JP2010250007A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模等を増大させることなく、水平／垂直何れの被写体パターンに対しても高精度のＡＦ評価値を高速に得ることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】２次元状に配列された複数の画素を有する撮像素子１１と、２次元状に配列された複数の画素を１以上の画素毎にまとめて読出画素として、撮像素子１１に複数の読出画素が２次元状に配列されているとみなし、２次元状の読出画素配列の独立した２方向を含む複数方向に所定数以上の読出画素に渡って空間的に連続するように、時系列的に１読出画素毎に画像データを読み出させるよう撮像素子１１を制御するＴＧ１２およびシステム制御マイコン１８と、撮像素子１１から時系列的に１読出画素毎に読み出された画像データに１次元フィルタ処理を行いＡＦ評価値を検出するフィルタ処理部２５と、を備えた撮像装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子から得られた画像データに基づいて、オートフォーカスを行うためのＡＦ評価値を取得する撮像装置に関する。

電子的な撮像装置は、被写体の光学情報を画像データに変換するためのＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えている。撮像装置がビデオカメラやデジタルカメラ等である場合には、一般に、撮像素子として複数の画素を２次元状に（行方向および列方向に）配列した構成のものが用いられている。そして、撮像素子からの画像データの読み出しは、従来から広く使用されていたテレビジョン方式に合致させるために、ラスタスキャンと呼ばれる読出方式で行われることが一般的である。このラスタスキャンは、撮像素子の第１ラインの左端から画像データを読み出し始め、第１ラインの右端まで読み終わったところで、第２ラインの左端に移動して画像データの読み出しを行い、以下同様にして、ライン単位で左から右へ向けて画像データを読み出す方式となっている。また、読み出しの高速化を図るために、複数ラインを同時に読み出す技術も用いられている。この技術は、上下に隣接する２〜８ライン程度をまとめて読み出すことが一般的である。画面全体を見れば、この技術も、画面の左上から右下へ向けて順次読み出しているために、ラスタースキャン方式の範囲内であるといえる。

ところで、撮像装置における自動焦点調節であるオートフォーカス（以下、適宜ＡＦと省略する）には種々の方式が用いられているが、その中の１つに撮像素子ＡＦと呼ばれる方式がある。この撮像素子ＡＦは、撮像素子から読み出される画像データの変化成分をフィルタ処理してＡＦ評価値を求め、フォーカスレンズを駆動しながらＡＦ評価値のピークが発生するレンズ位置を探して、ピークに対応するレンズ位置を合焦位置とする方式である。撮像素子ＡＦは、ＡＦ評価値のピークを探すために山登りＡＦとも呼ばれ、また、ＡＦ評価値はコントラストに相当する値であるためにコントラストＡＦとも呼ばれる。

ラスタスキャン方式で画像データを読み出す撮像装置において撮像素子ＡＦを行う場合には、ライン単位で水平方向に時系列に読み出される画像データに１次元フィルタ処理を施してＡＦ評価値を算出することが一般的である。この検出方式では、縦縞などの水平方向にレベルが変化する成分を含む被写体パターンに対しては検出能力が高いが、横縞などの垂直方向にレベルが変化する成分を含む被写体パターンは、連続的に入力される画像データの垂直方向の連続性が分断されるために、検出能力が高いとはいえず、検出が苦手な被写体パターンとなっている。従って、例えば垂直にそびえ立つビル群は合焦し易いが、窓に取り付けられたブラインドの横線を撮影しようとするとオートフォーカスの判断で迷い易い。

そこで、横線に対してＡＦ評価値の検出能力を上げる幾つかの技術が、以下に示すように提案されている。

まず第１の方式は、数水平ライン分の画像データを画像メモリに記憶させておき、記憶させた画像データ中の２次元局所領域に対して２次元フィルタ処理を行うものである。これにより、１画面分の画像データを処理する時間内に水平垂直斜め方向の変化成分を検出することが可能となる。

次に、第２の方式は、撮像素子から水平方向に読み出した画像データに１次元フィルタ処理（例えば、ハイパスフィルタ処理）を行いながら水平方向のＡＦ評価値を取得するとともに、該画像データを画像メモリに一旦格納し、その後に、画像メモリから垂直方向に画像データを読み出して同様に１次元フィルタ処理を行って垂直方向のＡＦ評価値を得る技術が基本形となっている。これにより、第１の方式のような２次元フィルタが不要となり、フィルタ回路規模を小さくし、信号処理帯域を抑制して、コストや消費電力の低減を図ることが可能となる。この第２の方式に該当する技術としては、例えば特開２００３−２９５０３８号公報に記載の技術が挙げられる。

さらに、第３の方式は、撮像素子を一般的な水平方向で読み出して第１の画像データを取得し１次元フィルタ処理を行った後に、第２の画像データを９０度回転した垂直方向に撮像素子から読み出して１次元フィルタ処理を行う方式である。この第３の方式は、上述した第１の方式や第２の方式では必要となっていた画像メモリが不要となり、回路規模を小さくすることができる利点がある。

その他の例としては、特開２００７−０９４２３６号公報に、撮像素子から読み出した画像データを画像メモリに一旦格納した後に、水平方向の処理と垂直方向の処理とを並列に行う技術が記載されている。

なお、特開平１０−１７８５９１号公報には、光学系により結像される光学像が実像であるかあるいは鏡像であるかに応じて撮像素子からの画像データの読出方向を切り替える技術が、また、特開平４−２８３３６号公報には、装置の姿勢を検出して、検出した姿勢に応じて撮像素子からの画像データの読出方向を切り替える技術が、それぞれ記載されている。ただし、これらの技術は、モードに応じて、撮像素子全面からの画像データの読出方向を切り替えているに過ぎない。

特開２００３−２９５０３８号公報 特開２００７−０９４２３６号公報 特開平１０−１７８５９１号公報 特開平４−２８３３６号公報

上述したような第１の方式は、画像メモリに画像データが蓄積されるまでの時間が遅延時間になるとともに、画像メモリの分だけ回路規模が増大し、さらに２次元フィルタを用いているためにフィルタ回路規模と信号処理帯域とが著しく増大し、コストや消費電力が大きく上昇してしまう。

また、第２の方式は、合計２画面分の画像データの読出時間を費やすことになるために処理に遅延を生じ、高速に移動する動体にＡＦ追尾するのが困難になる。もし、この遅延を補おうとすると、画像メモリの読み書きおよびフィルタ処理を２倍の速度で実行する信号処理帯域が必要となるために、回路規模が増大してコストを要し、消費電力が増加してしまう。

さらに、第３の方式は、異なる時間に撮影して得られた２枚の画像データからＡＦ評価値を得るものであるために、１枚の画像データを処理するのに比して処理時間が２倍掛かってしまい、高速に移動する動体にＡＦ追尾するのは困難である。そこで、撮像素子からの画像データの読出時間を短縮する技術として提案されている撮像素子の多線読み出しをこの第３の方式に利用すれば、処理時間を短縮することができるようにも考えられる。しかし、多線読み出しを行うと、単位時間当たりに処理する画像データのデータ量が１線読み出しの副数倍になるために、結局、フィルタ処理を並列化して回路規模を大きくするか、あるいはフィルタ処理の信号処理帯域を上げるかをする必要があるために、コストを要したり、多くの消費電力を要したりすることになってしまう。

