(57)【要約】【課題】撮像素子において撮像用画素として機能しない画素の位置を少ない記憶容量で記憶すること【解決手段】撮像装置は、複数のウィンドウの二次元配列から構成され、各領域は、撮像用画素ＲＧＢと焦点検出用画素Ｓを含む撮像素子と、各領域における焦点検出用画素の位置に関する情報を記憶するウィンドウ位置情報記憶部１０９と、二次元配列の水平垂直方向における開始位置からの繰り返し数の情報を記憶するメモリ１０７ａと、記憶された情報に基づいて焦点検出用画素の位置を取得する演算部１１４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の領域の二次元配列から構成され、各領域は、光学系が形成した光学像を光電変換する撮像用画素としての第１の画素と、前記撮像用画素として機能しない第２の画素を含む撮像素子と、
各領域における前記第２の画素の位置と前記二次元配列における各領域の位置に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて前記第２の画素の位置を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記二次元配列における各領域の位置に関する情報は、前記二次元配列における前記領域の基準位置の情報と、前記二次元配列の直交する二方向における前記基準位置からの前記領域の繰り返し数の情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、それぞれ異なる前記基準位置の情報を保存する複数のレジスタと、前記複数のレジスタの一つを選択するセレクタと、を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、垂直方向の各位置の出力が水平方向に読み出され、
前記領域は、前記水平方向に最大で１０画素、前記垂直方向に最大で２０画素のサイズを有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、垂直方向の各位置の出力が水平方向に読み出され、
前記領域は、前記垂直方向のアドレス毎に最大で一つの第２の画素を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は、垂直方向の各位置の出力が水平方向に読み出され、
前記領域は、前記垂直方向のアドレス毎に一または複数の第２の画素を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、垂直方向の各位置の出力が水平方向に読み出され、
前記複数の領域は、前記第２の画素の二次元配列が異なる複数種類の領域を含み、
前記記憶手段は、各領域の種類も記憶することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
各領域における前記第２の画素の位置に関する情報は、各領域に設定された二次元座標系による座標を含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
各領域における前記第２の画素の位置に関する情報は、各領域の前記第２の画素の間の直交する二方向のいずれかにおける距離を含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の画素は位相差方式によって焦点状態を検出する焦点検出用画素であり、
前記取得手段によって取得された前記焦点検出用画素の出力を前記焦点検出用画素のまわりの前記撮像用画素の出力で補間することによって補正する補正手段と、
前記撮像用画素の出力と、前記補正手段によって補正された前記焦点検出用画素の出力に信号処理を施す信号処理手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
複数の領域の二次元配列から構成され、各領域は、光学系が形成した光学像を光電変換する撮像用画素としての第１の画素と、前記撮像用画素として機能しない第２の画素を含む撮像素子の、各領域における前記第２の画素の位置と前記二次元配列における各領域の位置に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて前記第２の画素の位置を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする管理装置。
【請求項１２】
複数の領域の二次元配列から構成され、各領域は、光学系が形成した光学像を光電変換する撮像用画素と、位相差方式によって焦点状態を検出する焦点検出用画素を含む撮像素子の、各領域における前記焦点検出用画素の位置と前記二次元配列における各領域の位置に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて前記焦点検出用画素の位置を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記焦点検出用画素の出力を前記焦点検出用画素のまわりの前記撮像用画素の出力で補間することによって補正する補正手段と、
