JP6444254B2 - 焦点検出装置、撮像装置、焦点検出方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置及びそれを備えた撮像装置に関する。

撮像装置のオートフォーカス(AF: Auto focusing)に用いる焦点検出として、位相差方式がある。位相差方式の焦点検出では、撮像レンズの異なる瞳面を通過した光に基づく画像信号に基づいて焦点検出が行われる。

例えば、特許文献１には、１つのマイクロレンズと複数の光電変換部を有する画素を備える撮像素子による焦点検出技術が開示されている。この技術によれば、異なる射出瞳を通過した光を複数の光電変換部で光電変換し、これにより得られた複数の画像信号を用いて焦点検出を行っている。その際、焦点検出演算領域を分割し、各々の分割領域の画像信号から求めた相関波形を加算することにより焦点検出領域の大きさを調節している。このようにして、被写体に適した焦点検出が行われる。

特開２０１３−０７２９０６号公報

しかしながら、上述の特許文献に記載されている技術では、より広範囲の領域で焦点検出を行おうとする場合、画素のデータを多く出力することが必要になり、処理時間が増大し得る。これにより動画撮影時等においてはフレームレートに制限が生じることがある。これに対し、焦点検出演算領域の大きさを制限して処理時間を低減させることもできる。しかしながら、この場合には、複数フレームに渡って焦点検出演算領域の位置を変えながら焦点検出を行う必要がある。この場合、合焦に至るまでに要する時間が増大することがある。

そこで、本発明は、広範囲かつ短時間に焦点検出を行うことが可能な焦点検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点による焦点検出装置は、焦点検出信号を出力する複数の画素が行列状に配列された画素アレイと、前記画素アレイの各列を複数の領域に対応付けるための設定を行う設定手段と、前記画素アレイの行ごとに、前記設定手段によって設定された複数の領域の中から前記焦点検出信号を出力させる領域を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された領域の画素から前記焦点検出信号を読み出す読み出し手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、広範囲かつ短時間に焦点検出を行うことが可能な焦点検出装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る画素の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像素子の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る水平選択回路の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の読み出し動作を示すタイミングチャートである。 位相差方式の焦点検出の概念を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るＡＦ演算部の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る相関演算回路の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のサーチモードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の通常モードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る撮像装置のサーチモードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のサーチモードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の通常モードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係る撮像装置を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に関し、画像中に検出される顔の位置を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の顔優先モードにおける読み出し領域を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に関し、画像中に検出される顔の位置を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の顔優先モードにおける読み出し領域を説明する図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による焦点検出装置を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。図１では、撮像装置本体（カメラ本体）と撮像レンズ（撮像光学系）とが一体となった撮像装置を示している。しかしながら、本発明が適用される実施形態は、これに限定されるものではなく、撮像レンズが撮像装置本体に対して交換可能に装着される撮像システムにも適用可能である。また、以下に示す実施形態では、撮像装置は焦点検出装置としての機能を含んでいるため、撮像装置は焦点検出装置でもある。

撮像装置は、撮像素子１００、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１０１、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１０２、ＣＰＵ１０３、操作部１０４、ＲＯＭ１０５、表示部１０６、ＲＡＭ１０７、画像処理部１０８、記録部１０９及びＡＦ演算部１１０を有する。撮像装置はさらに、フォーカルプレーンシャッタ１１１、フォーカス駆動回路１１２、絞り駆動回路１１３、フォーカスアクチュエータ１１４、絞りアクチュエータ１１５、第３レンズ群１１６、第２レンズ群１１７、絞り１１８及び第１レンズ群１１９を有する。

撮像素子１００は、動画像又は静止画像を撮影する機能を有している。この撮像素子１００は、撮像光学系により形成される被写体の光学像を電気信号に変換して、アナログ信号である画像信号として出力する。撮像素子１００から出力されたアナログ信号は、ＡＦＥ１０２において、ゲインが調整されるとともに、所定の量子化ビットに応じてデジタル信号（画像データ）に変換される。撮像素子１００は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１０１によってその駆動タイミングが制御される。

なお、図１に示す例では撮像素子１００から出力されるアナログ信号をＡＦＥ１０２にてデジタル信号に変換する構成が示されているが、この限りではない。例えば、撮像素子１００内でアナログデジタル変換が行われ、撮像素子１００からデジタル信号が出力される構成であってもよい。また、図１に示す例では撮像素子１００外部にあるＴＧ１０１が撮像素子１００の駆動タイミングを制御する構成だが、撮像素子１００内部に駆動タイミングを制御するＴＧ１０１の機能が設けられていてもよい。

ＣＰＵ１０３は、撮像装置を統括的に制御する制御手段としての機能を有する。画像処理部１０８は撮影の結果得られた画像データの補正や圧縮等の処理を行う。

ＲＡＭ１０７は、ＡＦＥ１０２から出力される画像データ及び画像処理部１０８で処理された画像データを記憶するためのメモリ（画像メモリ）であり、さらに、ＲＡＭ１０７は後述するＣＰＵ１０３によってワークメモリとしても用いられる。なお、ＲＡＭ１０７は、アクセス速度が問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。

ＲＯＭ１０５には、ＣＰＵ１０３上で動作するプログラムが格納される。一例としては、ＲＯＭ１０５としてフラッシュＲＯＭが用いられるが、アクセス速度が問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。

記録部１０９は、例えば、不揮発性メモリ又はハードディスクである。記録部１０９には、例えば、静止画像データ及び動画像データが記録される。図１では、記録部１０９が撮像装置に含まれているように記載されているが、記録部１０９は、コネクタを介して着脱可能な不揮発性メモリ又はハードディスク等の記録媒体であってもよい。

操作部１０４は、撮影命令、撮像条件の設定等のユーザからの操作をＣＰＵ１０３に対して行う際に用いられるインターフェースである。表示部１０６は、ＣＰＵ１０３の制御により撮影の結果得られた静止画像及び動画像の表示、メニューの表示等を行う。

ＡＦ演算部１１０は、ＡＦＥ１０２から出力される画像データに基づいて、焦点検出を行う。焦点検出処理の詳細については後述する。

撮像装置に入射された光は、第１レンズ群１１９、絞り１１８、第２レンズ群１１７、第３レンズ群１１６、フォーカルプレーンシャッタ１１１をこの順に通過して撮像素子１００に入射される。第１レンズ群１１９は、光軸方向に進退可能に保持される。絞り１１８は、その開口径を調節するように動作可能であり、撮影時の光量調節を行う機構である。絞り１１８及び第２レンズ群１１７は、一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１１９の進退動作との連動により、変倍機能（ズーム機能）を実現する。第３レンズ群（フォーカスレンズ）１１６は、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。

フォーカルプレーンシャッタ１１１は、静止画撮影時に露光秒時を調節するシャッタである。本実施形態ではフォーカルプレーンシャッタ１１１、すなわちメカニカルシャッタにより撮像素子１００の露光秒時を調節する構成であるが、この限りではない。例えば、撮像素子１００が電子シャッタ機能を有し、制御信号により電子的に電荷蓄積時間を制御することで露光秒時を調節する構成であってもよい。

フォーカス駆動回路１１２は、ＡＦ演算部１１０の焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１１６を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。絞り駆動回路１１３は、絞りアクチュエータ１１５を駆動制御して絞り１１８の開口径を制御する。

次に、図１に示す撮像素子１００の構成を図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを用いてより詳細に説明する。

図２Ａは、撮像素子１００内の画素２００の構成を示す回路図である。画素２００は、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂ、転送スイッチ２０２ａ、２０２ｂ、フローティングディフュージョン領域２０３、増幅部２０４、リセットスイッチ２０５及び選択スイッチ２０６を有する。なお、各スイッチはＭＯＳトランジスタ等により構成され得る。以下の説明では各スイッチは一例としてＮ型のＭＯＳトランジスタであるものとするが、各スイッチはＰ型のＭＯＳトランジスタであってもよく、その他のスイッチング素子であってもよい。

このように、本実施形態における撮像素子１００は、１つの画素２００内に、２つのフォトダイオードを有する。ただし、各画素２００に設けられるフォトダイオードの個数は図２Ａに示される２つに限定されず、３つ以上（例えば、４つ）設けられてもよい。本実施形態においてフォトダイオード２０１ａ、２０１ｂは、後述するように、焦点検出画素として機能するとともに、撮像画素としても機能する。

フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂは、同一のマイクロレンズを通過した光を受光し、光電変換によりその受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。フォトダイオード２０１ａにより得られる信号をＡ信号、フォトダイオード２０１ｂにより得られる信号をＢ信号と呼ぶ。

