位相差検出装置
【課題】 同一画素内に遠近競合の物体像があった場合でも、位相差検出する。
【解決手段】 物体像が一対の結像光学系によって結像される一対のセンサを、第１の一対のラインセンサと、第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、第１の一対のラインセンサおよび第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段（３０６、３０８）と、第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時（３０９）には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段（３１２）と、像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段（３１２）とを有する。
【解決手段】 物体像が一対の結像光学系によって結像される一対のセンサを、第１の一対のラインセンサと、第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、第１の一対のラインセンサおよび第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段（３０６、３０８）と、第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時（３０９）には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段（３１２）と、像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段（３１２）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調節などを行うための位相差検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）方式として、位相差ＡＦがある。位相差ＡＦは、一対のラインセンサから得られる信号に基づいて三角測距の原理を用いて被写体までの距離を検出し、その検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するものである。撮像するための撮像素子に光を導く主レンズを通した後にこのラインセンサが配置されている形式（いわゆるＴＴＬ方式）のものと、主レンズを通さず別の個所にラインセンサが配置される形式（いわゆる外付けの外測ＡＦ方式）の２種類が知られている。前者は位相差に基づいてデフォーカス量が測定でき、後者は被写体距離が測定可能である。この外測ＡＦ方式においては、主撮像系と、測距系が異なる位置に配置されるため、撮像エリアと測距エリアが異なるという視差（パララクス）が発生する。このパララクスによって、撮像エリアの被写体の測距を行うにあたり、使用できるセンサの測距エリアに制限が設けられるのが一般的である。
【０００３】
さて一方で、近年ではこの位相差ＡＦの精度向上のために、一対のラインセンサをいわゆる千鳥配列化したものが提案されている。千鳥配列とは、ラインセンサを隣接させ、かつ、画素を０．５画素ずらして配置したものである。特許文献１などの関連文献では、この半画素ずらしたラインセンサを用いて、画素データまたは検出結果を合成して、測距精度を向上させている。
【０００４】
さて、三角測距原理に基づいて２つのラインセンサ像から測距するにあたり、測距精度を得られない状況の課題として、遠近競合の問題がある。ラインセンサに対して同距離の被写体像がすべての画素に入っていれば精度のよい測距が行えるが、たとえばラインセンサの半分には２ｍの被写体像が入り、残りの半分には５ｍの被写体像が入ることになれば、測距精度が得られない。これを遠近競合の問題と呼んでいる。遠近複数の被写体がラインセンサのうちどこの画素に入っているか判断できれば、その複数の被写体像を画素単位で分離してしまえば、測距は可能である。例えば上述の例であれば、半分ずつにわけてしまえば、測距結果も片側での計算は２ｍ、もう一方では５ｍという結果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３３５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、同一画素内に遠近競合被写体が存在する場合、演算するための画素を分離して使用することはできない。よって、このような被写体像の場合には、測距不能としてあきらめるしかなかった。
【０００７】
（発明の目的）
