特許 6592967 焦点検出装置および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6592967

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】焦点検出装置および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/34 20060101AFI20191010BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20191010BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/34

   G03B13/36

   H04N5/232 120

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-108358(P2015-108358)

(22)【出願日】2015年5月28日

(65)【公開番号】特開2016-224159(P2016-224159A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2018年4月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100084412

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 冬紀

(74)【代理人】

【識別番号】100146709

【弁理士】

【氏名又は名称】白石 直正

(74)【代理人】

【識別番号】100078189

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 隆男

(72)【発明者】

【氏名】藤嶋 敏之

【審査官】 藏田 敦之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３４８３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１９５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２４５１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７２８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／２８ − ７／４０

Ｇ０３Ｂ ３／００ − ３／１２

Ｇ０３Ｂ １３／３０ −１３／３６

Ｈ０４Ｎ ５／２２２− ５／２５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学系を通過した第１の光束を受光して電荷を生成する第１光電変換部、および前記光学系を通過した第１の光束と異なる第２の光束を受光して電荷を生成する第２光電変換部を有し、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号、および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号を出力する撮像部と、
前記光学系により結像する像と前記撮像部とのずれ量を算出する算出部と、を備え、
前記算出部は、第１周波数帯域における前記第１信号および前記第２信号の第１相関量から前記第１相関量の極値に対応する第１シフト量と、前記第１周波数帯域より高い第２周波数帯域における前記第１信号および前記第２信号の第２相関量から前記第２相関量の極値に対応する第２シフト量とを算出し、前記第２相関量の極値が複数存在する場合に、複数の前記第２シフト量のうち前記第１シフト量と略一致するシフト量を前記ずれ量として算出する焦点検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第１信号および前記第２信号の前記第１周波数帯域を用いた相関演算から前記第１相関量、および前記第１信号および前記第２信号の前記第２周波数帯域を用いた相関演算から前記第２相関量を算出する焦点検出装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第１周波数帯域に制限された前記第１信号および前記第２信号を用いて相関演算を行うことで前記第１相関量を算出し、前記第２周波数帯域に制限された前記第１信号および前記第２信号を用いて相関演算を行うことで前記第２相関量を算出する焦点検出装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第１周波数帯域に制限された前記第１信号と前記第２信号とを所定範囲において相対的にシフトしながら相関演算を行い、前記第２周波数帯域に制限された前記第１信号と前記第２信号とを、前記所定範囲より狭くて前記第１シフト量を含む範囲において相対的にシフトしながら相関演算を行う焦点検出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第１相関量の極値が複数存在する場合に、複数の前記第１シフト量をそれぞれ含む複数の前記範囲において、それぞれ前記相関演算を行う焦点検出装置。

【請求項6】

請求項５に記載の焦点検出装置において、
前記算出部は、前記第１相関量の極値が複数存在する場合に、より小さい前記第１シフト量を含む前記範囲について先に相関演算を行い、演算した前記第２シフト量が前記第１シフト量と略一致した場合、他の前記第１シフト量を含む前記範囲についての相関演算を省略する焦点検出装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記第１信号および前記第２信号を第１周波数帯域に制限する第１フィルタ部と、
前記第１信号および前記第２信号を前記第２周波数帯域に制限する第２フィルタ部とを有し、
前記第１フィルタ部は、前記第１相関量の極値が複数存在する場合に、前記第１周波数帯域をより低い周波数へ下げる焦点検出装置。

【請求項8】

請求項７に記載の焦点検出装置において、
前記第１フィルタ部は、前記第１相関量の極値が１つになるまで前記第１周波数帯域をより低い周波数へ下げる焦点検出装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物からの光を一対のラインセンサに結像させて得られた一対の信号のズレ量を相関演算により検出し、検出したズレ量に基づいて対象物までの距離を求める技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４１０９０６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術では、相関演算で得られる相関値の極小値が複数存在する場合に、本来なら採用されるべきでない極小値を誤って採用し、誤検出するおそれがあった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による焦点検出装置は、光学系を通過した第１の光束を受光して電荷を生成する第１光電変換部、および前記光学系を通過した第１の光束と異なる第２の光束を受光して電荷を生成する第２光電変換部を有し、前記第１光電変換部で生成された電荷に基づく第１信号、および前記第２光電変換部で生成された電荷に基づく第２信号を出力する撮像部と、前記光学系により結像する像と前記撮像部とのずれ量を算出する算出部と、を備え、前記算出部は、第１周波数帯域における前記第１信号および前記第２信号の第１相関量から前記第１相関量の極値に対応する第１シフト量と、前記第１周波数帯域より高い第２周波数帯域における前記第１信号および前記第２信号の第２相関量から前記第２相関量の極値に対応する第２シフト量とを算出し、前記第２相関量の極値が複数存在する場合に、複数の前記第２シフト量のうち前記第１シフト量と略一致するシフト量を前記ずれ量として算出する。
本発明による撮像装置は、前記焦点検出装置を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一眼レフカメラの要部構成を説明する図である。

【図2】一眼レフカメラの要部構成を説明する図である。

【図3】一眼レフカメラシステムの回路構成を例示するブロック図である。

【図4】焦点検出光学系を説明する模式図である。

【図5】図５(a)はａ系列の信号を例示する図、図５(b)はｂ系列の信号を例示する図である。

【図6】シフト量と相関量との関係を例示する図である。

【図7】ａ系列、ｂ系列からなる一対の信号を例示する図である。

【図8】ローパスフィルタ処理後の一対の信号を例示する図である。

【図9】ハイパスフィルタ処理後の一対の信号を例示する図である。

【図10】異なるフィルタ処理後の信号における相関量を例示する図である。

【図11】ＭＰＵが実行するカメラ処理の流れを説明するフローチャートである。

【図12】第二の実施形態においてＭＰＵが実行するカメラ処理の流れを説明するフローチャートである。

【図13】異なるフィルタ処理後の信号における相関量を例示する図である。

【図14】プログラムの供給を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１および図２は、本発明の第一の実施形態による焦点検出装置を搭載した一眼レフカメラシステムの要部構成を説明する図である。図１および図２において、カメラ本体２０１に対して着脱可能に構成された撮影レンズ２０２が装着されている。