転送スイッチ２０２ａはフォトダイオード２０１ａとフローティングディフュージョン領域２０３との間に接続され、転送スイッチ２０２ｂはフォトダイオード２０１ｂとフローティングディフュージョン領域２０３との間に接続される。転送スイッチ２０２ａ、２０２ｂは、それぞれフォトダイオード２０１ａ、２０１ｂで発生した電荷を共通のフローティングディフュージョン領域２０３に転送する素子である。転送スイッチ２０２ａ、２０２ｂは、それぞれ制御信号ＴＸ＿Ａ、ＴＸ＿Ｂによって制御される。

フローティングディフュージョン領域２０３は、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。

増幅部２０４は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタである。増幅部２０４のゲートは、フローティングディフュージョン領域２０３に接続され、増幅部２０４のドレインは電源電位ＶＤＤを供給する共通電源２０８に接続される。増幅部２０４は、フローティングディフュージョン領域２０３に保持された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画像信号として出力する。

リセットスイッチ２０５は、フローティングディフュージョン領域２０３と共通電源２０８との間に接続される。リセットスイッチ２０５は、制御信号ＲＥＳによって制御され、フローティングディフュージョン領域２０３の電位を電源電位ＶＤＤにリセットする機能を有する。

選択スイッチ２０６は、増幅部２０４のソースと垂直出力線２０７の間に接続される。選択スイッチ２０６は、制御信号ＳＥＬによって制御され、増幅部２０４で増幅された画像信号を垂直出力線２０７に出力する。

図２Ｂは、撮像素子１００の構成を示す図である。撮像素子１００は、画素アレイ２３４、垂直選択回路２０９、電流源負荷２１１、読み出し回路２１２、共通出力線２３０、２３１、水平選択回路２３２及び出力アンプ２３３を有する。

画素アレイ２３４は、行列状に配置された複数の画素２００を有する。図２Ｂには説明を簡略化するために、水平方向にｎ＋１画素、垂直方向に４画素を示しているが、画素２００の行数及び列数は任意である。また、各画素２００には複数色のカラーフィルタのうちいずれか１つが設けられている。図２Ｂに示す例では、カラーフィルタの色は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）とする。これらの各画素２００はベイヤー配列に従って配置される。

垂直選択回路２０９は、行ごとに設けられた駆動信号線２１０を介して、各行の画素２００に制御信号を出力する。なお、図２Ｂでは駆動信号線２１０は、簡略化のため、行ごとに１本ずつ図示されているが、実際には行ごとに複数の駆動信号線が接続される。

同じ列の画素２００は列ごとに設けられた垂直出力線２０７に共通接続される。各画素２００から出力される信号は、この垂直出力線２０７を介して読み出し回路２１２に入力され、読み出し回路２１２で処理される。電流源負荷２１１は各列の垂直出力線２０７に接続される。

水平選択回路２３２は、制御信号ＨＡＢ（０）〜ＨＡＢ（ｎ）、ＨＡ（０）〜ＨＡ（ｎ）信号を出力することで、複数の読み出し回路２１２の中から信号を出力させる列を順次選択する。選択された行の読み出し回路２１２は、共通出力線２３０、２３１を介して出力アンプ２３３に処理した信号を出力する。

次に、読み出し回路２１２の具体的な回路構成を説明する。読み出し回路２１２は、クランプ容量２１３、フィードバック容量２１４、オペアンプ２１５、基準電圧源２１６、保持容量素子２１７〜２２０及びスイッチ２２１〜２２９を有する。

垂直出力線２０７により読み出し回路２１２に入力される信号はクランプ容量２１３を介してオペアンプ２１５の反転入力端子に入力される。オペアンプ２１５の非反転入力端子には、基準電圧源２１６から基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。フィードバック容量２１４はオペアンプ２１５の反転入力端子と出力端子の間に接続される。スイッチ２２９もオペアンプ２１５の反転入力端子と出力端子の間に接続され、フィードバック容量２１４の両端をショートさせる機能を有する。スイッチ２２９は制御信号ＲＥＳ＿Ｃにより制御される。

オペアンプ２１５の出力端子は、スイッチ２２１、２２２、２２３、２２４の一端と接続される。スイッチ２２１は制御信号ＴＳ＿ＡＢで制御され、スイッチ２２３は、制御信号ＴＳ＿Ａ信号で制御され、スイッチ２２２、２２４は制御信号ＴＮで制御される。

スイッチ２２１、２２２、２２３、２２４の他端は、それぞれ保持容量素子２１７、２１８、２１９、２２０の一端及びスイッチ２２５、２２６、２２７、２２８の一端と接続される。保持容量素子２１７、２１８、２１９、２２０の他端は接地される。保持容量素子２１７、２１９は信号電圧（Ｓ信号）を保持するための容量素子であり、保持容量素子２１８、２２０はノイズ電圧（Ｎ信号）を保持するための容量素子である。後述する動作により、Ｓ信号のうち、保持容量素子２１７にはＡ信号とＢ信号が加算されたＡＢ信号が、保持容量素子２１９にはＡ信号がそれぞれ保持される。

スイッチ２２５、２２７の他端は共通出力線２３０と接続され、スイッチ２２６、２２８の他端は共通出力線２３１と接続される。スイッチ２２５、２２６は水平選択回路２３２からの制御信号ＨＡＢ（ｍ）信号で制御され、スイッチ２２７、２２８は制御信号ＨＡ（ｍ）信号で制御される。ここで、ｍは制御信号線が接続されている読み出し回路２１２の列番号を示す。保持容量素子２１７、保持容量素子２１９に保持された信号は共通出力線２３０を介して出力され、保持容量素子２１８、２２０に保持された信号は共通出力線２３１を介して、出力アンプ２３３に出力される。この動作を水平転送と呼ぶ。

図２Ｃは、水平選択回路２３２の構成を示す図である。水平選択回路２３２は、アドレスオフセット保持部２４１〜２４３、アドレスオフセット制御回路２４０、セレクタ２３８、２３９、加算器２３６、カウンタ２３７、デコーダ２３５、複数のＨＡ生成回路２４４及び複数のＨＡＢ生成回路２４５を有する。

垂直選択回路２０９は、アドレスオフセット制御回路２４０に、読み出し行を示す垂直選択カウンタ値Ｖを出力する。アドレスオフセット制御回路２４０は、垂直選択カウンタ値Ｖに基づいて、読み出し行に応じてアドレスオフセットを切り替えるための制御信号ＳＥＬ＿ＡＯをセレクタ２３９に出力する。本実施形態では、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯは、垂直選択カウンタ値Ｖを３で除算した結果の余りである０、１又は２のいずれかの値である。

アドレスオフセット保持部２４１〜２４３には、Ａ像信号の水平転送が開始される列番号が格納される。この列番号はＣＰＵ１０３により設定される。セレクタ２３９は、入力される制御信号ＳＥＬ＿ＡＯが０の場合には、アドレスオフセット保持部２４１に保持されたアドレスオフセットをセレクタ２３８に出力する。同様に、セレクタ２３９は、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯが１、２の場合には、それぞれアドレスオフセット保持部２４２、２４３に保持されたアドレスオフセットをセレクタ２３８に出力する。

セレクタ２３８は、ＴＧ１０１から出力される制御信号ＳＥＬ＿ＨＡにより制御される。制御信号ＳＥＬ＿ＨＡは、Ａ像信号の水平転送時にＨｉｇｈ（Ｈ）となり、そうでないときにＬｏｗ（Ｌ）となる信号である。セレクタ２３８は、ＳＥＬ＿ＨＡがＨ（‘１’）のときにセレクタ２３９から入力されるアドレスオフセットを出力し、制御信号ＳＥＬ＿ＨＡがＬ（‘０’）のときに０の値を出力する。

加算器２３６は、セレクタ２３８から出力されるアドレスオフセット又は０の値と、カウンタ２３７で生成されるインクリメント値とを加算して、水平転送を行う列番号を生成し、デコーダ２３５に出力する。デコーダ２３５は入力された列番号をデコードし、各列の転送を制御する信号である制御信号Ｈ（０）〜Ｈ（ｎ）を出力する。ＨＡ生成回路２４４及びＨＡＢ生成回路２４５は、画素２００の各列に対応して、ｎ＋１個ずつ設けられている。制御信号Ｈ（０）〜Ｈ（ｎ）は、対応するＨＡ生成回路２４４及びＨＡＢ生成回路２４５に入力される。

ＨＡ生成回路２４４は、制御信号Ｈ（０）〜Ｈ（ｎ）と制御信号ＳＥＬ＿ＨＡの論理積を出力する。すなわち、ＨＡ生成回路２４４は、Ａ像の水平転送時にＨＡ（０）〜ＨＡ（ｎ）を出力する。ＨＡＢ生成回路２４５は、制御信号Ｈ（０）〜Ｈ（ｎ）と論理反転された制御信号ＳＥＬ＿ＨＡとが入力され、その論理積を出力する。すなわち、ＨＡＢ生成回路２４５は、ＡＢ像信号の水平転送時に制御信号ＨＡＢ（０）〜ＨＡＢ（ｎ）を出力する。