そして、上記特開２００７−０９４２３６号公報に技術でも、画像メモリに画像データが蓄積されるまでの時間が遅延時間になるとともに、画像メモリおよび並列処理をするためのフィルタ回路の分だけ回路規模が増大することになる。

このように、従来の各技術は、回路規模、信号処理帯域、動体追従性などの点で、課題を残すものであった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路規模や信号処理帯域を増大させることなく、水平方向および垂直方向の何れの被写体パターンに対しても高精度のＡＦ評価値を高速に得ることができる撮像装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のある態様による撮像装置は、２次元状に配列された複数の画素を有する撮像素子と、前記２次元状に配列された複数の画素を、１以上の画素毎にまとめて読出画素として、前記撮像素子に複数の読出画素が２次元状に配列されているとみなし、該２次元状の読出画素配列の独立した２方向を含む複数方向に所定数以上の読出画素に渡って空間的に連続するように、時系列的に１読出画素毎に画像データを読み出させるよう前記撮像素子を制御する読出制御部と、前記撮像素子から時系列的に１読出画素毎に読み出された画像データに１次元フィルタ処理を行い、ＡＦ評価値を検出するフィルタ処理部と、を具備したものである。

本発明の撮像装置によれば、回路規模や信号処理帯域を増大させることなく、水平方向および垂直方向の何れの被写体パターンに対しても高精度のＡＦ評価値を高速に得ることが可能となる。

本発明の実施形態１における撮像装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態１において、ＡＦ評価値を用いた山登り方式のオートフォーカス動作を説明するための線図。 上記実施形態１における１次元フィルタ部の一構成例を示す回路図。 上記実施形態１において、図３に示した１次元フィルタ部のフィルタ特性の傾向を示す線図。 上記実施形態１における撮像素子の回路構成例を示す図。 上記実施形態１において、撮像素子からの画像データの読み出しをラスタスキャンにより行うときの読出順序を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第１の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第２の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第３の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第４の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第５の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第６の例を示す図。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域からの画素の読み出しを図７に示すように行ったときの、小ラインＤ１と小ラインＤ２との境界付近におけるデータ有効性の様子を示すタイミングチャート。 上記実施形態１において、オートフォーカス領域からの画素の読み出しを図１２に示すように行うときの、行デコーダと列デコーダとへ印加する読出選択信号の例を示す図。 上記実施形態１において、撮像素子から並列的に多線読み出しを行う場合の、オートフォーカス領域と読み出し線との対応例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図１５は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は撮像装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態の撮像装置は、図１に示すように、レンズ１と、カメラ本体２とを備えている。

レンズ１は、ズームレンズ部３と、フォーカスレンズ部４と、絞り部５と、レンズ制御マイクロコンピュータ（以下では、「マイクロコンピュータ」を「マイコン」と省略する）６と、を備えている。

カメラ本体２は、撮像素子１１と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２と、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１３と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１４と、ＬＣＤ表示部１５と、ＲＡＭ１７と、システム制御マイコン１８と、を備えている。ここに、ＤＳＰ１４は、画素分配部２１と、フレームバッファ２３を有する表示処理部２２と、記録処理部２４と、１次元フィルタ部２６および累積加算部２７を備えるフィルタ処理部２５と、を備えている。また、システム制御マイコン１８は、ＡＦ制御部３１と、露出制御部３２と、を備えている。なお、カメラ本体２には、外部フラッシュメモリ１６が着脱自在に装着され得るようになっている。

ズームレンズ部３は、レンズ１の焦点距離を変化させて撮像素子１１上に結像される光学像（撮影被写体からの反射光である光学情報）の倍率調整を行うためのズームレンズと、このズームレンズを駆動するためのズームレンズ駆動部と、を備えたものである。そして、ズームレンズ駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、ズームレンズを駆動するようになっている。なお、電動ズームでなく手動ズームである場合には、ズームレンズ駆動部を備えなくても構わない。

フォーカスレンズ部４は、レンズ１の焦点位置を調節するためのフォーカスレンズと、このフォーカスレンズを駆動するためのフォーカスレンズ駆動部と、を備えたものである。そして、フォーカスレンズ駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、フォーカスレンズを駆動するようになっている。

絞り部５は、レンズ１を通る被写体からの反射光の通過範囲を規定することにより撮像素子１１上に結像される光学像の明るさを調節するための絞りと、この絞りを駆動するための絞り駆動部と、を備えたものである。そして、絞り駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、絞りを駆動するようになっている。

レンズ制御マイコン６は、カメラ本体２のシステム制御マイコン１８からの指令に基づいて、ズームレンズ部３とフォーカスレンズ部４と絞り部５とを制御するものである。

撮像素子１１は、例えばＣＭＯＳ撮像素子などのＸＹアドレス走査方式の撮像素子として構成されたものであり、後述するように、オートフォーカス領域内において独立した２方向を含む複数方向の読み出しを行うことができるようになっている。この撮像素子１１は、レンズ１により導かれた光学情報を光電変換して、アナログの画像データとして出力するものである。

ＴＧ１２は、システム制御マイコン１８から指示された撮像素子１１の動作モードに応じて、撮像素子１１の駆動タイミングを制御するためのタイミング信号を発生する読出制御部である。

ＡＦＥ１３は、撮像素子１１から出力されたアナログの画像データをゲイン調整した後に、アナログ／デジタル変換処理を行ってデジタルの画像データとして出力するものである。

ＤＳＰ１４は、ＡＦＥ１３からのデジタルの画像データに、種々のデジタル信号処理を施すものである。

このＤＳＰ１４が備える画素分配部２１は、ＡＦＥ１３からの画像データを、表示処理部２２と、記録処理部２４と、フィルタ処理部２５とへそれぞれ分配して出力する。そして、表示処理部２２と記録処理部２４とフィルタ処理部２５とは、以下のような処理を並列的に実行するようになっている。

表示処理部２２は、画素分配部２１からの画像データをフレームバッファ２３に一旦格納する。そして、表示処理部２２は、フレームバッファ２３から後述するラスタスキャンにより画像データを読み出して、ＬＣＤ表示部１５の表示画素構成に合致するように、リサイズ処理とフレームレートの整合処理を行って表示用画像データを生成する。このような構成により、撮像素子１１からの画素の読出順序とＬＣＤ表示部１５への出力順序とが異なっていたとしても、フレームバッファ２３からの画素の読出順序を制御することにより、ＬＣＤ表示部１５への出力順序と合致させ、ＬＣＤ表示部１５への表示を問題なく行うことが可能となる。

記録処理部２４は、画素分配部２１からの画像データをＲＡＭ１７に一旦記憶させ、さらにその後の処理途中の画像データや処理後の画像データ、あるいは処理に関連する各種のパラメータなどをＲＡＭ１７に記憶させながら、記録用の画像データ処理や、画像データの圧縮処理などを行う。

フィルタ処理部２５は、画素分配部２１からの画像データに基づき、ＡＥ検出用のＡＥ評価値、ＡＦ検出用のＡＦ評価値、ＡＷＢ検出用のＡＷＢ評価値を取得する処理を行うものである。この図１においては、フィルタ処理部２５の内部構成として、特にＡＦ評価値を取得するための構成部分のみを図示している。すなわち、フィルタ処理部２５は、画素分配部２１から出力されたオートフォーカス領域の画像データに対して、１次元フィルタ部２６により１次フィルタ処理を行って、画像の変化成分を抽出する。さらに、フィルタ処理部２５は、１次元フィルタ部２６による処理後のデータを累積加算部２７により累積加算処理して、その結果得られたデータをＡＦ評価値としてシステム制御マイコン１８のＡＦ制御部３１へ出力するようになっている。

