特許 6800725 焦点検出装置、その制御方法、プログラム及び記憶媒体

(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】6800725

(24)【登録日】2020年11月27日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】焦点検出装置、その制御方法、プログラム及び記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/34 20060101AFI20201207BHJP

   G02B 7/28 20060101ALI20201207BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20201207BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/34

   G02B7/28 N

   G03B13/36

   H04N5/232 H

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-237111(P2016-237111)

(22)【出願日】2016年12月6日

(65)【公開番号】特開2018-92077(P2018-92077A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年10月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100124442

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 創吾

(72)【発明者】

【氏名】小川 武志

【審査官】 三宅 克馬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−８７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１８０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０４６０３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２１９５４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／３４

Ｇ０２Ｂ ７／２８

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光して光電変換する撮像素子の出力に基づく前記一対の光束に対応する一対の像信号に基づいて相関演算を行う演算手段と、
一対の像信号である第１の像信号と第２の像信号との差分を増幅させ、前記第１の像信号に対応する第３の像信号と前記第２の像信号に対応する第４の像信号とを出力する差分増幅手段と、
前記第３の像信号と前記第４の像信号とに基づく第２の相関演算の結果に基づいて、偽合焦状態であるか否かを判定する偽合焦判定手段と、を有することを特徴とする焦点検出装置。

【請求項2】

前記第１の像信号と前記第２の像信号とに基づく第１の相関演算の結果に基づいて合焦状態であるか否かを判定する合焦判定手段を有し、
前記合焦判定手段が合焦状態であると判定した場合に、前記偽合焦判定手段は前記第２の相関演算の結果に基づいて、偽合焦状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１の記載の焦点検出装置。

【請求項3】

前記合焦判定手段は、前記第１の相関演算の結果に基づくデフォーカス量が第１の所定値以下の場合には合焦状態であると判定し、前記第１の所定値より大きい場合には合焦状態ではないと判定することを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。

【請求項4】

前記偽合焦判定手段は、前記第２の相関演算の結果に基づくデフォーカス量が第２の所定値以下の場合には合焦状態であると判定し、前記第２の所定値より大きい場合には偽合焦状態であると判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。

【請求項5】

前記演算手段による相関演算の結果に基づいてフォーカスレンズの駆動を制御する制御手段を有し、
前記偽合焦判定手段が偽合焦状態であると判定した場合には、前記第２の相関演算の結果に基づいて前記制御手段が前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。

【請求項6】

前記差分増幅手段は、前記第１の像信号と前記第２の像信号との信号レベルの正規化を行ってから差分の増幅を行い、第３の像信号と第４の像信号とを出力する事を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。

【請求項7】

撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光して光電変換する撮像素子の出力に基づく前記一対の光束に対応する一対の像信号に基づいて相関演算を行う演算ステップと、
一対の像信号である第１の像信号と第２の像信号との差分を増幅させ、前記第１の像信号に対応する第３の像信号と前記第２の像信号に対応する第４の像信号とを出力する差分増幅ステップと、
前記第３の像信号と前記第４の像信号とに基づく第２の相関演算の結果に基づいて、偽合焦状態であるか否かを判定する偽合焦判定ステップと、を有することを特徴とする焦点検出装置の制御方法。

【請求項8】

請求項７の制御方法における各ステップをコンピュータによって実行させるためのプログラム。

【請求項9】

請求項８のプログラムを記憶した記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焦点検出装置の信号処理に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、位相差方式の焦点検出のための相関演算を行う場合、像がボケている状態では、相関演算に用いる一対の像信号に、左右非対称な像くずれが生じる場合があることが知られている。像のくずれが生じた一対の像信号を用いて相関演算を行うと、被写体とボケの状態によっては、ボケているにもかかわらず合焦しているかのような相関演算結果が得られてしまう、偽合焦状態となる場合があることも知られている。