以上のようにして、水平選択回路２３２は、スイッチ２２５、２２６を制御する制御信号ＨＡＢ（０）〜ＨＡＢ（ｎ）と、スイッチ２２７、２２８を制御する制御信号ＨＡ（０）〜ＨＡ（ｎ）とを出力する。なお、アドレスオフセットの指定方法や、アドレスオフセット制御回路２４０の動作は上述の限りではない。転送開始列を行ごとに変更することができればよく、適宜変形することが可能である。

図２Ｄは、撮像装置の読み出し動作を示すタイミングチャートである。以下、図２Ｄを参照しつつ画像信号の１行分の読み出し動作について説明する。なお、各制御信号がＨのときに各スイッチはオンになり、Ｌのときに各スイッチはオフになるものとする。

時刻ｔ１において、制御信号ＴＸ＿Ａ、ＴＸ＿ＢがＨになり、転送スイッチ２０２ａ、２０２ｂがオンになる。これにより、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂに蓄積された電荷は、転送スイッチ２０２ａ、２０２ｂを介して増幅部２０４のゲートに転送され、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂはリセットされる。時刻ｔ２において、制御信号ＴＸ＿Ａ、ＴＸ＿ＢをＬとし、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂへの光電荷の蓄積が開始される。

所定の時間だけ光電荷の蓄積を行った後の時刻ｔ３において、選択スイッチ２０６の制御信号ＳＥＬがＨになり、増幅部２０４のソースが垂直出力線に接続される。時刻ｔ４において、リセットスイッチ２０５の制御信号ＲＥＳをＬとすることでフローティングディフュージョン領域２０３のリセットを解除する。このとき、フローティングディフュージョン領域２０３の電位に応じたリセット信号レベルの電位が増幅部２０４を介して垂直出力線２０７に読み出され、読み出し回路２１２に入力される。

その後、時刻ｔ５において、制御信号ＲＥＳ＿ＣがＬになると、垂直出力線２０７に読み出されたリセット信号レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に基づく電圧がオペアンプ２１５から出力される。時刻ｔ６において、制御信号ＴＮがＨになり、スイッチ２２２、２２４がオンになる。時刻ｔ７において、制御信号ＴＮがＬになり、スイッチ２２２、２２４がオフになる。これらの動作により、オペアンプ２１５の出力電圧が保持容量素子２１８、２２０に保持される。

次に、時刻ｔ８において、制御信号ＴＸ＿ＡがＨになり、フォトダイオード２０１ａの光電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。その後、時刻ｔ９において、制御信号ＴＸ＿ＡがＬになる。この動作により、フォトダイオード２０１ａに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。そして、その変化に応じた電圧が増幅部２０４及び垂直出力線２０７を介して読み出し回路２１２へ出力される。オペアンプ２１５は、入力された電圧をクランプ容量２１３とフィードバック容量２１４の比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。

時刻ｔ１０において、制御信号ＴＳ＿ＡがＨになり、スイッチ２２３がオンになる。時刻ｔ１１において、制御信号ＴＳ＿ＡがＬになり、スイッチ２２３がオフになる。これらの動作により、オペアンプ２１５の出力電圧が保持容量素子２１９に保持される。

時刻ｔ１２において、再び制御信号ＴＸ＿ＡがＨになるとともに制御信号ＴＸ＿ＢもＨとなる。この動作により、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂの双方の光電荷がともにフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。転送された電荷に基づく電圧はフォトダイオード２０１ａの光電荷に基づく電圧を読み出した際と同様に読み出し回路２１２へ出力され、オペアンプ２１５を介して出力される。

時刻ｔ１４において、制御信号ＴＳ＿ＡＢがＨとなり、スイッチ２２１がオンになる。その後、時刻ｔ１５において、制御信号ＴＳ＿ＡＢがＬとなり、スイッチ２２１がオフになる。これらの動作により、オペアンプ２１５の出力電圧が保持容量素子２１７に保持される。

以上の動作により、Ｎ信号、Ａ信号、ＡＢ信号が各保持容量素子に保持される。保持容量素子２１７と保持容量素子２１８の差電圧を取得することにより、ノイズが除去されたＡＢ信号が得られる。このＡＢ信号は撮影された画像を構成するデータとして用いられる。また、保持容量素子２１９と保持容量素子２２０の差電圧を取得することにより、フォトダイオード２０１ａからの出力信号であるノイズが除去されたＡ信号が得られる。このＡ信号は焦点検出信号として用いられる。

次に、時刻ｔ１６において、制御信号ＲＥＳがＨになり、フローティングディフュージョン領域２０３が再びリセット状態になる。その後、時刻ｔ１７において、制御信号ＳＥＬ＿ＨＡがＨになる。本動作により、セレクタ２３８にはアドレスオフセット保持部２４１〜２４３に設定されたアドレスオフセットのうちのいずれかが出力される。

その後、時刻ｔ１８〜ｔ１９の間に、カウンタ２３７を動作させることにより水平選択回路２３２から出力される制御信号ＨＡ（ｍ）が順次ＬからＨになり、Ｌに戻る。これに伴い、スイッチ２２７、２２８がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列の保持容量素子２１９、２２０に保持された電圧は共通出力線２３０、２３１へそれぞれ読み出され、出力アンプ２３３に入力される。出力アンプ２３３は差動増幅器であるため、これらの電圧の差電圧がＡ信号として出力される。

ここで、制御信号ＨＡ（ｍ）が一時的にＨになる画素列は図２Ｄの駆動タイミングに示されるように第ｈ〜ｉ列目であり、それ以外の列に対応する制御信号ＨＡ（ｍ）は常にＬレベルのままである。したがって、Ａ信号が読み出される画素列は第ｈ〜ｉ列目のみとなる。本実施形態では、第ｈ〜ｉ列は水平画素数（ｎ＋１）を３分割した（ｎ＋１）／３列とする。すなわち、第ｈ〜ｉ列の列数は（ｎ＋１）列より少ない列数である。各行の読み出し開始列である第ｈ列は、アドレスオフセット保持部２４１〜２４３に設定されるアドレスオフセットに基づき決定される。

その後、時刻ｔ２０において、制御信号ＳＥＬ＿ＨＡがＬになる。本動作によりセレクタ２３８の出力値は０になる。

次に、時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間において、水平選択回路２３２から出力される制御信号ＨＡＢ（ｍ）が順次ＬからＨになり、Ｌに戻る。これに伴い、スイッチ２２５、２２６がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列の保持容量素子２１７、保持容量素子２１８に保持された電圧は共通出力線２３０、２３１へそれぞれ読み出され、出力アンプ２３３に入力される。これらの電圧の差電圧がＡＢ信号となる。ここで、制御信号ＨＡＢ（ｍ）は図２（ｄ）の駆動タイミングに示すように第０〜ｎ列のすべての列で一時的にＨになる。したがって、ＡＢ信号はすべての列から読み出される。

以上の動作が行ごとに順次行われ、Ａ信号、ＡＢ信号の読み出しが完了する。出力された信号はＡＦＥ１０２においてデジタル信号に変換される。

次に撮像素子１００が出力する画像データの処理について説明する。

図３（ａ）〜（ｄ）は、位相差方式の焦点検出の概念を示す図である。まず、図３（ａ）と図３（ｂ）により、撮像素子１００におけるピントと位相差との関係を説明する。

図３（ａ）は、ピント（焦点位置）が合っている場合における撮影レンズ４０１、被写体４０２、光軸４０３及び画素アレイ４０４の位置関係と光束を示している。また、図３（ｂ）はピントが合っていない場合における位置関係と光束を示している。画素アレイ４０４は、図２で示した画素アレイ２３４を断面方向から見たものである。

画素アレイ４０４の各画素にはマイクロレンズ４００が１つ設けられている。上述したように、フォトダイオード２０１ａ、２０１ｂは、同一のマイクロレンズを通過した光を受光する構成となっている。フォトダイオード２０１ａには後述する構成により位相差を持った別の像が入射される。ここではフォトダイオード２０１ａをＡ像用画素、フォトダイオード２０１ｂをＢ像用画素とする。図３（ａ）、図３（ｂ）においては、Ａ像用画素をＡ、Ｂ像用画素をＢと表記している。なお、本実施形態ではマイクロレンズ１つに対してフォトダイオードが２つ配置される構成であるがこの限りではない。マイクロレンズ１つに対してフォトダイオードが上下又は左右に複数配置される構成であれば同様である。

