JP6171110B2 - 合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する電子機器を撮像装置と称する。

これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式（例えば特許文献１、２参照）が採用されている。位相差ＡＦ方式は、高速処理が可能なため、撮像素子により被写体を連続して撮像する動画撮像時には有効な方式である。

位相差ＡＦ方式では、撮像光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に応じた信号群を互いにずらしていきながら相関値を求める相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて、この２つの信号群の位相差を検出する。

２つの信号群間のオフセットの影響を排除するために、特許文献１では、相関演算前の２つの信号群の各々に微分フィルタ処理を行うことが記載されている。

特開２０１２−１３７５４７号公報 特開２０１４−８５５０３号公報

４Ｋや８Ｋといった高解像度の撮像を行う場合には、僅かなピントずれが目立ちやすくなるため、位相差の検出分解能を、各信号群における信号の出力元の画素の配置間隔よりも細かくする必要がある。

特許文献１に記載されているように、２つの信号群の各々に微分フィルタ処理を行うことは、位相差の検出分解能を上げるのに有効である。しかし、主要被写体の輝度、空間周波数、コントラスト、被写体の変化等の被写体条件によっては、位相差を検出できなかったり、誤った位相差を検出してしまったりする場合がある。

静止画撮像であれば、このような場合でも、マニュアルでフォーカスレンズ位置を調整する等の対応が可能である。しかし、動画撮像の場合は、位相差を検出できなかったり、誤った位相差を検出してしまったりすることにより、フォーカスレンズが安定しなくなり、違和感のある映像を生成してしまうことになる。

特許文献２に記載の撮像装置は、撮像素子を移動させて指定されたエリアに位相差検出用画素がくるようにすることで、利用者の意図する合焦を可能にするものである。しかし、この撮像装置も、被写体条件によっては、位相差を検出できなかったり、誤った検出を算出してしまったりする可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体条件によらずに位相差の検出精度を確保することのできる合焦制御装置、レンズ装置、撮像装置、合焦制御方法、及び合焦制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、上記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、上記相関演算部による相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、上記フィルタ処理部は、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

本発明のレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。

本発明の撮像装置は、上記合焦制御装置を備えるものである。

本発明の合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、上記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、上記フィルタ処理ステップでは、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

本発明の合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、上記相関演算部による相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、上記フィルタ処理ステップでは、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

本発明によれば、被写体条件によらずに位相差の検出精度を確保することのできる合焦制御装置、撮像装置、合焦制御方法、及び合焦制御プログラムを提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。 図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。 図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。 図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。 位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。 撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。 図２に示すシステム制御部１１が合焦制御プログラムを実行することにより発現する機能ブロックを示す図である。 動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。 相関カーブの一例を示す図である。 動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。 動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。 高周波被写体に対する相関カーブの一例を示す図である。 動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図１に示すデジタルカメラは、焦点調節のためのフォーカスレンズ及びズーム倍率変更のためのズームレンズ等を含む撮像レンズ１と、絞り２と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９と、を有するレンズ装置４０を備える。本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ本体に固定されるものであってもよい。

撮像レンズ１と絞り２は撮像光学系を構成し、撮像光学系はフォーカスレンズを少なくとも含む。このフォーカスレンズは、撮像光学系の焦点を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズで構成される。フォーカスレンズが撮像光学系の光軸方向に移動することにより焦点調節が行われる。

レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。

レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。

電子機器としてのデジタルカメラ本体は、デジタルカメラ本体の動きを検出する動き検出部として機能するジャイロセンサ３０と、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子５と、撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子５を駆動し、レンズ装置４０を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

システム制御部１１は、プロセッサとＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリにより構成される。システム制御部１１は、ＲＯＭに記憶された合焦制御プログラムを実行することによりにより、後述する各機能を実現する。

さらに、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮像画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２と、を備える。

メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される撮像素子５の全体構成を示す平面模式図である。

撮像素子５は、一方向である行方向Ｘと行方向Ｘに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素が配置される受光面５０を有する。この受光面５０には、焦点を合わせる対象となるエリアであるＡＦエリア５３が図２の例では９つ設けられている。

ＡＦエリア５３は、画素として撮像用画素と位相差検出用画素とを含むエリアである。

受光面５０のうちＡＦエリア５３を除く部分には、撮像用画素だけが配置される。なお、ＡＦエリア５３は、受光面５０に隙間無く設けてあってもよい。

図３は、図２に示す１つのＡＦエリア５３の部分拡大図である。

ＡＦエリア５３には、画素５１が二次元状に配列されている。各画素５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタとを含む。

図３では、赤色光を透過するカラーフィルタ（Ｒフィルタ）を含む画素５１（Ｒ画素５１ともいう）には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタ（Ｇフィルタ）を含む画素５１（Ｇ画素５１ともいう）には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタ（Ｂフィルタ）を含む画素５１（Ｂ画素５１ともいう）には“Ｂ”の文字を付している。カラーフィルタの配列は受光面５０全体でベイヤ配列となっている。