【0008】

被写体からの光は、撮影レンズ２０２の撮像光学系２１０および絞り２１１を介してカメラ本体２０１へ入射される。カメラ本体２０１に入射した被写体光は、レリーズ前は図１に例示したミラーダウン状態にある半透過のクイックリターンミラー（以下メインミラーと呼ぶ）２０３で上方のファインダー部へ向けて反射され、拡散スクリーン２０６に結像する。また、メインミラー２０３を透過した被写体光の一部はサブミラー２０４で下方へ反射され、焦点検出用光束として専用ＡＦ（オートフォーカス）素子２０７へ入射される。専用ＡＦ素子２０７は、入射した光を光電変換して信号を出力する。専用ＡＦ素子２０７から出力された信号は、撮像光学系２１０による焦点調節を行うため、専用ＡＦ素子２０７から出力された信号の位相差を検出する焦点検出処理（公知の瞳分割方式のＡＦ処理）において用いられる。

【0009】

拡散スクリーン２０６に結像した被写体光はさらに、ペンタプリズム２０８へ入射される。ペンタプリズム２０８は、入射された被写体光を接眼光学系２０９へ導く。撮影者は、接眼光学系２０９を通してファインダー部による被写体像を観察する。

【0010】

レリーズ後は、メインミラー２０３が図２に例示したミラーアップ位置へ回動し、被写体光がメカニカルシャッター２０５を介して撮像素子１０２へ導かれ、その撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子１０２は、画素に対応する複数の光電変換素子を備えたＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１０２は、入射した光を光電変換して信号を出力することで、撮像面上に結像されている被写体像を撮像する。

【0011】

レンズ駆動機構２１２は、撮像光学系２１０を構成する焦点調節レンズを光軸方向（図１、図２において左右方向）に進退駆動する。焦点調節レンズの駆動方向および駆動量は、カメラ本体２０１側から指示される。なお、図を簡単にするため、撮像光学系２１０を単レンズとして表している。

【0012】

図１のミラーダウン状態は、撮影者が接眼光学系２０９を介して被写体像を観察できる撮影準備状態である。一眼レフカメラは、撮影準備状態において専用ＡＦ素子２０７を用いた焦点検出を行う。

【0013】

図３は、上述した一眼レフカメラシステムの回路構成を例示するブロック図である。カメラ本体２０１には、タイミング回路(TG)１０１と、撮像素子１０２と、ＡＳＩＣ１０３と、ＲＡＭ１０４と、ＭＰＵ１０６と、シャッター駆動機構１０７と、ミラー駆動機構１０８と、操作部材１０９と、ＡＦ制御部１１０と、ＡＥ制御部１１１とが設けられ、着脱可能な記録媒体１０５が実装されている。

【0014】

＜カメラ本体＞
タイミング回路(TG)１０１は所定のタイミング信号を発生し、撮像素子１０２およびＡＳＩＣ１０３のそれぞれにタイミング信号を供給する。ＡＳＩＣ１０３には、撮像素子１０２から出力される信号（画像信号）が入力される。ＡＳＩＣ１０３は、入力された画像信号に所定の画像処理（ホワイトバランス調整などを含む）を施す。

【0015】

ＲＡＭ１０４は、ＡＳＩＣ１０３によって処理される画像データを一時的に保存する。記録媒体１０５は、ＡＳＩＣ１０３によって処理された画像データを画像ファイルとして保存する不揮発性メモリなどで構成される。

【0016】

ＭＰＵ１０６はマイクロプロセッサによって構成され、カメラ本体２０１の各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＭＰＵ１０６およびＡＳＩＣ１０３は、所定の通信を行うことによって互いの制御信号を送受する。

【0017】

シャッター駆動機構１０７は、ＭＰＵ１０６から送出される指示に応じてメカニカルシャッター２０５（図１、図２）のチャージおよび駆動制御を行う。ミラー駆動機構１０８は、ＭＰＵ１０６から送出される指示に応じて、メインミラー２０３（サブミラー２０４）のミラーアップ駆動、およびミラーダウン駆動を制御する。

【0018】

操作部材１０９は、各種設定および選択操作に応じた設定・切換え信号をＭＰＵ１０６へ出力する。操作部材１０９には、レリーズボタン（不図示）が含まれる。

【0019】

ＡＦ制御部１１０は、専用ＡＦ素子２０７から出力される信号を用いて公知の位相差方式の焦点検出演算を行う。この演算によって撮像光学系２１０によるデフォーカス量を求め、デフォーカス量に応じて撮像光学系２１０を構成する焦点調節レンズの移動量を算出する。焦点調節レンズの移動量を示す信号は、ＭＰＵ１０６を介してレンズＣＰＵ２１４へ送信される。

【0020】

ＡＥ制御部１１１は、不図示の測光用センサから出力される信号を用いて被写体の輝度を算出する。ＡＥ制御部１１１はさらに、設定されている撮像感度、ＭＰＵ１０６で取得されるレンズ情報、および算出した被写体の輝度を用いて、所定の露出演算モードによる演算を行い、撮影時の絞り値ＡＶおよびシャッター速度ＴＶを決定する。

【0021】

ＭＰＵ１０６は、カメラ本体２０１に装着されている撮影レンズ２０２のレンズＣＰＵ２１４との間で通信を行う。カメラ本体２０１および撮影レンズ２０２間の通信により、絞り値やレンズデータなどのレンズ情報が撮影レンズ２０２からカメラ本体２０１へ送信される一方、上記焦点調節レンズの移動量や駆動指示などのレンズ制御情報がカメラ本体２０１から撮影レンズ２０２側へ送信される。

【0022】

＜撮影レンズ＞
撮影レンズ２０２には、レンズＣＰＵ２１４と、レンズ駆動機構２１２と、絞り駆動機構２１３とが設けられている。レンズＣＰＵ２１４は、カメラ本体２０１側のＭＰＵ１０６との間で通信を行う。レンズＣＰＵ２１４は、絞り値やレンズデータなどのレンズ情報をカメラ本体２０１側へ送信する一方、上記焦点調節レンズの移動量や駆動指示などのレンズ制御情報をカメラ本体２０１から取得する。

【0023】

レンズ駆動機構２１２は、レンズＣＰＵ２１４から送出される指示に応じて、焦点調節レンズを所定方向へ所定量移動させる。絞り駆動機構２１３は、レンズＣＰＵ２１４から送出される指示に応じた絞り値にするように、絞り２１１（図１、図２）を所定段数駆動する。

【0024】

＜ＡＦ処理＞
上述した一眼レフカメラシステムのＡＦ制御部１１０が行う焦点検出演算について説明する。本実施形態では、瞳分割型位相差検出方式によって一対の光束による一対の像のズレ量（以下、ズレ量Ｓと呼ぶ）を検出する。