本発明の目的は、同一画素内に遠近競合の物体像があった場合でも、位相差検出することができる位相差検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の位相差検出装置は、物体像を基線長離れた一対の結像光学系によって一対のセンサ上に結像し、得られる像の位相差を検出し、前記センサを、第１の一対のラインセンサと、前記第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、前記第１の一対のラインセンサおよび前記第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段と、前記相関度算出手段によって得られた前記第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段と、前記像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同一画素内に遠近競合の物体像があった場合でも、位相差検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である外測方式の位相差検出装置を備えたビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】外測ＡＦセンサユニットの詳細を示す図である。
【図３】実施例１の相関演算動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の位相差検出精度向上モードでの動作を示すフローチャートである。
【図５】外測ＡＦセンサユニットの視野範囲と２つのチャートの位置関係を示す図である。
【図６】図５の位置関係時の像信号を示す図である。
【図７】実施例１による補正後の像信号を示す図である。
【図８】実施例２の位相差検出精度向上モードでの動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例２による補正処理中の像信号を示す図である。
【図１０】実施例２による補正後の像信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載される通りである。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１である外測方式の位相差検出装置を備えたビデオカメラの構成を示す。同図において、点線内で示される１００はレンズユニットであり、被写体側（光側）から順に配置された、固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５により構成される撮像光学系を収容している。
【００１３】
１０８は変倍レンズ１０２、絞り１０３（絞り羽根）及びフォーカスレンズ１０５の位置を検出する位置エンコーダである。
【００１４】
変倍レンズ１０２はズームモータ１０６により光軸方向に駆動され、フォーカスレンズ１０５はフォーカスモータ１０７により光軸方向に駆動される。これらズームモータ１０６及びフォーカスモータ１０７はそれぞれ、ズーム駆動回路１２０及びフォーカス駆動回路１２１からの駆動信号を受けて動作する。
【００１５】
１０９はＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子である。該撮像素子１０９は、撮像光学系に入射した光によって形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する。撮像信号処理回路１１９は、撮像素子１０９からの出力信号に対して、増幅処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス処理等の各種信号処理を施し、所定の映像フォーマットの映像信号に変換する。
【００１６】
映像信号は、モニタディスプレイ１１４に出力されたり、半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク等の画像記録用メディア１１５に記録されたりなどする。
【００１７】
１１０は各種制御手段としてのＣＰＵである。ＣＰＵ１１０は、本ビデオカメラの各種動作や機能をソフトウェアを通して制御する。操作スイッチ群１１１には、電源スイッチや、録画動作や再生動作を開始及び停止させるスイッチ、該ビデオカメラの動作モードを選択するためのスイッチ、撮像光学系のズーム状態を変化させるズームスイッチ等が設けられている。これらのスイッチのうち、電源スイッチが操作されると、フラッシュメモリ１１３に格納されていたコンピュータプログラムの一部がＲＡＭ１１２にロードされ、ＣＰＵ１１０はＲＡＭ１１２にロードされたプログラムに従って各部の動作を制御する。１３０は外測ＡＦセンサユニットである。その内部構成の１３２は外測ＡＦ用のラインセンサであり、複数の受光素子が一列に並べられて構成されており、その詳細については図２において説明する。このラインセンサ１３２には、被写体からの光が撮像光学系とは別に設けられた焦点距離がｆである外測用結像レンズ１３１を通って、すなわち撮像光学系を通らずに到達する。到達した被写体像は、ラインセンサ１３２において光電変換されて、図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル化される。この像信号を用いて、ＣＰＵ１１０において各種のデジタル処理を行い被写体距離、相関量、信頼度などを算出する。これらの計算結果に基づいて、フォーカスモータ１０７を介してフォーカスレンズ１０５を駆動することで、外測ＡＦを実現する。