ＡＦエリア５３では、Ｇ画素５１の一部（図３中の網掛けを付した画素５１）が位相差検出用画素５２となっている。図３の例では、Ｒ画素５１とＧ画素５１を含む画素行のうちの任意の画素行における各Ｇ画素５１と、この各Ｇ画素５１に対して列方向Ｙに最も近い同色のＧ画素５１とが、位相差検出用画素５２となっている。

図４は、図３に示す位相差検出用画素５２のみを示した図である。

図４に示すように、位相差検出用画素５２は、位相差検出用画素５２Ａと位相差検出用画素５２Ｂの２種類の画素を含む。

位相差検出用画素５２Ａは、撮像レンズ１の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部である。

位相差検出用画素５２Ｂは、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部である。

なお、ＡＦエリア５３において、位相差検出用画素５２Ａ，５２Ｂ以外の複数の画素５１は撮像用画素であり、撮像用画素は、撮像レンズ１を通過した上記一対の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する。

各画素５１の光電変換部上方には遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。

撮像用画素５１の開口の中心は、撮像用画素５１の光電変換部の中心と一致している。これに対し、位相差検出用画素５２Ａの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ａの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。

また、位相差検出用画素５２Ｂの開口（図４の白抜き部分）の中心は、位相差検出用画素５２Ｂの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。ここでいう右方向は、図３で示す行方向Ｘの一方の方向であり、左方向は行方向Ｘのもう一方の方向である。

図５は、位相差検出用画素５２Ａの断面構成を示す図である。図５に示すように、位相差検出用画素５２Ａは、開口ｃが光電変換部（ＰＤ）に対して右に偏心している。図５に示すように、光電変換部の片側を遮光膜によって覆うことにより、遮光膜により覆った方向と逆の方向から入射した光を選択的に遮光することができる。

この構成により、任意の行にある位相差検出用画素５２Ａからなる画素群と、この画素群の各位相差検出用画素５２Ａに対して列方向Ｙに同一距離で配置された位相差検出用画素５２Ｂからなる画素群とによって、これら２つの画素群の各々によって撮像される像における行方向Ｘの位相差を検出することができる。

なお、撮像素子５は、撮像レンズ１の瞳領域の行方向Ｘに並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部とのペアを複数有する構成であればよく、図２〜図５に示した構成に限らない。

例えば、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割して、一方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ａとし、他方の分割エリアを位相差検出用画素５２Ｂとした構成であってもよい。

図６は、撮像素子５に含まれる全ての画素を撮像用画素５１とし、各撮像用画素５１を２つに分割した構成を示す図である。

図６の構成では、撮像素子５においてＲを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｒ１と位相差検出用画素Ｒ２としている。

また、撮像素子５においてＧを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｇ１と位相差検出用画素Ｇ２としている。

さらに、撮像素子５においてＢを付した撮像用画素５１を２つに分割し、分割した２つをそれぞれ位相差検出用画素Ｂ１と位相差検出用画素Ｂ２としている。

この構成では、位相差検出用画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１がそれぞれ第一の信号検出部となり、位相差検出用画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２がそれぞれ第二の信号検出部となる。

第一の信号検出部と第二の信号検出部からは独立に信号を読み出すことができる。そして、第一の信号検出部と第二の信号検出部の信号を加算すると、位相差のない通常の撮像用信号を得られる。

つまり、図６の構成では、全ての画素を、位相差検出用画素と撮像用画素との両方として用いることができる。

図７は、図２に示すシステム制御部１１が合焦制御プログラムを実行することによりにより発現する機能ブロックを示す図である。システム制御部１１は、ＲＯＭに記憶されている合焦制御プログラムを実行することによりにより、フィルタ処理部１１ａと、相関演算部１１ｂと、レンズ位置制御部１１ｃとして機能する。

フィルタ処理部１１ａは、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある複数の位相差検出用画素５２Ａから出力された第一の信号群と、この位相差検出用画素５２Ａとペアを組む位相差検出用画素５２Ｂから出力された第二の信号群と、の各々に対し、複数種類（ここでは２種類とする）のフィルタ処理の中から選択した１つのフィルタ処理（第一のフィルタ処理）を施す。

この複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と積分フィルタ処理とを含む。

微分フィルタ処理は、いわゆるハイパスフィルタ処理（高周波域強調処理）である。例えば、フィルタ係数をａ，ｂ，ｃの３つとし、ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝−１とすると、信号群を構成する信号のうちの任意の信号を、この任意の信号に係数ｂを乗じた値、この任意の信号の左隣にある信号に係数ａを乗じた値、及びこの任意の信号の右隣にある信号に係数ｃを乗じた値の積算値に置き換える処理のことを言う。フィルタ係数の数や数値は適当な値に設定される。