【0025】

＜ズレ量Ｓの説明＞
図４は、専用ＡＦ素子２０７を含む焦点検出光学系を説明する模式図である。図４において、焦点検出光学系は、視野マスク３５０と、フィールドレンズ３００と、絞り開口４０１および４０２と、再結像レンズ５０１および５０２と、一対の光電変換素子アレイＡ，Ｂを含む。この焦点検出光学系により、一対の被写体像が一対の光電変換素子アレイＡ，Ｂ上に結像される。すなわち、フィールドレンズ３００の後方に設けられた絞り開口４０１を通過した光束による像が、再結像レンズ５０１によって光電変換素子アレイＡ上に結像される。また、フィールドレンズ３００の後方に設けられた絞り開口４０２を通過した光束による像が、再結像レンズ５０２によって光電変換素子アレイＢ上に結像される。

【0026】

光電変換素子アレイＡ，Ｂには、それぞれ複数の光電変換素子が配列されている。専用ＡＦ素子２０７は、光電変換素子アレイＡ，Ｂによって構成される。光電変換素子アレイＡは、複数の光電変換素子（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）からそれぞれ信号を出力する。光電変換素子アレイＢは、複数の光電変換素子（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）からそれぞれ信号を出力する。撮像光学系２１０上の領域９１は、絞り開口４０１の逆投影像である。同様に、撮像光学系２１０上の領域９２は、絞り開口４０２の逆投影像である。

【0027】

撮像光学系２１０の領域９１を通って入射した被写体からの光束は、撮像素子１０２の撮像面と等価な予定焦点面６００またはその前後に結像した後、視野マスク３５０の開口、フィールドレンズ３００、絞り開口４０１および再結像レンズ５０１を通り、光電変換素子アレイＡ上に結像する。

【0028】

また、撮像光学系２１０の領域９２を通って入射した被写体からの光束は、予定焦点面６００またはその前後に結像した後、視野マスク３５０の開口、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通り、光電変換素子アレイＢ上に結像する。

【0029】

一対の光電変換素子アレイＡ、Ｂ上に結像した一対の被写体像は、撮像光学系２１０が予定焦点面６００よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面６００よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる後ピン状態では互いに近づく。そして、撮像光学系２１０が予定焦点面６００にて被写体の鮮鋭像を結ぶ、いわゆる合焦時には、一対の光電変換素子アレイＡ、Ｂ上の一対の被写体像が相対的に一致（ズレ量Ｓが０の状態）する。

【0030】

ＡＦ制御部１１０は、一対の光電変換素子アレイＡ、Ｂによってそれぞれ光電変換されたａ系列の信号およびｂ系列の信号に対して像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、ズレ量Ｓを検出する。ズレ量Ｓは、ａ系列の信号およびｂ系列の信号を用いて求める。

【0031】

＜相関演算＞
図４に示すように、光電変換素子アレイＡ，Ｂには、それぞれ複数の光電変換素子が配列されている。ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）は、複数の光電変換素子（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）からそれぞれ出力された信号から構成される。ｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）は、複数の光電変換素子（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）からそれぞれ出力された信号から構成される。信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）および信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）が、焦点検出用の一対の像信号を構成する。

【0032】

ＡＦ制御部１１０は、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）において、像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲を決定する。例えば、ａ系列の信号およびｂ系列の信号において略全範囲を用いて像ズレ検出演算を行ったり、ａ系列の信号およびｂ系列の信号において一部の範囲を用いて像ズレ検出演算を行ったりすることができる。

【0033】

図５(a)は、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）に後述するフィルタ処理を施した後のａ系列の信号（ａ１，ａ２，…，ａｎ）を例示する図、および図５(b)は、ｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に後述するフィルタ処理を施した後のｂ系列の信号（ｂ１，ｂ２，…，ｂｎ）を例示する図である。ＡＦ制御部１１０は、一対の像信号のａ系列の信号（ａ１，ａ２，…，ａｎ）およびｂ系列の信号（ｂ１，ｂ２，…，ｂｎ）を一次元状に相対的にシフトしながら、次式（１）に示す相関演算を行う。
Ｃ(ｋ) ＝ Σ｜ａ(ｎ＋ｋ)−ｂ(ｎ)｜ …（１）
Σ演算はｎについての累積演算を示し、その演算範囲はシフト量ｋに応じてａ(ｎ＋ｋ)、ｂ(ｎ)の像信号が存在する範囲に限定される。また、シフト量ｋは整数であり、光電変換素子アレイＡ，Ｂの素子の配列間隔を単位とした相対的な像ずらし量である。

【0034】

図６は、シフト量ｋ（横軸）と相関量Ｃ(ｋ) との関係を例示する図である。上式（１）の演算結果は、図６に示すように、一対の像信号の相関が高いシフト量（図６の例ではｋ ＝ ｋj ＝ −３）において相関量Ｃ(ｋ)が最も小さくなる（相関度が高いほど相関量が小さい）。

【0035】

ＡＦ制御部１１０は、算出した相関量Ｃ(ｋ) に基づいて、相関量の極小値Ｃ(ｘ) を算出する。本実施形態では、例えば、次式（２）〜（５）に示す３点内挿の手法により、連続的な相関量に対する極小値Ｃ(ｘ) と、極小値Ｃ(ｘ) を与えるシフト量ｘとを算出する。なお、式中のＣ(ｋj) は、図６においてＣ(ｋ−１) ≧ Ｃ(ｋ) およびＣ(ｋ) ＜ Ｃ(ｋ＋１) の条件を満たす値である（ｋj ＝ −３）。
Ｄ ＝ ｛Ｃ(ｋj−１) − Ｃ(ｋj＋１)｝／２ …（２）
Ｃ(ｘ) ＝ Ｃ(ｋj) − ｜Ｄ｜ …（３）
ｘ ＝ ｋj ＋ Ｄ／ＳＬＯＰ …（４）
ＳＬＯＰ ＝ ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj＋１) − Ｃ(ｋj)，Ｃ(ｋj−１) − Ｃ(ｋj)｝ …（５）