撮影レンズ４０１は、図１に示す第１レンズ群１１９、第２レンズ群１１７、第３レンズ群１１６を合わせて１つのレンズと考えた場合の等価的な撮影レンズを示している。被写体４０２から発せられた光は、光軸４０３を中心として、撮影レンズ４０１の各領域を通過し、撮像素子１００の画素アレイ４０４に結像される。なお、ここでは射出瞳と撮影レンズの中心は同一としている。

このような構成によれば、撮像光学系をＡ像用画素から見た場合とＢ像用画素から見た場合とで、撮像光学系の瞳が対称に分割されたことと等価となる。言い換えれば、撮像光学系からの光束が２つの光束に分割された、いわゆる瞳分割の構成となっている。それぞれの分割光束（第１の光束及び第２の光束）がＡ像用画素及びＢ像用画素に入射する。このように、Ａ像用画素とＢ像用画素のそれぞれは、撮像光学系の射出瞳のうち互いに異なる瞳領域を通過した光を受光して光電変換することから、焦点検出画素として機能することができる。また、Ａ像用画素及びＢ像用画素は、互いの信号を加算することで撮像画素としても機能することができる。

被写体４０２上の特定点からの光束は、Ａ像用画素に対応する分割瞳を通ってＡ像用画素に入射する光束ΦＬａと、Ｂ像用画素に対応する分割瞳を通ってＢ像用画素に入射する光束ΦＬｂとに分割される。これら２つの光束は、被写体４０２上の同一点から入射しているため、撮像光学系のピントが合った状態では、図３（ａ）に示すように、同一のマイクロレンズを通過して撮像素子上の１点に到達する。したがって、Ａ像用画素とＢ像用画素からそれぞれ得られる像信号は互いに一致する。

しかしながら、図３（ｂ）に示すように、光軸方向にＹだけピントがずれている状態では、光束ΦＬａ，ΦＬｂのマイクロレンズへの入射角の変化分だけ光束ΦＬａ、ΦＬｂの到達位置が光軸と垂直方向に互いにずれる。したがって、Ａ像用画素とＢ像用画素からそれぞれ得られる像信号には位相差が生じる。

Ａ像用画素とＢ像用画素のそれぞれ（すなわち、焦点検出画素）は、位相差を持った２つの被写体像（Ａ像及びＢ像）を光電変換して焦点検出用の信号を生成する。この信号は、撮像素子１００の外部へ出力され、ＡＦ動作に使用される。

撮像素子１００は、上述したようにＡ像用画素Ａの信号（以下、焦点検出信号ともいう）のみを読み出す第１の読み出しと、Ａ像用画素ＡとＢ像用画素Ｂの信号を加算した信号（以下、画像信号ともいう）を読み出す第２の読み出しとを行う。以降、Ａ像用画素Ａの信号をＡＦＥ１０２にてデジタル信号に変換したものをＡ像、Ａ像用画素ＡとＢ像用画素Ｂの信号を加算した信号をＡＦＥ１０２にてデジタル信号に変換したものをＡＢ像とする。Ａ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０へ入力され、後述する処理にてＢ像が生成され、ＡＦ動作に使用される。

なお、本実施形態では、１つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部が配置され、瞳分割された光束が各光電変換部に入射される構成を示したが、この限りではない。例えば焦点検出用画素の構成は、マイクロレンズ下に１つのＰＤを有し、遮光層により左右又は上下を遮光することで瞳分割を行う構成でもよい。また、離散的に配置された焦点検出用画素からＡ像信号及びＢ像信号を取得する構成でもよい。

ＡＦ演算部１１０では入力されたＡＢ像からＡ像を使用して焦点検出動作を行う。図３（ｃ）はピントが合っている図３（ａ）の状況におけるＡ像とＢ像の強度分布を示すグラフである。横軸は、画素位置を表し、縦軸は出力信号の強度を表す。ピントがあっている場合はＡ像とＢ像は一致する。図３（ｄ）はピントが合っていない図３（ｂ）の状況におけるＡ像とＢ像の強度分布を示すグラフである。この場合は、Ａ像とＢ像は前述した理由により位相差を持ち、強度のピーク位置がずれ量Ｘだけずれている。ＡＦ演算部１１０では、フレームごとにずれ量Ｘを算出し、これを用いて所定の演算処理を行うことによりピントのずれ量、すなわち図３（ｂ）におけるＹ値を算出する。ＡＦ演算部１１０は算出したＹ値をフォーカス駆動回路１１２に転送する。

フォーカス駆動回路１１２はＡＦ演算部１１０から取得したＹ値に基づき第３レンズ群１１６を動かす量を算出し、フォーカスアクチュエータ１１４に駆動命令を出力する。第３レンズ群１１６は、フォーカスアクチュエータ１１４の駆動命令に従ってピントが合う位置まで移動し、ピントが合った状態が実現される。

次に、図４を用いて、本実施形態のＡＦ演算部１１０の構成と動作について説明する。図４はＡＦ演算部１１０の構成を示す図である。ＡＦ演算部１１０は、相関演算回路４３０、ラインメモリ４３１、演算制御回路４３２、メモリ４３３、メモリ制御部４３４、ピントずれ量算出部４３５、減算器４３６、加算器４３７、ＦＩＦＯメモリ４３８及び補正回路４３９を有する。

ＡＦ演算部１１０に入力されたＡ像は、ＦＩＦＯメモリ４３８に入力され、ＡＦ演算部１１０に入力されたＡＢ像は減算器４３６に入力される。ＦＩＦＯメモリ４３８は、Ａ像とＡＢ像のデータの入力タイミングを合わせる機能を有する。ＦＩＦＯメモリ４３８から出力されるＡ像は補正回路４３９と減算器４３６に入力される。減算器４３６は、入力されたＡＢ像からＡ像を減算してＢ像を算出し、補正回路４３９に出力する。このとき、Ａ像とＡＢ像は入力タイミングが合わせられているため、この減算は同じ画素位置のデータに対して行われる。

補正回路４３９は、入力される垂直同期信号及び水平同期信号に基づきＡ像とＢ像の画面に対する画素の位置を認識し、補正を行う。この際、行ごとに入力されるＡ像とＢ像の水平方向の位置が異なるので、水平方向の位置に応じた補正が行われる。補正後のＡ像とＢ像はラインメモリ４３１に出力される。

演算制御回路４３２は、入力される水平同期信号に基づいてラインメモリ４３１に対してラインメモリ制御信号を出力する。ラインメモリ制御信号に応じて、ラインメモリ４３１に入力される１行分のＡ像とＢ像がラインメモリ４３１に書き込まれる。その後、演算制御回路４３２は、入力される垂直同期信号を参照し、Ａ像とＢ像の画像データの１フレームにおける垂直位置を算出する。本実施形態では、焦点検出領域（ＡＦ領域）があらかじめＣＰＵ１０３によって設定されている。そのため、演算制御回路４３２は、算出された垂直位置が設定された領域内である場合に、相関演算回路４３０に対して演算有効信号を出力する。演算制御回路４３２は、設定された１つ又は複数のＡＦ領域に基づき、設定に対応する位置のＡ像とＢ像をラインメモリ４３１から相関演算回路４３０へ出力させる。相関演算回路４３０は、演算有効信号が、算出された垂直位置が設定された領域内であることを示している場合にＡ像とＢ像に対して相関演算を行い、加算器４３７に出力する。このように、相関演算回路４３０及び演算制御回路４３２は相関演算手段として機能する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、相関演算回路４３０で行われる相関演算の処理を説明する。図５（ａ）に示す複数のグラフは画素の水平方向の位置に対するＡ像とＢ像のレベル（強度）を示す。各グラフでは、Ａ像の位置が−ＳからＳの範囲でシフト移動されている。このように、相関演算回路４３０には、Ａ像が水平方向にシフト移動されながら入力される。ここでは、Ａ像データを左にシフトする場合のシフト量をマイナス、Ａ像データを右にシフトする場合のシフト量をプラスとする。

相関演算回路４３０は、各位置ごとに対応するＡ像とＢ像とを比較して値が小さい方のデータを取得し、各画素位置の当該データを加算したものを１行分の相関値として算出する。図５（ｂ）は、図５（ａ）の例において各シフト量に対し算出される相関値を示すグラフである。図５（ａ）に示される例ではＡ像とＢ像はシフト量＝Ｘで重なるような焦点位置となっている。この場合、図５（ｂ）に示すようにシフト量＝Ｘのときに相関値が最大となる。なお、本実施形態に適用可能な相関値の算出方法はこの限りではない。Ａ像とＢ像の相関を示す算出方法であれば、いずれの方法でも適用することが可能である。

