(57)【要約】【課題】撮像領域の全面に設けられた瞳分割型焦点検出用画素からは、２倍以上のＰＤ信号が出力されるので、撮像素子から撮像装置の制御部側へ転送するデータ転送量が増え、撮像装置側の保存メモリエリアが増大する、という課題があった。【解決手段】撮像素子であって、複数の光電変換素子からなる画素が複数配置された画素部と、前記画素部の第１の領域の画素では前記画素内で光電変換素子からの信号を加算して出力し、前記画素部の第２の領域の画素では光電変換素子からの信号をそれぞれ出力する出力制御部とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子からなる画素が複数配置された画素部と、
前記画素部の第１の領域の画素では前記画素内で光電変換素子からの信号を加算して出力し、前記画素部の第２の領域の画素では光電変換素子からの信号をそれぞれ出力する出力制御部と
を備える撮像素子。
【請求項２】
複数の光電変換素子からなる画素が複数配置された画素部と、
前記画素部の第１の領域の画素では前記画素内で光電変換素子からの信号を加算して出力し、前記画素部の第２の領域の画素では光電変換素子からの信号を前記第１の領域の画素とは異なるように加算して出力する出力制御部と
を備える撮像素子。
【請求項３】
前記第２の領域を設定する設定部を備える請求項１または２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記複数の光電変換素子のそれぞれは、少なくとも２種類以上の色のフィルタのいずれかを有し、
前記設定部は、前記２種類以上の色のうちの１つの色を設定し、
前記出力制御部は、前記第２の領域に含まれる、前記設定された色の前記フィルタを有する光電変換素子の信号をそれぞれ出力する請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記出力制御部は、前記第２の領域に含まれる光電変換素子からの信号に、前記設定された色に関する情報を付加する請求項４に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記画素は、少なくとも一方向に２つの光電変換素子と前記一方向に直交する他方向に２つの光電変換素子とを含み、
前記出力制御部は、前記第２の領域に含まれる光電変換素子は前記一方向または前記他方向ごとに加算された信号を出力する請求項２に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記出力制御部は、被写体情報に基づいて前記一方向に加算された信号を出力するか前記他方向に加算された信号を出力するかを定める請求項６に記載の撮像素子。
【請求項８】
少なくとも前記第２の領域を包含する解析領域に含まれる光電変換素子の信号を解析して、前記第２の領域を変更する変更部を備える請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記変更部は、前記解析領域に含まれる光電変換素子の信号から取得される画像の周波数成分が予め定められた値よりも小さい場合に前記第２の領域を変更する請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
個別に信号を出力する第１出力ポートと、加算された信号を出力する第２出力ポートとを独立に備える請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記出力制御部は、個別の信号と加算された信号を、共通の出力ポートから時分割で出力する請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記第２の領域に含まれる光電変換素子からの信号に基づいてオートフォーカス制御を行うフォーカス制御部と
を備える撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の領域に含まれる光電変換素子からの信号を加算処理し、前記第２の領域に含まれる光電変換素子からの信号と合わせて、画像データを生成する画像生成部を備える請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像素子での前記光電変換素子からの信号を加算する特性と、前記画像生成部での前記光電変換素子からの信号を加算する特性との差が小さくなるように、前記撮像素子での加算と前記画像生成部での加算とのうち少なくとも一方で加算に対する補正を行う請求項１３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
瞳分割型画素が、撮像素子における撮像領域の全面に設けられた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。瞳分割型画素を全面に用いた撮像素子を有する撮像装置において撮像素子から転送するデータ転送量が多いという問題が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２３９３３７号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、複数の光電変換素子からなる画素が複数配置された画素部と、前記画素部の第１の領域の画素では前記画素内で光電変換素子からの信号を加算して出力し、前記画素部の第２の領域の画素では光電変換素子からの信号をそれぞれ出力する出力制御部とを備える撮像素子が提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、第１の態様の撮像素子を備え、前記第２の領域に含まれる光電変換素子からの信号に基づいてオートフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを備える撮像装置が提供される。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る裏面照射型の撮像素子の断面図である。
【図２】ＰＤ１０４に入射する光束を模式的に示した図である。
【図３】撮像チップの画素配列と単位グループを説明する図である。
【図４】撮像チップの単位グループに対応する回路図である。
【図５】本実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係るＲＯＩを説明する図である。
【図７】デフォーカス量を算出するＲＯＩのＰＤ信号列を説明する図である。
【図８】信号処理チップの一例としての具体構成を示すブロック図である。
【図９】ＰＤ信号の加算処理を説明するフローチャートである。
【図１０】他の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】他の撮像装置におけるＲＯＩを説明する図である。
【図１２】ＲＯＩに含まれるＰＤ信号の加算処理について説明する図である。
【図１３】他の撮像チップのＰＤ信号の加算処理を説明するフローチャートである。
【図１４】他のＲＯＩを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る裏面照射型の撮像素子１００の断面図である。撮像素子１００は、入射光に対応した画素信号を出力する撮像チップ１１３と、画素信号を処理する信号処理チップ１１１と、画素信号を記憶するメモリチップ１１２とを備える。これら撮像チップ１１３、信号処理チップ１１１およびメモリチップ１１２は積層されており、Ｃｕ等の導電性を有するバンプ１０９により互いに電気的に接続される。