【0036】

本実施形態では、ＡＦ制御部１１０が一対のａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）、およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に対して通過周波数帯域が異なる２つのフィルタ処理をそれぞれ施す。２つのフィルタ処理は、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）、およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）をそれぞれ第１の周波数帯域に制限する第１フィルタ処理と、第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域に制限する第２フィルタ処理である。言い換えれば、２つのフィルタ処理は、第１の通過周波数帯域を有するフィルタ処理と、第１の通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有するフィルタ処理である。例えば、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）、およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）それぞれに対して、入力信号の低周波数成分を出力するフィルタ（ローパスフィルタ）処理と、入力信号の高周波数成分を出力するフィルタ（ハイパスフィルタ）処理を施す。後述する第二の実施形態も同様である。ＡＦ制御部１１０は、フィルタ処理後の信号を用いて、一対の信号間の相関度が高くなる（すなわち相関量のＣ(ｋ) 小さくする）シフト量を、それぞれ算出する。

【0037】

図７は、光電変換素子アレイＡの出力であるａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）、および光電変換素子アレイＢの出力であるｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）を例示する図である。図７は、横軸が光電変換素子アレイの各光電変換素子の位置（素子の順番）、縦軸が光電変換素子毎の出力値のグラフである。ＡＦ制御部１１０は、一対の信号のうち破線で囲む範囲７１を像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲（演算範囲）とする。演算範囲７１は、例えば焦点調節の対象とする被写体の大きさなどに応じて決定する。演算範囲７２については第二の実施形態において説明する。
演算範囲は、ａ系列の信号およびｂ系列の信号の一部の範囲であってもよいし、フィルタ処理等の演算処理を施したａ系列の信号およびｂ系列の信号の一部の範囲であってもよい。換言すれば、相関演算において、ａ系列の信号およびｂ系列の信号が相対的にシフトするシフト方向でもある。

【0038】

図８は、図７の演算範囲７１における一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対してローパスフィルタ処理を施した後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を例示する図である。演算範囲７２については変形例２において説明する。図９は、図７の演算範囲７１における一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対してハイパスフィルタ処理を施した後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）を例示する図である。演算範囲７２については第二の実施形態において説明する。

【0039】

ＡＦ制御部１１０は、フィルタ出力値Ｐ１(j)に対して相関演算を行うとともに、フィルタ出力値Ｐ２(j)に対して相関演算を行う。図１０は、２つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量ｋ（横軸）と相関量Ｃ(ｋ) との関係を例示する図であり、上段がフィルタ出力値Ｐ１(j) （図８）についての相関量Ｃ(ｋ) を示し、下段がフィルタ出力値Ｐ２(j) （図９）についての相関量Ｃ(ｋ) を示す。

【0040】

一般に、ローパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）は、大まかな位相差検出に好適である一方で、細かいコントラストが潰れやすくなる。また、ハイパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）は、細かいコントラストの位相差検出に好適である一方で、位相差を誤検出する可能性がある。

【0041】

そこで、ＡＦ制御部１１０は、ローパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を用いた相関演算を先に行なって、一対の信号間の相関度が高くなる（すなわち相関量のＣ(ｋ) を小さくする）第１シフト量ｋｐ１を検出する。上記相関演算を１回目の相関演算とする。

【0042】

次に、ＡＦ制御部１１０は、ローパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を用いた１回目の相関演算によって検出した第１シフト量ｋｐ１を含み、上記１回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔＷより狭い狭範囲Δｄにおいて、ハイパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）を用いた相関演算を行う。１回目の相関演算の後に行う相関演算を２回目の相関演算とする。つまり、低周波数帯域の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）と高周波数帯域の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）とを用いて２つの相関量を算出し、双方の相関量を共に小さくするシフト量を採用する。

【0043】

ＡＦ制御部１１０は、上記２回目の相関演算によって算出した相関量Ｃ(ｋ) に基づき、上述した３点内挿の手法を用いて相関量の極小値を与える第２シフト量ｘを算出する。そして、第２シフト量ｘを、ズレ量Ｓとして扱う。

【0044】

ＡＦ制御部１１０は、ズレ量Ｓに基づき、下式（６）に従ってデフォーカス量ｄｆを算出する。デフォーカス量ｄｆは、予定焦点面６００に対する現在の結像面の偏差である。なお、式中の変数Ｋは、ズレ量Ｓをデフォーカス量ｄｆに変換するための変換係数（Ｋファクター）である。
ｄｆ ＝ Ｓ×Ｋ …（６）

【0045】

＜フローチャートの説明＞
図１１は、ＭＰＵ１０６が実行するカメラ処理の一例を説明するフローチャートである。ＭＰＵ１０６は、例えば、メインスイッチオン時において図１１による処理を繰り返し実行する。図１１のステップＳ１０１において、ＭＰＵ１０６は、操作部材１０９を構成するレリーズボタン（不図示）が半押し操作されたか否かを判定する。ＭＰＵ１０６は、レリーズボタンの半押し操作信号が入力された場合に、ステップＳ１０１を肯定判定してステップＳ１０２へ進む。ＭＰＵ１０６は、半押し操作信号が入力されない場合には、ステップＳ１０１を否定判定して半押し操作を待つ。

【0046】

主としてステップＳ１０２からステップＳ１１２までの処理がＡＦ処理である。ステップＳ１０２において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、専用ＡＦ素子２０７の周期動作を開始させてステップＳ１０３へ進む。これにより、専用ＡＦ素子２０７が所定の周期で電荷蓄積を繰り返す。ステップＳ１０３において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、専用ＡＦ素子２０７から蓄積信号を読み出させてステップＳ１０５へ進む。

【0047】

ステップＳ１０５において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に対して上述したローパスフィルタ処理をさせてステップＳ１０６へ進む。

【0048】

ステップＳ１０６において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を用いて１回目の相関演算処理を行わせ、第１シフト量ｋｐ１を算出させてステップＳ１０８へ進む。

【0049】

ステップＳ１０８において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に対して、上述したハイパスフィルタ処理をさせてステップＳ１０９へ進む。

【0050】

ステップＳ１０９において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ハイパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）を用いて２回目の相関演算処理を行わせ、第２シフト量ｘを算出させてステップＳ１１０へ進む。２回目の相関演算処理では、１回目の相関演算（Ｓ１０６）によって算出した第１シフト量ｋｐ１の近傍（図１０に例示した第１シフト量ｋｐ１を含み、上記１回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔＷより狭い狭範囲Δｄ）において、ａ系列の信号とｂ系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する。

【0051】

ステップＳ１１０において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、第２シフト量ｘに基づいてデフォーカス量ｄｆを算出させてステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１において、ＭＰＵ１０６は、デフォーカス量ｄｆが所定値以下か否かを判定する。ＭＰＵ１０６は、デフォーカス量ｄｆが所定値以下の場合に合焦判定してステップＳ１１３へ進む。ＭＰＵ１０６は、デフォーカス量ｄｆが所定値を超えている場合は合焦判定しないでステップＳ１１２へ進む。