積分フィルタ処理は、いわゆるローパスフィルタ処理（低周波域強調処理）である。例えば、フィルタ係数をＡ，Ｂ，Ｃの３つとし、Ａ＝１、Ｂ＝１、Ｃ＝１とすると、信号群を構成する信号のうちの任意の信号を、この任意の信号に係数Ｂを乗じた値、この任意の信号の左隣にある信号に係数Ａを乗じた値、及びこの任意の信号の右隣にある信号に係数Ｃを乗じた値の平均値に置き換える処理のことを言う。フィルタ係数の数や数値は適当な値に設定される。

フィルタ処理部１１ａは、選択されたＡＦエリア５３によって撮像している被写体に関する条件である被写体条件を示す情報である被写体条件情報に基づいて、複数種類のフィルタ処理から１つのフィルタ処理を選択する。

被写体条件とは、被写体のコントラスト、被写体の輝度、被写体の空間周波数、及び被写体の動き量の少なくとも１つを含む。

相関演算部１１ｂは、フィルタ処理部１１ａによるフィルタ処理後の第一の信号群と、フィルタ処理部１１ａによるフィルタ処理後の第二の信号群との相関演算を行い、相関演算の結果に基づいて、第一の信号群と第二の信号群の行方向Ｘにおけるずれ量である位相差を検出する。

相関演算とは、具体的には、複数の位相差検出用画素５２Ａから出力される第一の信号群のデータをＡ［１］…Ａ［ｋ］とし、この位相差検出用画素５２Ａとペアを構成する位相差検出用画素５２Ｂから出力される第二の信号群のデータをＢ［１］…Ｂ［ｋ］とし、これら２つのデータを行方向Ｘに“ｄ”ずらしたときの２つのデータの相関値を演算する処理を言う。

相関値は、以下の式によって求まる２つのデータ波形によって囲まれる面積Ｓ［ｄ］によって求めることができる。相関値が小さいほど、２つのデータの一致度は高いことを示す。

２つのデータのずらし量ｄを横軸にとり、２つのデータの相関値である面積Ｓ［ｄ］を縦軸にとったときの相関値の変化を示すグラフのことを相関カーブといい、この相関カーブが相関演算の結果となる。

この相関カーブには、少なくとも１つの谷部（相関値が極小となる部分）が含まれるため、相関カーブに含まれる谷部のいずれかに対応するずらし量ｄが、第一の信号群と第二の信号群の行方向Ｘでの位相差として検出される。

レンズ位置制御部１１ｃは、レンズ制御部４を介してレンズ駆動部８に指令を送り、相関演算部１１ｂにより検出された位相差に対応する駆動量にしたがってレンズ駆動部８にフォーカスレンズを駆動させて、フォーカスレンズの位置を制御する。

位相差とフォーカスレンズの駆動量との対応関係を示す情報は、デジタルカメラの製造時に予め求められており、システム制御部１１のＲＯＭに記憶されている。

レンズ位置制御部１１ｃは、位相差に対応する駆動量をＲＯＭから読み出し、読みだした駆動量をレンズ駆動部８に伝達する。レンズ駆動部８は、伝達された駆動量だけ、フォーカスレンズを移動させる。

図８は、動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。図８は、被写体条件情報が被写体のコントラストである場合のＡＦ動作を示している。

動画撮像が開始されると、フィルタ処理部１１ａは、９つのＡＦエリア５３の中からユーザ操作等により選択された１つのＡＦエリア５３にある複数の位相差検出用画素５２Ａから出力された第一の信号群と、この位相差検出用画素５２Ａとペアを組む位相差検出用画素５２Ｂから出力された第二の信号群と、の各々に対しフィルタ処理を施す。なお、動画撮像の開始時点では、フィルタ処理として微分フィルタ処理が選択されている。

次に、相関演算部１１ｂは、フィルタ処理部１１ａ フィルタ処理後の第一の信号群及び第二の信号群の相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいて位相差を検出する。そして、レンズ位置制御部１１ｃは、この位相差に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する（ステップＳ２）。

次に、フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ２における相関演算の結果に基づいて、撮像光学系を通して撮像している被写体のコントラストの大きさを判定する（ステップＳ３）。

被写体のコントラストが低い場合、相関演算の結果である相関カーブは、図９の左図に示すように山部と谷部が交互に並ぶ形状になり、谷部同士の相関値の差が小さくなる。

フィルタ処理部１１ａは、相関カーブにおける相関値の極小値９１と、この極小値９１の最も近くにある山部を構成する相関値９２との差を算出する。

フィルタ処理部１１ａは、この差が予め決めた値以下であれば、被写体のコントラストが第一の閾値ｔｈ１以下であると判定し、この差が予め決めた値を超えていれば、被写体のコントラストが第一の閾値ｔｈ１を超えると判定する。

第一の閾値ｔｈ１は、コントラストが既知の複数の被写体を撮像素子５により撮像して得た相関演算の結果から、コントラストの高低を判断できる程度の値に設定すればよい。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ３の判定がＮＯであれば、ＮＧカウンタのカウント値をリセットして０にする（ステップＳ４）。