【００１８】
さて、図２を用いて外測ＡＦセンサユニット１３０の詳細について述べる。図２（ａ）において、２０１は位相差検出対象（撮影対象）の被写体であるとしている。２０２Ａは焦点距離ｆの結像レンズ、２０３Ａは結像レンズ２０２Ａを通した光が結像されて像信号として検出する検出部であり、被写体２０１のＡ像取得用となる。また、２０２Ｂは基線長離れて設置された同じく焦点距離ｆのＢ像用の結像レンズ、２０３ＢはＢ像用の検出部である。これら検出部２０３Ａおよび２０３Ｂから得られる２つの像信号を用いて、三角測距原理に基づいて被写体距離Ｌを測定する。なお、結像レンズ２０２は図１に示した結像レンズ１３１に、検出部２０３は図１に示したラインセンサ１３２にそれぞれ相当する。また、図２（ｂ）に示すのは、検出部２０３Ａをさらに詳細に示したものである。すなわち検出部２０３Ａは、ラインセンサ２０４Ａと、少しずれた配置のラインセンサ２０５Ａの２段の構成となっており、それぞれ画素ピッチがｐとなる長方画素が３０個並んだ画素配列となっている。これと同様に、検出部２０３Ｂの画素配列も、それぞれラインセンサ２０４Ｂおよび２０５Ｂとして画素配列を有する構成となっている。本位相差検出装置ではこのような隣接した画素配列を持つセンサを用いて、ここでは図示しない画素読み出し装置から得られる画素情報をもとに以下に示すような処理演算をＣＰＵ１１０によって行い、高精度位相差検出を実現する。つまり、結像レンズ２０２Ａ、２０２Ｂからなる一対の結像光学系によって被写体２０１の像である物体像を一対のセンサ上（２０４Ａと２０４Ｂ、もしくは２０５Ａと２０５Ｂ）に結像し、得られる像の位相差を検出する。そして、２０４Ａと２０４Ｂは第１の一対のラインセンサを構成し、２０５Ａと２０５Ｂは第２の一対のラインセンサを構成する。なお以下の説明において、ラインセンサ２０４Ａを読み出した信号をＡ像上段信号、ラインセンサ２０５Ａを読み出した信号をＡ像下段信号、ラインセンサ２０４Ｂを読み出した信号をＢ像上段信号、ラインセンサ２０５Ｂを読み出した信号をＢ像下段信号と呼んで説明する。
【００１９】
図３は、相関演算して位相差検出するときの基本フローを説明するためのフローチャートである。ステップ３０１においては、外測ＡＦセンサユニット１３０の検出部２０３に対してリセット信号を送り、被写体からの光の蓄積を行い、所定以上になったところで蓄積を止めて、像信号を生成する。次のステップ３０２においては検出部２０３Ａから全画素分を順次読み出して、Ａ像の信号を取得する。このときのＡ像上段信号をＵａとし、またＡ像下段信号をＬａとし、それぞれ３０画素のデータから成るものである。同様に次のステップ３０３ではＢ像の信号を取得し、それぞれＢ像上段信号をＵｂ、Ｂ像下段信号をＬｂとしている。読み出しが終わると、次のステップ３０４においては、これまでに読み出された各像信号のオフセットずれやゲインずれを調整する信号の前処理を行う。
【００２０】
次のステップ３０５では、上段信号のＵａとＵｂの信号を用いてそのＵａとＵｂの位相差を求める相関演算を行い、その位相差から被写体距離を算出するための測距演算を行う。次のステップ３０６では、ステップ３０５で行った相関演算においてＵａとＵｂの像信号の相関が高いものであったか、低いものであったのかを示す相関度Ｐ１（第１の相関度）を算出する。この相関度Ｐ１が高いものであれば像信号から算出した測距結果の信頼度も高く、被写体距離を正常に測定できたと判断できる指標となる。上段信号のＵａ、Ｕｂを用いて相関演算が終わると次のステップ３０７では、下段信号ＬａとＬｂの信号を用いて、そのＬａとＬｂの位相差を求める相関演算を行い、その位相差から被写体距離を算出するための測距演算を行う。次のステップ３０８においては上段の時と同様に、ステップ３０７で行った下段分の相関演算においてＬａとＬｂの像信号の相関が高いものであったか、低いものであったのかを示す相関度Ｐ２（第２の相関度）を算出しておく。ステップ３０６および３０８を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の相関度算出手段に相当する。
【００２１】
次のステップ３０９においては、ステップ３０６およびステップ３０８で算出された相関度Ｐ１およびＰ２を所定の閾値と比較し、その状況に応じて次のステップが切り替えられる。すなわち、相関度Ｐ１およびＰ２がともに所定の閾値よりも高い場合には、上段の相関演算、下段の相関演算ともによい結果が得られたと判断して、ステップ３１０へ移り、位相差検出結果も正常に行われた、よいものとして位相差検出正常終了とする。また一方で相関度Ｐ１、Ｐ２がともに所定の閾値よりも低い場合には、上段の相関演算、下段の相関演算ともに精度が得られていない結果であると判断して、ステップ３１１へ移行してエラーとして終了する。さてステップ３０９にて最後の分岐要因として、相関度Ｐ１またはＰ２のどちらか一方は高くて、他方は低い場合については、ステップ３１２へ移行して、位相差検出精度向上モードに入る。
【００２２】