ＬＣＤ表示部１５は、ＤＳＰ１４の表示処理部２２から出力される表示用画像データに基づき、画像を表示するものである。

外部フラッシュメモリ１６は、ＤＳＰ１４の記録処理部２４により記録用に処理された画像データを不揮発に記録する記録媒体である。

ＲＡＭ１７は、ＤＳＰ１４が処理する画像データや処理に用いられるパラメータを一時的に記憶すると共に、システム制御マイコン１８の作業領域としても用いられるものである。ただし、システム制御マイコン１８の作業領域要ＲＡＭは、システム制御マイコン１８自体の内部に設けられている構成であっても構わない。

システム制御マイコン１８は、図示しないユーザインタフェースからの入力に応じて、カメラ本体２内の各部を統括的に制御すると共に、レンズ制御マイコン６へ指令を与えてレンズ１の制御も行うものである。すなわち、システム制御マイコン１８のＡＦ制御部３１は、フィルタ処理部２５からのＡＦ評価値に基づいて、山登り方式のオートフォーカス制御を行うようにレンズ制御マイコン６へ指令を出力する。また、システム制御マイコン１８の露出制御部３２は、フィルタ処理部２５からのＡＥ評価値に基づいて、レンズ制御マイコン６へ指令を与えて絞り部５を駆動し、あるいはＴＧ１２へ指令を与えて撮像素子１１の電荷蓄積時間を制御し、さらにあるいはＡＦＥ１３におけるゲインを調整するように制御する。加えて、システム制御マイコン１８は、フィルタ処理部２５からのＡＷＢ評価値に基づいて、ＡＦＥ１３における色成分毎のゲインを調整するように制御する。そして、システム制御マイコン１８は、撮像素子１１の動作モード（ＡＦ検出を行うための動作モードを含む）を設定して、ＴＧ（タイミングジェネレータ）が発生する撮像素子１１のタイミング信号を制御する読出制御部ともなっている。

次に、図２はＡＦ評価値を用いた山登り方式のオートフォーカス動作を説明するための線図である。

撮像素子１１から１画面分の画像データが読み出される毎に（つまり、１フレーム毎に）（ただし、ＡＦ評価値を得るにはオートフォーカス領域の画像データがあれば足りるために、１画面分の全画像データを読み出すことを意味するものではない）、フィルタ処理部２５からＡＦ評価値が得られ、システム制御マイコン１８に入力される。

システム制御マイコン１８は、山登り方式のオートフォーカス動作を開始すると、フォーカスレンズ部４のフォーカスレンズが静止した状態でＡＦ評価値をまず取得した後に、レンズ制御マイコン６を介して、フォーカスレンズ部４のフォーカスレンズを無限遠側または至近側の何れかの方向へ移動させ、再びＡＦ評価値を取得し、評価値の大小を比較する。これにより、フォーカスレンズを無限遠側と至近側との何れの側へ駆動すれば、ＡＦ評価値が高くなるかが判明する。その後、システム制御マイコン１８は、ＡＦ評価値を取得しながら、ＡＦ評価値が高くなる方向へフォーカスレンズ部４のフォーカスレンズを移動させるように制御する。このＡＦ評価値が高くなる方向へのフォーカスレンズの移動は、ＡＦ評価値のピークを超えるまで行われる（ＭＯＶ１）。

システム制御マイコン１８は、ＡＦ評価値が増加から減少に転じたら（ＭＯＶ２）、ＡＦ評価値のピークを超えたと判断し、ピークを挟む複数点（例えば３点）のフォーカスレンズ位置およびＡＦ評価値に基づいて、真のピーク位置を近似補間演算により求める。

そして、システム制御マイコン１８は、レンズ制御マイコン６を介して、求めた真のピーク位置までフォーカスレンズを移動させる（ＭＯＶ３）。

このような処理手順を経て、山登り方式のオートフォーカス動作が行われるようになっている。

続いて、図３は１次元フィルタ部２６の一構成例を示す回路図である。

１次元フィルタ部２６は、この図３に示す構成においては、並列に配列された５つの係数乗算部４１〜４５を備えている。第１の係数乗算部４１は入力されるある１画素の画像データ（以下、画素データという）に重み付け係数（ゲイン係数）Ｋ２を、第２の係数乗算部４２は入力される画素データに重み付け係数Ｋ１を、第３の係数乗算部４３は入力される画素データに重み付け係数Ｋ０を、第４の係数乗算部４４は入力される画素データに重み付け係数Ｋ１を、第５の係数乗算部４５は入力される画素データに重み付け係数Ｋ２を、それぞれ乗算するものである。

これら５つの係数乗算部４１〜４５同士の、入力側における間には、遅延部４６〜４９が直列となるように各接続されている。これらの遅延部４６〜４９は、１画素単位で時系列に入力される画素データを、１画素が入力される時間分だけ遅延するものである。従って、画素分配部２１からの画素データは、第１の係数乗算部４１へは遅延なくそのまま、第２の係数乗算部４２へは１画素時間分遅延して、第３の係数乗算部４３へは２画素時間分遅延して、第４の係数乗算部４４へは３画素時間分遅延して、第５の係数乗算部４５へは４画素時間分遅延して、それぞれ入力されるようになっている。

さらに、第１の係数乗算部４１の出力側と第２の係数乗算部４２と出力側とは加算部５１に、第４の係数乗算部４４の出力側と第５の係数乗算部４５の出力側とは加算部５３に、加算部５１の出力側と第３の係数乗算部４３の出力側と加算部５３の出力側とは加算部５２に、それぞれ接続されていて、加算部５２からの出力が１次元フィルタ部２６の出力となるように構成されている。

このような構成の１次元フィルタ部２６に、あるラインｉ（ｉは正の整数）に配列されたｊ（ｊは５以上の整数）番目の画素の画素データＤijが画素分配部２１から入力されたときには、遅延部４６の出力Ｐ１はＤi(j-1)、遅延部４７の出力Ｐ２はＤi(j-2)、遅延部４８の出力Ｐ３はＤi(j-3)、遅延部４９の出力Ｐ４はＤi(j-4)、となる。

従って、このときの１次元フィルタ部２６の出力Ｏｕｔは、
Ｏｕｔ＝Ｋ２・Ｄij＋Ｋ１・Ｄi(j-1)＋Ｋ０・Ｄi(j-2)
＋Ｋ１・Ｄi(j-3)＋Ｋ２・Ｄi(j-4)
となる。

図４は図３に示した１次元フィルタ部２６のフィルタ特性の傾向を示す線図である。

１次元フィルタ部２６に与えるべき典型的なフィルタ特性は、この図４に示すようになっている。すなわちフィルタ特性は、遮断周波数ｆｃｕｔ以上の周波数帯域においては入力がほぼそのまま通過し、遮断周波数ｆｃｕｔ未満の周波数帯域においては大幅に減衰して通過するような、ハイパスフィルタとして機能する特性となっている。