【００１０】
なお、図示するように、入射光は主に白抜き矢印で示すＺ軸プラス方向へ向かって入射する。本実施形態においては、撮像チップ１１３において、入射光が入射する側の面を裏面と称する。また、座標軸に示すように、Ｚ軸に直交する紙面左方向をＸ軸プラス方向、Ｚ軸およびＸ軸に直交する紙面手前方向をＹ軸プラス方向とする。以降のいくつかの図においては、図１の座標軸を基準として、それぞれの図の向きがわかるように座標軸を表示する。
【００１１】
撮像チップ１１３の一例は、裏面照射型のＭＯＳイメージセンサである。ＰＤ層１０６は、配線層１０８の裏面側に配されている。ＰＤ層１０６は、二次元的に配された複数のＰＤ（フォトダイオード）１０４、および、それぞれのＰＤ１０４に対応して設けられたトランジスタ１０５を有する。なお、ＰＤ層１０６は、画素部の一例である。
【００１２】
ＰＤ層１０６における入射光の入射側にはパッシベーション膜１０３を介してカラーフィルタ１０２が設けられる。カラーフィルタ１０２は、互いに異なる波長領域を透過する複数の種類を有しており、特定の配列を有している。カラーフィルタ１０２の配列については後述する。１つのカラーフィルタ１０２には、２個のＰＤ１０４と、２個のトランジスタ１０５がＸ軸方向に並べて形成されている。そして、１つのカラーフィルタ１０２と、２個のＰＤ１０４と、２個のトランジスタとで、１つの画素が形成される。なお、ＰＤ１０４は、光電変換素子の一例である。ＰＤ１０４の代わりに有機光電変換膜、フォトゲート等の光電変換素子を用いてもよい。
【００１３】
カラーフィルタ１０２における入射光の入射側には、カラーフィルタ１０２に対応して、マイクロレンズ１０１が設けられる。マイクロレンズ１０１は、対応する２個のＰＤ１０４へ向けて入射光を集光する。２個のＰＤ１０４は、入射光の断面領域内の互いに一致しない部分領域からの光束をそれぞれ受光する。１つのマイクロレンズ１０１に対して設けられた２つのＰＤ１０４は、１つの画素１２６を形成する。
【００１４】
ここで、画素１２６に到達する入射光束の様子について説明する。図２は、ＰＤ１０４に入射する被写体光束を模式的に示した図である。図２（ａ）は、射出瞳１１４の入射方向から見た模式図であり、図２（ｂ）は、ＰＤ１０４に入射する被写体光束を説明するＸ-Ｚ断面模式図である。図２（ａ）（ｂ）において、射出瞳１１４は、レンズ交換式のデジタルカメラにおいては交換レンズの射出瞳を表し、撮像素子に対して固定されて設けられた撮影レンズを備えるデジタルカメラにおいては、当該固定レンズの射出瞳を表す。
【００１５】
ここで、撮影レンズの光軸に直交する断面のひとつとして射出瞳面で被写体光束を切断した場合について説明する。射出瞳面における被写体光束の全体としての領域は、部分領域１１６と部分領域１１８を含む。部分領域１１６を通過する被写体光束は、被写体光束の一部であり、この部分光束はＰＤ１２４に受光される。また、部分領域１１８を通過する被写体光束は、部分領域１１６を通過する被写体光束とは異なる、被写体光束の一部であり、この部分光束はＰＤ１２２に受光される。換言すると、部分領域１１６は、ＰＤ１２４の領域を、射出瞳面に逆投影した領域を表し、部分領域１１８は、ＰＤ１２２を射出瞳面に逆投影した領域を表す。そして、瞳分割されたそれぞれの部分光束を受光する組となるＰＤ１２２とＰＤ１２４とが、１つの画素１２６として機能する。
【００１６】
なお、図２において、部分領域１１６と部分領域１１８とは、左右に分離している例を示したが、部分領域１１６と部分領域１１８とは部分的に一致する領域を有していてもよい。また、ＰＤ１２２とＰＤ１２４は、光電変換部そのものの外縁が図に示す形状と一致するように形成される場合に限らず、受光面に形成される反射膜の透過領域によってその外縁が調整されてもよいし、開口部を設けた遮断マスクによって調整されてもよい。
【００１７】
再び、図１を参照して、配線１０７を含む配線層１０８の表面には複数のバンプ１０９が配される。当該複数のバンプ１０９が信号処理チップ１１１の対向する面に設けられた複数のバンプ１０９と位置合わせされて、撮像チップ１１３と信号処理チップ１１１とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ１０９同士が接合されて、電気的に接続される。
【００１８】
同様に、信号処理チップ１１１およびメモリチップ１１２の互いに対向する面には、複数のバンプ１０９が配される。これらのバンプ１０９が互いに位置合わせされて、信号処理チップ１１１とメモリチップ１１２とが加圧等されることにより、位置合わせされたバンプ１０９同士が接合されて、電気的に接続される。
【００１９】
なお、バンプ１０９間の接合には、固相拡散によるＣｕバンプ接合に限らず、はんだ溶融によるマイクロバンプ結合を採用しても良い。また、バンプ１０９は、例えば後述する１つの画素グループに対して１つ程度設ければ良い。したがって、バンプ１０９の大きさは、ＰＤ１０４のピッチよりも大きくても良い。また、画素が配列された画素領域以外の周辺領域において、画素領域に対応するバンプ１０９よりも大きなバンプを併せて設けても良い。
【００２０】
信号処理チップ１１１は、表裏面にそれぞれ設けられた回路を互いに接続するＴＳＶ（シリコン貫通電極）１１０を有する。ＴＳＶ１１０は、周辺領域に設けられることが好ましい。また、ＴＳＶ１１０は、撮像チップ１１３の周辺領域、メモリチップ１１２にも設けられて良い。
【００２１】
図３は、撮像チップ１１３の画素配列と単位グループ１２０を説明する図である。図３は、撮像チップ１１３を裏面側から観察した様子を示す。画素領域には２０００万個以上もの画素がマトリックス状に配列されている。図３に示したように、２個のＰＤ１０４から構成される画素は、１つのカラーフィルタ１０２をＸ軸方向に２つに分割して設けられている。本実施形態においては、隣接する４画素が１つの単位グループ１２０を形成する。図３に示した格子線は、隣接する４画素がグループ化されて単位グループ１２０を形成する概念を示す。
【００２２】
画素領域の部分拡大図に示すように、単位グループ１２０は、緑色画素Ｇｂ、Ｇｒ、青色画素Ｂおよび赤色画素Ｒの４画素から成るいわゆるベイヤー配列を一組内包する。緑色画素は、カラーフィルタ１０２として緑色フィルタを有する画素であり、入射光のうち緑色波長帯の光を受光する。同様に、青色画素は、カラーフィルタ１０２として青色フィルタを有する画素であって青色波長帯の光を受光し、赤色画素は、カラーフィルタ１０２として赤色フィルタを有する画素であって赤色波長帯の光を受光する。
【００２３】
図４は、撮像チップ１１３の単位グループ１２０に対応する回路図である。図において、代表的に点線で囲む矩形が、一画素に対応する回路を表す。なお、以下に説明する各トランジスタの少なくとも一部は、図１のトランジスタ１０５に対応する。
【００２４】
上述したように、単位グループ１２０は、４画素から形成される。それぞれの画素は、２個のＰＤ１０４を有するので、単位グループ１２０は、８個のＰＤ１０４を有する。単位グループ１２０の８個のＰＤ１０４は、それぞれ転送トランジスタ３０２に接続され、各転送トランジスタ３０２の各ゲートには、転送パルスが供給されるＴＸ配線３０７に接続される。本実施形態において、ＴＸ配線３０７は、８個の転送トランジスタ３０２に対して共通接続される。