演算制御回路４３２は、入力される垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像が設定された領域内であるか否かを判断する。Ａ像とＡＢ像が設定された領域内である場合には、どのＡＦ領域であるかを示す領域番号をメモリ制御部４３４に対して出力する。メモリ制御部４３４は領域番号を参照し、メモリ４３３に対し、演算対象行より前の行の相関演算結果を出力する制御信号を加算器４３７に出力する。加算器４３７は、相関演算回路４３０から出力される相関データと、メモリ４３３から出力される前の行の相関演算結果とをシフト量ごとに加算する（加算手段）。このようにして算出された１つのＡＦ領域のシフト量ごとの相関値（相関データ）はメモリ４３３に出力され、メモリ４３３に保持される。

設定された１つ又は複数のＡＦ領域内の相関演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３にメモリ制御信号を出力する。メモリ４３３はメモリ制御信号に応じて各ＡＦ領域の相関データをピントずれ量算出部４３５に出力する。ピントずれ量算出部４３５は、各ＡＦ領域の相関データに基づいてピントずれ量（Ｙ値）を算出し、出力する（ピントずれ量算出手段）。

次に、本実施形態における撮像装置の動作を図６のフローチャートを用いて説明する。本実施形態の撮像装置は、サーチモード（第１のモード）及び通常モード（第２のモード）による焦点検出が可能である。サーチモードを適用するか否かは、ユーザの操作などにより選択可能である。

まず、操作部１０４に含まれる動画撮影スイッチがユーザにより押下されると、撮像装置は動画撮影を開始する。動画撮影が開始されると撮像素子１００、ＴＧ１０１、ＡＦＥ１０２が動作可能となり、ＣＰＵ１０３は動画撮影設定をする。動画撮影の設定後、ＣＰＵ１０３から出力される同期信号に基づいてＴＧ１０２は撮像素子１００に読み出しのための各制御信号を出力し、撮像素子１００は所定のフレームレートでの読み出し動作を開始する。なお、本実施形態では動画像の電荷蓄積・読み出し動作はスリットローリング動作による電子シャッタ機能を使用して行われるが、これに限られるものではない。

撮像素子１００から出力された信号は、ＡＦＥ１０２においてアナログデジタル変換され、Ａ像とＡＢ像としてＲＡＭ１０７へ転送される。その後、Ａ像とＡＢ像は画像処理部１０８に転送され、所定の補正処理、圧縮等を行い、表示部１０６に動画データを表示する（ライブビュー）。撮影前に、表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して動画記録が選択されている場合には、動画は記録部１０９に順次記録される。

ステップＳ１００において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれるＡＦスイッチがユーザにより押下されたかどうか判断する。ＡＦスイッチが押下されたと判断した場合は、ステップＳ１０１に進む。ＡＦスイッチが押下されていないと判断した場合は、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０３は、設定情報を取得して（モード情報取得）、設定されているＡＦモードがサーチモードであるか否かを判断する。撮影前に表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して、ＡＦモードがサーチモードに選択されている場合には、ステップＳ１０２へ進む。ＡＦモードがサーチモードに選択されていない場合は、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０２において、サーチモードでＡＦを行うためのＡＦ領域設定を行う。この動作において、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対しアドレスオフセット設定を行う。本実施形態ではアドレスオフセット保持部２４１、２４２、２４３にそれぞれ値０、ｅ、ｆを設定する（設定手段）。この値は画素アレイ２３４の読み出し開始列を示しており、アドレスオフセットの値により、画素アレイ２３４の各列とＡ像を読み出す領域とが対応付けられる。

図７（ａ）は、上述のアドレスオフセット設定において、Ａ像が読み出される領域を示す図である。この設定では、図７（ａ）の斜線部に示す領域からＡ像が読み出される（読み出し手段）。例えば、第０行では第０〜（ｅ−１）列からＡ像が読み出され、第１行では第ｅ〜（ｆ−１）列からＡ像が読み出され、第２行では第ｆ〜ｎ列からＡ像が読み出される。第３行では第０行と同じ読み出しが行われ、以降の行では同様の動作が繰り返される。すなわち、行ごとにＡ像を読み出す領域として異なる領域が選択される（選択手段）。本実施形態では３行周期で水平方向に異なる列からＡ像が出力される。一方、ＡＢ像は全画素から読み出される。なお、この例では１行ごとに異なる列からＡ像が読み出されているが、２行ごと、あるいは３行ごとのように複数行ごとに異なる列からＡ像が読み出されるように構成してもよい。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域（焦点検出領域）の設定を行う。図７（ｂ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図７（ｂ）の斜線部に示すように、第０〜（ｅ−１）列に領域００、１０、２０が、第ｅ〜（ｆ−１列）に領域０１、１１、２１が、第ｆ〜ｎ列に領域０２、１２、２２が位置するように設定が行われる。各領域の列数及び行数はいずれもｐ列×ｑ行とする。

その後ステップＳ１０３において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出する。その位置が領域００〜２２のいずれかに該当する垂直位置である場合、演算制御回路４３２は、相関演算回路４３０及びメモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。これとともに演算制御回路４３２は、ラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

さらに、演算制御回路４３２は、図７（ｂ）に示すように行ごとに異なる領域番号をメモリ制御部４３４に出力する。図７（ｃ）は、Ａ像信号が読み出される領域と、領域００、０１、０２の位置関係を示す図である。図示されているように、各領域において３行ごとに相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

すべての領域について演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３から相関データを読み出し、各領域におけるピントずれ量（駆動距離情報）を算出してＲＡＭ１０７へ出力する。

その後、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０３は、ＲＡＭ１０７に格納される各領域の駆動距離情報の中から、フォーカス駆動回路１１２に転送する駆動距離情報を選択する。本実施形態ではピント位置が最も近い領域の駆動距離情報として、領域１２の駆動距離情報を選択する。その後ＣＰＵ１０３は選択した駆動距離情報をフォーカス駆動回路１１２に転送する。フォーカス駆動回路１１２は駆動距離情報に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４の駆動信号を生成し（駆動信号生成手段)、第３レンズ群１１６を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。

ステップＳ１０５において、通常モードでＡＦを行うためのＡＦ領域設定を行う。この動作において、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対しアドレスオフセット設定を行う。このアドレスオフセット設定では、アドレスオフセット保持部２４１〜２４３にはすべて値ｆが設定される。

図８（ａ）は、上述のアドレスオフセット設定において、Ａ像信号が読み出される領域を示す図である。図７（ａ）と同様に斜線部が、Ａ像信号が読み出される領域を示している。このアドレスオフセット設定では、撮像素子１００から出力されるＡ像信号はすべての行において同じ第ｆ〜ｎ列からＡ像が読み出される。一方、ＡＢ像は全画素から読み出される。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域の設定を行う。図８（ｂ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図８（ｂ）の斜線部に示すように、ステップＳ１０２のサーチモード時に設定された領域１２と同じ領域として、第ｆ〜ｎ列に領域００が位置するように設定が行われる。各領域の列数及び行数はいずれもｐ列×ｑ行とする。

その後ステップＳ１０６において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出する。その位置が領域００に該当する垂直位置である場合、演算制御回路４３２は、相関演算回路４３０及びメモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。これとともに演算制御回路４３２は、ラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

さらに、演算制御回路４３２は、図８（ｂ）に示すように固定の領域番号（００）を出力する。図８（ｃ）は、Ａ像信号が読み出される領域と、領域００の位置関係を示す図である。図示されているように、領域００において、各行の相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

すべての領域について演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３から相関データを読み出し、各領域におけるピントずれ量（駆動距離情報）を算出してＲＡＭ１０７へ出力する。

次にステップＳ１０７において、ＣＰＵ１０３はＲＡＭ１０７に格納される駆動距離情報と所定の値を比較し、所定の値より駆動距離が小さい場合には合焦していると判断し、ステップＳ１０８へと進む。合焦していないと判断した場合には、ステップＳ１０４に戻り、駆動距離情報に基づき焦点調節がなされ、その後は前述したステップＳ１０５からＳ１０７までの通常モードでの焦点検出動作を繰り返す。

ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれる静止画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。静止画撮影スイッチが押下されたと判断した場合にはステップＳ１０９に進む。静止画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ１１０に進む。

静止画撮影スイッチが押下された場合、ステップＳ１０９において、動画撮影を中断し、静止画撮影を行う。その後、動画撮影を再開し、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、ＣＰＵ１０３は、動画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。動画撮影スイッチが押下されたと判断した場合には、動画撮影を終了する。動画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ１００へと戻り、再びＡＦスイッチの押下を判断する。

なお、上述の通り、ステップＳ１０１にて通常モードが設定されていた場合には、ステップＳ１０５に進む。この場合のステップＳ１０５では、サーチモードで設定されたＡＦ領域ではなく、ＣＰＵ１０３等にあらかじめ設定されたＡＦ領域の位置で前述した通常モードの設定がなされる。その後の処理は前述した動作と同様のため、説明を省略する。