【0003】

そこで、特許文献１では、一対の像信号それぞれのＤＣ成分をカットしてエッジ抽出を行うフィルタ処理を行い、当該処理を行った一対の像信号を用いた相関演算結果に基づいて焦点状態が合焦状態であるか否かを判定する。合焦状態であると判定された場合には更に一対の像信号それぞれに対してＤＣ成分をカットせずに高周波のノイズ成分を抑制するフィルタ処理を行う。そして、当該処理を行った一対の像信号を用いた相関演算結果に基づいて偽合焦状態であるか否かを判定する技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２１９５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された従来技術では、以下の課題を有する。高周波のノイズ成分を抑制するフィルタ処理を行ったとしても、例えば一対の像信号が同程度の大きさのＤＣ成分を有している場合には、偽合焦状態であるにも関わらず合焦状態であると判定してしまう可能性がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、従来技術と比較して、より精度良く偽合焦状態であるか否かを判定するための技術思想を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光して光電変換する撮像素子の出力に基づく前記一対の光束に対応する一対の像信号に基づいて相関演算を行う演算手段と、一対の像信号である第１の像信号と第２の像信号との差分を増幅させ、前記第１の像信号に対応する第３の像信号と前記第２の像信号に対応する第４の像信号とを出力する差分増幅手段と、前記第３の像信号と前記第４の像信号とに基づく第２の相関演算の結果に基づいて、偽合焦状態であるか否かを判定する偽合焦判定手段と、を有するよう構成したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、従来技術と比較して、偽合焦状態であるか否かをより精度良く判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１のブロック図

【図2】画素配列を示す図及び画素断面図

【図3】Ａ像信号及びＢ像信号の波形と被写体の例

【図4】差の絶対値の総和（ＳＡＤ）の波形

【図5】実施例１の差分増幅部の回路図

【図6】相関演算部の回路図

【図7】実施例２のブロック図

【図8】実施例２の差分増幅部の回路図

【図9】実施例１の焦点調節処理のフローチャート

【図10】実施例２の焦点調節処理のフローチャート

【図11】実施例３のブロック図

【図12】実施例３の焦点調節処理のフローチャート

【図13】実施例３の差分増幅処理のサブフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。

【0011】

＜実施例１＞
以下、図１のブロック図を参照して、本発明を適用した焦点検出装置について、カメラの例を用いて説明する。

【0012】

本実施例の撮影光学系は、フォーカスレンズ１０１を少なくとも有する。撮像素子１０２は撮影光学系を通過した光束を受光する。撮像素子１０２は、２次元状に配列された複数の画素部を有する。

【0013】

撮像素子１０２が有する画素部は、いわゆる撮像面位相差式の焦点検出に用いる信号を出力することができる構造となっている。

【0014】

図２（ａ）では、撮像素子１０２（本実施例では一例として２次元ＣＭＯＳセンサ）の画素配列を、４行×４列の画素範囲で示している。Ｘ、Ｙ、Ｚで示される座標軸に関し、Ｘ−Ｙ平面は図２（ａ）の紙面内に位置し、Ｚ軸は紙面に対して垂直な軸である。

【0015】

各画素部はカラーフィルタ２０４を有し、カラーフィルタ２０４の配列は、いわゆるベイヤー配列が採用されている。画素部群において、対角方向の２画素として、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素部２００Ｇが配置されている。また、他の２画素として、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素部２００Ｒ、および、Ｂ（青）の分光感度を有する画素部２００Ｂがそれぞれ配置されている。

【0016】

図２（ｂ）は撮像素子１０２が有する画素部２００の断面図である。画素部２００はマイクロレンズ２０１、カラーフィルタ２０４、Ａ画素２０２、Ｂ画素２０３を有する。本実施例では、Ａ画素及びＢ画素は、光信号を電気信号へと光電変換するフォトダイオードである。このように画素部内のフォトダイオードを２つ設けて一対のＡ画素とＢ画素とを有するよう構成することで、Ａ画素とＢ画素は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した、互いに視差を有する一対の光束を受光する。以上の説明した構成の画素部を複数有することにより、撮像素子１０２は一対の像信号としてＡ像信号とＢ像信号とを得ることができる。Ａ画素の出力とＢ画素の出力とを加算すると、瞳分離されていないベイヤー信号となる。