ステップＳ４の後、フィルタ処理部１１ａは、次に撮像素子５から出力されてくる第一の信号群及び第二の信号群に施すフィルタ処理として、微分フィルタ処理を選択し（ステップＳ５）、ステップＳ１に処理を戻す。

ステップＳ３の判定がＹＥＳであれば、フィルタ処理部１１ａは、ＮＧカウンタのカウント値を１つカウントアップする（ステップＳ６）。

ステップＳ６の後、フィルタ処理部１１ａは、ＮＧカウンタのカウント値が第二の閾値ｔｈ２以上となるか否かを判定する（ステップＳ７）。第二の閾値ｔｈ２は２以上の自然数を適宜設定する。

ステップＳ７の判定がＮＯであれば、フィルタ処理部１１ａはステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ７の判定がＹＥＳであれば、フィルタ処理部１１ａは、次に撮像素子５から出力されてくる第一の信号群及び第二の信号群に施すフィルタ処理として、積分フィルタ処理を選択し（ステップＳ８）、ステップＳ１に処理を戻す。

以上の動作により、選択されたＡＦエリア５３で撮像される被写体のコントラストが第一の閾値ｔｈ１以下となる状態が第二の閾値ｔｈ２回以上連続した場合には積分フィルタが選択される。

コントラストが第一の閾値ｔｈ１以下となる状態では、図９の左図に示すように、谷部同士の相関値の差が小さくなり、真の位相差に対応する相関値を特定することが難しくなる。

積分フィルタが選択されると、次の位相差検出タイミングにおいては、第一の信号群と第二の信号群の各々が低周波域の強調されたものとなる。この結果、相関カーブが、図９の左側に示す状態から図９の右側に示す状態に変化する。

したがって、相関値の極小値を一意に特定しやすくなり、位相差検出精度を向上させることができる。

一方で、被写体のコントラストが第一の閾値ｔｈ１を超えると微分フィルタが選択されるため、位相差が検出しやすい被写体条件においては、位相差の検出分解能を高めて高精度の位相差ＡＦが可能となる。

図８の例では、任意のタイミングにおいて位相差を検出し、検出した位相差に基づいてフォーカスレンズの駆動を開始した後に、この位相差を求めるときに用いた相関カーブに基づいてフィルタ処理を選択するものとした。

しかし、任意のタイミングにおいて相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいてフィルタ処理を選択した後、再度相関演算を行い、この再度の相関演算の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動する構成としてもよい。

また、図８において、ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ７を省略し、ステップＳ３の判定がＹＥＳのときにステップＳ８を行い、ステップＳ３の判定がＮＯのときにステップＳ５を行う構成としてもよい。

この構成では、被写体のコントラストによって、位相差の検出分解能が頻繁に切り替わることになるのに対し、図８の例によれば、頻繁な切り替わりが発生しなくなるため、位相差ＡＦ動作を安定させることができる。

図１０は、動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。図１０は、被写体条件情報が被写体の輝度である場合のＡＦ動作を示している。図１０において図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

図１０に示すフローチャートは、図８のステップＳ３をステップＳ３０に変更し、図８のステップＳ７をステップＳ７０に変更したものである。

ステップＳ３０において、フィルタ処理部１１ａは、選択されたＡＦエリア５３の全画素から出力された信号の積算値を求め、この積算値を、このＡＦエリア５３で撮像している被写体の輝度として算出する。

フィルタ処理部１１ａは、算出した輝度が第三の閾値ｔｈ３以下であればステップＳ６にてＮＧカウントをカウントアップしてステップＳ７０の処理を行い、算出した輝度が第三の閾値ｔｈ３を超えていればステップＳ４にてＮＧカウントをリセットし、ステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ７０において、フィルタ処理部１１ａは、ＮＧカウンタのカウント値が第四の閾値ｔｈ４以上となるか否かを判定する。第四の閾値ｔｈ４は２以上の自然数を適宜設定する。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ７０の判定がＮＯであればステップＳ５の処理を行い、ステップＳ７０の判定がＹＥＳであればステップＳ８の処理を行う。

被写体の輝度が低い場合は、信号に占めるノイズの割合が増えるため、位相差の検出精度がノイズの影響を受けやすくなる。

そこで、図１０に示すように、被写体の輝度が第三の閾値ｔｈ３以下の状態が第四の閾値ｔｈ４回以上継続した場合には、積分フィルタを選択することにより、ノイズ成分を低減させた状態にて相関演算を行うことができるようになり、位相差の検出精度低下を防ぐことができる。

被写体の輝度が低い場合は、撮像素子５によって撮像されて表示部２３に表示される画像が暗い状態となっており、位相差の検出分解能が低くなっても画像の観察者に違和感を与える可能性は低くなる。このため、積分フィルタに切り替えることによる位相差の検出分解能の低下の影響は少ない。

一方で、被写体の輝度が第三の閾値ｔｈ３を超えると微分フィルタが選択されるため、位相差が検出しやすい被写体条件においては、位相差の検出分解能を高めて高精度の位相差ＡＦが可能となる。