【００２５】
各転送トランジスタ３０２のドレインは、対応する各リセットトランジスタ３０３のソースに接続されると共に、転送トランジスタ３０２のドレインとリセットトランジスタ３０３のソース間のいわゆるフローティングディフュージョンＦＤが増幅トランジスタ３０４のゲートに接続される。リセットトランジスタ３０３のドレインは電源電圧が供給されるＶｄｄ配線３１０に接続され、そのゲートはリセットパルスが供給されるリセット配線３０６に接続される。本実施形態において、リセット配線３０６は、８個のリセットトランジスタ３０３に対して共通接続される。
【００２６】
各々の増幅トランジスタ３０４のドレインは電源電圧が供給されるＶｄｄ配線３１０に接続される。また、各々の増幅トランジスタ３０４のソースは、対応する各々の選択トランジスタ３０５のドレインに接続される。選択トランジスタ３０５の各ゲートには、選択パルスが供給されるデコーダ配線３０８に接続される。本実施形態において、デコーダ配線３０８は、８個の選択トランジスタ３０５に対してそれぞれ独立に設けられる。そして、各々の選択トランジスタ３０５のソースは、共通の出力配線３０９に接続される。負荷電流源３１１は、出力配線３０９に電流を供給する。すなわち、選択トランジスタ３０５に対する出力配線３０９は、ソースフォロアにより形成される。なお、負荷電流源３１１は、撮像チップ１１３側に設けても良いし、信号処理チップ１１１側に設けても良い。
【００２７】
ここで、電荷の蓄積開始から蓄積終了後の画素出力までの流れを説明する。リセット配線３０６を通じてリセットパルスがリセットトランジスタ３０３に印加され、同時にＴＸ配線３０７を通じて転送パルスが転送トランジスタ３０２に印加されると、ＰＤ１０４およびフローティングディフュージョンＦＤの電位はリセットされる。
【００２８】
ＰＤ１０４は、転送パルスの印加が解除されると、受光する入射光を電荷に変換して蓄積する。その後、リセットパルスが印加されていない状態で再び転送パルスが印加されると、蓄積された電荷はフローティングディフュージョンＦＤへ転送され、フローティングディフュージョンＦＤの電位は、リセット電位から電荷蓄積後の信号電位になる。そして、デコーダ配線３０８を通じて選択パルスが選択トランジスタ３０５に印加されると、フローティングディフュージョンＦＤの信号電位の変動が、増幅トランジスタ３０４および選択トランジスタ３０５を介して出力配線３０９に伝わる。これにより、リセット電位と信号電位とに対応する画素信号は、単位画素から出力配線３０９に出力される。
【００２９】
図示するように、本実施形態においては、単位グループ１２０を形成する４画素に対して、リセット配線３０６とＴＸ配線３０７が共通である。すなわち、リセットパルスと転送パルスはそれぞれ、４画素全てに対して同時に印加される。したがって、単位グループ１２０を形成する全ての画素は、同一のタイミングで電荷蓄積を開始し、同一のタイミングで電荷蓄積を終了する。ただし、蓄積された電荷に対応する画素信号は、それぞれの選択トランジスタ３０５が選択パルスによって順次印加されて、選択的に出力配線３０９に出力される。なお、以後の説明において、それぞれのＰＤから出力される出力信号をＰＤ信号とし、画素単位でＰＤ信号が加算された信号を画素信号とする。
【００３０】
図５は、本実施形態に係る撮像装置５００の構成を示すブロック図である。撮像装置５００は、撮影光学系としての撮影レンズ５１０を備え、撮影レンズ５１０は、光軸ＯＡに沿って入射する被写体光束を撮像素子１００へ導く。撮影レンズ５１０は、撮像装置５００に対して着脱できる交換式レンズであっても構わない。撮像装置５００は、撮像素子１００、システム制御部５０１、ワークメモリ５０２、記録部５０３、表示部５０４および操作部５０５を主に備える。
【００３１】
撮影レンズ５１０は、複数の光学レンズ群から構成され、シーンからの被写体光束をその焦点面近傍に結像させる。なお、図５において、撮影レンズ５１０は、瞳近傍に配置された仮想的な一枚のレンズで代表して表している。
【００３２】
撮像素子１００は、画像データ生成用の画素信号をシステム制御部５０１の画像処理部５０８へ引き渡す。画像処理部５０８は、ワークメモリ５０２をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、ＪＰＥＧファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部５０３に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、表示部５０４に表示される。
【００３３】
また、撮像素子１００は、焦点検出用のＰＤ信号をシステム制御部５０１の演算部５０９へ引き渡す。演算部５０９は、取得した複数のＰＤ信号列から一対の信号波形を生成し、当該一対の信号波形から合焦状態からのずれ量であるデフォーカス量を算出する。演算部５０９は、算出したデフォーカス量から撮影レンズ５１０を合焦位置に移動させる移動量を算出する。演算部５０９は、撮影レンズ５１０の移動量に対応した駆動信号を生成する。すなわち、演算部５０９は、ＰＤ信号に基づいてオートフォーカス制御を行うフォーカス制御部として機能する。
【００３４】
演算部５０９は、生成した駆動信号をレンズ駆動制御部５０６に出力する。レンズ駆動制御部５０６は、駆動信号に従って、レンズ駆動部５０７を駆動して、撮影レンズ５１０を光軸方向へ進退させる。このようにして撮影レンズ５１０の位置が調整され、撮像素子１００上に鮮鋭像を結ぶように、撮影レンズ５１０のオートフォーカス制御が実行される。なお、演算部５０９は、撮像装置５００を動作させるための各種演算も実行する。
【００３５】
図６は、本実施形態に係るＲＯＩを説明する図である。ＲＯＩとは、Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔの頭文字三字からなる造語であり、撮像チップ１１３上の画素領域における「興味ある領域」を示し、当該領域で焦点検出を行う。ＲＯＩは、撮像チップ１１３の画素領域に単位グループ１２０の単位で設定される。
【００３６】
ＲＯＩは、画像処理部５０８により設定される。画像処理部５０８は、予め定められたアルゴリズムを用いて、被写体を撮像して生成した画像データを解析する。画像処理部５０８は、当該解析結果に対応させて撮像チップ１１３上の画素領域に、任意の形状で任意の位置にＲＯＩを設定する。ＲＯＩは、図６に示したように、正方形のＲＯＩ１０、矩形のＲＯＩ１２、上下方向に長いＲＯＩ１４または左右方向に長いＲＯＩ１６であってもよい。画像処理部５０８は、設定したＲＯＩを示すアドレス情報を撮像素子１００へ出力する。
【００３７】
本実施形態において、ＲＯＩは、単位グループ１２０の単位で設定される例を示したが、この例に限らず、少なくとも撮像チップ１１３に設けられた画素が１つ含まれるように設定されればよい。また、アドレス情報の一例は、撮像チップ１１３の画素領域における単位グループ１２０単位で区分けされたＸＹ座標系におけるＸ方向の開始位置座標および終了位置座標と、Ｙ方向の開始位置座標と終了位置座標を示す情報である。なお、ＲＯＩは、指定領域の一例である。
【００３８】