【0017】

本実施例の焦点検出装置の各処理は、ＣＰＵ１１１によって制御されている。

【0018】

撮像素子１０２の出力は加算部１０３と分離部１０５へ入力される。

【0019】

加算部１０３によりＡ画素の出力とＢ画素の出力が加算されベイヤー配列の撮像素子と同じ信号となったものを信号処理回路１０４へ入力し、カラーの画像信号を生成する。

【0020】

信号処理回路１０４で生成された画像信号は、記録部１１２で記録され又は表示部１１３で表示される。

【0021】

分離部１０５では混在して転送される各画素部のＡ画素からの出力とＢ画素からの出力とを、Ａ像信号とＢ像信号とに分離して、タイミングを合わせて出力する。分離部１０５の出力は差分増幅部１０７および相関演算部１０６へ入力される。

【0022】

差分増幅部１０７は、Ａ像信号（第１の像信号）とＢ像信号（第２の像信号）の差分を増幅する処理を行う。差分を増幅されたＡ’像信号（第３の像信号）及びＢ’像信号（第４の像信号）は、相関演算部１０８に入力される。

【0023】

相関演算部１０６及び相関演算部１０８は公知の相関演算を行うための回路部である。詳しくは後述する。

【0024】

相関演算部１０６及び相関演算部１０８の出力はＣＰＵ１１１の一部分である焦点検出部１０９へ入力される。焦点検出部１０９では、相関演算部１０６と相関演算部１０８の少なくとも一方の結果を用いて、二像の一致度が高い位相差の検出が行われる。また、当該位相差に基づいてデフォーカス量が検出される。

【0025】

ＣＰＵ１１１は、焦点検出部１０９が算出したデフォーカス量に基づいてフォーカス制御部１１０を通してフォーカスレンズ１０１を駆動する。

【0026】

図５は差分増幅部１０７の回路図である。演算器５０３はＡ像信号５０１、Ｂ像信号５０２の差分を検出する。そしてＡ像信号から差分５０４を減算し、Ｂ像信号には差分５０４を加算することで、差分を増幅させたＡ’像信号５０６（第３の像信号）及びＢ’像信号５０７（第４の像信号）を出力している。差分増幅部１０７での処理の詳細は後述する。

【0027】

図６（ａ）は相関演算部１０６の回路図である。相関演算部１０６では、遅延回路６０７と遅延回路６０８によりＡ像信号とＢ像信号との出力のタイミングを調節している。複数のＳＡＤ（差の絶対値の総和）回路６０９のそれぞれに、Ｂ像に対して遅延の異なるＡ像信号が入力される。

【0028】

図６（ｂ）はＳＡＤ回路６０９の回路図である。ＳＡＤ回路６０９はＡ像信号とＢ像信号の差の絶対値の積分を行う回路である。例えば、Ａ像信号６０１とＢ像信号６０２の差分を演算器６０３にて演算し、この差分を絶対値回路６０４で絶対値にして、積算回路６０５で積算する。これにより、ある位相差における差の絶対値の総和が出力される。前述のように各ＳＡＤ回路６０９にはＢ像に対して遅延の異なるＡ像信号が入力されることから、各ＳＡＤ回路６０９からは異なる位相差に応じた差の絶対値の総和が出力される。各ＳＡＤ回路６０９から出力された差の絶対値の総和は、焦点検出部１０９に出力される。

【0029】

相関演算部１０８の回路図も相関演算部１０６の回路図と同様であるため、相関演算部１０６に着目して説明し、相関演算部１０８については説明を省略する。ただし、相関演算部１０８では、Ａ像信号とＢ像信号に代えてＡ’像信号、Ｂ’像信号を用いて相関演算を行う点で相関演算部１０６とは異なる。

【0030】

［ボケの程度と偽合焦状態との関係］
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を用いてボケの程度に応じたＡ像信号及びＢ像信号の波形の形状について説明する。

【0031】

図３（ａ）は黒い背景に２本の白い部分が存在するような被写体（例えば図３（ｅ）のような被写体）に合焦しているときのＡ像信号とＢ像信号の信号波形である。合焦状態にある場合、瞳分離されていてもＡ像信号とＢ像信号の重心が一致しており、Ａ像信号もＢ像信号も、ともにシャープな像となっている。