従って、係数乗算部４１〜４５の係数Ｋ０〜Ｋ２は、このようなフィルタ特性を実現することができるように符号および値が決定される。

次に、図５は撮像素子１１の回路構成例を示す図である。この図５においては、撮像素子１１がＣＭＯＳ撮像素子などのＸＹアドレス走査方式の撮像素子である場合を例に挙げて、その回路構成を示している。

撮像素子１１には、複数の画素ＰＩＸが行方向および列方向の２次元状に配列されている。各画素ＰＩＸ内には、入射光量に応じて電荷を蓄積するフォトダイオードＰＤと、このフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を電圧に変換するＰＤアンプＰＤＡＭＰと、このＰＤアンプＰＤＡＭＰからの読み出しを行う際のオン／オフスイッチとして機能する行トランジスタＴｒＲと、が配設されている。行トランジスタＴｒＲは、入力側がＰＤアンプＰＤＡＭＰに、出力側が垂直読出線ＶＬに、ゲートが水平選択線ＨＬに、それぞれ接続されている。

行毎に設けられた水平選択線ＨＬは行デコーダにそれぞれ接続されているとともに、各垂直読出線ＶＬはオン／オフスイッチとして機能する列トランジスタＴｒＣをそれぞれ介して出力線ＯＬに接続されている。そして、各列トランジスタＴｒＣは、ゲートが列デコーダにそれぞれ接続されている。また、出力線ＯＬ上には出力アンプＡＭＰが接続されている。

このような構成の撮像素子１１から、任意の位置の１画素の画素データを読み出すときには、行デコーダにより着目画素に接続されている水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して行トランジスタＴｒＲをオンするとともに、列デコーダにより着目画素に接続されている垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンすれば良い。これにより、着目画素のフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、ＰＤアンプＰＤＡＭＰ、行トランジスタＴｒＲ、垂直読出線ＶＬ、列トランジスタＴｒＣ、出力線ＯＬ、出力アンプＡＭＰ、を順に介して読み出される。また、着目画素以外の画素は、行トランジスタＴｒＲと列トランジスタＴｒＣとの少なくとも一方がオフであるために読み出されることはない。こうして、画素電荷の混合が発生することなく、着目画素の画素データのみを読み出すことができる。

次に、図５に示したような構成の撮像素子１１から、図６に示すようなラスタスキャンにより画像データの読み出しを行うときの作用について説明する。ここに、図６は、撮像素子からの画像データの読み出しをラスタスキャンにより行うときの読出順序を示す図である。

ラスタスキャンは、上述したように、撮像素子１１の第１ラインＬ１の左端から１画素単位で画素データを読み出し始め、第１ラインＬ１の右端まで画素データを読み終わったところで、第２ラインＬ２の左端に移動して画素データの読み出しを開始し、以下同様にして、ライン単位で左から右へ向けて画像データを読み出す方式となっている。

このようなラスタスキャンを行う場合には、行デコーダにより第１ラインＬ１の水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して第１ラインＬ１に配列された全画素ＰＩＸの行トランジスタＴｒＲをオンし、この状態で、列デコーダにより第１列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンし、次に第２列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンし、といった処理を最終列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンするところまで行う。これにより、第１ラインＬ１に配列された全画素ＰＩＸの画素データが、左端から右端へ向けて順に読み出される。

続いて、行デコーダにより第２ラインＬ２の水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して同様の処理を行い、さらに、第３ラインＬ３から最終ライン（図６に示す例では第１０ラインＬ１０）までの処理を同様に行うことにより、ラスタスキャンによる全画素データの時系列の読み出しが行われる。

なお、オートフォーカス用のＡＦ評価値を検出する対象となる領域であるオートフォーカス領域ＡＲＥＡは、図示のように、撮像素子１１の画素ＰＩＸが配列された領域（あるいは、表示系から見たときには表示画面）内において、一箇所または複数個所に（例えば、離散的な複数のスポット領域として）配置される（もちろん、撮像素子１１の画素ＰＩＸが配列された領域全体がオートフォーカス領域ＡＲＥＡとなることを妨げるものではない）。そして、オートフォーカス領域ＡＲＥＡ自体も、複数の画素ＰＩＸが２次元状に配列された領域となっている。

この図６に示したようなラスタスキャンによる画像データの読み出しは、例えば、撮像装置により静止画像の本撮影用の露光を行った後に実行される。

これに対して、本実施形態においては、静止画像を本撮影する前のオートフォーカス処理中は、オートフォーカス領域内における画素の読出を、例えば図７〜図１２などに例示するような順序で、時系列的に１画素毎に行うようになっている。

図７は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第１の例を示す図である。

この図７に示す例では、正方形状のオートフォーカス領域が十文字状に分割されて、左上、右上、左下、右下の４つの小領域に区分されている。４つの小領域の内の、左上小領域および右下小領域は水平方向に画素データが読み出される領域、右上小領域および左下小領域は垂直方向に画素データが読み出される領域、となっている。

この図７に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、左上小領域における最も上の水平小ラインＤ１の左端の画素から右端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、水平小ラインＤ２〜Ｄ５の画素データが順に読み出され、左上小領域の画素データの読み出しが完了する。

次に、右上小領域における最も左の垂直小ラインＤ６の上端の画素から下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、垂直小ラインＤ７〜Ｄ１０の画素データが順に読み出され、右上小領域の画素データの読み出しが完了する。

続いて、左下小領域における最も左の垂直小ラインＤ１１の上端の画素から下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、垂直小ラインＤ１２〜Ｄ１５の画素データが順に読み出され、左下小領域の画素データの読み出しが完了する。

そして、右下小領域における最も上の水平小ラインＤ１６の左端の画素から右端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、水平小ラインＤ１７〜Ｄ２０の画素データが順に読み出され、右下小領域の画素データの読み出しが完了する。そしてこれにより、オートフォーカス領域の画素データの読み出しも完了する。

図８は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第２の例を示す図である。

この図８に示す例におけるオートフォーカス領域の小領域への分割は、図７に示した例と同様である。ただし、水平右方向を０度方向としたときに、４つの小領域の内の、左上小領域および右下小領域は−４５度方向に画素データが読み出される領域、右上小領域および左下小領域は４５度方向に画素データが読み出される領域、となっている。

なお、画素データが読み出される方向の角度が正確に４５度および−４５度になるのは、画素が上下方向および左右方向の何れにも等間隔に配置されているとき（画素配列が正方格子となっているとき）であるが、画素配列が例えば長方格子となっている場合であっても、角度の数値は異なるものの、この図８に関する説明を同様に適用することができる（以下、他の図に関しても同様）。

この図８に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、左上小領域における最も右上の−４５度小ラインＤ１の左上端の画素から右下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される（ただし、実際には、−４５度小ラインＤ１上に位置するのは、左上小領域の右上角に位置する１画素のみである。以下同様。）。同様にして、−４５度小ラインＤ２〜Ｄ７の画素データが順に読み出され、左上小領域の画素データの読み出しが完了する。

次に、右上小領域における最も左上の４５度小ラインＤ８の左下端の画素から右上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、４５度小ラインＤ９〜Ｄ１４の画素データが順に読み出され、右上小領域の画素データの読み出しが完了する。