画像処理部５０８における予め定められたアルゴリズムとは、例えば、被写体が人物である場合に、当該人物の顔検出アルゴリズムを指す。この場合、画像処理部５０８は、画像データから被写体の顔検出を行い、画素領域における被写体の顔を含む領域を特定する。画像処理部５０８は、特定した画素領域に対応する領域にＲＯＩを設定する。
【００３９】
ＲＯＩは、撮像装置５００を使用する使用者の操作によって設定されてもよい。この場合に、使用者は、操作部５０５を操作してＲＯＩを入力できてもよく、ＲＯＩを設定したい被写体を選択できてもよい。なお、使用者が被写体を選択する場合においては、画像処理部５０８は、選択された被写体の位置に対する各画素信号のコントラスト値を参照することによって当該被写体を含む画素領域を特定し、特定した画素領域に対応する領域にＲＯＩを設定するとしてもよい。
【００４０】
画像処理部５０８によりＲＯＩが設定された場合において、ＲＯＩに含まれない単位グループ１２０から出力されるＰＤ信号は画素単位で加算処理され、画素信号としてシステム制御部５０１の画像処理部５０８へ引き渡される。これにより、撮像素子１００から画像処理部５０８へ転送するデータ量を少なくできる。
【００４１】
一方、ＲＯＩに含まれる単位グループ１２０のＰＤ信号は、焦点検出に用いることを目的としてシステム制御部５０１の演算部５０９へ引き渡される。演算部５０９は、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号からデフォーカス量を算出し、撮影レンズ５１０のフォーカスを調整する。このように、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号はＲＯＩに含まれないＰＤ信号とは異なり、ＰＤ信号が画素単位で加算されずに、個別のＰＤ信号が出力される。
【００４２】
演算部５０９は、焦点検出用の２個のＰＤ１０４のＰＤ信号を画像処理部５０８へ引き渡す。画像処理部５０８は、２個のＰＤ１０４のＰＤ信号を加算処理して、直接画像処理部５０８に出力された画素信号と形式を合わせる。画像処理部５０８は、直接画像処理部５０８に出力された画素信号と、ＰＤ信号を加算処理して生成された画素信号とから画像データを生成する。なお、画像処理部５０８の加算処理は、信号処理チップ１１１の加算回路とは特性が異なる場合がある。そのような場合は２個のＰＤ１０４のＰＤ信号を加算回路で加算した場合の加算の結果と同じになるように画像処理部５０８の加算処理での加算の結果に補正を行う必要がある。また、画像処理部５０８の加算処理で補正を行うのではなく、信号処理チップ１１１の加算回路でそのような補正を行うようにしてもよい。
【００４３】
図７は、デフォーカス量を算出するＲＯＩのＰＤ信号列を説明する図である。デフォーカス量を算出する場合において、演算部５０９は、赤、緑、青の各色のＰＤ信号列から作成されるＰＤ信号波形からそれぞれデフォーカス量を算出する。緑色のＰＤ信号列からデフォーカス量を算出する場合を例として、緑色のＰＤ信号からデフォーカス量を算出する方法について説明する。演算部５０９は、ＰＤ１３４、ＰＤ１３０、ＰＤ１３８から作成されるＰＤ信号波形と、ＰＤ１３６、ＰＤ１３２、ＰＤ１４０から作成されるＰＤ信号波形とからデフォーカス量を算出する。なお、実際にデフォーカス量を算出するためには、例えば１００個程度のＰＤ信号列から作成される一対のＰＤ信号波形を用いるが、本実施形態においては、説明の便宜上、３個のＰＤ信号列から作成されるＰＤ信号波形を用いて説明した。
【００４４】
また、図７に示した例において、演算部５０９は、ＲＯＩ１０の中央における水平方向の一対のＰＤ信号波形を用いてデフォーカス量を算出する例を示した。しかしながら、これに限らず、例えば、ある一対のＰＤ信号波形を用いてデフォーカス量を算出できない場合に、ＲＯＩ１０に含まれる領域内において、演算部５０９は、デフォーカス量を算出する一対のＰＤ信号波形の位置を任意に変えることができてもよい。
【００４５】
図８は、信号処理チップの一例としての具体構成を示すブロック図である。信号処理チップ１１１は、分担化された制御機能としてのセンサ制御部２４、ブロック制御部２６、信号制御部２８と、これらの各制御部を統括制御する駆動制御部２０とを含む。駆動制御部２０は、システム制御部５０１からの指示を、各制御部が実行可能な制御信号に変換してそれぞれに引き渡す。
【００４６】
センサ制御部２４は、撮像チップ１１３へ送出する各画素の電荷蓄積、電荷読み出しに関わる制御パルスの送出制御を担う。具体的には、センサ制御部２４は、対象画素に対してリセットパルスと転送パルスを送出することにより、電荷蓄積の開始と終了を制御し、読み出し画素に対して選択パルスを送出することにより、ＰＤ信号を出力配線３０９へ出力させる。
【００４７】
ブロック制御部２６は、撮像チップ１１３へ送出する、制御対象となる単位グループ１２０を特定する特定パルスの送出を実行する。図２等を用いて説明したように、緑色画素Ｇｂ、Ｇｒ、青色画素Ｂおよび赤色画素Ｒの４画素は、単位グループ１２０を形成する。単位グループ１２０に含まれる４画素を構成する８個のＰＤ１０４は、ひとつのブロックを形成する。同一のブロックに含まれる画素は、同一のタイミングで電荷蓄積を開始し、同一のタイミングで電荷蓄積を終了する。そこで、ブロック制御部２６は、駆動制御部２０からの指定に基づいて対象となる単位グループ１２０に特定パルスを送出することにより、単位グループ１２０をブロック化する役割を担う。各画素がＴＸ配線３０７およびリセット配線３０６を介して受ける転送パルスおよびリセットパルスは、センサ制御部２４が送出する各パルスとブロック制御部２６が送出する特定パルスの論理積となる。
【００４８】
信号制御部２８は、主にＡ／Ｄ変換器３４に対するタイミング制御を担う。出力配線３０９を介して、予め定められた順番で単位グループ１２０ごとに出力されたＰＤ信号は、ＣＤＳ回路３０およびマルチプレクサ３２を経てＡ／Ｄ変換器３４に入力される。Ａ／Ｄ変換器３４は、信号制御部２８によって制御されて、入力されたＰＤ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換されたＰＤ信号は、デマルチプレクサ３６に引き渡される。メモリチップ１１２には画素メモリ３８が設けられており、ＰＤ信号は、デジタルデータの画素値として、デマルチプレクサ３６から画素メモリ３８へ、予め定められたアドレスの順番で格納される。
【００４９】
信号処理チップ１１１は、制御メモリ２２を有する。制御メモリ２２は、画像処理部５０８から出力されたＲＯＩを示すアドレス情報を格納する。制御メモリ２２は、例えばフラッシュＲＡＭによって構成される。
【００５０】
上述のように、ＲＯＩを示すアドレス情報は、事前に撮像された画像データを解析した解析結果に基づいて、画像処理部５０８により設定される。そして、駆動制御部２０は、ＲＯＩを示すアドレス情報を画像処理部５０８から受け付け、制御メモリ２２に格納する。したがって、駆動制御部２０は、画像処理部５０８からＲＯＩを示すアドレス情報等を受け付ける受付部としても機能する。
【００５１】
駆動制御部２０は、画像処理部５０８の画像データの生成に同期して実行されるＲＯＩの設定により生成された当該アドレス情報を逐次画像処理部５０８から受け付けて、制御メモリ２２に格納されているアドレス情報を更新する。これにより、例えば、動画撮影において、被写体が移動している場合に、被写体の動きに追従させてＲＯＩを設定できる。