【0032】

図３（ｂ）は同じ被写体に対して、図３（ａ）よりも若干デフォーカスした（ボケた）状態である。Ａ像信号３０１とＢ像信号３０２とでそれぞれの像の重心がずれている。この像のずれを検出してデフォーカス方向とデフォーカス量を算出することができる。

【0033】

図３（ｃ）は、図３（ｂ）からさらにデフォーカスした状態におけるＡ像信号及びＢ像信号を示す図である。デフォーカスが大きい状態では、図３（ｃ）のように、Ａ像信号とＢ像信号で左右のボケ状態とシェーディング状態が逆方向に偏りを持つため、像信号に崩れ（像くずれとも称する）が生じる。この像くずれは、画素構造において瞳分離を行う撮像面位相差式の焦点検出を行うことができる撮像素子の場合には、特に顕著である。個々の瞳の形状は真円形状ではないうえにボケており、ケラレの影響により重心が偏ったいびつな感度分布となることから、分離されたもう一方に対して逆側に偏った特性となりやすいためである。以上のような像くずれの影響により、図３（ｃ）では、合焦状態には対応していないにも関わらず、二像の一致度が高いと判断される。

【0034】

図４（ａ）は横軸に位相差、縦軸にＡ像信号とＢ像信号の差の絶対値の総和を各位相差ごとに示している。当該差の絶対値の総和は、図３（ｃ）で示したＡ像信号及びＢ像信号の、各位相差ごとの相関演算部１０６の出力を示している。図３（ｃ）で示した状態に対応する位相差における絶対値の総和４０２が最も値が小さく、二像の一致度が高いことを示している。つまり、図３（ｃ）の状態は位相差が０の状態であり、焦点検出部１０９は現在の焦点状態を合焦状態であると判断するにもかかわらず、実際は合焦位置ではない、いわゆる偽合焦状態となっている。

【0035】

本実施例では、このような偽合焦状態を検出して、偽合焦状態を脱するようにフォーカスレンズ１０１を動かすようＣＰＵ１１１が制御する。

【0036】

［差分増幅部／相関演算部による処理］
本実施例では、差分増幅部１０７（図５）により、図３（ｃ）のＡ像信号とＢ像信号の差分を、Ａ像信号からは差し引き、Ｂ像信号へは加算することで、差分が増幅されたＡ’像信号とＢ’像信号とを、偽合焦状態を判定するために用いる。以下、詳しく説明する。

【0037】

差分増幅部１０７でＡ像信号に施される差分増幅処理を式で表わすと、以下の通りである。ｎは画素位置を示す。Ａ（ｎ）はＡ像信号、Ｂ（ｎ）はＢ像信号、Ａ’（ｎ）は差分が増幅されたＡ’像信号を示す。
Ａ’（ｎ）＝Ａ（ｎ）＋（Ａ（ｎ）−Ｂ（ｎ）） （ｎ＝０，１…，ｎ） （式１）

【0038】

また、差分増幅部１０７でＢ像信号に施される差分増幅処理を式で表わすと、以下の通りである。ｎは画素位置を示す。Ａ（ｎ）はＡ像信号、Ｂ（ｎ）はＢ像信号、Ｂ’（ｎ）は差分が増幅されたＢ’像信号を示す。
Ｂ’（ｎ）＝Ｂ（ｎ）＋（Ｂ（ｎ）−Ａ（ｎ）） （ｎ＝０，１…，ｎ） （式２）

【0039】

このように、Ａ像信号のうちＢ像信号よりも信号値が大きい画素位置については、その差分がＡ像信号に加算され、Ｂ像信号よりも信号値が小さい画素位置については、その差分がＡ像信号から減算されることで、図３（ｄ）のＡ’像信号３０５が生成される。また、Ｂ像信号のうちＡ像信号よりも信号値が大きい画素位置については、その差分がＢ像信号に加算され、Ａ像信号よりも信号値が小さい画素位置については、その差分がＢ像信号から減算されることで、図３（ｄ）のＢ’像信号３０６が生成される。つまり、Ａ像信号３０３とＢ像信号３０４との差分に対して、Ａ’像信号３０５とＢ’像信号３０６との差分は３倍となる。