続いて、左下小領域における最も左上の４５度小ラインＤ１５の左下端の画素から右上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、４５度小ラインＤ１６〜Ｄ２１の画素データが順に読み出され、左下小領域の画素データの読み出しが完了する。

そして、右下小領域における最も右上の−４５度小ラインＤ２２の左上端の画素から右下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、−４５度小ラインＤ２３〜Ｄ２８の画素データが順に読み出され、右下小領域の画素データの読み出しが完了する。そしてこれにより、オートフォーカス領域の画素データの読み出しも完了する。

図９は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第３の例を示す図である。

この図９に示す例では、正方形状のオートフォーカス領域が２つの対角線方向に分割されて、上、左、下、右の４つの小領域に区分されている。４つの小領域の内の、上小領域および下小領域は水平方向に画素データが読み出される領域、左小領域および右小領域は垂直方向に画素データが読み出される領域、となっている。

この図９に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、上小領域における最も上の水平小ラインＤ１の左端の画素から右端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、水平小ラインＤ２〜Ｄ５の画素データが順に読み出され、上小領域の画素データの読み出しが完了する。

次に、左小領域における最も左の垂直小ラインＤ６の上端の画素から下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、垂直小ラインＤ７〜Ｄ１０の画素データが順に読み出され、左小領域の画素データの読み出しが完了する。

続いて、下小領域における最も上の水平小ラインＤ１１の左端の画素から右端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、水平小ラインＤ１２〜Ｄ１５の画素データが順に読み出され、下小領域の画素データの読み出しが完了する。

そして、右小領域における最も左の垂直小ラインＤ１６の上端の画素から下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。同様にして、垂直小ラインＤ１７〜Ｄ２０の画素データが順に読み出され、右小領域の画素データの読み出しが完了する。そしてこれにより、オートフォーカス領域の画素データの読み出しも完了する。

上述したような図７〜図９に示した例は、１つの小領域の画素データの読み出しを終了する画素位置と、次の小領域の画素データの読み出しを開始する画素位置とに、空間的な連続性がない。さらに、図７〜図９に示した例は、１つの小領域内における、１つの小ラインの画素データの読み出しを終了する画素位置と、次の小ラインの画素データの読み出しを開始する画素位置とにも、空間的な連続性がない。そこで、オートフォーカス領域から時系列的に１画素毎に読み出される画像データが全て空間的にほぼ連続するようにした（すなわち、ほぼ一筆書きとなるようにした）読出順序の例を示すのが、図１０〜図１２となっている。

図１０は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第４の例を示す図である。

この図１０に示す例におけるオートフォーカス領域の小領域への分割は、図７に示した例と同様である。そして、４つの小領域の内の、左上小領域および右下小領域は水平方向に画素データが読み出される領域、右上小領域および左下小領域は垂直方向に画素データが読み出される領域、となっていることも、図７に示した例と同様である。ただし、この図１０に示す例においては、画素データが読み出される水平方向には水平右方向および水平左方向があってこれらが交互に繰り返され、画素データが読み出される垂直方向には垂直下方向および垂直上方向があってこれらが交互に繰り返されるようになっている。

この図１０に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、左上小領域における最も上の水平小ラインＤ１の右端の画素から左端の画素へ向かって順に（すなわち水平左方向へ）、画素データが読み出される。続く水平小ラインＤ２では、左端の画素から右端の画素へ向かって順に（すなわち水平右方向へ）、画素データが読み出される。その後の水平小ラインＤ３〜Ｄ５の画素データを順に読み出すときには、水平左方向への読み出しと、水平右方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の水平小ラインＤ５の画素データの読み出しは、左上小領域における左下端の画素で完了する。

そこで、次の画素データの読み出しは、左上小領域における左下端の画素に隣接する左下小領域について行われる。すなわち、左下小領域における最も左の垂直小ラインＤ６の上端の画素から下端の画素へ向かって順に（すなわち垂直下方向へ）、画素データが読み出される。続く垂直小ラインＤ７では、下端の画素から上端の画素へ向かって順に（すなわち垂直上方向へ）、画素データが読み出される。その後の垂直小ラインＤ８〜Ｄ１０の画素データを順に読み出すときには、垂直下方向への読み出しと、垂直上方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の垂直小ラインＤ１０の画素データの読み出しは、左下小領域における右下端の画素で完了する。

そこで、次の画素データの読み出しは、左下小領域における右下端の画素に隣接する右下小領域について行われる。すなわち、右下小領域における最も下の水平小ラインＤ１１の左端の画素から右端の画素へ向かって順に（すなわち水平右方向へ）、画素データが読み出される。続く水平小ラインＤ１２では、右端の画素から左端の画素へ向かって順に（すなわち水平左方向へ）、画素データが読み出される。その後の水平小ラインＤ１３〜Ｄ１５の画素データを順に読み出すときには、水平右方向への読み出しと、水平左方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の水平小ラインＤ１５の画素データの読み出しは、右下小領域における右上端の画素で完了する。

そこで、次の画素データの読み出しは、右下小領域における右上端の画素に隣接する右上小領域について行われる。すなわち、右上小領域における最も右の垂直小ラインＤ１６の下端の画素から上端の画素へ向かって順に（すなわち垂直上方向へ）、画素データが読み出される。続く垂直小ラインＤ１７では、上端の画素から下端の画素へ向かって順に（すなわち垂直下方向へ）、画素データが読み出される。その後の垂直小ラインＤ１８〜Ｄ２０の画素データを順に読み出すときには、垂直上方向への読み出しと、垂直下方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の垂直小ラインＤ２０の画素データの読み出しは、右上小領域における左上端の画素で完了する。

なお、右上小領域における画素の読み出し完了位置は、左上小領域における画素の読み出し開始位置に空間的に連続する位置である。従って、オートフォーカス領域の画素データを繰り返して読み出すときには、ある読み出しにおけるオートフォーカス領域の画素データと、次の読み出しにおけるオートフォーカス領域の画素データとを、時間的および空間的に略連続することが可能となる。

図１１は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第５の例を示す図である。

この図１１に示す例におけるオートフォーカス領域の小領域への分割は、図８に示した例と同様である。ただし、この図１１に示す例においては、４つの小領域の内の、左上小領域および右下小領域は−４５度方向と１３５度方向とに画素データが交互に読み出される領域、右上小領域および左下小領域は４５度方向と２２５度方向（あるいは、−１３５度方向）に画素データが交互に読み出される領域、となっている。

この図１１に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、左上小領域における最も右上の−４５度小ラインＤ１の左上端の画素から右下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。続く１３５度小ラインＤ２では、右下端の画素から左上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。その後の−４５度／１３５度小ラインＤ３〜Ｄ５の画素データの読み出しは、−４５度方向への読み出しと、１３５度方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の−４５度小ラインＤ７の画素データの読み出しは、左上小領域における左下端の画素で完了する（上述したように、−４５度小ラインＤ７上に位置するのは、実際には、左上小領域の左下角（左下端）に位置する１画素のみであるために、このような表現が成立する。以下同様。）。

そこで、次の画素データの読み出しは、左上小領域における左下端の画素に隣接する左下小領域について行われる。すなわち、左下小領域における最も左上の２２５度小ラインＤ８の右上端の画素から左下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。続く４５度小ラインＤ９では、左下端の画素から右上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。その後の２２５度／４５度小ラインＤ１０〜Ｄ１４の画素データの読み出しは、２２５度方向への読み出しと、４５度方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の２２５度小ラインＤ１４の画素データの読み出しは、左下小領域における右下端の画素で完了する。