【００５２】
出力制御部４０は、制御メモリ２２から、ＲＯＩを示すアドレス情報を読み出す。また、出力制御部４０は、単位グループ１２０ごとのＰＤ信号を、当該アドレス順に画素メモリ３８から読み出す。出力制御部４０は、読み出した順番から、単位グループのアドレスを算出する。出力制御部４０は、単位グループ１２０のアドレスがＲＯＩに含まれない場合には、読み出した単位グループに含まれるＰＤ信号を加算回路４２に出力する。一方、出力制御部４０は、単位グループ１２０がＲＯＩに含まれる場合には、読み出した単位グループ１２０に含まれるＰＤ信号を、データ転送インターフェース４８および演算部５０９に繋がるデータ転送ライン５１２を通じて演算部５０９へ出力する。なお、データ転送インターフェース４８は、第２の出力ポートの一例である。
【００５３】
加算回路４２は、単位グループ１２０に含まれる同じカラーフィルタに設けられた２個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号の加算処理を実行して画素信号を生成する。また、加算回路４２には、画像処理部５０８へ画素信号を伝送するデータ転送インターフェース４６が接続されている。また、データ転送インターフェース４６は、画像処理部５０８と繋がるデータ転送ライン５１１と接続されている。加算回路４２により生成された画素信号は、当該データ転送インターフェース４６を利用して画像処理部５０８へ出力される。なお、加算回路４２に設けられたデータ転送インターフェース４６は、第１の出力ポートの一例である。
【００５４】
図９は、ＰＤ信号の加算処理を説明するフローチャートである。図９を用いて、ＲＯＩを用いた画素信号の加算処理について説明する。図９に示すＰＤ信号の加算処理は、画像処理部５０８が、ＲＯＩを示すアドレス情報を駆動制御部２０へ出力したことにより開始する。
【００５５】
駆動制御部２０は、ＲＯＩを示すアドレス情報を、画像処理部５０８から取得して（ステップＳ１００）、制御メモリ２２に格納する。駆動制御部２０は、撮像チップ１１３にリセットパルスと転送パルスを送出して電荷蓄積させて、予め定められた順番で単位グループごとに選択パルスを送出することによって、単位グループ１２０ごとのＰＤ信号を取得する（ステップＳ１０２）。そして、駆動制御部２０は、予め定められた順番で、単位グループ１２０ごとのＰＤ信号を画素メモリ３８に格納する。
【００５６】
出力制御部４０は、制御メモリ２２に格納されたＲＯＩを示すアドレス情報を取得する。出力制御部４０は、単位グループ１２０のＰＤ信号を予め定められた順番で、画素メモリ３８から読み出す（ステップＳ１０４）。出力制御部４０は、単位グループ１２０を読み出した順番から当該単位グループのアドレスを算出して、読み出した単位グループ１２０がＲＯＩに含まれるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００５７】
出力制御部４０は、読み出した単位グループ１２０が、ＲＯＩに含まれない場合に（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、当該単位グループ１２０のＰＤ信号を加算回路４２に出力する。加算回路４２は、単位グループ１２０におけるカラーフィルタごとに設けられた２個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号を加算処理する（ステップＳ１０８）。そして、出力制御部４０は、加算回路で加算処理されて生成された画素信号を、加算回路４２を通じて画像処理部５０８に出力する（ステップＳ１１０）。
【００５８】
一方、出力制御部４０は、読み出した単位グループ１２０がＲＯＩに含まれる場合に（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、出力制御部４０は、加算処理されていないＰＤ信号を演算部５０９に出力する（ステップＳ１１２）。演算部５０９は、出力されたＰＤ信号を用いてデフォーカス量を算出する。
【００５９】
出力制御部４０は、全ての単位グループのＰＤ信号を、画素メモリ３８から読み出して出力したか否かを判断する（ステップＳ１１４）。出力制御部４０は、全ての単位グループ１２０のＰＤ信号を出力していない場合に（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、処理をステップＳ１０４に戻す。そして、出力制御部４０は、読み出した単位グループ１２０の次に格納されている単位グループ１２０のＰＤ信号を、画素メモリ３８から読み出して、ステップＳ１０６からステップＳ１２０の処理を実行する。一方、出力制御部４０は、全ての単位グループ１２０のＰＤ信号を出力した場合に（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、当該加算処理は終了する。
【００６０】
なお、図９に示したＰＤ信号の加算処理は、ライブビューの表示および動画撮影のようにオートフォーカスを実行しながら、画像データの生成を行う場合に実行される。被写体の静止画を撮像する場合であって、オートフォーカスを実行する場合に、出力制御部４０は、ＲＯＩに含まれる単位グループ１２０のＰＤ信号を演算部５０９に出力して、演算部５０９にオートフォーカスを実行させる。そして、本撮像を実行する場合に、出力制御部４０は、全ての単位グループ１２０のＰＤ信号を加算回路４２に出力し、加算処理を実行させることにより画素信号のデータ数を削減させてから、画像処理部５０８に画像データを生成させる。
【００６１】
以上、説明したように、カラーフィルタ１０２を２個のＰＤ１０４に分割した瞳分割型焦点検出用画素を用いた場合においても、ＲＯＩを設定することにより、ＲＯＩに含まれない画素においては、画像処理部５０８へ転送するデータ転送量を大幅に削減できる。このように、瞳分割型焦点検出用画素を有する撮像素子であっても、撮像素子１００から撮像装置５００側へ転送するデータ転送量の増加を抑制できる。これにより、撮像装置５００側の保存メモリエリアが増大することを抑制できる。
【００６２】
また、撮像装置５００において、撮像素子１００における各チップ間は、バンプ１０９を介してデータの高速転送が可能である。一方、撮像素子１００とシステム制御部５０１とは離れて配置されているので、撮像素子１００とシステム制御部５０１との間のデータ転送速度は遅い。そのため、データの高速転送が可能である撮像素子１００内で加算処理を実行させて画素信号のデータ数を削減することによって、撮像素子１００内の転送時間および処理時間を増大させることなく、撮像素子１００とシステム制御部５０１との間のデータ転送時間を大幅に削減できる。
【００６３】
また、画素メモリ３８にＰＤ信号の複数回取り込みを行う場合であっても、画素メモリ３８に格納されたＰＤ信号に、複数回取り込みを行うことによって得られたＰＤ信号を、加算回路を用いて逐次加算するだけで、信号処理チップ１１１、メモリチップ１１２および撮像チップ１１３の構成を変化させることなく対応できる。このため、複数回取り込みを行う場合であっても、撮像素子１００の構成を複雑かつ大規模にすることなく対応できる。
【００６４】
また、ＲＯＩを複数設定する場合においても、信号処理チップ１１１、メモリチップ１１２および撮像チップ１１３の構成を大きく変化させることなく対応できる。このため、ＲＯＩを複数設定する場合であっても、撮像素子１００の構成を複雑かつ大規模にすることなく対応できる。