この位相差検出精度向上モードは、相関度が低い演算結果が得られた信号をさらに処理を加えて補正相関演算を行い、相関度が高いよい位相差検出結果を得るためのモードである。これについての処理内容および動作は図４を用いて詳細に説明する。ここでは説明のため図３におけるステップ３０９において、Ｐ１は所定の閾値以上の相関度であり、Ｐ２が所定の閾値未満の相関度であった前提で説明する。すなわち、上段の信号ＵａおよびＵｂを用いた相関演算は良好な結果が得られて、また下段の信号ＬａおよびＬｂを用いた相関演算では相関度が低く精度のない位相差検出結果となった場合とする。
【００２３】
そのような状況において位相差検出精度向上モードにはいると（図４における４００）、ステップ４０１ではまず補正係数αの初期値α０を算出する。補正係数αとは、０．５から１．５の間の値をとる変数であり、このα０はここでは０．５と定義している。ステップ４０２では、このα０を用いて精度が得られていない下段信号Ｌａを、精度が得られた上段の信号Ｕａの信号と補正係数αを用いて下記の式（１）を用いてＬａ’信号（補正像信号）を生成する。同様に式（２）を用いてＬｂ’信号（補正像信号）を生成する。なお、添え字のｎは画素番号であり、３０個の画素からなる下段の像信号を、対応する上段の画素信号を用いて再生成している。
Ｌａ’（ｎ）＝Ｌａ（ｎ）−α×Ｕａ（ｎ） ・・・式（１）
Ｌｂ’（ｎ）＝Ｌｂ（ｎ）−α×Ｕｂ（ｎ） ・・・式（２）
このＬａ’信号とＬｂ’信号を用いて、ステップ４０３では再度の相関演算を行い、測距値と相関度Ｐ３を計算する。つまり、式（１）および式（２）は、相関度の高い結果が得られた像信号Ｕａ（もしくはＵｂ）に所定の補正係数αを乗じたものと、相関度の低い結果が得られた像信号Ｌａ（もしくはＬｂ）との差分を演算するものである。
【００２４】
次のステップ４０４において、算出された相関度Ｐ３が所定以上になり、相関度が高く信頼度があると判定される場合には、ステップ４０７に移行して下段信号による位相差検出結果として位相差検出ＯＫということで終了する。また、ステップ４０４において信頼度が低いと判定される場合、すなわち相関度Ｐ３が所定未満であれば、ステップ４０５に移行する。このステップ４０５では、補正係数αの値を所定の閾値Ａｔｈ、例えば１．５と比較して、これよりも大きければステップ４０８へ移行して位相差検出ＮＧとして終了する。また補正係数αが１．５よりも小さければステップ４０６へ移行する。ステップ４０６では補正係数αの値を０．１インクリメントして再度上述の計算式にのっとりＬａ’およびＬｂ’信号を生成して更新する。その後ステップ４０３へ戻り、再度繰り返し処理を行う。これにより補正係数αを０．５から１．５までの間０．１ずつ相関度が高くなるまで更新しながら計算し、位相差検出処理を行うことができることになる。なお補正係数αの範囲は０．９〜１．１の間の数値としてさらに０．０５ずつインクリメントするなどしてもよい。ステップ４０２および４０６を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の像信号補正手段に相当する。また、ステップ４０３を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の補正相関演算手段に相当する。そして、ステップ４０４を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の判定手段に相当する。
【００２５】
以上のような処理を行い、当初位相差検出ＮＧであった信号を、再加工して位相差検出ＯＫとすることが可能である。この原理と信号の様子について次の図５〜図７を用いてさらに処理の説明を加える。図５は、外測ＡＦセンサユニット１３０中のＡ像の視野範囲と２つのチャートの位置関係を示した図である。５０１は近距離側にあるチャートであり、白に比べて輝度の落ちるややグレーな色の二本の棒状のライン５０１Ａ、５０１Ｂが入っている。また、５０２はチャート５０１よりもやや遠距離側にあるチャートであり、同じく二本の白い棒状のライン５０２Ａ、５０２Ｂが入っている。５０３は外測ＡＦセンサユニット１３０のＡ像側の視野を模式的に記しており、各画素の出力はこのチャートの色のかかり方に起因した出力が得られてくる。
【００２６】
この時の画素出力を次の図６に示す。図６（ａ）は、上段信号であるＵａおよびＵｂを示しており、図６（ｂ）は下段信号であるＬａおよびＬｂの信号を横軸にラインセンサの数３０個を並べた状態で示されている。これは図５において、外測ＡＦセンサユニット１３０の上段には二本の白いライン５０２Ａ、５０２Ｂがかかっていることから、２つのピークが見える形で信号が得られている。上段のＢ像Ｕｂ信号は、チャート５０２までの距離に応じてＡ像と位相がずれた形で検出されている様子となる。一方で、外測ＡＦセンサユニット１３０の下段Ｌａ信号としては、上段でも検出されている白いライン５０２Ａ、５０２Ｂの部分と、下段のみのグレーの二本のライン５０１Ａ、５０１Ｂの信号を検出されている。Ｂ像Ｌｂも図のように検出されている。下段では、近距離にある二本のグレーライン５０１Ａ、５０１Ｂおよびやや遠距離にある二本の白ライン５０２Ａ、５０２Ｂの両方の信号が入っている遠近競合状態となっている。