上記動作により、水平方向に限られた画素数のＡ像しか出力できない場合においても、ＡＦ動作においてサーチモードの時にＡＦ領域を垂直方向に加えて水平方向にも複数設定することができる。これにより、１フレーム分の画像でより広範囲に及ぶ複数のＡＦ検出領域について同時に焦点検出を行うことが可能となる。そのため、画面全体の中でＡＦを行う領域を探索する場合に、より少ないフレーム数で探索を完了することができ、最終的な合焦までの時間を短縮することができる。また、ＡＦ領域が水平方向に１つである場合には、領域内のすべての行を対象に相関演算をすることができるので、合焦精度を向上させることができる。

本実施形態では、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように３行ごとにＡ像を読み出すようにＡ像出力、ＡＦ領域の設定を行ったがこの限りではない。変形例を図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。この例では、アドレスオフセットの設定数を５つに増加させている。この構成では、図９（ａ）の斜線部に示すように各行のＡ像出力を水平方向に重複するように出力することにより、図９（ｂ）のようにＡＦ領域を隙間なく配置でき、全体としてＡＦ領域を拡大することができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の動作について説明する。本実施形態に係る撮像装置の構成は第１の実施形態に述べた構成と同じであるため説明を省略し、撮像装置の動作について主として第１の実施形態と異なる点を説明する。

本実施形態における撮像装置の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、操作部１０４に含まれる動画撮影スイッチがユーザにより押下されると、動画撮影が開始される。動画撮影が開始されると撮像素子１００、ＴＧ１０１、ＡＦＥ１０２に電源が投入され、ＣＰＵ１０３は動画撮影設定をする。設定後、ＣＰＵ１０３から出力される同期信号に基づいてＴＧ１０２は撮像素子１００に読み出しパルスを出力し、撮像素子１００は所定のフレームレートでの読み出し動作を開始する。なお、本実施形態では動画像の電荷蓄積・読出し動作はスリットローリング動作による電子シャッタ機能を使用して行われるが、これに限られるものではない。

撮像素子１００から出力された信号は、ＡＦＥ１０２においてアナログデジタル変換され、Ａ像とＡＢ像としてＲＡＭ１０７へ転送される。その後、Ａ像とＡＢ像は画像処理部１０８に転送され、所定の補正処理、圧縮等を行い、表示部１０６に動画データを表示する（ライブビュー）。撮影前に、表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して動画記録が選択されている場合には、動画は記録部１０９に順次記録される。

ステップＳ２００において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれるＡＦスイッチがユーザにより押下されたかどうか判断する。ＡＦスイッチが押下されたと判断した場合は、ステップＳ２０１に進む。ＡＦスイッチが押下されていないと判断した場合は、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０１において、動画撮影のモードが高フレームレートモードであるか、低フレームレートモードであるかを判断する。動画撮影のモードが高フレームレートモードであると判断した場合は、ステップＳ２０２に進み、動画撮影のモードが低フレームレートモードであると判断した場合は、ステップＳ２１２に進む。

ここで、高フレームレートモード及び低フレームレートモードについて説明する。本実施形態における撮像装置は動画を撮影するモードとして高フレームレートモードと低フレームレートモードを有する。モードは表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して選択される。高フレームレートモードは、低フレームレートモードよりもフレームレートが高く、１行のＡ像とＡＢ像の読み出しに費やすことが可能な時間が短くなる。すなわち、高フレームレートモードの場合の方が低フレームレートモードの場合よりも図２Ｄに示す時刻ｔ３から時刻ｔ２２までの処理に要する時間を短縮する必要が生じる。そのため、フレームレートを所定値以上に大きくした場合（すなわち、１行の読み出し時間が所定値よりも短くする必要が生じた場合）、すべての画素からＡ像とＡＢ像を読み出すことができなくなることもある。本実施形態の構成はこのような場合に特に有効である。

なお、本実施形態ではフレームレートのモードは高フレームレートモードと低フレームレートモードの２つのみを考えるが、フレームレートが異なる３以上のモードを有してもよく、フレームレートを連続的に変化させることができる構成であってもよい。

ＡＢ像は動画像を構成するデータであるため、高フレームレートモードと低フレームレートモードのいずれの場合であっても読み出すべき画素数は同じである。一方Ａ像は焦点検出に用いるデータであるため、読み出すべき画素数を少なくすることができる場合もある。そこで、読み出し時間の短縮のために本実施形態では、高フレームレートモード時には、撮像素子１００から読み出すＡ像の画素数を低フレームレートモード時よりも少なくする。これにより、図２Ｄに示す時刻ｔ１８から時刻ｔ１９の期間を短縮することができる。ここでは高フレームレートモード時には（ｎ＋１）／３列、低フレームレートモード時にはｎ列の画素からＡ像を読み出すものとする。

まず、ステップＳ２０１で高フレームレートモードが選択されていた場合を説明する。この場合、ステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２からＳ２０８の動作は、第１の実施形態で述べたステップＳ１０１からステップＳ１０７と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０９において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれる静止画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。静止画撮影スイッチが押下されたと判断した場合にはステップＳ２１０に進む。静止画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ２１１に進む。

静止画撮影スイッチが押下された場合、ステップＳ２１０において、動画撮影を中断し、静止画撮影を行う。その後、動画撮影を再開し、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１において、ＣＰＵ１０３は、動画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。動画撮影スイッチが押下されたと判断した場合には、動画撮影を終了する。動画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ２００へと戻り、再びＡＦスイッチの押下を判断する。

次にステップＳ２０１で低フレームレートモードが選択されていた場合を説明する。この場合、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２において、ＣＰＵ１０３は、設定情報を取得して（モード情報取得）、設定されているＡＦモードがサーチモードであるか否かを判断する。撮影前に表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用してＡＦモードがサーチモードに選択されている場合には、ステップＳ２１３へ進む。ＡＦモードがサーチモードに選択されていない場合は、ステップＳ２１６に進む。

ステップＳ２１３において、サーチモードでＡＦを行うためのＡＦ領域設定を行う。この動作において、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対しアドレスオフセット設定を行う。本実施形態ではアドレスオフセット保持部２４１〜２４３にはすべて値０を設定する。

図１１（ａ）は、上述のアドレスオフセット設定において、Ａ像が読み出される領域を示す図である。この設定では、図１１（ａ）の斜線部に示す領域からＡ像が読み出される。上述する設定とアドレスオフセット制御回路２４０の動作で、撮像素子１００から出力されるＡ像は図１１（ａ）の斜線部に示すように、全画素から読み出されることとなる。また、ＡＢ像も同様に全画素から読み出される。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域の設定を行う。図１１（ｂ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図１１（ｂ）の斜線部に示すように、第０〜（ｅ−１）列に領域００、１０、２０が、第ｅ〜（ｆ−１）列に領域０１、１１、２１が、第ｆ〜ｎ列に領域０２、１２、２２が位置するように設定が行われる。各領域の列数及び行数はいずれもｐ列×ｑ行とする。

その後ステップＳ２１４において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出し、領域００〜２２のいずれかに該当する垂直位置だった場合に相関演算回路４３０、メモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。同時にラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

この時、水平方向に並ぶ領域（例えば、領域００、０１、０２）すべてにＡ像、Ｂ像が存在することになる。よって行ごとのラインメモリ４３１の制御として、領域００、領域０１、領域０２のそれぞれの相関演算をするように、３回相関演算回路にシフトさせながらデータを転送する制御が行われるように制御信号を出力する。

演算制御回路４３２はメモリ制御部４３４に対して図１１（ｂ）に示すように、領域数に対応した回数の領域番号を毎行で出力する。その結果、図１１（ｃ）に示すように、各領域において、毎行の相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

すべての領域について演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３から相関データを読み出し、各領域におけるピントずれ量（駆動距離情報）を算出してＲＡＭ１０７へ出力する。

その後ステップＳ２１５において、ＣＰＵ１０３は、ＲＡＭ１０７に格納される各領域の駆動距離情報の中から、フォーカス駆動回路１１２に転送する駆動距離情報を選択する。本実施形態ではピント位置が最も近い領域の駆動距離情報として、領域１２の駆動距離情報を選択する。その後ＣＰＵ１０３は選択した駆動距離情報をフォーカス駆動回路１１２に転送する。フォーカス駆動回路１１２は駆動距離情報に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４の駆動信号を生成し（駆動信号生成手段)、第３レンズ群１１６を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。

その後、ステップＳ２１６において、通常モードでＡＦを行うためのＡＦ領域設定を行う。この動作において、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対しアドレスオフセット設定を行う。アドレスオフセット保持部２４１〜２４３にはすべて値０が設定される。