【0040】

このようにＡ像信号とＢ像信号の差分を増幅する処理を行うことで、像のくずれの影響により偏りのある差分が生じていたＡ像信号３０３の左側のピークとＢ像信号３０４の右側のピークが強調されたＡ’像信号３０５及びＢ’像信号３０６が生成される。

【0041】

このＡ’像信号３０５及びＢ‘像信号３０６を相関演算部１０８に入力して得られる波形は図４（ｂ）のようになる。差の絶対値の総和４０３に対応する位相差において、Ａ像信号及びＢ像信号の一致度が高く（差の絶対値の総和が小さく）なっている。差の絶対値の総和４０３に対応する位相差を採用することで、デフォーカス方向とデフォーカス量が得ることができる。そして、当該デフォーカス方向及びデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０１を駆動することにより、図３（ｃ）の偽合焦状態から脱却することができる。図３（ｃ）の状態は特定のデフォーカス状態において発生するため、特定のデフォーカス状態を抜け出すことにより偽合焦状態から脱却することができる。

【0042】

なお、図３（ａ）のような合焦状態においては、差分増幅部１０７を用いたことで異なる相関演算結果は検出されない。Ａ像信号とＢ像信号との差が小さく、また、その差はまばらに生じているためである。

【0043】

したがって、相関演算部１０６の結果だけでなく、相関演算部１０８の結果からも合焦状態であると判断できれば、偽合焦状態ではなく合焦状態であると言える。

【0044】

［差分増幅処理による効果］
上述したように、Ａ像信号とＢ像信号との差分を増幅し、波形の形状を変形することにより、上述のＡ’像信号３０５の重心とＢ’像信号３０６の重心が離れるため、フォーカスレンズ１０１の現在の位置とは別の合焦位置を検出できるようになる。例えばＤＣ成分の大きさがＡ像信号とＢ像信号とでさほど変わらない場合であっても、Ａ像信号とＢ像信号の各信号の波形が強調されることで、従来技術と比較してより精度よく偽合焦状態を判定することができる。

【0045】

すなわち、本実施例によれば、Ａ像信号とＢ像信号との差分が増幅されたＡ’像信号とＢ’像信号とに基づく相関演算結果を用いることで、偽合焦状態に陥った場合であっても、偽合焦状態か否かをより精度良く判定することができる。

【0046】

［焦点調節処理］
図９のフローチャートを用いて、焦点検出部１０９の動作を説明する。

【0047】

ステップ９０１で焦点調節処理を開始すると、ステップ９０２で撮像素子１０２の露光を行い、画像信号を読み出すようＣＰＵ１１１が制御する。そして、相関演算部１０６がＡ像信号とＢ像信号とを用いて相関演算１を行う。そして、相関演算１の結果に基づいて焦点検出部１０９がデフォーカス方向とデフォーカス量を算出する。

【0048】

続いて、ステップ９０３で、ステップ９０２の相関演算結果を用いて焦点状態が合焦状態であるか否かの合焦判定を行う。位相差がない、すなわちＡ像信号とＢ像信号が概ね一致していれば、合焦しているとＣＰＵ１１１が判断する。一例として、当該相関演算結果に基づくデフォーカス量が略合焦と判断できる第１の所定値以下であれば、ＣＰＵ１１１は焦点状態が合焦状態であると判定する。ここで、その他の指標も用いて合焦状態であるか否かをＣＰＵ１１１が判定しても良い。例えば公知の方法として、Ａ像信号とＢ像信号との一致度が高くなる位相差でのＡ像信号とＢ像信号との差分の絶対値の総和を閾値と比較する方法がある。

【0049】

ステップ９０３で合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定した場合はステップ９０４へ、合焦状態であると判定した場合はステップ９０５へと分岐する。

【0050】

ステップＳ９０３で合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定した場合に、ステップ９０４では、ステップ９０２で算出されたデフォーカス方向とデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０１を駆動するようＣＰＵ１１１が制御する。そして、ステップ９０２へ戻り、撮像素子１０２の露光からやりなおす。