そこで、次の画素データの読み出しは、左下小領域における右下端の画素に隣接する右下小領域について行われる。すなわち、右下小領域における最も左下の１３５度小ラインＤ１５の右下端の画素から左上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。続く−４５度小ラインＤ１６では、左上端の画素から右下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。その後の１３５度／−４５度小ラインＤ１７〜Ｄ２１の画素データの読み出しは、１３５度方向への読み出しと、−４５度方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の１３５度小ラインＤ２１の画素データの読み出しは、右下小領域における右上端の画素で完了する。

そこで、次の画素データの読み出しは、右下小領域における右上端の画素に隣接する右上小領域について行われる。すなわち、右上小領域における最も右下の４５度小ラインＤ２２の左下端の画素から右上端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。続く２２５度小ラインＤ２３では、右上端の画素から左下端の画素へ向かって順に、画素データが読み出される。その後の４５度／２２５度小ラインＤ２４〜Ｄ２８の画素データの読み出しは、４５度方向への読み出しと、２２５度方向への読み出しとが順に繰り返して行われる。そして、最後の４５度小ラインＤ２８の画素データの読み出しは、右上小領域における左上端の画素で完了する。

この図１１に示す例においても、右上小領域における画素の読み出し完了位置は、左上小領域における画素の読み出し開始位置に空間的に連続する位置である。従って、オートフォーカス領域の画素データを繰り返して読み出すときには、ある読み出しにおけるオートフォーカス領域の画素データと、次の読み出しにおけるオートフォーカス領域の画素データとを、時間的および空間的に略連続することが可能となる。

図１２は、オートフォーカス領域内における画素の読出順序の第６の例を示す図である。

この図１２に示す例におけるオートフォーカス領域の小領域への分割は、図９に示した例と同様である。ただし、この図１２に示す例においては、４つの小領域の内の、上小領域は水平右方向に画素データが読み出される領域、右小領域は垂直下方向に画素データが読み出される領域、下小領域は水平左方向に画素データが読み出される領域、左小領域は垂直上方向に画素データが読み出される領域、となっている。さらに、この図１２に示す例においては、１つの小領域の画素データの読み出しを完了してから次の小領域の画素データの読み出しを開始するのではなく、４つの小領域を巡回しながら（具体的には螺旋状に）画素データを読み出すようになっている。

この図１２に示すようなオートフォーカス領域における画素データの読み出しは、より詳しくは、次のような順序で行われる。

まず、上小領域における最も上の水平小ラインＤ１の左端の画素から右端の画素へ向かって（すなわち水平右方向へ）順に、画素データが読み出される。

すると、次の画素データの読み出しは、水平小ラインＤ１の右端の画素に隣接する右小領域の垂直小ラインＤ２の上端の画素から下端の画素へ向かって（すなわち垂直下方向へ）順に行われる。

さらに、次の画素データの読み出しは、垂直小ラインＤ２の下端の画素に隣接する下小領域の水平小ラインＤ３の右端の画素から左端の画素へ向かって（すなわち水平左方向へ）順に行われる。

その次の画素データの読み出しは、水平小ラインＤ３の左端の画素に隣接する左小領域の垂直小ラインＤ４の下端の画素から上端の画素へ向かって（すなわち垂直上方向へ）順に行われる。

続く画素データの読み出しは、まだ画素データを読み出していない小ラインの内で、垂直小ラインＤ４の上端の画素に隣接している上小領域の水平小ラインＤ５の左端の画素から右端の画素へ向かって順に行われる。

その後も同様にして、画素データの読み出しが、垂直／水平小ラインＤ６，Ｄ７，Ｄ８，…，Ｄ２０の順に行われ、最後の垂直小ラインＤ２０の画素データの読み出しは、オートフォーカス領域のほぼ中心に位置する画素で完了する。

なお、この図１２に示す例においては、あるときのオートフォーカス領域の全画素の読み出し完了位置（図１２の例ではオートフォーカス領域のほぼ中心）は、次のオートフォーカス領域の全画素の読み出し開始位置（図１２の例ではオートフォーカス領域の左上角）とは隣接していない。従って、この図１２に示す例では、画素データの空間的な略連続性が得られるのは、オートフォーカス領域の全画素データを読み出す１回毎となる。

図７〜図１２に幾つかの例を示したように、オートフォーカス領域内における画素データの読出順序は、以下のような条件を満たすものとなっている。

（１）画素データの読み出しは、２次元面内の独立した２方向を含む複数方向に沿って行われる。

（２）ある方向における画素データの読み出しは、少なくとも１回、所定数以上の画素に渡って空間的に連続して行われる。

まず、条件（１）は、独立した２方向を含む複数方向（例えば、水平方向および垂直方向、あるいは右斜め方向および左斜め方向）の被写体パターンの何れに対しても、精度の高いオートフォーカスの合焦性能を得ることができるようにするための条件である。なお、この条件（１）は、独立した２方向を含めば良いために、３以上の方向を含んでいてももちろん構わない。

また、条件（２）は、検出可能な空間周波数の下限を所定値以上確保するための条件である。すなわち、ある程度の低い空間周波数を検出するためには、検出しようとする空間方向に沿って読み出す画素データがある程度の長さ連続している必要がある。そこで、この条件が設定されている。従って、オートフォーカス領域内を細かくジグザグに移動しながら画素データを読み出すような方法は、（１）の条件を満たしていても（２）の条件を満たしていないために、望ましくないことになる。さらに、条件（２）を満たし易くするための手段として、オートフォーカス領域を複数の小領域に分割して、各小領域内においては方向の正負を除いて、平行な方向にのみ読み出すようにしている（例えば、図７、図１０に示す例では、小領域の水平方向空間長さ、あるいは垂直方向空間長さが確保される。また、図８、図１１に示す例では、小領域の対角線空間長さが最大の空間長さとして確保される。さらに、図９、図１２に示す例では、最も外周側に位置する小ラインの長さが最大の空間長さとして確保される。）。

なお、オートフォーカス領域から時系列的に連続して読み出される画素に常に空間的な連続性が存在していると、後で図１３を参照して説明するようにデータの無効部分が発生することがないという利点があるために、図１０〜図１２に示した例の方が、図７〜図９に示した例よりも好ましいということができる。

また、上述では、オートフォーカス領域を４つの小領域に分割したが、上述した条件（１）および（２）を満たせば、これに限るものでないことはもちろんである。

次に、図１３は、オートフォーカス領域からの画素の読み出しを図７に示すように行ったときの、小ラインＤ１と小ラインＤ２との境界付近におけるデータ有効性の様子を示すタイミングチャートである。なお、この図１３においては、小ラインＤ１上のｊ番目の画素データをＤ１ｊ、小ラインＤ２上のｊ番目の画素データをＤ２ｊなどとして示し、１つの小ラインが７画素（ｊ＝０，…，６）で構成されているものとしている。

この図１３には、図３に示したような構成の１次元フィルタ部２６における各部の信号を示している。

画素分配部２１から１次元フィルタ部２６へ入力される画素データがＤ１６であるときまでは、１次元フィルタ部２６からの出力（Ｏ１４までの出力）は、小ラインＤ１上の画素データのみに基づくものとなる。

