたい。

したがって、図８（ａ）の画像と図８（ｂ）の画像の差分を算出することで、撮像画像のフリッカを除く成分を相殺して、フリッカ成分のみを抽出することができる。図８（ａ）の画像と図８（ｂ）の画像から算出した差分画像を図８（ｃ）に示す。また、図８（ｃ）に示す差分画像の垂直方向のＸ−Ｙ線に沿った信号分布を図８（ｄ）に示す。このようにして得られた図８（ｄ）に示す波形は、抽出されたフリッカノイズの波形を示している。したがって、図８（ｄ）に示す波形に基づいて、フリッカの有無及びその振幅、周期等を検出することが可能である。

ライブビュー表示中はフレームレートが３０ｆｐｓ等に固定されるため、ライブビュー表示中にフリッカ検出を行うことはできない。そのため、フリッカの検出は、ライブビュー表示の開始前のタイミングで一度だけ行われる。また、フリッカ検出に用いる撮像画素の蓄積期間の周期を４５ｍｓ（２２ｆｐｓ）とすると、５０Ｈｚと６０Ｈｚのいずれの商用電源に同期したフリッカも検出することができる。なお、フリッカの検出タイミングやフリッカ周期は、必ずしもこのような値には限定されず、環境等に応じて適宜設定することが可能である。

以下、図９〜図１２を用いて、焦点検出に最適な位相差信号の輝度となるように焦点検出画素の蓄積期間を調整しながら、位相差信号のフリッカを抑制する方法について説明する。図９は、第１実施形態に係る撮像装置１００の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ８０１において、撮影者の操作等によりライブビューが起動される。フリッカ検出部１０２は、ステップＳ８０２において、図８に示した方法等を用いてフリッカの有無、及びその周波数を検出する。

ステップＳ８０３において、制御部１０５は、フリッカ検出部１０２によってフリッカが検出されたか否かを判定する。フリッカが検出された場合（ＹＥＳ）はステップＳ８０４に進み、フリッカの振幅を算出する。一方、フリッカが検出されなかった場合（ＮＯ）はステップＳ８０７に進み、フリッカ補正フラグをＯＦＦに設定して、ステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０５において、制御部１０５は、算出したフリッカの振幅が、焦点検出精度に影響を与える所定の閾値以上であるか否かを判定する。図１０は、ステップＳ８０５におけるフリッカの振幅の判定方法の例を示す図である。図１０（ａ）は、フリッカの振幅が焦点検出精度に影響を与えない場合を示し、図１０（ｂ）は、フリッカの振幅が焦点検出精度に影響を与える場合を示している。

図１０（ａ）に示すように、フリッカの振幅の大きさが閾値未満である場合（ＮＯ）はステップＳ８０７に進み、フリッカ補正フラグをＯＦＦに設定して、ステップＳ８０８に進む。一方、図１０（ｂ）に示すように、フリッカの振幅の大きさが閾値以上である場合（ＹＥＳ）はステップＳ８０６に進み、フリッカ補正フラグをＯＮに設定して、ステップＳ８０８に進む。ステップＳ８０８では、ライブビュー表示を開始する。

ステップＳ８０９において、制御部１０５は、焦点検出（ＡＦ）を行うために最適な焦点検出画素の蓄積期間の長さを算出する。ステップＳ８１０において、制御部１０５は、フリッカ補正フラグを確認して、フリッカ補正を行うか否かを判定する。図１１及び図１２は、ステップＳ８１０〜Ｓ８１２における蓄積期間の設定方法の例を示す図である。前述のように、本実施形態の制御部１０５は、撮像画素の蓄積期間と焦点検出画素の蓄積期間とを独立に制御可能である。図１１は、焦点検出画素の蓄積期間が撮像画素の蓄積期間よりも短く制御された場合を示し、図１２は、焦点検出画素の蓄積期間が撮像画素の蓄積期間よりも長く制御された場合を示している。

フリッカ補正フラグがＯＮの場合はステップＳ８１１に進み、ステップＳ８０９で算出した焦点検出画素の蓄積期間を、図１１（ｂ）又は図１２（ｂ）に示すように、フリッカが抑制されるように補正する。例えば、焦点検出画素の蓄積期間の長さを、図１１及び図１２に黒丸で示すような、フリッカ周期又はその整数倍に設定することで、フリッカが抑制される。そして、ステップＳ８１２において、フリッカ補正後の蓄積期間を設定する。