【0051】

ステップ９０５では差分増幅部１０７でＡ像信号とＢ像信号の差分を増幅し、Ａ’像信号とＢ’像信号を出力するようＣＰＵ１１１が制御する。そして、相関演算部１０８がＡ’像信号とＢ’像信号とを用いて相関演算２を行う。そして、相関演算２の結果に基づいて焦点検出部１０９がデフォーカス方向とデフォーカス量を算出する。

【0052】

ステップ９０６で、焦点状態が偽合焦状態であるか否かの偽合焦判定をＣＰＵ１１１が行う。一例として、相関演算２の結果に基づくデフォーカス量が第２の所定値以下であれば、ＣＰＵ１１１は焦点状態が偽合焦状態ではないと判定する。なお、第２の所定値は、前述の第１の所定値と同じ値でよい。

【0053】

ステップ９０３でＣＰＵ１１１により合焦状態であると判定されているにもかかわらずステップ９０６で偽合焦状態であるとＣＰＵ１１１が判定した場合にはステップ９０４へ分岐する。偽合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定した場合には、焦点状態は合焦状態であるので、ステップ９０７へと進み本フローを終了する。

【0054】

ステップ９０５で焦点検出部１０９が相関演算２の結果を用いて算出したデフォーカス方向とデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズを駆動するよう、ＣＰＵ１１１が制御する。そして、ステップ９０６で偽合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定するまで、本フローを繰り返す。

【0055】

［実施例１による効果］
以上説明したように相関演算部１０６と相関演算部１０８の結果を用いて、偽合焦状態であるか否かを判定する。これにより、より精度よく偽合焦状態を判定することができる。また、偽合焦状態であるとＣＰＵ１１１が判定した場合には、差分増幅部１０７によって処理され、差分が増幅されたＡ’像信号とＢ’像信号とを用いた相関演算部１０８による相関演算結果を用いてフォーカスレンズ１０１を駆動する。このように、実施例１によれば、偽合焦状態を脱却するようフォーカスレンズ１０１を駆動することができる。

【0056】

＜実施例２＞
以下、図７、図８及び図１０を参照して、本発明を適用した実施例２の焦点検出装置について説明する。なお、実施例１と共通する構成については説明を省略し、相違点に着目して説明する。

【0057】

実施例２の図７のブロック図は、図１のブロック図に対して相関演算部１０６と差分増幅部１０７がなく、代わりに差分増幅部１０７とは構成が異なる差分増幅部８０１を有する。

【0058】

分離部１０５の出力は差分増幅部８０１へ入力され、その出力が相関演算部１０８に入力されている。

【0059】

図８は差分増幅部８０１の回路図である。ＣＰＵ１１１からの制御信号７０１によりスイッチ７０２を切り替え、Ａ像信号とＢ像信号との差分増幅処理のオン、オフを切り替えられるようになっている。

【0060】

［焦点調節処理］
図１０は実施例２の焦点調節処理のフローチャートである。

【0061】

ステップ９０１で焦点調節処理を開始すると、ステップ９０２で撮像素子１０２の露光を行い、画像信号を読み出すようＣＰＵ１１１が制御する。そして、相関演算部１０８がＡ像信号とＢ像信号とを用いて相関演算１を行う。そして、相関演算１の結果に基づいて焦点検出部１０９がデフォーカス方向とデフォーカス量を算出する。このとき、ＣＰＵ１１１は差分増幅部８０１のスイッチ７０２をオフにするよう制御して、差分増幅処理を行わずに、相関演算部１０８で相関演算１を行う。

【0062】

ステップ９０３で、ステップ９０２の相関演算１の結果に基づいて焦点状態が合焦状態であるか否かを判断する。一例として、ステップ９０２で算出したデフォーカス量が略合焦と判断できる第１の所定値以下であれば、ＣＰＵ１１１は焦点状態が合焦状態であると判定する。合焦状態であるとＣＰＵ１１１が判定した場合には、ステップ１００１へ分岐する。ステップＳ９０３で合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定した場合には、ステップ９０４では、ステップ９０２で算出されたデフォーカス方向とデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０１を駆動するようＣＰＵ１１１が制御する。そして、ステップ９０２へ戻り、撮像素子１０２の露光からやりなおす。