【００２７】
このような状態で図３のフローチャートに従って演算を進めると、上段の信号では一意に決まる測距値が得られて、相関度も高い状態と言える。すなわちここでは、上段のＢ像を右へ８画素分シフトすると相関量が非常に高くなることは一目でわかる。一方で下段の信号ＬａとＬｂは相関演算を行うと、像の崩れ方が激しく、相関演算の結果としてわからないものとなっている。
【００２８】
このような信号に対して図４のフローチャートに基づいて信号を再生成していく。これの一部を示しているのが図７である。図７（ａ）は、上述の式（１）および式（２）において補正係数αを０．５とした時にＬａ’、Ｌｂ’を計算した結果を示している。また、図７（ｂ）は、上述の式（１）および式（２）において補正係数αを０．９とした時にＬａ’、Ｌｂ’を計算した結果を示している。図７（ａ）のものであると、相関量が計算しきれず、位相差検出ＮＧであるが、図７（ｂ）のようになり、上段側の信号の成分をほぼ消去できてくると、下段のみで捉えた信号成分が残り、相関量を計算できるようになる。これにより下段Ｌａ’、Ｌｂ’で計算されるシフト量は約１０シフトとなり、位相差検出ＯＫの状況となる。このように上段で得られた信号成分を除去することで、下段の位相差検出結果として使用可能となり一回の位相差検出が終了する。
【実施例２】
【００２９】
実施例１で示したように補正時Ｌａ’、Ｌｂ’の信号を生成するための他の方法を実施例２として、図８〜図１２を用いて説明を行う。なお位相差検出のフローとしては、図３と同様であり、図３のステップ３１２で示す位相差検出精度向上モードの動作が実施例１とは異なる。実施例２としてこのステップ３１２の位相差検出精度向上モードに入ってからのフローを図８に示す。ここでは実施例１と同様に、図３においてＰ１が所定値以上の相関度であり、Ｐ２が所定値未満の相関度であった前提で説明する。すなわち、上段の信号ＵａおよびＵｂを用いた相関演算は良好な結果が得られて、また下段の信号ＬａおよびＬｂを用いた相関演算では相関度が低く、精度のない結果となった場合とする。
【００３０】
そのような状況において位相差検出精度向上モードにはいる（８０１）と、ステップ８０１では、ＵａおよびＵｂの像信号においてコントラストの高い領域を検出する。これはＵａ、Ｕｂ信号を構成する３０画素のうち、所定の数画素幅の差が所定以上ある場合を走査しておき、コントラストが大きい領域として検出しておく。ここで図９の像信号を用いて説明を加える。図９は実施例１で示した図５の状態、図６の画素信号と同等であり、ステップ８０１で走査した結果の領域を、Ｕａ像信号のうちコントラストの大きい領域をＤａ（＝Ｕａ（１）〜Ｕａ（１１））、Ｕｂ像信号のコントラストの大きい領域をＤｂ（＝Ｕｂ（１）〜Ｕｂ（１９））で示している。次のステップ８０２ではＤａ、およびＤｂの領域に基づいて、ＬａおよびＬｂの信号のうち削除するエリアを決定する。図９（ｂ）においてＤａ’、Ｄｂ’として図示している。具体的にはＤａ，Ｄｂの幅に基づいて、以下の条件でＤａ’Ｄｂ’の範囲が設定される。
【００３１】
［１］演算に必要な画素数を１０画素分として、削除後の残りエリアがこれよりも少なくならない。
［２］残り画素が１５以上であれば、Ｄａ、Ｄｂの幅よりも１多くする。
よって、Ｄａ’はＬａ（１）〜Ｌａ（１２）、Ｄｂ’はＬｂ（１）〜Ｌｂ（１９））の範囲として決定される。ステップ８０１および８０２を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の領域検出手段に相当する。
【００３２】
図８に戻り、次のステップ８０３では削除領域Ｄａ’、Ｄｂ’で決定されている範囲においてＬａ，Ｌｂからそれぞれ削除して像信号を生成する。これによって得られた像信号を図１０に示す。図１０に示されている新たなＬａおよびＬｂの信号を用いて次のステップ８０４で再度相関演算を行い、測距および信頼度Ｐ４を算出する。次のステップ８０５では算出された信頼度Ｐ４の信頼度が高ければ位相差検出ＯＫとしてステップ８０７へ進み、信頼度が無ければ位相差検出ＮＧと判断し、一回の位相差検出結果として終了する。
【００３３】
上述のようにひとたび位相差検出ＮＧと判断される場合でも、隣接信号を用いて像信号に補正を行った上で再度計算すれば正しい位相差検出結果を得ることが可能となり、信頼度の高い良好な位相差検出結果を得ることができるようになった。これにより再度センサへの蓄積等の最初からの処理をやることなく位相差検出できることで、フォーカススピードの向上などのメリットを得ることができた。また、遠近競合した場合の切り離しの効果も得られ、遠距離側、および近距離側の被写体距離を両方とも把握することが可能となり、遠距離および近距離の交互にすばやくフォーカスを移動するなどのアプリケーションとしての可能性を広げることができた。
【００３４】
なお本実施例１および実施例２では一対のラインセンサを２つ並べた状態での説明としたが、さらに３つ４つなど隣接した複数ラインとなっても同様の原理で実施可能である。