この際、撮像画素の蓄積期間についても同様にフリッカ補正を行うが、焦点検出画素の蓄積期間は、必ずしも撮像画素の蓄積期間と同じ長さに補正する必要はない。焦点検出画素の蓄積期間は、フリッカが抑制される複数の蓄積期間の長さのうちから、焦点検出に最適なものを選択すればよい。例えば、図１１（ｂ）又は図１２（ｂ）に示すように、フリッカが抑制される複数の蓄積期間の長さのうちから、ステップＳ８０９において算出した蓄積期間の長さに最も近いものを選択して設定する。

一方、ステップＳ８１０において、フリッカ補正フラグがＯＦＦの場合はステップＳ８１１をスキップしてＳ８１２に進む。そして、図１１（ａ）又は図１２（ａ）に示すように、ステップＳ８０９で算出した焦点検出画素の蓄積期間をそのまま設定する。

ステップＳ８１３において、制御部１０５は、撮影者等によってライブビューの終了操作が行われたか否かを判定する。ライブビューの終了操作が行われた場合（ＹＥＳ）はステップＳ８１４に進んでライブビュー表示を終了し、ステップＳ８１５に進んでライブビューを終了する。一方、ライブビューの終了操作が行われていない場合（ＮＯ）は、ステップＳ８０９に戻って、同様の焦点検出画素の蓄積期間の算出／補正処理をフレームごとに繰り返す。

以上のように、本実施形態の撮像装置は、撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素を有する撮像素子を備えている。そして、フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、焦点検出画素の蓄積期間を撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して位相差信号のフリッカ補正を行う。このような構成により、フリッカ光源下においても位相差方式による焦点検出を高精度に行うことが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る撮像装置１００及びその制御方法について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３は、第２実施形態に係る撮像装置１００の制御方法を示すフローチャートである。図１３に示す本実施形態のフローチャートでは、図９に示したフローチャートにおけるステップＳ８０４及びステップＳ８０５が省略されている。すなわち、本実施形態では、フリッカの振幅の大きさに関わらず、フリッカ検出部１０２がフリッカを検出した場合にはフリッカ補正を行う。その他の処理については図９と概ね同じである。以下、図９と異なる処理について説明を行う。

ステップＳ８０２までの処理は先の図９と同じである。ステップＳ１３０１において、制御部１０５は、フリッカ検出部１０２によってフリッカが検出されたか否かを判定する。フリッカが検出された場合（ＹＥＳ）はステップＳ８０６に進み、フリッカ補正フラグをＯＮに設定して、ステップＳ８０８に進む。一方、フリッカが検出されなかった場合（ＮＯ）はステップＳ８０７に進み、フリッカ補正フラグをＯＦＦに設定して、ステップＳ８０８に進む。ステップＳ８０８では、ライブビュー表示を開始する。本実施形態では、図９のステップＳ８０４に示したフリッカの振幅の算出処理と、ステップＳ８０５に示したフリッカの振幅の判定処理が省略されている。

ステップＳ８０９において、制御部１０５は、焦点検出（ＡＦ）を行うために最適な蓄積期間の長さを算出する。ステップＳ８１０において、制御部１０５は、フリッカ補正フラグを確認して、フリッカ補正を行うか否かを判定する。図１４は、ステップＳ８１０〜Ｓ８１２における蓄積期間の設定方法の例を示す図である。図１４（ａ）は、焦点検出画素の蓄積期間が撮像画素の蓄積期間よりも短く制御された場合を示し、図１４（ｂ）は、焦点検出画素の蓄積期間が撮像画素の蓄積期間よりも長く制御された場合を示している。

フリッカ補正フラグがＯＮの場合はステップＳ１３０２に進み、ステップＳ８０９で算出した焦点検出画素の蓄積期間の長さを、図１４に示すように、フリッカ補正された撮像画素の蓄積期間と同じ長さに補正する。そして、ステップＳ８１２において、フリッカ補正後の蓄積期間を設定する。