前記撮像用画素の出力と、前記補正手段によって補正された前記焦点検出用画素の出力に信号処理を施す信号処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像用画素の一部を位相差方式の焦点検出を行う焦点検出用画素に置き換えた撮像素子が使用される場合、焦点検出用画素の信号レベルを周辺の撮像用画素の信号レベルで補間する補正を施してから画像処理を行うことによって色補正の精度を維持している。
【０００３】
この場合、撮像用画素の位置を記憶する必要があり、これに関係するものとして、欠陥画素の位置記憶手段に関する特許文献１がある。特許文献１は、固定長符号である水平・垂直の位置情報としてもつのではなく、ある欠陥画素から次の欠陥画素までの画素間の距離を相対距離で記憶し、更に、ランレングス符号の一種であるワイル符号で圧縮して保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２９２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、焦点検出用画素は撮像素子上で二次元状にパターン化されていることが多く、各パターンには同一の相対距離が存在する。特許文献１の方法では、同一の相対距離を重複して記憶するおそれがあり、記憶容量を削減する余地がある。更に、撮像素子上の機能画素位置を走査読み出す場合に、垂直座標が切り替わる時の焦点検出用画素間の相対距離が異なり、データ量が増大する。この問題は、焦点検出用画素だけでなく、他の機能画素、更には欠陥画素、即ち、撮像用画素として機能しない全ての画素に当てはまる。
【０００６】
本発明は、撮像素子において撮像用画素として機能しない画素の位置を少ない記憶容量で記憶することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像装置は、複数の領域の二次元配列から構成され、各領域は、光学系が形成した光学像を光電変換する撮像用画素としての第１の画素と、前記撮像用画素として機能しない第２の画素を含む撮像素子と、各領域における前記第２の画素の位置と前記二次元配列における各領域の位置に関する情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて前記第２の画素の位置を取得する取得手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像素子において撮像用画素として機能しない画素の位置を少ない記憶容量で記憶することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置のブロック図である。（実施例１、２、３、４）
【図２】図１に示す撮像素子の画素マトリックスの図である。（実施例１、２、３、４）
【図３】図１に示すウィンドウ位置情報記憶部の容量を示す図である。（実施例１、２、３、４）
【図４】ウィンドウの構成図である。（実施例１）
【図５】図１に示す各レジスタの容量を示す図である。（実施例１、２、３、４）
【図６】図１に示す撮像素子に構成されたウィンドウの二次元配列を示す図である。（実施例１、２）
【図７】図１に示す撮像装置の動作を示すフローチャートである。（実施例１）
【図８】ウィンドウの構成図である。（実施例２）
【図９】図１に示す撮像装置の動作を示すフローチャートである。（実施例２）
【図１０】ウィンドウの構成図である。（実施例３）
【図１１】図１に示す撮像素子に構成されたウィンドウの二次元配列を示す図である。（実施例３）
【図１２】図１に示す撮像装置の動作を示すフローチャートである。（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施形態の撮像装置のブロック図である。撮像装置は、一眼レフカメラやミラーレスカメラなどのデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどから構成され、交換レンズ（レンズ装置）がカメラ本体（撮像装置）に対して着脱可能であってもよいし、レンズ一体型のデジタルカメラであってもよい。
【００１１】
図１に示すように、撮像装置は、撮影レンズ１０１、撮像素子１０２、ＡＧＣ回路１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、補正回路１０５、信号処理回路１０６、制御部１０７、フレームアドレスカウンタ１０８、ウィンドウ位置情報記憶部１０９を有する。また、撮像装置は、ＲＡＭ１１０、アドレス読み出し部１１１、ウィンドウ開始位置指定部１１２、ウィンドウ繰り返し部１１３、演算部１１４、アドレス比較部１１５を更に有する。