【００６５】
また、本実施形態において、演算部５０９は、被写体の特性から、ＲＯＩに含まれる領域の中からデフォーカス量の算出に適したＰＤ信号を選択する例を示したが、出力制御部４０は、ＲＯＩから出力されたＰＤ信号を解析してＲＯＩを変化させてもよい。なお、ＰＤ信号の解析の一例は、ＰＤ信号の周波数成分の測定であり、出力制御部４０により解析されるＰＤ信号を出力した領域は、ＲＯＩに含まれる解析領域の一例である。
【００６６】
例えば、ＲＯＩ１４が設定された場合において、出力制御部４０は、ＲＯＩ１４から出力されたＰＤ信号であって、同じ色および同じ開口において水平方向に隣り合うＰＤ信号を用いて減算処理を行う。ここで、同じ開口とは、マイクロレンズ１０１に対するＰＤ１０４の位置が同じであることをいう。図７に示した例において、当該減算処理は、同じ緑色の画素であって、マイクロレンズ１０１に対して左側に位置するＰＤ１３４と、ＰＤ１３０と、ＰＤ１３８から出力されたＰＤ信号を用いて行われる。そして、減算処理により算出された値の絶対値が予め定められた値より小さい場合に、出力制御部４０は、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号の周波数成分が小さいと判断する。周波数成分が小さいと判断した場合に、出力制御部４０は、ＲＯＩを拡大してもよく、または、ＲＯＩの中心を維持しながら、縦横比を変更してもよい。例えば、ＲＯＩ１４内のＰＤ信号の周波数成分が小さいと判断した場合には、出力制御部４０は、ＲＯＩ１４をＲＯＩ１６に変更してもよい。そして、ＲＯＩが変更された場合において、出力制御部４０は、当該ＲＯＩ１６のアドレスを示す情報を制御メモリ２２に格納する。なお、この場合、出力制御部４０は、ＲＯＩを変更する変更部として機能する。
【００６７】
本実施形態において、出力制御部４０は、加算される前の単位グループ１２０のＰＤ信号を画素メモリ３８から読み出して、ＲＯＩに含まれないＰＤ信号を加算回路４２に出力し、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号を演算部５０９に出力する例を示した。しかしながら、出力制御部４０は、デマルチプレクサ３６から出力される単位グループ１２０のＰＤ信号がＲＯＩに含まれるか否かを判断して、ＲＯＩに含まれないＰＤ信号については加算処理を実行して画素信号として画素メモリ３８に格納し、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号については加算処理を実行しないで画素メモリ３８に格納するとしてもよい。そして出力制御部４０は、画像処理部５０８および演算部５０９の引き渡し要求に応じて、画素メモリ３８から画素信号およびＰＤ信号を読み出し、画像処理部５０８および演算部５０９へ出力してもよい。
【００６８】
本実施形態において、ＲＯＩに含まれる赤色、緑色および青色のＰＤ信号を用いて、デフォーカス量を算出する例を示した。しかしながら、加算処理しないカラーを指定し、当該指定された特定のカラーのＰＤ信号を用いて、デフォーカス量を算出するとしてもよい。これにより、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号であっても、指定されたカラーと異なるカラーのＰＤ信号を加算処理できるので、さらに、画像処理部５０８へ転送するデータ転送量を削減できる。
【００６９】
加算処理を実行するカラーの指定方法について説明する。画像処理部５０８は、特定色単色の被写体である場合に、ＲＯＩに含まれる各色の画素の信号強度から、デフォーカス量を算出する特定のカラーを指定する。例えば、被写体が赤一色の画像の場合、緑色画素のＰＤ信号は現れないので、緑色画素のＰＤ信号からはデフォーカス量が算出できない。したがって、このような場合に、画像処理部５０８は、緑色画素の信号強度が弱く、赤色画素の信号が強いことを検出して、次回のデフォーカス量を算出するＰＤ信号のカラーを赤色に指定して、カラーを示す情報を撮像素子１００に出力する。
【００７０】
撮像素子１００において、駆動制御部２０は、画像処理部５０８からカラーを示す情報を受け付ける。駆動制御部２０は、ＲＯＩを示すアドレス情報とともに、カラーを示す情報を制御メモリ２２に格納する。
【００７１】
出力制御部４０は、制御メモリ２２に格納されたカラーを示す情報を取得する。出力制御部４０は、単位グループ１２０のＰＤ信号を予め定められた順番で、画素メモリ３８から読み出す。出力制御部４０は、読み出したＰＤ信号のカラーが制御メモリ２２に格納されたカラーを示す情報と一致した場合に、ＰＤ信号のヘッダ領域にカラーを示す色情報を付加して、加算しない個別のＰＤ信号を演算部５０９に出力する。出力制御部４０は、読み出したＰＤ信号のカラーが制御メモリ２２に格納されたカラーを示す情報と一致しない場合に、読み出したＰＤ信号を加算回路４２に出力して加算処理を実行させ、画像処理部５０８に出力させる。なお、カラーを示す色情報は、デフォーカス算出後であって画像処理部５０８にて加算処理されて画像データを生成する際に参照される。
【００７２】
画像処理部５０８は、緑色画素の信号強度が回復した場合に、カラーの指定を取り消す情報を撮像素子１００に出力する。撮像素子１００において、駆動制御部２０は、画像処理部５０８からカラーの指定を取り消す情報を受け付ける。駆動制御部２０は、カラーを示す情報を制御メモリ２２から消去する。
【００７３】
図１０は、他の撮像装置６００の構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図５と同じ要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。図１０に示した撮像装置６００は、撮像素子１００と異なる構成の撮像素子６０２を備える。
【００７４】
図１１は、他の撮像装置６００におけるＲＯＩを説明する図である。図１１を用いて、撮像装置６００における撮像素子６０２の構成と、ＲＯＩの配置について説明する。撮像チップ６０６において、各画素は、それぞれ４個のＰＤ１０４を備える。図１１に示したように、４個のＰＤ１０４から構成される画素群は、１つのカラーフィルタ１０２を、Ｘ軸方向に２つ、またＸ軸方向に直交するＹ軸方向に２つに分割して設けられている。また、撮像チップ６０６においても、単位グループ６１２は、緑色画素Ｇｂ、Ｇｒ、青色画素Ｂおよび赤色画素Ｒの４画素から構成される。各画素はそれぞれ４個のＰＤ１０４を備えるので、単位グループ６１２は、１６個のＰＤ１０４を有する。
【００７５】
図１１に示した撮像チップ６０６においても、図６同様に、画像処理部５０８によって、正方形のＲＯＩ５０、矩形のＲＯＩ５２、上下方向に長いＲＯＩ５４または左右方向に長いＲＯＩ５６等、任意の形状のＲＯＩを任意の位置に設定する。本実施形態においてＲＯＩに含まれない単位グループ６１２のＰＤ信号は、１つのカラーフィルタ１０２に設けられた４個のＰＤ１０４から出力されるＰＤ信号が加算されて画像処理部５０８へ出力される。
【００７６】