【００３５】
また、本発明は、実施例１および２で説明した外測ＡＦ方式に係る位相差検出装置のみならず、ＴＴＬＡＦ方式に係る位相差検出装置にも適用できるものである。また、本発明は、距離を測定する一般的な測距装置にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１１０ ＣＰＵ
１３０ 外測ＡＦセンサユニット
２０２Ａ、２０２Ｂ 結像レンズ
２０４Ａ、２０４Ｂ 第１の一対のラインセンサ
２０５Ａ、２０５Ｂ 第２の一対のラインセンサ
Ｄａ、Ｄｂ コントラストの大きい領域
Ｄａ’、Ｄｂ’ 削除するエリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調節などを行うための位相差検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）方式として、位相差ＡＦがある。位相差ＡＦは、一対のラインセンサから得られる信号に基づいて三角測距の原理を用いて被写体までの距離を検出し、その検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するものである。撮像するための撮像素子に光を導く主レンズを通した後にこのラインセンサが配置されている形式（いわゆるＴＴＬ方式）のものと、主レンズを通さず別の個所にラインセンサが配置される形式（いわゆる外付けの外測ＡＦ方式）の２種類が知られている。前者は位相差に基づいてデフォーカス量が測定でき、後者は被写体距離が測定可能である。この外測ＡＦ方式においては、主撮像系と、測距系が異なる位置に配置されるため、撮像エリアと測距エリアが異なるという視差（パララクス）が発生する。このパララクスによって、撮像エリアの被写体の測距を行うにあたり、使用できるセンサの測距エリアに制限が設けられるのが一般的である。
【０００３】
さて一方で、近年ではこの位相差ＡＦの精度向上のために、一対のラインセンサをいわゆる千鳥配列化したものが提案されている。千鳥配列とは、ラインセンサを隣接させ、かつ、画素を０．５画素ずらして配置したものである。特許文献１などの関連文献では、この半画素ずらしたラインセンサを用いて、画素データまたは検出結果を合成して、測距精度を向上させている。
【０００４】
さて、三角測距原理に基づいて２つのラインセンサ像から測距するにあたり、測距精度を得られない状況の課題として、遠近競合の問題がある。ラインセンサに対して同距離の被写体像がすべての画素に入っていれば精度のよい測距が行えるが、たとえばラインセンサの半分には２ｍの被写体像が入り、残りの半分には５ｍの被写体像が入ることになれば、測距精度が得られない。これを遠近競合の問題と呼んでいる。遠近複数の被写体がラインセンサのうちどこの画素に入っているか判断できれば、その複数の被写体像を画素単位で分離してしまえば、測距は可能である。例えば上述の例であれば、半分ずつにわけてしまえば、測距結果も片側での計算は２ｍ、もう一方では５ｍという結果を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３３５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、同一画素内に遠近競合被写体が存在する場合、演算するための画素を分離して使用することはできない。よって、このような被写体像の場合には、測距不能としてあきらめるしかなかった。
【０００７】
（発明の目的）
本発明の目的は、同一画素内に遠近競合の物体像があった場合でも、位相差検出することができる位相差検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の位相差検出装置は、物体像を基線長離れた一対の結像光学系によって一対のセンサ上に結像し、得られる像の位相差を検出し、前記センサを、第１の一対のラインセンサと、前記第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、前記第１の一対のラインセンサおよび前記第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段と、前記相関度算出手段によって得られた前記第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段と、前記像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同一画素内に遠近競合の物体像があった場合でも、位相差検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１である外測方式の位相差検出装置を備えたビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】外測ＡＦセンサユニットの詳細を示す図である。
【図３】実施例１の相関演算動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の位相差検出精度向上モードでの動作を示すフローチャートである。