図１０の例では、任意のタイミングにおいて位相差を検出し、検出した位相差に基づいてフォーカスレンズの駆動を開始した後に、この位相差を求めるときに用いた相関カーブに基づいてフィルタ処理を選択するものとした。

しかし、任意のタイミングにおいて相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいてフィルタ処理を選択した後、再度相関演算を行い、この再度の相関演算の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動する構成としてもよい。

また、図１０において、ステップＳ４，Ｓ７０，Ｓ６を省略し、ステップＳ３０の判定がＹＥＳのときにステップＳ８を行い、ステップＳ３０の判定がＮＯのときにステップＳ５を行う構成としてもよい。

図１１は、動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。図１１は、被写体条件情報が被写体の空間周波数である場合のＡＦ動作を示している。図１１において図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

図１１に示すフローチャートは、図８のステップＳ３をステップＳ３１に変更し、図８のステップＳ７をステップＳ７１に変更したものである。

ステップＳ３１において、フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ２の相関演算の結果に基づいて、被写体の空間周波数が第五の閾値ｔｈ５以上か否かを判定する。

被写体の空間周波数が高い場合、相関カーブは図１２の実線波形で示すように下凸形状かつ底部が平らな形状になることが分かっている。

一方、被写体の空間周波数が低い場合、相関カーブは図１２の破線波形で示すように下凸形状かつ底部が尖った形状になる。

したがって、相関カーブの底部の尖鋭度によって、被写体の空間周波数の大きさを判定することができる。

相関カーブの底部の尖鋭度は、例えば、相関値の極小値に対応するずらし量を中心とする所定範囲のずらし量に対応する極小値の分散値によって求めることができる。

或いは、相関値に閾値を設定し、相関カーブにおいて、相関値がこの閾値以下になる部分の各相関値の分散値によって求めることができる。

なお、被写体の空間周波数を判定する方法は、これ以外にも周知の方法を用いればよい。例えば、ＡＦエリア５３の全画素によって撮像された撮像画像信号に基づいて空間周波数を算出してもよい。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ３１の判定がＹＥＳであればステップＳ６にてＮＧカウントをカウントアップしてステップＳ７１の処理を行い、ステップＳ３１の判定がＮＯであればステップＳ４にてＮＧカウントをリセットし、ステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ７１において、フィルタ処理部１１ａは、ＮＧカウンタのカウント値が第六の閾値ｔｈ６以上となるか否かを判定する。第六の閾値ｔｈ６は２以上の自然数を適宜設定する。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ７１の判定がＮＯであればステップＳ５の処理を行い、ステップＳ７１の判定がＹＥＳであればステップＳ８の処理を行う。

被写体の空間周波数が高い場合は、相関カーブが図１２に示すようになるため、位相差を誤って検出する可能性が高くなる。

そこで、図１１に示すように、被写体の空間周波数が第五の閾値ｔｈ５以下の状態が第六の閾値ｔｈ６回以上継続した場合には、積分フィルタを選択することにより、被写体の高周波成分を減衰させた状態にて相関演算を行うことができるようになり、相関カーブを図１２の破線の状態に近づけることができ、位相差の検出精度低下を防ぐことができる。

また、被写体の空間周波数が高い場合は、微分フィルタを選択した状態にしていると、デジタルカメラが少しでも動くことにより位相差が変化することになり、フォーカスレンズの動作が安定しない。

被写体の空間周波数が高い場合は、積分フィルタを選択することにより、デジタルカメラの少しの動きに対してフォーカスレンズが動いてしまうのを防ぐことができ、位相差ＡＦ動作を安定させることができる。

図１１の例では、任意のタイミングにおいて位相差を検出し、検出した位相差に基づいてフォーカスレンズの駆動を開始した後に、この位相差を求めるときに用いた相関カーブに基づいてフィルタ処理を選択するものとした。

しかし、任意のタイミングにおいて相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいてフィルタ処理を選択した後、再度相関演算を行い、この再度の相関演算の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動する構成としてもよい。

また、図１１において、ステップＳ４，Ｓ７１，Ｓ６を省略し、ステップＳ３１の判定がＹＥＳのときにステップＳ８を行い、ステップＳ３１の判定がＮＯのときにステップＳ５を行う構成としてもよい。

図１３は、動画撮像時におけるシステム制御部１１によるＡＦ動作を説明するためのフローチャートである。図１３は、被写体条件情報が被写体の動き量である場合のＡＦ動作を示している。図１３において図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。

図１３に示すフローチャートは、図８のステップＳ３をステップＳ３２に変更し、図８のステップＳ７をステップＳ７２に変更したものである。

ステップＳ３２において、フィルタ処理部１１ａは、ジャイロセンサ３０の検出信号に基づいて、選択されたＡＦエリア５３によって撮像される被写体の撮像素子５に対する動き量が第七の閾値ｔｈ７以上か否かを判定する。