【００１２】
撮影レンズ（撮影光学系）１０１は物体の光学像を形成し、撮像素子１０２は撮影レンズ１０１が形成した光学像を光電変換する光電変換素子である。
【００１３】
図２は、撮像素子１０２の画素マトリックスを示す図である。撮像素子１０２は、図２に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタで覆われた撮像用画素（第１の画素）と焦点検出用画素（第２の画素）Ｓが撮像面の複数の領域に規則的に配置された２次元マトリックスから構成される。
【００１４】
焦点検出用画素は、一対の被写体像の像信号の位相差を検出することによって焦点状態を検出する（位相差方式による焦点検出を行う）画素であり、撮像用画素とは異なる構造を有して撮像とは異なる機能を有する機能画素の一例である。機能画素の機能は焦点検出に限定されず、光量検出など他の機能であってもよい。あるいは、第２の画素は欠陥画素であってもよい。つまり、第２の画素は撮像用画素として機能しない画素であれば足りる。各画素には光電変換を行うセンサが設けられており、画素マトリックスは撮像画面に相当する。各画素は、入射光に応じた大きさの電気信号を並列に出力する。
【００１５】
各センサの位置は互いに直交する二方向である、水平方向のアドレス（水平アドレス）と垂直方向のアドレス（垂直アドレス）で表すことができる。水平アドレスは、水平ライン内での位置Ｘ（Ｘ＝１〜Ｎ（Ｎは水平方向の総画素数））であり、垂直アドレスは、垂直ライン内での位置Ｙ（Ｙ＝１〜Ｍ（Ｍは垂直方向の総画素数））である。つまり、各画素の位置は座標（Ｘ，Ｙ）で表すことができ、センサの座標（Ｘ，Ｙ）は画素マトリックス上で画素と１対１で対応している。
【００１６】
撮像素子１０２の第１行から第Ｍ行までの各行（垂直方向の各位置）の出力は、不図示の走査回路により順次水平方向に走査され、各センサの出力信号は周期Ｔで直列にＡＧＣ（自動利得制御）回路１０３へ出力される。更に、周期Ｔのタイミングの駆動信号が駆動部１２５へ出力される。ＡＧＣ回路１０３は各センサからの出力信号を増幅した後、Ａ／Ｄ変換器１０４へ出力する。
【００１７】
本実施形態の画素マトリックスは、後述するように、複数の領域の二次元配列から構成され、各領域を、本実施形態では「ウィンドウ」と呼んでいる。各ウィンドウは、複数の撮像用画素（第１の画素）と撮像用画素として機能しない焦点検出用画素が二次元的に配列されており、例えば、水平方向に１０画素、垂直方向に２０画素のサイズを有する。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換器１０４は、ＡＧＣ回路１０３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して補正回路（補正手段）１０５へ出力する。
【００１９】
補正回路１０５は、アドレス比較部１１５から補正制御信号「１」を受信すると焦点検出用画素Ｓの出力を、その近傍の撮像用画素（本実施形態では、機能画素の位置の水平±１座標の２画素）の出力で補間することによって補正する補正手段である。補正回路１０５は、アドレス比較部１１５から出力される補正制御信号が「０」の時は補正を行わず、信号処理部１０６へＡ／Ｄ変換器１０４の出力をそのまま出力する。焦点検出用画素Ｓの位置検出方法については後述する。補正回路１０５は、制御部１０７または信号処理部１０６と一体に構成されてもよい。
【００２０】
信号処理部１０６は、補正回路１０５からの出力（即ち、撮像用画素の出力と補正回路１０５によって補正された焦点検出用画素の出力）に、画像補間処理などのデジタル信号処理や現像処理を施す信号処理手段である。
【００２１】
駆動部１２５は、撮像素子１０２の走査に同期したタイミングで信号を取り込み、制御部１０７とフレームアドレスカウンタ１０８に駆動信号を出力する。
【００２２】
制御部（制御手段）１０７は、ウィンドウ開始指定部１１２のセレクタ１１９の切り替えや、ＲＡＭ１１０のアドレス指定、ウィンドウ繰り返し部１１３の水平繰り返しカウンタ１２２、垂直繰り返しカウンタ１２３の開始指定を行う。また、制御部１０７は、内部レジスタ（メモリ１０７ａ）に、ウィンドウの二次元配列の直交する二方向における基準位置（後述する開始位置）からのウィンドウの数の情報、即ち、水平繰り返しウィンドウ数と垂直繰り返しウィンドウ数を記憶する。これにより、制御部１０７は、駆動部１２５からの駆動信号のタイミングから各部の制御を行う。制御部１０７は、ＣＰＵなどマイクロコンピュータとして具現化可能である。