ＲＯＩに含まれる単位グループ６１２のＰＤ信号は加算されることなく、演算部５０９へ出力される。演算部５０９は、出力されたＰＤ信号を用いてデフォーカス量を算出する。演算部５０９は、水平方向に開口位置が異なるＰＤ信号列から構成される一対のＰＤ信号波形を用いて水平方向のデフォーカス量を算出できる。同様に、演算部５０９は、垂直方向に開口位置が異なるＰＤ信号列から構成される一対のＰＤ信号波形を用いて垂直方向のデフォーカス量を算出でき、斜め方向に開口位置が異なるＰＤ信号列から構成される一対のＰＤ信号波形を用いて斜め方向のデフォーカス量を算出できる。撮像装置６００においては、１つのカラーフィルタ１０２に対し４つに分割された画素を備える。これにより、演算部５０９は、水平方向、垂直方向および斜め方向においてデフォーカス量を算出できる。
【００７７】
次に、ＲＯＩに含まれる単位グループ６１２のＰＤ信号をも加算処理して、さらにデータ転送量を少なくする構成について説明する。撮像装置６００は、デフォーカス量を算出する方向を定めることによって、ＲＯＩに含まれる単位グループ６１２のＰＤ信号を加算処理して、さらにデータ転送量を少なくしてもよい。
【００７８】
図１２は、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号の加算処理について説明する図である。図１２（ａ）は、垂直方向でデフォーカス量を算出する場合に、出力されるＰＤ信号の加算処理の概念を示す。図１２（ｂ）は、水平方向でデフォーカス量を算出する場合に、出力されるＰＤ信号の加算処理の概念を示す。
【００７９】
図１２（ａ）に示した場合において、１つのカラーフィルタ１０２に設けられた４個のＰＤ１０４から出力されるＰＤ信号は、デフォーカス量を算出する垂直方向に交差する水平方向で加算処理される。例えば、赤色画素Ｒにおいては、ＰＤ１６０と、ＰＤ１６２から出力されるＰＤ信号が加算されて水平加算ＰＤ信号１７０が生成され、ＰＤ１６４とＰＤ１６６から出力されるＰＤ信号が加算されて水平加算ＰＤ信号１７２が生成されて出力される。そして、演算部５０９は、垂直方向における水平加算ＰＤ信号１７０を含むＰＤ信号列と水平加算ＰＤ信号１７２を含むＰＤ信号列から構成される一対の信号波形から、デフォーカス量を算出する。
【００８０】
図１２（ｂ）に示した場合において、１つのカラーフィルタ１０２に設けられた４個のＰＤ１０４から出力されるＰＤ信号は、デフォーカス量を算出する水平方向に交差する垂直方向で加算処理される。例えば、赤色画素Ｒにおいては、ＰＤ１６０と、ＰＤ１６４から出力されるＰＤ信号が加算されて垂直加算ＰＤ信号１７４が生成され、ＰＤ１６２とＰＤ１６６から出力されるＰＤ信号が加算されて垂直加算ＰＤ信号１７６が生成されて出力される。そして、演算部５０９は、水平方向における垂直加算ＰＤ信号１７４を含むＰＤ信号列と垂直加算ＰＤ信号１７６を含むＰＤ信号列から構成される一対の信号波形から、デフォーカス量を算出する。
【００８１】
なお、デフォーカス量を算出する方向が斜め方向である場合は、当該方向と交差する方向におけるＰＤ信号を加算せずに、当該方向と同じ方向におけるＰＤ信号を加算する。そして、演算部５０９は、加算せずに出力されたＰＤ信号列から作成される一対の信号波形から、デフォーカス量を算出する。
【００８２】
次に、デフォーカス量を算出する方向を定める方法について説明する。画像処理部５０８は、指定されているＲＯＩ領域における加算された画素信号を取り込み、被写体の画素信号に対してフーリエ変換を行い、被写体空間における周波数成分が大きい方向を特定する。画像処理部５０８は、被写体空間における周波数成分が大きい方向を、デフォーカス量を算出する方向に定める。
【００８３】
また、画像処理部５０８は、フーリエ変換に代えて、ＲＯＩから出力されたＰＤ信号であって、同じ色および同じ開口において隣り合うＰＤ信号を用いて減算処理を行うことで、デフォーカス量を算出する方向を定めてもよい。画像処理部５０８は、例えば、水平方向、垂直方向および斜め方向に隣り合うＰＤ信号を用いてそれぞれ減算処理を行い、算出された値の絶対値が大きい方向を、被写体空間における周波数成分が大きい方向であると特定する。画像処理部５０８は、被写体空間における周波数成分が大きい方向を、デフォーカス量を算出する方向に定めてもよい。
【００８４】
画像処理部５０８は、デフォーカス量を算出する方向に基づいて、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号の加算方向を指定する。例えば、デフォーカス量を算出する方向を垂直方向と定めた場合に、画像処理部５０８は、ＰＤ信号の加算方向を水平方向に指定する。また、例えば、デフォーカス量を算出する方向を水平方向と定めた場合に、画像処理部５０８は、ＰＤ信号の加算方向を垂直方向に指定する。これにより、デフォーカス量の検出精度を低下させることなく、データ転送量を少なくできる。画像処理部５０８は、ＰＤ信号の加算方向を示す情報を撮像素子６０２へ出力する。なお、被写体空間における周波数成分が大きい方向に基づいて指定されたＰＤ信号の加算方向を示す情報は、被写体情報の一例である。
【００８５】
図１３は、他の撮像装置６００のＰＤ信号の加算処理を説明するフローチャートである。図１３に示した加算処理にうち、ステップＳ２００、ステップＳ２０４、ステップＳ２０６およびステップＳ２０８の処理は、図９に示した加算処理におけるステップＳ１００、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４およびステップＳ１０６の処理と同じなので、説明を省略する。
【００８６】
駆動制御部２０は、画像処理部５０８から加算方向を示す情報を取得する（ステップＳ２０２）。駆動制御部２０は、取得した加算方向を示す情報を、制御メモリ２２に格納する。
【００８７】
ステップＳ２０８において、出力制御部４０は、読み出した単位グループ６１２が、ＲＯＩに含まれない場合に（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、出力制御部４０は、単位グループ１２０のＰＤ信号を加算回路４２に出力する。加算回路４２において、単位グループ６１２におけるカラーフィルタ１０２ごとに設けられた４個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号は、加算処理される（ステップＳ２１０）。そして、出力制御部４０は、加算処理されたＰＤ信号を、加算回路４２を通じて画像処理部５０８に出力する（ステップＳ２１２）。
【００８８】
一方、ステップＳ２０８において、出力制御部４０は、読み出した単位グループ６１２が、ＲＯＩに含まれる場合に（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、出力制御部４０は、制御メモリ２２に格納された加算方向を示す情報を参照して、ＰＤ信号の加算方向が垂直方向か否かを判断する（ステップＳ２１４）。出力制御部４０は、制御メモリ２２に格納された加算方向を示す情報が垂直方向を示す情報であった場合に（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、出力制御部４０は、ＰＤ信号のヘッダ領域に垂直方向に加算することを示す情報を付加して、単位グループ６１２のＰＤ信号を加算回路４２に出力する。加算回路４２は、ヘッダ領域を参照して、４個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号を垂直方向に加算する（ステップＳ２１６）。加算回路４２において加算されたＰＤ信号は、データ転送インターフェース４８を利用して演算部５０９に出力される（ステップＳ２２０）。