【図５】外測ＡＦセンサユニットの視野範囲と２つのチャートの位置関係を示す図である。
【図６】図５の位置関係時の像信号を示す図である。
【図７】実施例１による補正後の像信号を示す図である。
【図８】実施例２の位相差検出精度向上モードでの動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例２による補正処理中の像信号を示す図である。
【図１０】実施例２による補正後の像信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載される通りである。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１である外測方式の位相差検出装置を備えたビデオカメラの構成を示す。同図において、点線内で示される１００はレンズユニットであり、被写体側（光側）から順に配置された、固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５により構成される撮像光学系を収容している。
【００１３】
１０８は変倍レンズ１０２、絞り１０３（絞り羽根）及びフォーカスレンズ１０５の位置を検出する位置エンコーダである。
【００１４】
変倍レンズ１０２はズームモータ１０６により光軸方向に駆動され、フォーカスレンズ１０５はフォーカスモータ１０７により光軸方向に駆動される。これらズームモータ１０６及びフォーカスモータ１０７はそれぞれ、ズーム駆動回路１２０及びフォーカス駆動回路１２１からの駆動信号を受けて動作する。
【００１５】
１０９はＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子である。該撮像素子１０９は、撮像光学系に入射した光によって形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する。撮像信号処理回路１１９は、撮像素子１０９からの出力信号に対して、増幅処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス処理等の各種信号処理を施し、所定の映像フォーマットの映像信号に変換する。
【００１６】
映像信号は、モニタディスプレイ１１４に出力されたり、半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク等の画像記録用メディア１１５に記録されたりなどする。
【００１７】
１１０は各種制御手段としてのＣＰＵである。ＣＰＵ１１０は、本ビデオカメラの各種動作や機能をソフトウェアを通して制御する。操作スイッチ群１１１には、電源スイッチや、録画動作や再生動作を開始及び停止させるスイッチ、該ビデオカメラの動作モードを選択するためのスイッチ、撮像光学系のズーム状態を変化させるズームスイッチ等が設けられている。これらのスイッチのうち、電源スイッチが操作されると、フラッシュメモリ１１３に格納されていたコンピュータプログラムの一部がＲＡＭ１１２にロードされ、ＣＰＵ１１０はＲＡＭ１１２にロードされたプログラムに従って各部の動作を制御する。１３０は外測ＡＦセンサユニットである。その内部構成の１３２は外測ＡＦ用のラインセンサであり、複数の受光素子が一列に並べられて構成されており、その詳細については図２において説明する。このラインセンサ１３２には、被写体からの光が撮像光学系とは別に設けられた焦点距離がｆである外測用結像レンズ１３１を通って、すなわち撮像光学系を通らずに到達する。到達した被写体像は、ラインセンサ１３２において光電変換されて、図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル化される。この像信号を用いて、ＣＰＵ１１０において各種のデジタル処理を行い被写体距離、相関量、信頼度などを算出する。これらの計算結果に基づいて、フォーカスモータ１０７を介してフォーカスレンズ１０５を駆動することで、外測ＡＦを実現する。
【００１８】
さて、図２を用いて外測ＡＦセンサユニット１３０の詳細について述べる。図２（ａ）において、２０１は位相差検出対象（撮影対象）の被写体であるとしている。２０２Ａは焦点距離ｆの結像レンズ、２０３Ａは結像レンズ２０２Ａを通した光が結像されて像信号として検出する検出部であり、被写体２０１のＡ像取得用となる。また、２０２Ｂは基線長離れて設置された同じく焦点距離ｆのＢ像用の結像レンズ、２０３ＢはＢ像用の検出部である。これら検出部２０３Ａおよび２０３Ｂから得られる２つの像信号を用いて、三角測距原理に基づいて被写体距離Ｌを測定する。なお、結像レンズ２０２は図１に示した結像レンズ１３１に、検出部２０３は図１に示したラインセンサ１３２にそれぞれ相当する。また、図２（ｂ）に示すのは、検出部２０３Ａをさらに詳細に示したものである。すなわち検出部２０３Ａは、ラインセンサ２０４Ａと、少しずれた配置のラインセンサ２０５Ａの２段の構成となっており、それぞれ画素ピッチがｐとなる長方画素が３０個並んだ画素配列となっている。