【００２３】
フレームアドレスカウンタ１０８は、フレーム水平カウンタ１０８ａとフレーム垂直カウンタ１０８ｂとからなる。フレーム水平カウンタ１０８ａはフレーム（ライン）における水平座標を計数し、フレーム垂直カウンタ１０８ｂは垂直座標を計数する。フレーム水平カウンタ１０８ａは１〜Ｎのカウントを繰り返し、フレーム垂直カウンタ１０８ｂは１〜Ｍのカウントを繰り返す。水平カウンタＮの時から次カウントに移ると、垂直カウンタの値が１加算される。フレームアドレスカウンタ１０８のカウント開始タイミングは、駆動部１２５からの駆動信号により、カウントが開始される。
【００２４】
図３は、ウィンドウ位置情報記憶部１０９の容量を示す図である。ウィンドウ位置情報記憶部１０９は、例えば、ＥＥＰＲＯＭから構成され、各ウィンドウにおける機能画素の位置（ローカルアドレス）に関する情報を記憶する記憶手段である。例えば、図１に示すウィンドウ位置情報記憶部１０９は、（２，２）、（３、７）…（１９，５）を記憶しているが、これは後述する実施例１の図４に示すウィンドウ内の焦点検出用画素Ｓの座標である。図１では、各ウィンドウにおける焦点検出用画素Ｓの位置に関する情報は各ウィンドウに図４に示すように設定された二次元座標系による座標を含むが、これに限定されない。例えば、後述する実施例４のように、各ウィンドウにおける焦点検出用画素Ｓの位置に関する情報は、各ウィンドウ内の焦点検出用画素Ｓ間の直交する二方向のいずれかにおける距離（相対距離）を含んでもよい。
【００２５】
図３では、各焦点検出用画素Ｓの水平アドレス（Ｈアドレス）４ビット分、垂直アドレス（Ｖアドレス）５ビット分を焦点検出用画素数分だけ記憶しているが、Ｈアドレス４ビット、Ｖアドレス５ビットには限定されず、ウィンドウの大きさにより変更可能である。また、本実施形態では焦点検出用画素の位置情報を製造段階で記録しているが、一部のＲＧＢ画素を機能画素として使用する際に座標情報を書き加えて記録してもよい。
【００２６】
ＲＡＭ１１０は、ウィンドウ位置情報記憶部１０９に記憶された情報を制御部１０７の命令により読み出して記憶する。また、本実施形態では行ってないが、フレーム上から算出した座標位置を一時記憶することも可能である。
【００２７】
アドレス読出し部１１１は、ＲＡＭ１１０から読み出されたデータのうち水平アドレスを水平アドレス用領域１１１ａに、垂直アドレスを垂直アドレス用領域１１１ｂに保存する。本実施例の場合、水平アドレス４ビット分、垂直アドレス５ビット分に分かれている。
【００２８】
ウィンドウ開始位置指定部１１２は、ウィンドウ開始位置（基準位置）を指定する３つのレジスタ１１６〜レジスタ１１８とセレクタ１１９を備えている。図１では、レジスタ１１６は「レジスタ０」、レジスタ１１７は「レジスタ１」、レジスタ１１８は「レジスタ２」をそれぞれ表している。
【００２９】
図５は、各レジスタの容量を示す図である。各レジスタは、水平アドレス１４ビット、垂直アドレス１４ビットの容量を備えているが、これは一例であり、これに限定されない。本実施形態は、ウィンドウ開始位置を記憶する容量として３つのレジスタを設け、レジスタ１１６〜レジスタ１１８は水平垂直座標位置の絶対値情報を保存している。セレクタ１１９は制御部１０７からの命令によってレジスタを切り替える。
【００３０】
ウィンドウ繰り返し部１１３は、ウィンドウ回数水平演算器１２０、ウィンドウ回数垂直演算器１２１を有する。
【００３１】
ウィンドウ回数水平演算器１２０は、水平方向のウィンドウの個数をカウントする水平繰り返しカウンタ１２２、各ウィンドウの水平幅を保存するウィンドウ水平幅レジスタ１２４、水平乗算器１２６を有する。水平乗算器１２６は、ウィンドウ水平幅レジスタ１２４に設定された値を水平繰り返しカウンタ１２２の繰り返し回数分だけ乗算して出力する。
【００３２】
ウィンドウ回数垂直演算器１２１は、垂直方向のウィンドウの個数をカウントする垂直繰り返しカウンタ１２３、各ウィンドウの垂直幅を保存するウィンドウ垂直幅レジスタ１２５、垂直乗算器１２７を有する。垂直乗算器１２７は、ウィンドウ垂直幅レジスタ１２５に設定された値を垂直繰り返しカウンタ１２３の繰り返し回数分だけ乗算して出力する。
【００３３】
なお、ウィンドウ水平幅レジスタ１２４は４ビット構成、ウィンドウ垂直幅レジスタ１２５は５ビット構成としているが、これに限らない。本実施例ではウィンドウ幅の最小容量での構成としている。ウィンドウ位置情報は加算し易くするために、ウィンドウの水平幅は１〜１０画素の範囲、垂直幅は１〜２０画素の範囲が好ましい。
【００３４】
水平乗算器１２６、垂直乗算器１２７からの出力は、演算部１１４へ出力される。
【００３５】