しかし、画素分配部２１から１次元フィルタ部２６へ入力される画素データがＤ２０になると、１次元フィルタ部２６からの出力Ｏ１５は、小ラインＤ１上の画素データと、小ラインＤ２上の画素データとが混合されたものとなる。このとき、画素データＤ１３〜Ｄ１６には空間的連続性があるものの、画素データＤ１６と画素データＤ２０とには空間的連続性がない（図７参照）（なお、図１３においては、空間的不連続性が発生する部分を１点鎖線により示している）。従って、このときの出力データＯ１５には、空間的不連続性に起因するノイズ（エッジノイズ）が含まれることになり、オートフォーカス用のＡＦ評価値を算出するのにこの出力データＯ１５を用いることは好ましくない。この事情は、その後の出力データＯ１６，Ｏ２０，Ｏ２１についても同様である。

そこで、図３に示す１次元フィルタ部２６への入力と遅延部４６〜４９の出力Ｐ１〜Ｐ４とに、異なる小ラインに属する画素データが含まれている場合には、終了点マスクまたは開始点マスクを機能させて、１次元フィルタ部２６からの出力データのデータ有効性が無効となるようにしている（図１３においては、出力データが無効となる部分にハッチングを付している）（なお、この出力データの有効性／無効性の結果は、後段の累積加算部２７において用いられる。すなわち、累積加算部２７により累積加算が行われるのは、有効な１次元フィルタ部２６からの出力データのみである。）。ここに、データ有効性の有無は、終了点マスクと開始点マスクとの論理和の否定となっている。すなわち、終了点マスクと開始点マスクとの何れか一方が真（有効に機能している）場合には、論理和の否定は偽であるために、出力データは無効である。また、終了点マスクと開始点マスクとの両方が偽（有効に機能していない）場合には、論理和の否定は真であるために、出力データは有効である。

なお、この図１３に示す例では、終了点マスクと開始点マスクとの何れを用いるかは、出力Ｐ２のデータが先行する小ラインに属する画素データであるか後続する小ラインに属する画素データであるかに応じて決定している。すなわち、出力Ｐ２のデータが、先行する小ラインに属する画素データである場合には終了点マスクを用い、後続する小ラインに属する画素データである場合には開始点マスクを用いている。

このような画素データの空間的な不連続性に起因するエッジノイズを除去する必要があるのは、図７から図９に示したような読出順序で画素データを読み出した場合である。

一方、図１０から図１２に示したような（略一筆書きの）読出順序で画素データを読み出した場合には、画素データの空間連続性がほぼ保たれているために、エッジノイズが仮に発生したとしてもその大きさは小さいと想定され、実質上無視することが可能である。従って、図１０から図１２に示したような読出順序で画素データを読み出す場合には、この図１３に示したような処理を行わなくても構わない。これにより、オートフォーカス領域から読み出される画素データを無駄なくＡＦ評価値の算出に用いることができ、より精度の高いオートフォーカスを達成することが可能となる（あるいは、同一の精度のＡＦ評価値を得ようとする場合に、無駄な画素が発生しないために読み出すべき画素数をより少なくすることができ、より短い画素データの読み出し時間を達成することが可能となる）。

次に、図１４はオートフォーカス領域からの画素の読み出しを図１２に示すように行うときの、行デコーダと列デコーダとへ印加する読出選択信号の例を示す図である。なお、この図１４においては、オートフォーカス領域ＡＲＥＡが、５×５画素構成である場合の例を示している。

図５を参照して上述したように、任意の位置の１つの着目画素の画素データのみを読み出すときには、行デコーダにより着目画素に接続されている水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加するとともに、列デコーダにより着目画素に接続されている垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンすれば良い。

そして、図１２に示したような読出順序を実行しようとするときには、オートフォーカス領域ＡＲＥＡ内の左上の画素から、時計回りにかつ外側から内側に向けて螺旋状に画素データを読み出すことになる。

すなわち、まず、画素データＤ００から水平右方向に画素データＤ０４までを読み出し、次に画素データＤ０４の下に隣接する画素データＤ１４から垂直下方向に画素データＤ４４までを読み出し、画素データＤ４４の左に隣接する画素データＤ４３から水平左方向に画素データＤ４０までを読み出し、画素データＤ４０の上に隣接する画素データＤ３０から垂直上方向に画素データＤ１０（この画素データＤ１０は、最初に読み出した画素データＤ００の下に隣接している）までを読み出す。ここまでで最外周側の画素データの読み出しが終了したために、次に１画素分内周側に移って同様に順次読み出しを行い、さらに同様の動作を行ってオートフォーカス領域ＡＲＥＡの中心付近の画素データＤ２２を読み出したところで、オートフォーカス領域ＡＲＥＡ内の全画素データの読み出しが完了する。

続いて、図１５は撮像素子から並列的に多線読み出しを行う場合の、オートフォーカス領域と読み出し線との対応例を示す図である。

オートフォーカス領域は複数設けられていて、図１５においてはＡＲＥＡ１〜ＡＲＥＡ３までが図示されている（なお、オートフォーカス領域ＡＲＥＡ１は一部分のみが図示されている）。そして、この図１５に示す例では、各オートフォーカス領域ＡＲＥＡ１〜ＡＲＥＡ３は、縦横５×５画素の構成となっている。

また、読出線は、この図１５に示す例では、２本となっている。

まず、行方向および列方向の２次元状に配列された複数の画素ＰＩＸの各行に、水平選択線ＨＬが配設されて接続されている。そして、各水平選択線ＨＬは、行デコーダにそれぞれ接続されている。この部分の構成は、図５に示した１線読出の例と同様である。

一方、２次元状に配列された画素ＰＩＸの各列に沿って、第１の垂直読出線ＶＬ１と第２の垂直読出線ＶＬ２との２本が配設されている。そして、画素ＰＩＸは、５行毎に、第１の垂直読出線ＶＬ１と第２の垂直読出線ＶＬ２とに交互に接続されている。つまり、ｎ＝０，１，２，…としたときに、１０ｎ＋１，１０ｎ＋２，１０ｎ＋３，１０ｎ＋４，１０ｎ＋５行目の各行の画素ＰＩＸは第１の垂直読出線ＶＬ１に接続され、１０ｎ＋６，１０ｎ＋７，１０ｎ＋８，１０ｎ＋９，１０（ｎ＋１）行目の各行の画素ＰＩＸは第２の垂直読出線ＶＬ２に接続されている。

さらに、第１の垂直読出線ＶＬ１は列トランジスタＴｒＣを介して第１の出力線ＯＬ１に、第２の垂直読出線ＶＬ２は列トランジスタＴｒＣを介して第２の出力線ＯＬ２に、それぞれ接続されている。また、第１の垂直読出線ＶＬ１に接続された各列トランジスタＴｒＣのゲートは第１列デコーダに、第２の垂直読出線ＶＬ２に接続された各列トランジスタＴｒＣのゲートは第２列デコーダに、それぞれ接続されている。なお、第１の出力線ＯＬ１上には第１の出力アンプＡＭＰ１が、第２の出力線ＯＬ２上には第２の出力アンプＡＭＰ２が、それぞれ接続されている。そして、第１の出力アンプＡＭＰ１の出力は１次元フィルタ部２６へ導かれるようになっている一方、第２の出力アンプＡＭＰ２の出力は１次元フィルタ部２６へ導かれることはない。