【0052】

ステップＳ１１２において、ＭＰＵ１０６は撮影レンズ２０２に対してレンズ駆動を指示してステップＳ１０３へ戻る。具体的には、合焦に必要なフォーカシングレンズの移動方向および移動量を指示するレンズ制御情報を、レンズＣＰＵ２１４へ送信する。

【0053】

ステップＳ１１３において、ＭＰＵ１０６は、レリーズ操作されたか否かを判定する。ＭＰＵ１０６は、操作部材１０９を構成するレリーズボタン（不図示）の全押し操作を示す全押し操作信号が入力された場合に、ステップＳ１１３を肯定判定してステップＳ１１４へ進む。ＭＰＵ１０６は、全押し操作信号が入力されない場合には、ステップＳ１１３を否定判定してステップＳ１０３へ戻る。

【0054】

ステップＳ１１４において、ＭＰＵ１０６はミラー駆動機構１０８へ指示を送り、メインミラー２０３をアップ駆動させるとともに、レンズＣＰＵ２１４に対して絞り駆動指示を送信してステップＳ１１５へ進む。絞り駆動指示は、撮影レンズ２０２の絞り値をＡＥ制御部１１１が決定した絞り値へ駆動させる指示である。

【0055】

ステップＳ１１５において、ＭＰＵ１０６はシャッター駆動機構１０７へ指示を送り、メカニカルシャッター２０５を所定時間開くように駆動させるとともに、所定の撮影処理を行ってステップＳ１１６へ進む。これにより、撮影レンズ２０２における絞り駆動が終了した時点で撮像素子１０２による撮像動作が行われ、記録用の画像ファイルが記録媒体１０５（図３）に記録される。

【0056】

ステップＳ１１６において、ＭＰＵ１０６はミラー駆動機構１０８へ指示を送り、メインミラー２０３をダウン駆動させるとともに、レンズＣＰＵ２１４に対して絞り駆動指示を送信して図１１による処理を終了する。絞り駆動指示は、撮影レンズ２０２の絞り値を開放絞り値へ戻す指示である。

【0057】

上述した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）焦点検出装置は、撮像光学系２１０を通過した一対の光束の一方を受光してａ系列の信号を出力する光電変換素子アレイＡ、および一対の光束の他方を受光してｂ系列の信号を出力する光電変換素子アレイＢを有する専用ＡＦ素子２０７と、ａ系列の信号およびｂ系列の信号をそれぞれ低周波数帯域に制限するＡＦ制御部１１０と、ａ系列の信号およびｂ系列の信号をそれぞれ高周波数帯域に制限するＡＦ制御部１１０と、低周波数帯域に制限されたａ系列の信号およびｂ系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算して、ａ系列の信号とｂ系列の信号との第１相関量の極値に対応する第１シフト量ｋｐ１を演算するＡＦ制御部１１０と、高周波数帯域に制限されたａ系列の信号およびｂ系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算して、ａ系列の信号とｂ系列の信号との第２相関量の極値に対応する第２シフト量ｘを演算するＡＦ制御部１１０と、第２相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第２シフト量ｘのうち第１シフト量ｋｐ１と略一致するシフト量を、ａ系列の信号とｂ系列の信号とのズレ量Ｓとして検出するＡＦ制御部１１０と、を備える。
これにより、位相差の誤検出を回避するという低周波数帯の一対の信号を用いるメリットと、細かいコントラストの位相差に基づき精度よくズレ量Ｓを検出するという高周波数帯の一対の信号を用いるメリットとを兼ね備えて、精度よくデフォーカス量を求めることができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節の精度が向上する。この焦点検出装置を備えるカメラは、写真を大きく引き伸ばした場合でもピントの合った像が保たれる、正確な焦点調節が可能となる。

【0058】

（２）ＡＦ制御部１１０は、低周波数帯域に制限されたａ系列の信号とｂ系列の信号とをシフトの範囲ΔＷにおいて相対的にシフトしながら１回目の相関演算を行い、ＡＦ制御部１１０は、高周波数帯域に制限されたａ系列の信号とｂ系列の信号とを、ΔＷより狭くて第１シフト量ｋｐ１を含む狭範囲Δｄにおいて相対的にシフトしながら２回目の相関演算を行う。２回目の相関演算の範囲Δｄを１回目の相関演算の範囲ΔＷより狭くしたので、２回目の相関演算の範囲を狭くしない場合に比べて、演算量を軽減することができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節に要する時間が短くなり、被写体に合焦するまでの時間が短くなる。

【0059】

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、ＡＦ制御部１１０が、一対の信号のうち像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲（演算範囲）を、１回目の相関演算と２回目の相関演算とで異ならせる。

【0060】

本発明の第二の実施形態による焦点検出装置は、第一の実施形態の場合と同様に図１、図２に例示した一眼レフカメラシステムに搭載される。また、一眼レフカメラシステムの回路構成を表すブロック図（図３）も、第一の実施形態と同様である。

【0061】

ＡＦ制御部１１０は、図７に例示した一対の信号のうち、例えば破線で囲む範囲７１を１回目の像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲（演算範囲）とする。１回目の演算範囲７１は、焦点調節の対象とする被写体の大きさなどに応じて決定する。

【0062】

ＡＦ制御部１１０は、１回目の演算範囲７１における一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対してローパスフィルタ処理を施し、図８に例示するようなａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を得る。

【0063】

また、ＡＦ制御部１１０は、図７に例示した一対の信号のうち、例えば一点鎖線で囲む範囲７２を２回目の像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲（演算範囲）とする。２回目の演算範囲７２は、１回目の演算範囲７１の中に設定され、１回目の演算範囲７１より狭く、例えば演算範囲７１の１／３である。

【0064】

ＡＦ制御部１１０はさらに、２回目の演算範囲７２における一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対してハイパスフィルタ処理を施し、図９の一点鎖線で囲む演算範囲７２において、ａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）を得る。

【0065】

２つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量ｋ（横軸）と相関量Ｃ(ｋ) との関係は、図１０に例示するとおりである。一般に、広い演算範囲７１（図７）に含まれる一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））は、位相差の誤検出をしにくいものの、近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体が演算範囲７１に混在する場合には、相関演算における極小値が現れにくくなる。また、狭い演算範囲７２（図７）に含まれる一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) （図９））は、上記位相が違う被写体を分離検出しやすくなる一方で、偶然に類似する位相差を誤検出する可能性がある。