このアドレスオフセット設定では、撮像素子１００から出力されるＡ像信号はすべての行において全列からＡ像が読み出される。また、ＡＢ像も同様にはすべての行において全列から読み出される。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域の設定を行う。図１２（ａ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図１２（ａ）の斜線部に示すように、ステップＳ２１３のサーチモード時に設定された領域１２と同じ領域として、第ｆ〜ｎ列に領域００が位置するように設定が行われる。各領域の列数及び行数はいずれもｐ列×ｑ行とする。

その後ステップＳ２１７において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出する。その位置が領域００に該当する垂直位置である場合、演算制御回路４３２は、相関演算回路４３０及びメモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。これとともに演算制御回路４３２は、ラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

さらに、演算制御回路４３２は、メモリ制御部４３４に対して図１２（ａ）に示すように固定の領域番号（００）を出力する。図１２（ｂ）は、Ａ像信号が読み出される領域と、領域００の位置関係を示す図である。図示されているように、領域００において、毎行の相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

すべての領域について演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３から相関データを読み出し、各領域におけるピントずれ量（駆動距離情報）を算出してＲＡＭ１０７へ出力する。

次にステップＳ２１８において、ＣＰＵ１０３はＲＡＭ１０７に格納される駆動距離情報と所定の値を比較し、所定の値より駆動距離が小さい場合には合焦していると判断し、ステップＳ２０９へと進む。合焦していないと判断した場合には、ステップＳ２１５に戻り、駆動距離情報に基づき焦点調節がなされ、その後は前述したステップＳ２１５からＳ２１８までの通常モードでの焦点検出動作を繰り返す。

上記動作により、動画を高フレームレートモードで撮影する際に出力される水平方向のＡ像を少なくした場合にもサーチモードの時にＡＦ領域を水平方向に複数設定することができ、焦点検出を同時に行う領域数を保つことができる。これにより、画面全体の中でＡＦを行う領域を探索する場合に、より少ないフレーム数で探索を完了することができ、最終的な合焦までの時間を短縮することができる。また、低フレームレートモードで撮影する際には各ＡＦ領域内のすべての行を対象に相関演算を行うことができ、焦点検出の精度を向上させることができる。これにより輝度が低い被写体の撮影であっても良好な焦点検出が可能となる。このように、本実施形態では、フレームレートを切り替えることが可能な撮像装置に対し、フレームレートに応じた適切な焦点検出が可能となる。

なお、本実施形態では撮影モードの１つであるフレームレートの違いに応じて動作を切り替えているが、この限りではない。焦点検出において読み出しを行う画素数が全体の読み出し時間に与える影響が問題となり得る場合に本実施形態の構成を適用可能である。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の動作について説明する。本実施形態に係る撮像装置の構成は第１の実施形態に述べた構成と同じであるため説明を省略し、撮像装置の動作について主として第１の実施形態と異なる点を説明する。

本実施形態における撮像装置の動作を図１３のフローチャートを用いて説明する。まず、操作部１０４に含まれる動画撮影スイッチがユーザにより押下されると、動画撮影が開始される。動画撮影が開始されると撮像素子１００、ＴＧ１０１、ＡＦＥ１０２に電源が投入され、ＣＰＵ１０３は動画撮影設定をする。設定後、ＣＰＵ１０３から出力される同期信号に基づいてＴＧ１０２は撮像素子１００に読み出しパルスを出力し、撮像素子１００は所定のフレームレートでの読み出し動作を開始する。なお、本実施形態では動画像の電荷蓄積・読出し動作はスリットローリング動作による電子シャッタ機能を使用して行われるが、これに限られるものではない。

撮像素子１００から出力された信号は、ＡＦＥ１０２においてアナログデジタル変換され、Ａ像とＡＢ像としてＲＡＭ１０７へ転送される。その後、Ａ像とＡＢ像は画像処理部１０８に転送され、所定の補正処理、圧縮等を行い、表示部１０６に動画データを表示する（ライブビュー）。撮影前に、表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して動画記録が選択されている場合には、動画は記録部１０９に順次記録される。

ステップＳ３００において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれるＡＦスイッチがユーザにより押下されたかどうか判断する。ＡＦスイッチが押下されたと判断した場合は、ステップＳ３０１に進む。ＡＦスイッチが押下されていないと判断した場合は、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３０１において、ＣＰＵ１０３は、設定情報を取得して（モード情報取得）、設定されているＡＦモードがサーチモードであるか否かを判断する。撮影前に表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用してＡＦモードがサーチモードに選択されている場合には、ステップＳ３０２へ進む。ＡＦモードがサーチモードに選択されていない場合は、ステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３０２からＳ３０４の動作は、第１の実施形態で述べたステップＳ１０２からＳ１０４と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ３０５では、動画撮影のモードが顔優先モードであるか否かを判断する。本実施形態の撮像装置は、ＡＦのモードとして顔優先モードを有する。顔優先モードでは、画像処理部１０８は、画像として入力されたＡＢ像から、画像に顔が含まれているかを検出する。ＡＢ像に顔が検出された場合には焦点検出領域は顔がある領域に設定される。顔優先モードは表示部１０６に表示されたメニューと操作部１０４を使用して選択される。

なお、顔優先モードは人間の顔などの画像内の特徴点に対して焦点検出を高精度に行うモードであるが、特徴点を人間の顔とすることは一例である。焦点検出を高精度に行う必要があれば、顔以外の点を特徴点とするモードに変形してもよい。

動画撮影のモードとして顔優先モードが選択されていた場合にはステップＳ３０６へ進む。顔優先モードが選択されていない場合には、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３０６では、画像処理部１０８は画像に顔が検出されるか否かを判断する。顔が検出された場合にはステップＳ３０７へ進み、そうでない場合にはステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３０７において、ＣＰＵ１０３は、顔優先モードでＡＦを行うためのＡＦ領域設定を行う。ここで、図１４に示すように顔１、２、３が画像処理部１０８により検出されたものとする。この情報に基づいて、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対し、アドレスオフセット設定を行う。本実施形態ではアドレスオフセット保持部２４１、２４２、２４３にそれぞれ、値０、ｅ、ｆを設定する。

本実施形態のアドレスオフセット制御回路２４０は第１の実施形態の動作に加え、以下の動作を行う。ＣＰＵ１０３は、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯの値が切り替わる行を設定する。本実施形態では０、ｖ、ｗ行でＳＥＬ＿ＡＯが切り替わる設定を行う。さらに、ＣＰＵ１０３は、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯの値がどの順番で切り替わるかを設定する。本実施形態では１、０、２の順番で切り替わる設定を行う。これにより、アドレスオフセット制御回路２４０は、図１４に示すように０〜（ｖ−１）行で１を、ｖ〜（ｗ−１）行で０を、ｗ行以降で２をそれぞれ出力する。

図１５（ａ）は、上述のアドレスオフセット設定において、Ａ像が読み出される領域を示す図である。この設定では、図１５（ａ）の斜線部に示す領域からＡ像が読み出される。すなわち、垂直方向に区切られた領域ごとに水平方向が異なる列からＡ像が出力される。また、ＡＢ像は全から読み出される。なお、ここではＡ像が出力される列数はｎ列より少ない列数である。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域の設定を行う。図１５（ｂ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図１５（ｂ）の斜線部に示すように、検出された顔１、２、３を含むように領域００、０１、０２が設定される。

その後ステップＳ３０８において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出する。その位置が領域００〜０２のいずれかに該当する垂直位置である場合、演算制御回路４３２は、相関演算回路４３０及びメモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。これとともに演算制御回路４３２は、ラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

さらに、演算制御回路４３２は、図１５（ｂ）に示すようにｖ行、ｗ行において領域番号の値が切り替わるように、領域番号００、０１、０２をメモリ制御部４３４に出力する。その結果、各領域において各行の相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

すべての領域について演算が終了すると、ピントずれ量算出部４３５はメモリ４３３から相関データを読み出し、各領域におけるピントずれ量（駆動距離情報）を算出してＲＡＭ１０７へ出力する。

次にステップＳ３０９において、ＣＰＵ１０３はＲＡＭ１０７に格納される駆動距離情報と所定の値を比較し、所定の値より駆動距離が小さい場合には合焦していると判断し、ステップＳ３１０へと進む。合焦していないと判断した場合には、ステップＳ３０４に戻り、駆動距離情報に基づき焦点調節がなされ、その後は前述したステップＳ３０５からＳ３０９までの通常モードでの焦点検出動作を繰り返す。

ステップＳ３１０において、ＣＰＵ１０３は、操作部１０４に含まれる静止画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。静止画撮影スイッチが押下されたと判断した場合にはステップＳ３１１に進む。静止画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ３１２に進む。