演算部（取得手段）１１４は、フレームにおける焦点検出用画素の位置を算出するために使用される。ウィンドウ開始位置指定部１１２からフレーム内のウィンドウの開始位置のアドレスと、アドレス読み出し部１１１からのウィンドウ内の焦点検出用画素のアドレス、ウィンドウ繰り返し部１１３からの水平幅×水平繰り返しカウンタ数を加算する。これにより、フレーム内の焦点検出用画素の位置の水平アドレスと垂直アドレスを算出（取得）する。
【００３６】
アドレス比較部１１５は、フレームアドレスカウンタ１０８が出力する水平アドレス、垂直アドレスと、演算部１１４が出力する焦点検出用画素の水平アドレス、垂直アドレスとを比較する。アドレス比較部１１５は、補正回路１０５に、水平アドレスと垂直アドレスが共に一致する場合、即ち、焦点検出用画素の場合は、補正制御信号「１」を出力する。また、アドレス比較部１１５は、補正回路１０５に、水平アドレスまたは垂直アドレスが一致しない場合、即ち、焦点検出用画素の場合は、補正制御信号「０」を出力する。
【実施例１】
【００３７】
図４は、実施例１の一つのウィンドウ（以下、「ウィンドウＷａ」という。）の構成を示す図である。ウィンドウＷａは、垂直アドレス毎に最大で１つの焦点検出用画素Ｓを配置している。本実施例では、焦点検出用画素Ｓの集合は、図４に示すウィンドウ単位でパターン化されているため、ウィンドウ単位で焦点検出用画素Ｓの位置情報を保持することによって焦点検出用画素Ｓの位置情報を個別に保持するよりも記憶容量を削減している。
【００３８】
図６は、本実施例の撮像素子１０２のウィンドウの二次元配列を示す図であり、図２に示す画素マトリックスを図４に示すウィンドウＷａのパターンで置き換えている。撮像素子１０２では、ウィンドウＷａが複数配置されており、焦点検出用画素Ｓにおいて位相差を算出可能にするためにパターン化を行っている。
【００３９】
図７は、撮像装置の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」は「ステップ（工程）」の略である。図７に示すフローチャートは、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化可能である。
【００４０】
Ｓ２０１では、制御部１０７の制御信号により、セレクタ１１９はレジスタ０〜レジスタ２の中でレジスタ０を選択する。各レジスタは、図６に示す（１）〜（３）の座標位置の情報を記憶している。（１）の座標は上部の５行７列の配列におけるウィンドウＷａの開始位置（基準位置）であり、（２）の座標は中央部の５行２１列の配列におけるウィンドウＷａの開始位置であり、（３）の座標は下部の５行７列の配列におけるウィンドウＷａの開始位置である。ウィンドウＷａの総数は１７５である。レジスタ０は、（１）のフレームにおける水平垂直座標の位置情報を記憶している。
【００４１】
Ｓ２０２では、ウィンドウ水平幅レジスタ１２４とウィンドウ垂直幅レジスタ１２５のレジスタの値が設定される。ウィンドウＷａは、水平幅が１０画素、垂直幅が２０画素であるので、これらの値が設定される。
【００４２】
Ｓ２０３では、水平繰り返しウィンドウ数と垂直繰り返しウィンドウ数の値を制御部１０７内の複数のレジスタ（メモリ１０７ａ）に設定し、順に読み出す。水平繰り返しウィンドウ数と垂直繰り返しウィンドウ数は、それぞれ、「１」：（７、５）、「２」：（２１、５）、「３」：（７、５）、「４」：（−１、−１）が順に移行し、Ｓ２０３では「１」の状態にあるものとする。本実施例では、制御部１０７が水平繰り返しウィンドウ数と垂直繰り返しウィンドウ数を設定しているが、これに限らない。例えば、別途外部にレジスタ回路を持たせて記憶させ、制御部１０７内のレジスタを書き換えることでウィンドウ数を設定したり、ＲＡＭ１１０に記憶させ制御部１０７内のレジスタをその都度書き換えてもよい。
【００４３】
Ｓ２０４では、フレームアドレスカウンタ１０８を設定する。撮像素子１０２の走査に同期した駆動部１２５の駆動信号からフレームアドレスのカウントを行う。
【００４４】
Ｓ２０５では、制御部１０７から出力されるイネーブル信号Ｖａｌｉｄから水平繰り返しカウンタ１２２、垂直繰り返しカウンタ１２３が設定される。
【００４５】
Ｓ２０６では、ウィンドウ位置情報記憶部１０９に記憶されているウィンドウＷａのローカルアドレス（ＥＥＰＲＯＭデータ）をＲＡＭ１１０へ書き込む。
【００４６】
Ｓ２０７では、ＲＡＭ１１０のリードアドレスを０に設定し、ウィンドウＷａの最初の焦点検出用画素のローカルアドレスをＳ２０８で読み込む。この場合、（２、２）が最初の焦点検出用画素のアドレスとなる。
【００４７】
Ｓ２０９では、フレームアドレスカウンタ値と演算部１１４で加算して算出したフレーム内の焦点検出用画素の位置のアドレスをアドレス比較部１１５で比較し、比較結果が一致するまで繰り返す。
【００４８】