【0066】

そこで、ＡＦ制御部１１０は、広い演算範囲７１（図７）に含まれる一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））を用いた相関演算（１回目の相関演算）を先に行なって、一対の信号間の相関度が高くなる（すなわち相関量のＣ(ｋ) を小さくする）第１シフト量ｋｐ１（図１０）を検出する。

【0067】

次に、ＡＦ制御部１１０は、１回目の相関演算によって検出した第１シフト量ｋｐ１を含み、上記１回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔＷより狭い狭範囲Δｄにおいて、狭い演算範囲７２（図７）に含まれる一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) （図９））を用いた相関演算（２回目の相関演算）を行う。つまり、広い演算範囲７１の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））と局所的に狭い演算範囲７２の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) （図９））とを用いて２つの相関量を算出し、双方の相関量を共に小さくするシフト量を採用する。

【0068】

ＡＦ制御部１１０は、上記２回目の相関演算によって算出した相関量Ｃ(ｋ) に基づき、上述した３点内挿の手法を用いて相関量の極小値を与える第２シフト量ｘを算出する。そして、第２シフト量ｘを、ズレ量Ｓとして扱う。ズレ量Ｓをデフォーカス量ｄｆに変換する処理は、第一の実施形態と同様である。

【0069】

＜フローチャートの説明＞
図１２は、ＭＰＵ１０６が実行するカメラ処理の一例を説明するフローチャートである。第一の実施形態のフローチャート（図１１）と同様の処理については、同一のステップ番号を付して説明を省略し、図１１のフローチャートに対して追加されたステップＳ１０４およびステップＳ１０７の処理を中心に説明する。ＭＰＵ１０６は、例えば、メインスイッチオン時において図１２による処理を繰り返し実行する。

【0070】

ステップＳ１０３の次に進むステップＳ１０４において、ＭＰＵ１０６は、１回目の演算範囲７１（広い演算範囲）を設定する。具体的には、図７に例示した一対の信号のうち、焦点調節の対象とする被写体の大きさに応じた演算範囲７１をＡＦ制御部１１０へ指示してステップＳ１０５へ進む。

【0071】

ステップＳ１０５において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に対して上述したローパスフィルタ処理をさせてステップＳ１０６へ進む。

【0072】

ステップＳ１０６において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後で１回目の演算範囲７１に含まれるａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））を用いて１回目の相関演算処理を行わせ、第１シフト量ｋｐ１を算出させてステップＳ１０７へ進む。

【0073】

ステップＳ１０７において、ＭＰＵ１０６は、２回目の演算範囲７２（狭い演算範囲）を設定してステップＳ１０８へ進む。ＭＰＵ１０６は、１回目の演算範囲７１の中に、例えば演算範囲７１の１／３となる演算範囲７２を設定するように、ＡＦ制御部１１０へ指示する。ＭＰＵ１０６は、至近の被写体に対応するエッジ情報が得られるように、１回目の演算範囲７１における演算範囲７２の位置を選ぶ。

【0074】

ステップＳ１０８において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ａ系列の信号（Ａ１，Ａ２，…，Ａｎ）およびｂ系列の信号（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ）に対して、上述したハイパスフィルタ処理をさせてステップＳ１０９へ進む。

【0075】

ステップＳ１０９において、ＭＰＵ１０６はＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ハイパスフィルタ処理後で２回目の演算範囲７２に含まれるａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) （図９））を用いて２回目の相関演算処理を行わせ、第２シフト量ｘを算出させてステップＳ１１０へ進む。２回目の相関演算処理では、１回目の相関演算（Ｓ１０６）によって算出した第１シフト量ｋｐ１の近傍（図１０に例示した第１シフト量ｋｐ１を含み、上記１回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔＷより狭い狭範囲Δｄ）において、ａ系列の信号とｂ系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する。以降の処理は第一の実施形態と同様である。

【0076】

上述した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）焦点検出装置は、撮像光学系２１０を通過した一対の光束の一方を受光してａ系列の信号を出力する光電変換素子アレイＡ、および一対の光束の他方を受光してｂ系列の信号を出力する光電変換素子アレイＢを有する専用ＡＦ素子２０７と、演算範囲７１に含まれるａ系列の信号とｂ系列の信号とを、範囲ΔＷにおいて相対的にシフトしながら相関演算して、ａ系列の信号とｂ系列の信号との第１相関量の極値に対応する第１シフト量ｋｐ１を演算するＡＦ制御部１１０と、演算範囲７１の中にあって演算範囲７１より狭い演算範囲７２に含まれるａ系列の信号とｂ系列の信号を、範囲ΔＷより狭くて第１シフト量ｋｐ１を含む狭範囲Δｄにおいて相対的にシフトしながら相関演算して、ａ系列の信号とｂ系列の信号との第２相関量の極値に対応する第２シフト量ｘを演算するＡＦ制御部１１０と、第２相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第２シフト量ｘのうち第１シフト量ｋｐ１と略一致するシフト量を、ａ系列の信号とｂ系列の信号とのズレ量Ｓとして検出するＡＦ制御部１１０と、を備える。
これにより、演算範囲７１より狭い演算範囲７２に含まれるａ系列の信号およびｂ系列の信号に対する相関演算は、第１シフト量ｋｐ１の近傍の狭範囲Δｄでのみ行えばよいので、狭範囲Δｄよりも広いΔＷにおいて相関演算を行う場合と比べて、演算量を軽減することができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節に要する時間が短くなり、被写体に合焦するまでの時間が短くなる。
また、位相差の誤検出を回避するという広い演算範囲７１の一対の信号を用いる場合のメリットと、近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体を分離して精度よくズレ量Ｓを検出するという狭い演算範囲７２の一対の信号を用いる場合のメリットとを兼ね備えて、精度よくデフォーカス量を求めることができる。この焦点検出装置を備えるカメラは、焦点調節の精度が向上する。この焦点検出装置を備えるカメラは、写真を大きく引き伸ばした場合でもピントの合った像が保たれる、正確な焦点調節が可能となる。

【0077】

（２）ａ系列の信号およびｂ系列の信号をそれぞれ低周波数帯域に制限するＡＦ制御部１１０と、ａ系列の信号およびｂ系列の信号をそれぞれ高周波数帯域に制限するＡＦ制御部１１０と、を備え、ＡＦ制御部１１０は、低周波数帯域に制限された演算範囲７１に含まれるａ系列の信号およびｂ系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算を行い、ＡＦ制御部１１０は、高周波数帯域に制限された演算範囲７２に含まれるａ系列の信号およびｂ系列の信号を相対的にシフトしながら相関演算を行う。これにより、広い演算範囲７１で行う相関演算と、狭い演算範囲７２で行う相関演算とのそれぞれにおいて、適切な周波数帯の一対の信号を用いることができる