一方、ステップＳ８１０において、フリッカ補正フラグがＯＦＦの場合はステップＳ１３０２をスキップしてＳ８１２に進む。そして、図１１（ａ）又は図１２（ａ）に示すように、ステップＳ８０９で算出した焦点検出画素の蓄積期間をそのまま設定する。

以上のように、本実施形態では、フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、焦点検出画素の蓄積期間の長さを撮像画素の蓄積期間と同じ長さに設定して、位相差信号のフリッカ補正を行う。これにより、フリッカ光源下においても位相差方式による焦点検出の精度を維持することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態に記載の撮像装置１００の構成は一例を示したものであり、本発明を適用可能な撮像装置１００はこのような構成に限定されるものではない。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００ ：撮像装置
１０１ ：撮像素子
１０２ ：フリッカ検出部
１０５ ：制御部
２０１ ：画素アレイ
２０２ ：垂直走査回路
２０３ ：読み出し回路
２０４ ：水平走査回路
３００ ：画素単位
３０１、３０２ ：光電変換部
３０３ ：フローティングディフュージョン領域
３０４ ：増幅トランジスタ
３０５ ：リセットトランジスタ
３０６ ：選択トランジスタ
３０７、３０８ ：転送トランジスタ

Claims (12)

1. 撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素、を有する撮像素子と、
   前記撮像信号に基づいてフリッカを検出するフリッカ検出部と、
   前記フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、前記焦点検出画素の蓄積期間を前記撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して前記位相差信号のフリッカ補正を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子は、
   前記撮像画素及び前記焦点検出画素が行列状に配置された画素アレイと、
   前記撮像画素が配置された複数の行から前記撮像信号を読み出す第１の走査、及び、前記焦点検出画素が配置された複数の行から前記位相差信号を読み出す第２の走査、を行う垂直走査回路と、
   を有し、
   前記垂直走査回路は、前記第１の走査を行った後に前記第２の走査を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像画素及び前記焦点検出画素は、Ａ信号を出力するＡ画素、及び、Ｂ信号を出力するＢ画素を有し、
   前記撮像素子は、前記第１の走査において、前記Ａ信号と前記Ｂ信号とが加算された前記撮像信号を読み出し、前記第２の走査において、前記Ａ信号と前記Ｂ信号のペアである前記位相差信号を読み出す
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記フリッカ検出部は、フリッカの振幅を検出し、
   前記制御部は、検出したフリッカの振幅の大きさが所定の閾値以上である場合に、フリッカ補正を行う
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、前記焦点検出画素の蓄積期間の長さを、フリッカが抑制される蓄積期間の長さであって前記撮像画素の蓄積期間とは異なる長さに設定して、前記位相差信号のフリッカ補正を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記制御部は、検出したフリッカの振幅の大きさが前記閾値未満である場合に、前記焦点検出画素の蓄積期間を前記撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して、前記位相差信号の輝度を調整する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記フリッカ検出部がフリッカを検出した場合に、前記焦点検出画素の蓄積期間の長さを前記撮像画素の蓄積期間と同じ長さに設定して、前記位相差信号のフリッカ補正を行う
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記フリッカ検出部は、フリッカ周期を検出し、
   前記制御部は、前記焦点検出画素の蓄積期間の長さを、前記フリッカ周期又は前記フリッカ周期の整数倍に設定して、前記位相差信号のフリッカ補正を行う
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記フリッカ検出部は、連続するフレーム間で前記撮像信号を比較してフリッカを検出する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素、を有する撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像信号に基づいてフリッカを検出するフリッカ検出ステップと、
    前記フリッカ検出ステップにおいてフリッカを検出した場合に、前記焦点検出画素の蓄積期間を前記撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して前記位相差信号のフリッカ補正を行う制御ステップと、
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
11. 撮像光学系によって結像された像に基づく撮像信号を出力する撮像画素、及び、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した複数の像に基づく位相差信号を出力する焦点検出画素、を有する撮像素子を備えた撮像装置において、コンピュータを、
    前記撮像信号に基づいてフリッカを検出するフリッカ検出手段と、
    前記フリッカ検出手段がフリッカを検出した場合に、前記焦点検出画素の蓄積期間を前記撮像画素の蓄積期間とは独立に制御して前記位相差信号のフリッカ補正を行う制御手段と、
    として機能させることを特徴とするプログラム。
12. 請求項１１に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。