Ｓ２１０では、比較結果が一致すると、アドレス比較部１１５が補正制御信号「１」を出力し、補正回路１０５によって画素補正が行われる。
【００４９】
Ｓ２１１では、水平繰り返しカウンタ１２２で計数された、水平繰り返しカウント値がＳ２０３でセットされた値より小さい（つまり、水平繰り返しウィンドウ数「１」以下の）場合はＳ２１２に移行する。
【００５０】
Ｓ２１２では、制御部１０７が水平繰り返しカウンタ１２２にイネーブル信号を出力し、カウント値がインクリメントされる。これにより、図１から水平幅が１０×１加算され、走査方向に対して次のウィンドウの１ライン目の焦点検出用画素の位置を算出できる。
【００５１】
同様にＳ２１１まで、ステップを繰り返すと、水平繰り返しカウンタ値が条件を満たさない（つまり、水平繰り返しウィンドウ数「１」を超える）場合は、Ｓ２１３に移行し、水平繰り返しカウンタ１２２の値がリセットされる。
【００５２】
Ｓ２１４では、垂直繰り返しカウンタ１２３で計数された、垂直繰り返しカウント値がＳ２０３でセットされた値より小さい（つまり、垂直繰り返しウィンドウ数「１」以下）の場合は、Ｓ２１５へ移行する。
【００５３】
Ｓ２１５では、ＲＡＭのリードアドレスが最大（ウィンドウ内の垂直座標２０の焦点検出用画素が保管されているアドレス）かどうかを判定し、最大でなければＳ２１６に移動し、ＲＡＭのリードアドレスを次アドレスにセットする。
【００５４】
同様に、Ｓ２０７〜Ｓ２１６を繰り返し、Ｓ２１５でＲＡＭのリードアドレスが最大の場合には、Ｓ２１７へ移行する。
【００５５】
Ｓ２１７では、制御部１０７が垂直繰り返しカウンタ１２３にイネーブル信号を出力し、カウント値がインクリメントされる。これにより、図１より垂直幅が２０×１加算され、垂直方向における次ウィンドウの１ライン目の焦点検出用画素の位置を算出できる。
【００５６】
同様に、Ｓ２０７〜Ｓ２１７を繰り返し、Ｓ２１４で、垂直繰り返しカウント値が条件を満たさない（つまり、垂直繰り返しウィンドウ数「１」を超える）場合は、Ｓ２１８へ移行する。
【００５７】
Ｓ２１８では、水平ウィンドウ数、垂直ウィンドウ数を再設定する。つまり、制御部１０７内のレジスタがＳ２０３で設定された１の状態から２の状態へ移行する。
【００５８】
Ｓ２１９では、再設定された水平ウィンドウ数、垂直ウィンドウ数が（−１、−１）でないかどうか（「４」かどうか）を判定し、（−１、−１）でなければ、Ｓ２２０へ移行する。
【００５９】
Ｓ２２０では、レジスタ１へ切り替えるための切り替え信号が制御部１０７からセレクタ１１９へ出力される。
【００６０】
Ｓ２２１では、制御部１０７により、垂直繰り返しカウンタ１２３がリセットされる。
【００６１】
更に、Ｓ２０７〜Ｓ２１７を繰り返し、Ｓ２１４で、垂直繰り返しカウント値が条件を満たさない（つまり、垂直繰り返しウィンドウ数「１」を超える）場合はＳ２１８に移行する。Ｓ２１８では、水平ウィンドウ数、垂直ウィンドウ数が再設定される。つまり、制御部１０７内のレジスタがＳ２０３でセットされた「２」の状態から「３」の状態へ移行する。
【００６２】
同様に、ステップを繰り返すと、Ｓ２２０では、レジスタ２へ切り替えるための切り替え信号が制御部１０７からセレクタ１１９へ出力される。
【００６３】
最後に、Ｓ２１８で、水平ウィンドウ数、垂直ウィンドウ数が再設定される。つまり、制御部１０７内のレジスタがＳ２０３でセットされた「３」の状態から「４」の状態へ移行し、Ｓ２１９で再設定値が（−１、−１）となるのでフローが終了する。
【実施例２】
【００６４】
図８は、実施例２の一つのウィンドウ（以下、「ウィンドウＷｚ」という。）の構成を示す図である。本実施例でも、焦点検出用画素Ｓの集合は、図８に示すウィンドウ単位でパターン化されているため、ウィンドウ単位で焦点検出用画素Ｓの位置情報を保持することによって焦点検出用画素Ｓの位置情報を個別に保持するよりも記憶容量を削減している。但し、ウィンドウＷａと異なり、ウィンドウＷｚは、垂直アドレス毎に一または複数の焦点検出用画素Ｓを配置している。
【００６５】
ウィンドウ内の焦点検出用画素Ｓのローカルアドレスは、実施例１と同様に、ウィンドウ位置情報記憶部１０９に記憶する。ウィンドウＷｚは、垂直アドレス毎に一または複数の機能画素を有するので、同一垂直アドレス内の数画素の位置情報を制御部１０７で指定できるが、これに限らない。ウィンドウ位置情報記憶部１０９内の機能画素の垂直アドレスに分けて読み出してもよい。
【００６６】
図９は、撮像装置の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」は「ステップ（工程）」の略である。図９に示すフローチャートは、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化可能である。図７と同一のステップには同一の参照符号を付している。図９は、Ｓ２１０とＳ２１１の間にＳ２３０が設けられている以外は図７と同様である。なお、図９に示すＳ２０８において、図８から（２、２）が最初のアドレスとなり、次のアドレスは（２、９）となる。