【００８９】
一方、出力制御部４０は、制御メモリ２２に格納された加算方向を示す情報が水平方向を示す情報であった場合に（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、出力制御部４０は、ＰＤ信号のヘッダ領域に水平方向に加算することを示す情報を付加する。出力制御部４０は、単位グループ６１２のＰＤ信号を加算回路４２に出力する。加算回路４２は、ヘッダ領域を参照して、４個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号を水平方向に加算する（ステップＳ２１８）。加算回路４２において加算されたＰＤ信号は、データ転送インターフェース４８を利用して演算部５０９に出力される（ステップＳ２２０）。
【００９０】
このように、出力制御部４０は、デフォーカス量を算出する方向に対応した加算方向を示す情報に基づいて、水平方向に加算するか、垂直方向に加算するかを定める。そして、出力制御部４０は、４個のＰＤ１０４から出力されたＰＤ信号を、加算回路４２によって定めた方向に加算させて、演算部５０９に出力する。
【００９１】
ステップＳ２２０に続いて、出力制御部４０は、全ての単位グループ６１２のＰＤ信号を、画素メモリ３８から出力したか否かを判断する（ステップＳ２２２）。出力制御部４０は、全ての単位グループ６１２のＰＤ信号を出力していない場合に（ステップＳ２２２：Ｎｏ）、処理をステップＳ２０６に戻す。そして、出力制御部４０は、前回読み出した単位グループ６１２の次に格納されている単位グループ６１２のＰＤ信号を読み出して、ステップＳ２０６からステップＳ２２２の処理を繰り返し実行する。一方、出力制御部４０は、全ての単位グループ１２０のＰＤ信号を出力した場合に（ステップＳ２２２：Ｙｅｓ）、当該加算処理は終了する。
【００９２】
このように、画像処理部５０８は、事前に取得した被写体の画素信号における周波数成分が大きい方向にデフォーカス量を算出する方向を定め、デフォーカス量を算出する方向に対しデフォーカス量の検出精度が低下しない方向にＰＤ信号を加算させる。このように、デフォーカス量を算出する方向に対応させて、ＰＤ信号の加算方向を定めることによって、デフォーカス量の算出精度を低下させることなく、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号のデータ転送量をさらに少なくできる。なお、この場合において、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号は、ＲＯＩに含まれないＰＤ信号とは異なるように加算されることになる。
【００９３】
以上、説明したように、カラーフィルタ１０２を４個のＰＤ１０４に分割した瞳分割型焦点検出用画素においても、ＲＯＩを設定することにより、ＲＯＩに含まれないＰＤ信号においては、画像処理部５０８へ転送するデータ転送量を４分の１に減ずることができる。さらに、ＲＯＩに含まれるＰＤ信号においても、画像処理部５０８へ転送するデータ転送量を半減できる。これにより、撮像素子６０２から、撮像装置６００側へ転送するデータ転送量の増加を抑制できる。
【００９４】
なお、図１３に示したフローチャートにおいて、ＰＤ信号の加算処理の一例として、加算方向を垂直方向および水平方向の択一的な処理とする例について示した。しかしながら、ＰＤ信号の加算処理は、択一的な処理に限らず、斜め方向を含む色々な方向で加算処理できる処理としてよい。
【００９５】
図１４は、他のＲＯＩを説明する図である。図１４を用いて、駆動制御部２０が画像処理部５０８からＲＯＩを示すアドレス情報を受け付けていない状態において、設定されるＲＯＩ６０について説明する。
【００９６】
例えば、使用者により撮像装置５００の電源がＯＮとされた直後の状態において、駆動制御部２０は、画像処理部５０８からＲＯＩを示すアドレス情報を受け付けていない。この場合において、制御メモリ２２には、予め、図１４に示したＲＯＩ６０のアドレス情報が格納されており、出力制御部４０は、当該アドレス情報を読み出す。
【００９７】
出力制御部４０は、図１４に示したＲＯＩ６０のアドレス情報に基づいて、上述した加算処理を実行する。演算部５０９は、事後的に定めたデフォーカス領域に対応するＲＯＩ６０内の単位グループ１２０のＰＤ信号を選択して、当該ＰＤ信号列から作成された一対の信号波形によりデフォーカス量を算出できる。
【００９８】
このように構成することで、画像処理部５０８によってＲＯＩが設定される前の状態においても、図１４に示したような離散的に配置されたＲＯＩ６０を予め設定しておくことによって、撮像素子１００から撮像装置５００へ転送するデータ量の増加を抑制できる。
【００９９】
なお、撮像装置６００において、１つのカラーフィルタ１０２をＸ軸方向に２つ、またＹ軸方向に２つに分割してＰＤ１０４が設けられている例を示したが、この構成に限られない。デフォーカス量を算出することを目的としていることを鑑みると、１つのカラーフィルタ１０２をＸ軸方向に少なくとも２つ、Ｙ軸方向に少なくとも２つに分割してＰＤ１０４が設けられていればよい。
【０１００】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１２、１４、１６、５０、５２、５４、５６、６０  ＲＯＩ、２０  駆動制御部、２２  制御メモリ、２４  センサ制御部、２６  ブロック制御部、２８  信号制御部、３０  ＣＤＳ回路、３２  マルチプレクサ、３４  Ａ／Ｄ変換器、３６  デマルチプレクサ、３８  画素メモリ、４０  出力制御部、４２  加算回路、４６、４８  データ転送インターフェース、１００  撮像素子、１０１  マイクロレンズ、１０２  カラーフィルタ、１０３  パッシベーション膜、１０４、１２２、１２４、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１６０、１６２、１６４、１６６  ＰＤ、１０５  トランジスタ、１０６  ＰＤ層、１０７  配線、１０８  配線層、１０９  バンプ、１１０  ＴＳＶ、１１１  信号処理チップ、１１２  メモリチップ、１１３、６０６  撮像チップ、１１４  射出瞳、１１６、１１８  部分領域、１２０、６１２  単位グループ  １２６  画素、１７０、１７２  水平加算ＰＤ信号、１７４、１７６  垂直加算ＰＤ信号、３０２  転送トランジスタ、３０３  リセットトランジスタ、３０４  増幅トランジスタ、３０５  選択トランジスタ、３０６  リセット配線、３０７  ＴＸ配線、３０８  デコーダ配線、３０９  出力配線、３１０  Ｖｄｄ配線、３１１  負荷電流源、５００、６００  撮像装置、５０１  システム制御部、５０２  ワークメモリ、５０３  記録部、５０４  表示部、５０５  操作部、５０６  レンズ駆動制御部、５０７  レンズ駆動部、５０８  画像処理部、５０９  演算部、５１０  撮影レンズ、５１１、５１２  データ転送ライン、６０２  撮像素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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