【0078】

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
第一の実施形態において、予備のローパスフィルタ処理を行わせてもよい。予備のローパスフィルタ処理は、通常用いるローパスフィルタ処理よりも遮断周波数を低くする。これにより、変形例１は、通過周波数帯域が異なる３つのフィルタ処理（通常のローパスフィルタ処理、ハイパスフィルタ処理、予備のローパスフィルタ処理）を行う。

【0079】

図１３は、２つの相関演算によってそれぞれ得られるシフト量ｋ（横軸）と相関量Ｃ(ｋ) との関係を例示する図であり、上段が通常のローパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））についての相関量Ｃ(ｋ) を示し、下段がハイパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) （図９））についての相関量Ｃ(ｋ) を示す。図１３において、フィルタ出力値Ｐ１(j) に対して行った相関演算で得られた相関量に複数の極値が存在し、これら複数の極値にそれぞれ対応して第１シフト量ｋｐ１、ｋｐ２が複数存在する。

【0080】

変形例１において、ＡＦ制御部１１０は、フィルタ出力値Ｐ１(j) に対して行った相関演算によって得られた相関量に複数の極値が存在する場合、通常のローパスフィルタ処理に代えて、予備のローパスフィルタ処理を行う。通常のローパスフィルタ処理よりも遮断周波数が低い予備のローパスフィルタ処理に代えるのは、フィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対して行う相関演算によって、極値が１つだけ得られるようにするためである。

【0081】

予備のローパスフィルタ処理後に行う相関演算で得られる極値が１つになれば、この極値に対応する第１シフト量ｋｐ１の近傍の狭範囲Δｄでのみ、ハイパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号に対して相関演算を行えばよいので、複数の狭範囲Δｄにおいてそれぞれ複数回の相関演算を行う場合に比べて、演算量を軽減できるというメリットがある。

【0082】

変形例１によれば、ＡＦ制御部１１０は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、予備のローパスフィルタ処理の低周波数帯域をより低い周波数へ下げるようにしたので、相関量の極値を１つに減らすことができる。

【0083】

また、変形例１によれば、ＡＦ制御部１１０は、予備のローパスフィルタ処理後の相関演算によって得られる相関量の極値が１つになるまで低周波数帯域をより低い周波数へ下げるようにしたので、確実に、相関量の極値を１つに減らすことができる。

【0084】

（変形例２）
第二の実施形態において、図１２のステップＳ１０８のハイパスフィルタ処理を省略してもよい。つまり、同じ周波数帯域の一対の信号を用いて像ズレ検出を行うとともに、像ズレ検出演算処理に用いる信号の範囲（演算範囲）を、１回目の相関演算と２回目の相関演算とで異ならせる。

【0085】

変形例２において、ＭＰＵ１０６は、同じ周波数帯域の一対の信号を用いて像ズレ検出を行うために、ステップＳ１０８（図１２）の処理を省略する。ＭＰＵ１０６は、ステップＳ１０９（図１２）においてＡＦ制御部１１０へ指示を送り、ローパスフィルタ処理後のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) （図８））のうち、２回目の演算範囲７２の信号を用いて２回目の相関演算処理を行わせ、第２シフト量ｘを算出させてステップＳ１１０へ進む。なお、２回目の相関演算処理において、１回目の相関演算（Ｓ１０６）によって算出した第１シフト量ｋｐ１の近傍（第１シフト量ｋｐ１を含み、上記１回目の相関演算におけるシフトの範囲ΔＷより狭い狭範囲Δｄ）において、ａ系列の信号とｂ系列の信号とを相対的にシフトさせて演算する点は、第一の実施形態の場合と同様である。

【0086】

（変形例３）
第二の実施形態において、ＭＰＵ１０６が、２回目の演算範囲７２を１回目の演算範囲７１の１／３に設定する（Ｓ１０７）ようにしたが、２回目の演算範囲７２は１回目の演算範囲７１の１／３に限らず、１／２でも１／５でもよい。また、ＭＰＵ１０６は、検出したズレ量Ｓが所定値より大きい（すなわち、デフォーカス量が大きい）場合における演算範囲７２を、検出したズレ量Ｓが所定値より小さい場合における演算範囲７２より広くしてもよい。このように演算範囲７２を可変にすることで、演算範囲７２の範囲を適切に調節できる。

【0087】

さらにまた、ＭＰＵ１０６は、１回目の演算範囲７１において設定する２回目の演算範囲７２の位置を、演算範囲７１の左端に設定してもよいし、演算範囲７１の中央に設定してもよいし、演算範囲７１の右端に設定してもよい。近被写体と遠被写体のように、位相が違う被写体が１回目の演算範囲７１において混在する場合には、演算範囲７１についての相関演算で極小値が現れにくくなる。しかしながら、局所的に行う２回目の演算範囲７２の位置を異ならせることで、２回目の演算範囲７２に位相が違う被写体が混在する状態を避け得るため、演算範囲７２についての相関演算で極小値が現れやすくなる。これにより、相関量の極小値を与える第２シフト量ｘを適切に求めることができる。

【0088】

（変形例４）
第一の実施形態、または第二の実施形態において、図１３に例示するように、１回目の相関演算によって得られた相関量に複数の極値が存在し、これら複数の極値にそれぞれ対応して第１シフト量ｋｐ１、ｋｐ２が複数存在する場合において、複数の第１シフト量ｋｐ１、ｋｐ２の近傍の狭範囲Δｄにおいて、それぞれ２回目以降の相関演算を行うようにしてもよい。このとき、ＡＦ制御部１１０は、複数の第１シフト量ｋｐ１、ｋｐ２の中から、例えば、より小さなデフォーカス量に対応する第１シフト量（例えばｋｐ１）を選び、このｋｐ１の近傍の狭範囲Δｄにおいて、先に２回目の相関演算を行う。ＡＦ制御部１１０は、２回目の相関演算によって算出した第２シフト量ｘ１が第１シフト量ｋｐ１と略一致した場合、第２シフト量ｘ１をズレ量Ｓとした上で、他の第１シフト量ｋｐ２の近傍の狭範囲Δｄにおいてする２回目の相関演算を省略する。