【００６７】
Ｓ２３０では、制御部１０７は、ＲＡＭ１１０から読み出した現在の焦点検出用画素の垂直ローカルアドレスと次の焦点検出用画素の垂直ローカルアドレスが等しいかどうかを判断する。同一の垂直座標に複数の機能画素が存在すればＳ２１６に移行し、存在しなければＳ２１１に移行する。なお、判断主体は制御部１０７に限定されず、別途設けたＣＰＵが判定したり、Ｓ２３０からＳ２１６へ移行する回数を制御部１０７に事前に設定したりしてもよい。
【実施例３】
【００６８】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、実施例３に使用される三種類のウィンドウＷａ、Ｗｂ、Ｗｃの構成を示す図である。本実施例でも、焦点検出用画素Ｓの集合は、図１０に示すウィンドウ単位でパターン化されているため、ウィンドウ単位で焦点検出用画素Ｓの位置情報を保持することによって焦点検出用画素Ｓの位置情報を個別に保持するよりも記憶容量を削減している。但し、実施例３は、撮像素子１０２内に、複数種類のウィンドウＷａ〜Ｗｃが存在する。この場合、各ウィンドウの種類もメモリ１０７ａなどに記憶される。各ウィンドウＷａ〜Ｗｃの水平幅（１０画素）と垂直幅（２０画素）はそれぞれ等しい。
【００６９】
図１０（ａ）に示すウィンドウＷａは図４に示すものと同様である。図１０（ｂ）、（ｃ）に示すウィンドウＷｂとＷｃも、ウィンドウＷａと同様に、垂直アドレス毎に最大で１つの焦点検出用画素Ｓを配置している。なお、ウィンドウの種類の数は、本実施例のように３つに限定されない。また、複数種類のウィンドウデータで構成されていてもよい。
【００７０】
図１１は、本実施例の撮像素子１０２のウィンドウの二次元配列を示す図であり、図２に示す画素マトリックスを図１０（ａ）〜（ｃ）に示すいずれかのウィンドウのパターンで置き換えている。撮像素子１０２では、ウィンドウが複数配置されており、焦点検出用画素Ｓにおいて位相差を算出可能にするためにパターン化を行っている。
【００７１】
実施例３では、ウィンドウ位置情報記憶部１０９は複数のウィンドウ位置情報を記憶し、その容量は次式で与えられる。
【００７２】
ウィンドウ位置情報記憶部１０９の容量＝水平アドレス（４ビット）×垂直アドレス（５ビット）×１つのウィンドウの機能画素の数×ウィンドウの種類の数
本実施例３では、一つのウィンドウ位置情報記憶部１０９の容量が実施例１に比べて増大しているが、これに限らない。複数のウィンドウ位置情報記憶部１０９を持たせ、制御部１０７でセレクト信号を送り、その都度ＲＡＭ１１０にデータを書き込んでもよい。
【００７３】
図１２は、撮像装置の動作を説明するためのフローチャートであり、「Ｓ」は「ステップ（工程）」の略である。図１２に示すフローチャートは、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化可能である。図７と同一のステップには同一の参照符号を付している。図１２は、Ｓ２０７とＳ２０８の間にＳ２４０とＳ２４１が設けられている以外は図７と同様である。
【００７４】
図７と共通するステップにおける留意点として、Ｓ２０１について、各レジスタは、図１１に示す（１）〜（３）の位置の情報が記憶されている。レジスタ０は（１）のフレームにおける座標の位置情報が記憶されている。
【００７５】
また、Ｓ２０３において、実施例３では、別途制御部１０７に複数のレジスタを持たせて複数のウィンドウがある場合にも対応する。例えば、（水平繰り返しウィンドウ数「１」、総垂直繰り返しウィンドウ数「１」）、（水平方向におけるウィンドウの種類）の複数レジスタを設ける。そして、「１」：（７、５）、（Ａ７）、「２」：（２１、５）、（Ａ７  Ｂ７  Ｃ７）、「３」：（６、４）、（Ａ７）「４」：（−１、−１）、（０）のように設定して、「１」〜「４」へ順に移行する。また、Ａ７はウィンドウＷａが７回繰り返し、Ｂ６はウィンドウＷｂが７回繰り返し、Ｃ７はウィンドウＷｃが７回繰り返しを意味する。
【００７６】
また、Ｓ２０６では、ウィンドウ位置情報記憶部１０９内の記憶されているウィンドウＷａ〜ＷｃのローカルアドレスをＲＡＭ１１０へ書き込む。
【００７７】
Ｓ２４０では、制御部１０７はウィンドウデータを切り替えるかどうかを判定する。切り替える場合はＳ２４１に移行し、切り替えない場合はＳ２０８に移行する。Ｓ２４１では、ＲＡＭ１１０のバンクを切り替える。なお、実施例３では、ＲＡＭ１１０に焦点検出用画素の位置情報を保存しているが、これに限定されず、別途記憶領域を確保し、セレクタなどで切り替えてウィンドウ毎の位置情報を読み出してもよい。