デジタルカメラがパンされた場合には、選択されたＡＦエリア５３によって撮像される被写体の撮像素子５に対する動き量は大きく変化する。

したがって、ジャイロセンサ３０の検出信号に基づいて決まる動き量の大きさによって、デジタルカメラがパンされたかどうかを判定することができる。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ３２の判定がＹＥＳであればステップＳ６にてＮＧカウントをカウントアップしてステップＳ７２の処理を行い、ステップＳ３２の判定がＮＯであればステップＳ４にてＮＧカウントをリセットし、ステップＳ５の処理を行う。

ステップＳ７２において、フィルタ処理部１１ａは、ＮＧカウンタのカウント値が第八の閾値ｔｈ８以上となるか否かを判定する。第八の閾値ｔｈ８は２以上の自然数を適宜設定する。

フィルタ処理部１１ａは、ステップＳ７２の判定がＮＯであればステップＳ５の処理を行い、ステップＳ７２の判定がＹＥＳであればステップＳ８の処理を行う。

デジタルカメラがパンされて被写体が変化する状態が続くと、位相差も大きく変動する可能性が高く、フォーカスレンズの位置が頻繁に切り替わる可能性が高い。

このため、この状態が続いた場合には、積分フィルタを選択して、微分フィルタが選択されているときよりも位相差の検出分解能を下げることにより、フォーカスレンズの頻繁な切り替わりを防ぐことができる。

図１３の例では、任意のタイミングにおいて位相差を検出し、検出した位相差に基づいてフォーカスレンズの駆動を開始した後に、この位相差を求めるときに用いた相関カーブに基づいてフィルタ処理を選択するものとした。

しかし、任意のタイミングにおいて相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいてフィルタ処理を選択した後、再度相関演算を行い、この再度の相関演算の結果に基づいてフォーカスレンズを駆動する構成としてもよい。

また、図１３において、ステップＳ４，Ｓ７２，Ｓ６を省略し、ステップＳ３２の判定がＹＥＳのときにステップＳ８を行い、ステップＳ３２の判定がＮＯのときにステップＳ５を行う構成としてもよい。

ここまでは、ステップＳ８において選択する積分フィルタ処理を１種類としているが、積分フィルタ処理を複数種類用意しておき、カウント値の大きさが大きいほど、低周波域の強調度合いが強くなる（例えばフィルタ係数の数が増加する）積分フィルタ処理をフィルタ処理部１１ａが選択する構成としてもよい。

また、積分フィルタ処理は、積分フィルタ処理を少なくとも含む処理であればよく、例えば、微分フィルタ処理と積分フィルタ処理を掛け合わせたフィルタ処理であってもよい。

また、ここまでは、微分フィルタ処理と積分フィルタ処理を切り替えるものとしたが、これに限らない。

例えば、フィルタ処理として複数種類の微分フィルタ処理を用意しておき、ステップＳ５では高周波域強調度合が最大となる微分フィルタ処理を選択し、ステップＳ８では、ステップＳ５で選択されるフィルタ処理よりも高周波域強調度合の小さなフィルタ処理を選択する構成としてもよい。

この場合、カウント値に応じてフィルタ処理の種類を変更してもよい。この構成としても、位相差が検出しにくくなる被写体条件における位相差検出精度を向上させることが可能である。

以上説明したデジタルカメラにおいては、システム制御部１１が合焦制御装置として機能する。ここまではデジタルカメラを例にしたが、例えば放送用のカメラシステムにおいても本発明を適用可能である。

図１４は、本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。このカメラシステムは、放送用や映画用等の業務用のカメラシステムに好適である。

図１４に示すカメラシステムは、レンズ装置１００と、レンズ装置１００が装着される撮像装置としてのカメラ装置３００とを備える。

レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１１１と、ズームレンズ１１２，１１３と、絞り１１４と、マスターレンズ群１１５と、を備え、これらが被写体側から順に並べて配置されている。

フォーカスレンズ１１１、ズームレンズ１１２，１１３、絞り１１４、及びマスターレンズ群１１５は、撮像光学系を構成する。撮像光学系は、少なくともフォーカスレンズ１１１を含む。

レンズ装置１００は、更に、反射面１１６ａを含むビームスプリッタ１１６と、ミラー１１７と、集光レンズ１１８、セパレータレンズ１１９、及び撮像素子１２０を含むＡＦユニット１２１と、を備える。撮像素子１２０は、二次元状に配置された複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等のイメージセンサである。

ビームスプリッタ１１６は、光軸Ｋ上において絞り１１４とマスターレンズ群１１５との間に配置されている。

ビームスプリッタ１１６は、撮像光学系に入射し絞り１１４を通過した被写体光の一部（例えば被写体光の８０％）をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り（例えば被写体光の２０％）を光軸Ｋに対して直交する方向に反射面１１６ａにて反射させる。

ビームスプリッタ１１６の位置は図２９に示したものに限らず、光軸Ｋ上において撮像光学系の最も被写体側にあるレンズよりも後ろに配置されていればよい。

ミラー１１７は、ビームスプリッタ１１６の反射面１１６ａにおいて反射された光の光路上に配置されており、この光を反射させてＡＦユニット１２１の集光レンズ１１８に入射させる。