【0089】

ＡＦ制御部１１０は、２回目の相関演算によって算出した第２シフト量ｘ１が第１シフト量ｋｐ１と一致しない場合、他の第１シフト量ｋｐ２の近傍の狭範囲Δｄにおいて２回目の相関演算を行う。そして、ＡＦ制御部１１０は、２回目の相関演算によって算出した第２シフト量ｘ２が第１シフト量ｋｐ２と略一致した場合、第２シフト量ｘ２をズレ量Ｓとする。

【0090】

第一の実施形態に対する変形例４によれば、ＡＦ制御部１１０は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、複数の第１シフト量ｋｐ１、ｋｐ２をそれぞれ含む複数の狭範囲Δｄにおいてそれぞれ相関演算を行うので、複数の第１シフト量ｋｐ１とｋｐ２とのそれぞれについて、第１シフト量と第２シフト量との間で略一致するシフト量を、適切に検出することができる。

【0091】

また、第一の実施形態に対する変形例４によれば、ＡＦ制御部１１０は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、より小さい第１シフト量（例えばｋｐ１）を含む狭範囲Δｄについて、先に２回目の相関演算を行い、演算した第２シフト量ｘが第１シフト量ｋｐ１と略一致した場合、他の第１シフト量ｋｐ２を含む狭範囲Δｄについての２回目の相関演算を省略するので、第１シフト量が小さい、すなわちデフォーカス量が小さい被写体に対して迅速に焦点調節を行い得る。また、演算した第２シフト量ｘが第１シフト量ｋｐ１と略一致した場合において不要となる２回目の相関演算を省略することで、演算量の軽減にも役立つ。

【0092】

なお、最小のデフォーカス量に対応する第１シフト量（例えばｋｐ１）を選び、このｋｐ１の近傍の狭範囲Δｄにおいて先に２回目の相関演算を行う代わりに、カメラに最も近い被写体に対応する第１シフト量（例えばｋｐ１）を選び、このｋｐ１の近傍の狭範囲Δｄにおいて先に２回目の相関演算を行うようにしてもよい。

【0093】

第二の実施形態に対する変形例４によれば、ＡＦ制御部１１０は、通常のローパスフィルタ処理後に行う相関演算によって得られた相関量の極値が複数存在する場合に、カメラにより近い被写体に対応する第１シフト量（例えばｋｐ１）を含む狭範囲Δｄについて、先に２回目の相関演算を行い、演算した第２シフト量ｘが第１シフト量ｋｐ１と略一致した場合、他の被写体に対応する第１シフト量ｋｐ２を含む狭範囲Δｄについての２回目の相関演算を省略するので、カメラに最も近い被写体に対して迅速に焦点調節を行い得る。また、演算した第２シフト量ｘが第１シフト量ｋｐ１と略一致した場合において不要となる２回目の相関演算を省略することで、演算量の軽減にも役立つ。

【0094】

（変形例５）
上述した説明では、ローパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号に（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）を用いた相関演算（１回目の相関演算）を先に行い、ハイパスフィルタ処理後の一対のａ系列の信号およびｂ系列の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）を用いた相関演算（２回目の相関演算）を後に行った。２つの相関演算を同時に行ってもよい。相関演算を並列して行い、低周波数帯域の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ１(j) ）と高周波数帯域の一対の信号（フィルタ出力値Ｐ２(j) ）とを用いて２つの相関量を算出してもよい。相関量が一致する極致を検出して、シフト量ｋを算出してもよい。

【0095】

（変形例６）
上述した説明では、一眼レフカメラシステムとしてデジタルカメラを例示したが、専用ＡＦ素子２０７による検出信号を用いて位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を備えるものであれば、一眼レフタイプの銀塩カメラであってもよい。

【0096】

（変形例７）
上述した説明では、一眼レフタイプのデジタルカメラを例示したが、クイックリターンミラーを備えていない、ミラーレスタイプのデジタルカメラであってもよい。例えば特開２００７−２８２１０７号公報に開示されるように、撮像用画素に加えて、焦点検出用の一対の光束を受光する焦点検出用画素を備えた撮像素子を用いることにより、いわゆる撮像面位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を有するカメラであってもよい。

【0097】

（変形例８）
また、撮像用画素および焦点検出用画素を有する撮像素子を備えて上記撮像面位相差方式の焦点検出処理を行う焦点検出装置を、携帯型端末に搭載してもよい。携帯型端末は、高機能携帯電話機（いわゆるスマートフォン）、タブレット端末、ウェアラブル端末などの電子機器として構成することができる。

【0098】

（変形例９）
図１４は、プログラムの供給を説明する図である。図１１、図１２を参照して説明したＡＦ処理を実行するプログラムを、カメラや携帯型端末７００に対して後から供給してもよい。携帯型端末７００等へのプログラムの供給は、図１４に例示するように、プログラムを格納したパーソナルコンピュータ７０５から赤外線通信や近距離無線通信、あるいは有線接続によって携帯型端末７００へ送信することができる。

【0099】

パーソナルコンピュータ７０５に対するプログラムの供給は、プログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体７０４をパーソナルコンピュータ７０５にセットして行ってもよいし、ネットワークなどの通信回線７０１を経由する方法でパーソナルコンピュータ７０５へローディングしてもよい。通信回線７０１を経由する場合は、当該通信回線に接続されたサーバー７０２のストレージ装置７０３などにプログラムを格納しておく。

【0100】

また、通信回線７０１に接続された無線ＬＡＮのアクセスポイント（不図示）を経由して、携帯型端末７００へプログラムを直接送信することもできる。さらに、プログラムを格納したメモリカードなどの記憶媒体７０４Ｂを携帯型端末７００にセットしてもよい。このように、プログラムは記憶媒体や通信回線（信号）を介する提供など、種々の形態のコンピュータプログラム製品として供給できる。

【0101】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0102】

７１、７２…演算範囲
１０２…撮像素子
１０６…ＭＰＵ
１０７…シャッター駆動機構
１０８…ミラー駆動機構
１０９…操作部材
１１０…ＡＦ制御部
２０１…カメラ本体
２０２…撮影レンズ
２０３…メインミラー
２０７…専用ＡＦ素子
２１０…撮像光学系
２１１…絞り
２１２…レンズ駆動機構
２１４…レンズＣＰＵ
Ａ，Ｂ…光電変換素子アレイ
ΔＷ…１回目の相関演算のシフト範囲
Δｄ…２回目の相関演算のシフト範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】