【００７８】
また、Ｓ２１８において、水平ウィンドウ数と垂直ウィンドウ数を再設定され、「１」の状態から「２」の状態へ移行する。実施例３では、繰り返すウィンドウの種類も選択される。実施例３の場合、「２」の状態では、ウィンドウＷｂを水平に７回繰り返し、ウィンドウＷａを７回繰り返し、更に、ウィンドウＷｃを７回繰り返す。
【００７９】
同様に、ステップが移行すると、Ｓ２４０では、制御部１０７のレジスタ値から、再度ウィンドウ内の機能画素の位置情報を切りかえるかどうかを判定する。ウィンドウＷｂへの切り替え時は、Ｓ２４１へ移行してＲＡＭ１１０のウィンドウＷｂの機能画素の位置情報がある領域へバンク切り替えが行われる。更にＳ２４０までを複数回繰り返し、Ｓ２４０で、ウィンドウが７回繰り返されたと判定されると、Ｓ２４１に移動してウィンドウＷａへの切り替えが行われる。更にＳ２４０までを複数回繰り返し、Ｓ２４０で、再度ウィンドウが７回繰り返されたと判定されると、Ｓ２４１でウィンドウＷｃへの切り替えが行われる。
【実施例４】
【００８０】
実施例４では、ウィンドウ内の位置情報を相対距離で持たせている。まず、実施例４では、ウィンドウ位置情報記憶部１０９に焦点検出用画素の水平アドレス（Ｈアドレス）４ビット分、垂直アドレス（Ｖアドレス）５ビット分の構成を用いない。更に、アドレス読み出し部１１１の構成も変更している。
【００８１】
実施例４のウィンドウ位置情報記憶部１０９は、ウィンドウＷａ内の位置情報の相対距離を保存するため、８ビット分を確保する。「相対距離」とは、ウィンドウ内の焦点検出用画素の間における距離である。実施例４では８ビット分の相対距離を持たせているが、これに限らない。ウィンドウ内の最大の相対距離である、水平、垂直幅の１０×２０分の相対距離の情報を保存するために８ビットを確保している。
【００８２】
更に、実施例４では、相対距離を絶対距離に変換する際に、アドレス読み出し部１１１で相対距離を水平、垂直座標に変換している。アドレス読み出し部１１１は、実施例４では、ウィンドウＷａ内の相対距離を以下のように持たせる。ウィンドウＷａ内の第１番目の機能画素の絶対位置座標（２，２）の相対距離は、ウィンドウ開始位置からの距離として（１２）として持たせる。
【００８３】
また、第１番目と第２番目の機能画素の絶対位置座標（２、２）と（７、３）の相対距離は、（１５）として持たせる。相対距離を変換するため、Ｘ座標の位置情報を１０以上で、垂直座標の位置情報を１加算し、ウィンドウ内の相対距離（１２）はアドレス読み出し部１１１で、（２，２）に変換される。垂直座標の位置情報の初期値は１の状態であるため、第１番目の相対距離が１０以下の場合は、常に垂直アドレスは１である。
【００８４】
次に、第２番目の絶対値座標（７、３）への変換は、第１番目の相対距離と第２番目の相対距離を加算して、第１番目の相対距離と同様に算出する。なお、実施例４では、第１番目と第２番目の相対距離を加算して、算出しているが、これに限らない。第１番目の絶対距離を算出した後に第２番目の絶対距離を算出して加算してもよい。
【００８５】
第３番目以降の機能画素についても同様である。ウィンドウＷａ内の最終番目の座標（５，１９）の場合の次の相対距離は、（０，０）の場合には第１番目の絶対値座標の算出へ戻る。動作フローについては、実施例１と同様である。
【００８６】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は本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、機能画素の位置情報を管理する管理装置や機能画素の位置情報を管理する管理手段と機能画素に対して補正などの画像処理を施す画像処理装置を外部装置として構成してもよい。例えば、撮像装置にインターネットで接続されたクラウドコンピューティングを利用したり、撮像装置の画像データをＰＣにインストールされた画像処理ソフトで処理したりする場合である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の撮像装置は、デジタル一眼レフカメラやミラーレスカメラに適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０１…撮影レンズ（撮影光学系）、１２０…撮像素子、ＲＧＢ…撮像用画素（第１の画素）、Ｓ…焦点検出用画素（第２の画素）、１０９…ウィンドウ位置情報記憶部（記憶手段）、１１４…演算部（取得手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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