集光レンズ１１８は、ミラー１１７において反射した光を集光する。

セパレータレンズ１１９は、図１４中の破線内に拡大正面図を示すように、撮像光学系の光軸を挟んで一方向（図１４の例では水平方向）に並べた配置された２つのレンズ１９Ｒ及びレンズ１９Ｌから構成される。

集光レンズ１１８によって集光された被写体光は、これら２つのレンズ１９Ｒ，１９Ｌの各々を通過して、撮像素子１２０の受光面（複数の画素が配置された面）の異なる位置に結像する。つまり、撮像素子１２０の受光面には、一方向にずれた一対の被写体光像が結像する。

ビームスプリッタ１１６、ミラー１１７、集光レンズ１１８、及びセパレータレンズ１１９は、撮像光学系を通して被写体光像を撮像するカメラ装置３００の撮像素子３１０に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、この被写体光の一部を除いた残りを撮像素子１２０に入射させる光学素子として機能する。

なお、ミラー１１７を削除し、ビームスプリッタ１１６において反射された光を集光レンズ１１８に直接入射させる構成であってもよい。

撮像素子１２０は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、受光面に結像した２つの被写体光像の各々に応じた画像信号を出力する。

つまり、撮像素子１２０は、撮像光学系によって結像される１つの被写体光像に対し、水平方向にずれた一対の画像信号を出力する。

撮像素子１２０としてエリアセンサを使うことにより、ラインセンサを用いる構成と比較して、ラインセンサ同士の位置を精密に合わせる難しさを回避することができる。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の撮像画像信号の一方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち一方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第一の信号検出部を構成している。

撮像素子１２０に含まれる画素のうち、水平方向にずれた一対の撮像画像信号の他方を出力する各画素は、撮像光学系の瞳領域の水平方向に並ぶ異なる２つの部分を通過した一対の光束のうち他方の光束を受光し受光量に応じた信号を検出する第二の信号検出部を構成している。

ここでは撮像素子１２０をエリアセンサとしているが、撮像素子１２０の代わりに、第一の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置し、第二の信号検出部を構成する画素が水平方向に複数配列されたラインセンサをレンズ１９Ｒと対向する位置に配置した構成であってもよい。

カメラ装置３００は、レンズ装置１００の光軸Ｋ上に配置されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子３１０と、撮像素子３１０により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部３２０と、を備える。

レンズ装置１００のブロック構成は、図１のレンズ装置と同様であり、フォーカスレンズ１１１を駆動する駆動部と、この駆動部を制御するシステム制御部と、を備える。

そして、このシステム制御部が、合焦制御プログラムを実行し、フィルタ処理部１１ａ、相関演算部１１ｂ、及びレンズ位置制御部１１ｃとして機能する。

ただし、システム制御部に入力される第一の信号群と第二の信号群は、撮像素子１２０の第一の信号検出部及び第二の信号検出部から出力される信号である。このカメラシステムでは、レンズ装置１００のシステム制御部が合焦制御装置として機能する。

業務用のカメラシステムは、動画撮像が基本の使い方となる。このため、図１〜図１３において説明したデジタルカメラのシステム制御部１１による合焦制御が特に有効となる。なお、図１４のカメラシステムでは、被写体の動き量を検出するためのジャイロセンサはレンズ装置内に設けられる。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された合焦制御装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、上記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、上記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、上記相関演算部による相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、上記フィルタ処理部は、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御装置は、上記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含むものである。

開示された合焦制御装置は、上記被写体条件情報は被写体のコントラストを含み、上記フィルタ処理部は、上記コントラストが第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記コントラストが上記第一の閾値を超える場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御装置は、上記被写体条件情報は被写体の輝度を含み、上記フィルタ処理部は、上記輝度が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記輝度が上記第三の閾値を超える場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御装置は、上記被写体条件情報は被写体の空間周波数を含み、上記フィルタ処理部は、上記空間周波数が第五の閾値以上となる状態が第六の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記空間周波数が上記第五の閾値未満の場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御装置は、上記合焦制御装置を有する電子機器の動きを検出する動き検出部を更に備え、上記被写体条件情報は、上記動き検出部によって検出される動き量を含み、上記フィルタ処理部は、上記動き量が第七の閾値以上となる状態が第八の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記動き量が上記第七の閾値未満の場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示されたレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。

開示された撮像装置は、上記合焦制御装置を備えるものである。

開示された合焦制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、上記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、上記フィルタ処理ステップでは、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御方法は、上記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含むものである。