【0063】

ステップ１００１では再び撮像素子１０２の露光、画像信号の読み出しを行うようＣＰＵ１１１が制御する。そして、差分増幅部８０１のスイッチ７０２をオン状態にするようＣＰＵ１１１が制御し、差分増幅部８０１がＡ像信号とＢ像信号との差分を増幅して、Ａ’像信号とＢ’像信号とを出力する。相関演算部１０８はＡ’像信号とＢ’像信号とを用いて相関演算２を行う。

【0064】

ステップ９０６で、焦点状態が偽合焦状態であるか否かをＣＰＵ１１１が判定する。一例として、相関演算２の結果に基づくデフォーカス量が第２の所定値以下であれば、ＣＰＵ１１１は焦点状態が偽合焦状態ではないと判定する。ステップ９０６で偽合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定した場合には、ステップ９０７で本フローを終了する。ステップ１００１の結果に基づいて偽合焦状態であるとＣＰＵ１１１が判定した場合はステップ９０４へ分岐し、ステップ１００１で算出したデフォーカス方向とデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０１を駆動するようＣＰＵ１１１が制御する。そして、ステップ１００１で偽合焦状態ではないとＣＰＵ１１１が判定するまで、本フローを繰り返す。

【0065】

［実施例２による効果］
このように実施例２では差分増幅部８０１のスイッチ７０２を切り替えながら２度露光する構成をとっている。これにより、実施例１と同様の効果を有しているとともに、相関演算部が１つで足りることから、実施例１と比較してより低コストに構成することができるという効果を有する。

【0066】

＜実施例３＞
前述の実施例では、差分増幅処理を差分増幅部１０７又は差分増幅部８０１が行う例を説明した。実施例３では、差分増幅処理をＣＰＵ１１１がメモリ１１４に記憶しているプログラムを用いて行う例を説明する。実施例１との共通点については説明を省略し、相違点に着目して説明する。

【0067】

図１１のブロック図は、図１のブロック図に対して相関演算部１０６、差分増幅部１０７、相関演算部１０８を有していない点で異なる。実施例３では、実施例１において相関演算部１０６、差分増幅部１０７及び相関演算部１０８のそれぞれが行っていた各処理を、ＣＰＵ１１１がＣＰＵ１１１内のメモリ１１４に記憶したプログラムを実行することで行う。

【0068】

［焦点調節処理］
図１２は実施例３の焦点調節処理を説明する図である。図１２では図９のステップ９０５に相当する処理をステップ１２０５とステップ１２０６とに分けて示している。

【0069】

ＣＰＵ１１１によるステップ１２０５の差分増幅処理については、図１３のサブフローを用いてより詳しく説明する。

【0070】

ステップ１２０６では、ステップ１２０５で取得したＡ’像信号とＢ’像信号を用いて、ＣＰＵ１１１内の焦点検出部１０９が、ＣＰＵ１１１内のメモリ１１４に記憶したプログラムを実行することで、相関演算２を行う。

【0071】

なお、ステップ１２０２の相関演算１も同様に、分離部１０５で分離されたＡ像信号とＢ像信号とを用いて、ＣＰＵ１１１内の焦点検出部１０９が、ＣＰＵ１１１内のメモリ１１４に記憶したプログラムを実行することで行う。

【0072】

［差分増幅処理］
図１３は差分増幅処理のサブフローである。ステップ１３０１で差分増幅処理を開始すると、ステップ１３０２で画素位置を示すポインタを先頭に設定するようＣＰＵ１１１が制御する。