このような構成により、全てのオートフォーカス領域ＡＲＥＡ１〜ＡＲＥＡ３の画素データは第１出力として読み出され、第２出力として読み出されることはない。このような、１つのオートフォーカス領域の画素データは全て、１つの出力線から読み出される構成は、上述したような１次元フィルタ処理を行うためには必要である。そして、このような構成により、例えば、第１出力はＡＦ検出用に用い、第２出力はライブビュー表示用に用いる、などの使い分けが可能となる。

なお、図１５においてオートフォーカス領域の構成を縦横５×５画素としたのは単なる一例であるので、その他の画素構成を採用してももちろん構わない。また、図１５においては、多線読み出しとして２線読み出しを例に挙げているが、読み出しをより高速化するために、３線もしくはそれ以上の多線読み出しを採用しても構わない。例えば、ｎ（ｎは２以上の整数）線読み出しを行う場合に、オートフォーカス領域の画素データが読み出されない線を１本以上設ければ（逆にいえば、オートフォーカス領域の画素データが読み出される線を（ｎ−１）本以下とすれば）、上述したようなＡＦ検出用とライブビュー表示用との使い分けが可能となる。このときには、上述したような、１つのオートフォーカス領域の画素データは全て１つの出力線から読み出されるという構成が、もちろん必要である。ただし、オートフォーカス領域が異なれば、出力線が異なっても構わない。そして、オートフォーカス領域の画素データが読み出される読出線には、フィルタ処理部（特に、１次元フィルタ部。累積加算部は、各１次元フィルタ部に共通となるように１つだけ設ける構成でも構わない。）がそれぞれ接続されていることになる（ただし、この場合でも、１次元フィルタ部の数は（ｎ−１）個以下となるために、全線に１次元フィルタ部をそれぞれ設ける場合よりも回路規模を幾らか小さくすることが可能である）。

このような実施形態１によれば、独立した２方向を含む複数方向（例えば、水平方向および垂直方向）に連続な画像データを読み出すようにしたために、独立した２方向を含む複数方向（例えば、水平方向および垂直方向）に変化するＡＦ評価値を得ることができ、被写体パターンが何れの方向であっても（そして、撮像装置自体が縦位置であるか横位置であるかに関わらず）確実に合焦させることができる。

また、一画面分の画像データの読出時間内で（つまり、複数画面分の画像データの読出時間を要することなく）画像データを読み出すようにしたために、読出時間を短縮し、複数画面分の画像データを処理する場合のような処理すべき画像データが増大するのを防止し、ひいては処理時間を短縮することができる。

さらに、画像データを時系列的に１画素毎に読み出して１次元フィルタ処理（つまり、２次元フィルタ処理等よりも処理負荷が小さく高速な処理）を行うようにしたために、リアルタイム処理が可能となってフレームメモリ等が不要となり、処理時間、処理回路規模、消費電力、コストの全てを抑制し、装置の小型化を図ることができる。従って、画像データの読出時間が短く処理も高速であるために、動体へのＡＦ追尾性能も高いものとなる。

そして、幾つかの例においては、オートフォーカス領域内の全画素について空間的な（あるいは幾何学的な）連続性を保ちながら画素データを読み出すようにしたために、空間的な不連続性に起因するエッジノイズの発生をほぼ無視することが可能となり、オートフォーカス領域内の全画素データをＡＦ評価値の算出に有効に用いることができる。その結果、ＡＦ評価値が、より多い画素数の画素データに基づいて求められたＳ／Ｎ比の高いものとなり、ＡＦ評価の信頼性や精度が高まる。

また、オートフォーカス領域として画面内における離散的なスポット領域を設定して、オートフォーカス処理時には不要な領域から画像データを読み出さないようにすることも可能であり、この場合には、読出フレームレートを上げてＡＦ検出の高速化を図ることができる。

さらに、オートフォーカス領域を複数設定する場合には、１つのオートフォーカス領域の画像データは１つの読出線から時系列的に１画素毎に読み出されるようにしたために、１次元フィルタ処理を支障なく行うことができる。

そして、複数の読出線を設けて読み出しを行う場合には、読出速度をより高速化することが可能になると共に、少なくとも１つの読出線はオートフォーカス領域以外の画素データを読み出す専用に確保しているために、ＡＦ検出と例えばライブビューとを同時に並列して行うことが可能となる。

なお、上述においては、撮像素子１１に２次元状に配列された複数の画素を、１画素単位で読み出す（つまり、１画素が１つの読み出し単位である読出画素となる）例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画素を１画素単位で読み出す代わりに、複数画素毎に画素加算して読み出す技術も知られている。そこで、撮像素子１１に２次元状に配列された複数の画素を、１以上の画素毎にまとめて読出画素として、撮像素子１１に複数の読出画素が２次元状に配列されているとみなし、上述したような処理を１画素単位に代えて１読出画素単位で行うようにしても構わない。

また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

１…レンズ
２…カメラ本体
３…ズームレンズ部
４…フォーカスレンズ部
５…絞り部
６…レンズ制御マイコン
１１…撮像素子
１２…タイミングジェネレータ（ＴＧ）（読出制御部）
１３…アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
１４…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１５…ＬＣＤ表示部
１６…外部フラッシュメモリ
１７…ＲＡＭ
１８…システム制御マイコン（読出制御部）
２１…画素分配部
２２…表示処理部
２３…フレームバッファ
２４…記録処理部
２５…フィルタ処理部
２６…１次元フィルタ部
２７…累積加算部
３１…ＡＦ制御部
３２…露出制御部
４１〜４５…係数乗算部
４６〜４９…遅延部
５１〜５３…加算部
ＡＲＥＡ，ＡＲＥＡ１〜ＡＲＥＡ３…オートフォーカス領域

Claims (4)

1. ２次元状に配列された複数の画素を有する撮像素子と、
   前記２次元状に配列された複数の画素を、１以上の画素毎にまとめて読出画素として、前記撮像素子に複数の読出画素が２次元状に配列されているとみなし、該２次元状の読出画素配列の独立した２方向を含む複数方向に所定数以上の読出画素に渡って空間的に連続するように、時系列的に１読出画素毎に画像データを読み出させるよう前記撮像素子を制御する読出制御部と、
   前記撮像素子から時系列的に１読出画素毎に読み出された画像データに１次元フィルタ処理を行い、ＡＦ評価値を検出するフィルタ処理部と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記読出制御部は、前記撮像素子の２次元状の読出画素配列中に設定された、２次元状に配列された複数の読出画素でなるオートフォーカス領域について、画像データを読み出させるための前記撮像素子の制御を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記読出制御部は、さらに、一の前記オートフォーカス領域から時系列的に１読出画素毎に読み出される画像データが全て空間的に連続するように、前記撮像素子を制御するものであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子は、画像データを並列的に読み出すための複数の読出線を有し、一の前記オートフォーカス領域からの画像データは全て一の読出線から読み出されるように構成され、かつ、前記複数の読出線の内の少なくとも一の読出線は前記オートフォーカス領域からの画像データが読み出されることはないように構成され、
   前記オートフォーカス領域からの画像データが読み出される読出線には、前記フィルタ処理部がそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

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