開示された合焦制御方法は、上記被写体条件情報は被写体のコントラストを含み、上記フィルタ処理ステップでは、上記コントラストが第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記コントラストが上記第一の閾値を超える場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御方法は、上記被写体条件情報は被写体の輝度を含み、上記フィルタ処理ステップでは、上記輝度が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記輝度が上記第三の閾値を超える場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御方法は、上記被写体条件情報は被写体の空間周波数を含み、上記フィルタ処理ステップでは、上記空間周波数が第五の閾値以上となる状態が第六の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記空間周波数が上記第五の閾値未満の場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御方法は、上記被写体条件情報は、上記撮像光学系を有する電子機器の動き量を含み、上記フィルタ処理ステップでは、上記動き量が第七の閾値以上となる状態が第八の閾値以上の回数連続する場合に上記積分フィルタ処理を選択し、上記動き量が上記第七の閾値未満の場合に上記微分フィルタ処理を選択するものである。

開示された合焦制御プログラムは、フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と上記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、上記相関演算部による相関演算の結果に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、上記フィルタ処理ステップでは、上記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて上記第一のフィルタ処理を選択するものである。

本発明は、特に動画撮像を主とする放送用のテレビカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。

１ 撮像レンズ
５ 撮像素子
５２Ａ，５２Ｂ 位相差検出用画素
１１ システム制御部
１１ａ フィルタ処理部
１１ｂ 相関演算部
１１ｃ レンズ位置制御部
３０ ジャイロセンサ

Claims (14)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、
   前記フィルタ処理部は、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御装置であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は前記相関演算の結果に基づいて判定される被写体のコントラストを含み、
   前記フィルタ処理部は、前記コントラストが第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記コントラストが前記第一の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御装置。
2. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、
   前記フィルタ処理部は、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御装置であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は被写体の輝度を含み、
   前記フィルタ処理部は、前記輝度が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記輝度が前記第三の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御装置。
3. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、
   前記フィルタ処理部は、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御装置であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は被写体の空間周波数を含み、
   前記フィルタ処理部は、前記空間周波数が第五の閾値以上となる状態が第六の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記空間周波数が前記第五の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御装置。
4. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
   前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
   前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理部と、
   前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理部による第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算部と、
   前記相関演算部による相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御部と、を備え、
   前記フィルタ処理部は、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御装置であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記合焦制御装置を有する電子機器の動きを検出する動き検出部を更に備え、
   前記被写体条件情報は、前記動き検出部によって検出される動き量を含み、
   前記フィルタ処理部は、前記動き量が第七の閾値以上となる状態が第八の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記動き量が前記第七の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の合焦制御装置と、前記撮像光学系と、を備えるレンズ装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項記載の合焦制御装置を備える撮像装置。
7. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
   前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
   前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御方法であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は前記相関演算の結果に基づいて判定される被写体のコントラストを含み、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記コントラストが第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記コントラストが前記第一の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御方法。
8. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
   前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
   前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御方法であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は被写体の輝度を含み、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記輝度が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記輝度が前記第三の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御方法。
9. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
   前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
   前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御方法であって、
   前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
   前記被写体条件情報は被写体の空間周波数を含み、
   前記フィルタ処理ステップでは、前記空間周波数が第五の閾値以上となる状態が第六の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記空間周波数が前記第五の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御方法。
10. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
    前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
    前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、を備え、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御方法であって、
    前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
    前記被写体条件情報は、前記撮像光学系を有する電子機器の動き量を含み、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記動き量が第七の閾値以上となる状態が第八の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記動き量が前記第七の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御方法。
11. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
    前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
    前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御プログラムであって、
    前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
    前記被写体条件情報は前記相関演算の結果に基づいて判定される被写体のコントラストを含み、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記コントラストが第一の閾値以下となる状態が第二の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記コントラストが前記第一の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御プログラム。
12. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
    前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
    前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御プログラムであって、
    前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
    前記被写体条件情報は被写体の輝度を含み、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記輝度が第三の閾値以下となる状態が第四の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記輝度が前記第三の閾値を超える場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御プログラム。
13. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
    前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
    前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御プログラムであって、
    前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
    前記被写体条件情報は被写体の空間周波数を含み、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記空間周波数が第五の閾値以上となる状態が第六の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記空間周波数が前記第五の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御プログラム。
14. フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群及び前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群の各々に、複数種類のフィルタ処理の中から選択した第一のフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、
    前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第一の信号群と前記フィルタ処理ステップによる第一のフィルタ処理後の第二の信号群の相関演算を行う相関演算ステップと、
    前記相関演算ステップによる相関演算の結果に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御するレンズ位置制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記複数種類のフィルタ処理の中から、被写体条件情報に基づいて前記第一のフィルタ処理を選択する合焦制御プログラムであって、
    前記複数種類のフィルタ処理は、微分フィルタ処理と、積分フィルタ処理と、を含み、
    前記被写体条件情報は、前記撮像光学系を有する電子機器の動き量を含み、
    前記フィルタ処理ステップでは、前記動き量が第七の閾値以上となる状態が第八の閾値以上の回数連続する場合に前記積分フィルタ処理を選択し、前記動き量が前記第七の閾値未満の場合に前記微分フィルタ処理を選択する合焦制御プログラム。