【0073】

次に、ステップ１３０３で現在ポインタが示している画素位置のＡ像信号とＢ像信号とをメモリ１１４から読み出すようＣＰＵ１１１が制御する。

【0074】

次に、ステップ１３０４で現在ポインタが示している画素位置のＡ像信号とＢ像信号との差をＡ像信号に加算し、メモリ１１４へ記憶するようＣＰＵ１１１が制御する。

【0075】

次に、ステップ１３０５で現在ポインタが示している画素位置のＢ像信号とＡ像信号との差をＢ像信号に加算し、メモリ１１４へ記憶するようＣＰＵ１１１が制御する。

【0076】

次に、ステップ１３０６でポインタが最後の画素位置に設定されているか否かをＣＰＵ１１１が判定する。ポインタが最後の画素位置に設定されているとＣＰＵ１１１が判定した場合は、ステップ１３０８で本フローの処理を終了する。ポインタが最後の画素位置に設定されていないとＣＰＵ１１１が判定した場合は、ステップ１３０７で画素位置を示すポインタを次の画素位置へと進め、ステップ１３０３へと戻るようＣＰＵ１１１が制御する。そして、ステップ１３０６でポインタが最後の画素位置に設定されているとＣＰＵ１１１が判定するまでステップ１３０３〜１３０７の処理を繰り返すようＣＰＵ１１１が制御する。

【0077】

［差分増幅処理（Ｃ言語）］
上述の式１及び式２で示した差分増幅処理をＣ言語で示すと、例えば下記リスト１の通りになる。ｉは画素位置を示す。
＜リスト１＞
０１：ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜Ｌｅｎｇｔｈ；ｉ＋＋）｛
０２：ａ＿ｐｒｉｍｅ［ｉ］＝ａ［ｉ］＋（ａ［ｉ］−ｂ［ｉ］）；
０３：ｂ＿ｐｒｉｍｅ［ｉ］＝ｂ［ｉ］＋（ｂ［ｉ］−ａ［ｉ］）；
０４：｝

【0078】

０１行目は変数ｉを初期化し、Ａ像信号とＢ像信号の長さだけ０２行から０４行までを繰り返すループの定義である。

【0079】

０２行目はＡ像信号の配列のｉ番目の要素である画素値に対してＢ像信号のｉ番目の画素との差を加算している。

【0080】

０３行目ではＢ像信号の配列のｉ番目の要素である画素値に対してＡ像信号のｉ番目の画素との差を加算している。

【0081】

０１行から０４行までのループを実行する事でＡ像信号とＢ像信号の全画素に対して差分増幅処理が行われる。

【0082】

［実施例３による効果］
このように実施例３では実施例１と同様の効果を有するとともに、相関演算部１０６、差分増幅部１０７及び相関演算部１０８を有さず、ＣＰＵ１１１がプログラムを実行することから、実施例１及び実施例２と比較してより低コストに構成することができる。

【0083】

［その他の実施例］
上述の実施例では、Ａ像信号とＢ像信号との差分をＡ像信号及びＢ像信号に１倍反映しているため、差分が元の３倍になっている。しかしながら、差分の付加は本発明の目的を達成することができる範囲内であれば１倍でなくても良い。

【0084】

また、Ａ像信号及びＢ像信号は差分増幅部１０７で差分を増幅する前に、振幅（信号レベル）をシェーディング補正やＡＧＣなどでＡＢ像の振幅が揃うような正規化処理をすることが望ましい。

【0085】

また、第２の所定値を第１の所定値より大きい値としても良い。第２の所定値が偽合焦状態を判定することができる閾値であれば、上述の実施例と同様の効果を有する。

【0086】

また、これまでカメラがフォーカスレンズ１０１を有する構成について説明したが、レンズ交換式のカメラであっても良い。この場合であっても上述の実施例と同様の効果を有する。

【0087】

また、実施例１ではＡ像信号及びＢ像信号をそのまま相関演算しているが、バンドパスフィルターを用いて特定の周波数帯域に着目した場合であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

【0088】

また、実施例１ではＡ像信号／Ｂ像信号及びＡ’像信号／Ｂ’像信号をそれぞれ別々の回路である相関演算部１０６と相関演算部１０８の回路図で処理する例を説明した。ここで、例えば相関演算部１０６のみを有するようにし、相関演算部１０６に対し一対の像信号としてＡ像信号／Ｂ像信号又はＡ’像信号／Ｂ’像信号が入力され、相関演算を行うように構成した場合も、実施例１と同様の効果を得ることができる。

【0089】

また、本発明は上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み取り実行する処理でも実現できる。更に、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

【0090】

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。

【符号の説明】

【0091】

１０６ 相関演算部
１０７ 差分増幅部
１０８ 相関演算部
１１１ ＣＰＵ

【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】