静止画撮影スイッチが押下された場合、ステップＳ３１１において、動画撮影を中断し、静止画撮影を行う。その後、動画撮影を再開し、ステップＳ３１２に進む。

ステップＳ３１２において、ＣＰＵ１０３は、動画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判断する。動画撮影スイッチが押下されたと判断した場合には、動画撮影を終了する。動画撮影スイッチが押下されていないと判断した場合にはステップＳ３００へと戻り、再びＡＦスイッチの押下を判断する。

なお、上述の通り、ステップＳ３０１において通常モードが設定されていた場合には、ステップＳ３１３に進む。この場合のステップＳ３１３では、サーチモードで設定されたＡＦ領域ではなく、ＣＰＵ１０３等にあらかじめ設定されたＡＦ領域の位置で前述した通常モードの設定がなされる。その後の処理は前述した動作と同様のため、説明を省略する。また、上述の通り、ステップＳ３０５において顔優先モードが選択されていない場合及びステップＳ３０６において顔が検出されない場合にもステップＳ３１３へ進む。その後の処理は前述した動作と同様のため、説明を省略する。

次に、顔の検出位置が図１４の場合と異なる場合の動作例を図１６及び図１７を参照して説明する。図１４との相違点は、顔１と顔２が重複する行を含む位置にある点である。

ステップＳ３０６において、画面に対して図１６のように顔１と顔２が重複する行を含む位置に検出されたものとする。この場合、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、この情報に基づいて、ＣＰＵ１０３は、撮像素子１００に対し、アドレスオフセット設定を行う。アドレスオフセット保持部２４１〜２４３には、それぞれ、値０、ｅ、ｆが設定される。

この場合、本実施形態のアドレスオフセット制御回路２４０は以下の動作を行う。ＣＰＵ１０３は、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯの値が切り替わる行を設定する。この場合、０〜（ｖ−１）行においては、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯの値が１と０に交互に切り替わる動作となるように設定される。また、ｖ行以降においては、制御信号ＳＥＬ＿ＡＯの値が２となるように設定される。これにより、アドレスオフセット制御回路２４０は、図１７（ａ）に示すように、０〜（ｖ−１）行では１、０を繰り返し、ｖ行以降では２をそれぞれ出力する。

次にＣＰＵ１０３は、ＡＦ演算部１１０内の演算制御回路４３２に対して、相関演算の対象とするＡＦ領域の設定を行う。図１５（ｂ）は、相関演算の対象とする領域を示す図である。本実施形態では図１７（ｂ）の斜線部に示すように、検出された顔１、２、３を含むように領域００、０１、０２が設定される。このとき、領域００と領域０１の一部が重複した列を含む。

その後ステップＳ３０８において、撮影によってＡ像とＡＢ像がＡＦ演算部１１０に入力されると（画像データ取得）、駆動距離情報の生成が行われる。演算制御回路４３２は垂直同期信号と水平同期信号に基づき、入力されるＡ像とＡＢ像の全体画像に対する位置を算出する。その位置が領域００〜０２のいずれかに該当する垂直位置である場合、演算制御回路４３２は、相関演算回路４３０及びメモリ制御部４３４に対して演算有効信号を出力する。これとともに演算制御回路４３２は、ラインメモリ４３１に制御信号を出力する。

さらに、演算制御回路４３２は、図１７（ｂ）に示すように０〜（ｖ−１）行の間では０１、００を交互にメモリ制御部４３４に出力し、ｖ行以降では０２をメモリ制御部４３４に出力する。その結果各領域において各行の相関データが算出され、領域別にメモリ４３３に格納される相関データに加算されることとなる。

このようにして、顔１と顔２が重複する行を含む位置にある場合でも同様の動作が可能である。

上記動作により、水平方向に限られた画素数のＡ像しか出力できない場合においても、ＡＦ動作においてサーチモードの時にＡＦ領域を垂直方向に加えて水平方向にも複数設定することができる。これにより、１フレーム分の画像でより広範囲に及ぶ複数のＡＦ領域について同時に焦点検出を行うことが可能となる。さらに、本実施形態では、顔検出の結果に基づいて、Ａ像を出力する水平方向の領域が垂直方向の領域ごとに個別に変更されている。そのため、各ＡＦ領域内のすべての行を対象に相関演算をすることができるので焦点検出の精度を向上させることができる。また、Ａ像を出力する水平方向の領域の繰り返しパターンを垂直方向の領域ごとに変えることができる。これにより、例えば領域が垂直方向に重複する場合にも同様にＡＦを行うことができる。

本実施形態では、顔が検出された領域に基づいてＡ像を出力する水平方向の領域を変更している、この限りではない。周期的に区切られた所定領域で、Ａ像を出力する水平方向の領域を変更してもよい。

また、上述した各実施形態においてすべての行でＡ像を出力する構成としている、この限りではない。ＡＦ領域が設定される行のみ、又は周期的に決められた所定行のみＡ像を出力する構成でもよい。

上述した実施形態において図６、図１０、及び図１３に示した各処理は、各処理の機能を実現するためのプログラムをメモリから読み出してＣＰＵ１０３が実行することによりその機能を実現させることができる。

なお、各処理の機能を実現する構成は、上述した構成に限定されるものではなく、図６、図１０、及び図１３に示した各処理の全部又は一部の機能を、専用のハードウェアにより実現してもよい。上述の専用のハードウェアは、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含んで構成することができる。また、上述したメモリは、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ以外の揮発性のメモリであってもよい。また、それらの組合せによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記憶媒体より構成されてもよい。

また、図６、図１０、及び図１３に示した各処理の機能を実現するための１以上のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録して、記憶媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。具体的には、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わる１以上のＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含む。

また、「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」とは、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。例えば、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発メモリ（ＲＡＭ）も含む。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の実施形態の範疇に含まれる。

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。例えば、上述の実施形態の構成のうちの２以上を相互に組み合わせる変形を行うことができる。

２００ 画素
２１２ 読み出し回路
２３２ 水平選択回路
２３４ 画素アレイ
２３８、２３９ セレクタ
２４０ アドレスオフセット制御回路
２４１〜２４３ アドレスオフセット保持部

Claims (12)

1. 焦点検出信号を出力する複数の画素が行列状に配列された画素アレイと、
   前記画素アレイの各列を複数の領域に対応付けるための設定を行う設定手段と、
   前記画素アレイの行ごとに、前記設定手段によって設定された複数の領域の中から前記焦点検出信号を出力させる領域を選択する選択手段と、
   前記選択手段によって選択された領域の画素から前記焦点検出信号を読み出す読み出し手段と
   を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 前記選択手段は、前記画素アレイの１行ごと又は複数行ごとに異なる領域を選択する第１のモードで動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
3. 前記選択手段は、さらに前記画素アレイのすべての行に対して同じ領域を選択する第２のモードで動作可能であることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
4. 前記選択手段は、焦点検出を行う領域をサーチする際に前記第１のモードで動作することを特徴とする請求項２又は３に記載の焦点検出装置。
5. 前記選択手段は、前記画素アレイのフレームレートが所定値以上である場合に前記第１のモードで動作することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
6. 前記設定手段は、被写体の特徴点の位置に基づいて前記画素アレイの各列を複数の領域に対応付けるための設定を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
7. 前記設定手段により設定される複数の領域は少なくとも一部が重複していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
8. 前記読み出し手段により読み出された前記焦点検出信号のうち、所定の焦点検出領域から出力された焦点検出信号を用いて相関データを演算する相関演算手段と、
   前記焦点検出領域ごとに前記相関データを加算する加算手段と、
   前記焦点検出領域ごとに加算された相関データに基づいてピントずれ量を算出するピントずれ量算出手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えることを特徴とする撮像装置。
10. 焦点検出信号を出力する複数の画素が行列状に配列された画素アレイと前記複数の画素から焦点検出信号を読み出す読み出し回路とを備える焦点検出装置を用いた焦点検出方法であって、
    前記画素アレイの各列を複数の領域に対応付けるための設定を行うステップと、
    前記画素アレイの行ごとに、前記設定を行うステップで設定された複数の領域の中から前記焦点検出信号を出力させる領域を選択するステップと
    を備えることを特徴とする焦点検出方法。
11. 焦点検出信号を出力する複数の画素が行列状に配列された画素アレイと前記複数の画素から焦点検出信号を読み出す読み出し回路とを用いた焦点検出装置を制御するプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記画素アレイの各列を複数の領域に対応付けるための設定を行うステップと、
    前記画素アレイの行ごとに、前記設定を行うステップで設定された複数の領域の中から前記焦点検出信号を出力させる領域を選択するステップと
    を実行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格納した、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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