これと同様に、検出部２０３Ｂの画素配列も、それぞれラインセンサ２０４Ｂおよび２０５Ｂとして画素配列を有する構成となっている。本位相差検出装置ではこのような隣接した画素配列を持つセンサを用いて、ここでは図示しない画素読み出し装置から得られる画素情報をもとに以下に示すような処理演算をＣＰＵ１１０によって行い、高精度位相差検出を実現する。つまり、結像レンズ２０２Ａ、２０２Ｂからなる一対の結像光学系によって被写体２０１の像である物体像を一対のセンサ上（２０４Ａと２０４Ｂ、もしくは２０５Ａと２０５Ｂ）に結像し、得られる像の位相差を検出する。そして、２０４Ａと２０４Ｂは第１の一対のラインセンサを構成し、２０５Ａと２０５Ｂは第２の一対のラインセンサを構成する。なお以下の説明において、ラインセンサ２０４Ａを読み出した信号をＡ像上段信号、ラインセンサ２０５Ａを読み出した信号をＡ像下段信号、ラインセンサ２０４Ｂを読み出した信号をＢ像上段信号、ラインセンサ２０５Ｂを読み出した信号をＢ像下段信号と呼んで説明する。
【００１９】
図３は、相関演算して位相差検出するときの基本フローを説明するためのフローチャートである。ステップ３０１においては、外測ＡＦセンサユニット１３０の検出部２０３に対してリセット信号を送り、被写体からの光の蓄積を行い、所定以上になったところで蓄積を止めて、像信号を生成する。次のステップ３０２においては検出部２０３Ａから全画素分を順次読み出して、Ａ像の信号を取得する。このときのＡ像上段信号をＵａとし、またＡ像下段信号をＬａとし、それぞれ３０画素のデータから成るものである。同様に次のステップ３０３ではＢ像の信号を取得し、それぞれＢ像上段信号をＵｂ、Ｂ像下段信号をＬｂとしている。読み出しが終わると、次のステップ３０４においては、これまでに読み出された各像信号のオフセットずれやゲインずれを調整する信号の前処理を行う。
【００２０】
次のステップ３０５では、上段信号のＵａとＵｂの信号を用いてそのＵａとＵｂの位相差を求める相関演算を行い、その位相差から被写体距離を算出するための測距演算を行う。次のステップ３０６では、ステップ３０５で行った相関演算においてＵａとＵｂの像信号の相関が高いものであったか、低いものであったのかを示す相関度Ｐ１（第１の相関度）を算出する。この相関度Ｐ１が高いものであれば像信号から算出した測距結果の信頼度も高く、被写体距離を正常に測定できたと判断できる指標となる。上段信号のＵａ、Ｕｂを用いて相関演算が終わると次のステップ３０７では、下段信号ＬａとＬｂの信号を用いて、そのＬａとＬｂの位相差を求める相関演算を行い、その位相差から被写体距離を算出するための測距演算を行う。次のステップ３０８においては上段の時と同様に、ステップ３０７で行った下段分の相関演算においてＬａとＬｂの像信号の相関が高いものであったか、低いものであったのかを示す相関度Ｐ２（第２の相関度）を算出しておく。ステップ３０６および３０８を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の相関度算出手段に相当する。
【００２１】
次のステップ３０９においては、ステップ３０６およびステップ３０８で算出された相関度Ｐ１およびＰ２を所定の閾値と比較し、その状況に応じて次のステップが切り替えられる。すなわち、相関度Ｐ１およびＰ２がともに所定の閾値よりも高い場合には、上段の相関演算、下段の相関演算ともによい結果が得られたと判断して、ステップ３１０へ移り、位相差検出結果も正常に行われた、よいものとして位相差検出正常終了とする。また一方で相関度Ｐ１、Ｐ２がともに所定の閾値よりも低い場合には、上段の相関演算、下段の相関演算ともに精度が得られていない結果であると判断して、ステップ３１１へ移行してエラーとして終了する。さてステップ３０９にて最後の分岐要因として、相関度Ｐ１またはＰ２のどちらか一方は高くて、他方は低い場合については、ステップ３１２へ移行して、位相差検出精度向上モードに入る。
【００２２】
この位相差検出精度向上モードは、相関度が低い演算結果が得られた信号をさらに処理を加えて補正相関演算を行い、相関度が高いよい位相差検出結果を得るためのモードである。これについての処理内容および動作は図４を用いて詳細に説明する。ここでは説明のため図３におけるステップ３０９において、Ｐ１は所定の閾値以上の相関度であり、Ｐ２が所定の閾値未満の相関度であった前提で説明する。すなわち、上段の信号ＵａおよびＵｂを用いた相関演算は良好な結果が得られて、また下段の信号ＬａおよびＬｂを用いた相関演算では相関度が低く精度のない位相差検出結果となった場合とする。
【００２３】
そのような状況において位相差検出精度向上モードにはいると（図４における４００）、ステップ４０１ではまず補正係数αの初期値α０を算出する。補正係数αとは、０．５から１．５の間の値をとる変数であり、このα０はここでは０．５と定義している。ステップ４０２では、このα０を用いて精度が得られていない下段信号Ｌａを、精度が得られた上段の信号Ｕａの信号と補正係数αを用いて下記の式（１）を用いてＬａ’信号（補正像信号）を生成する。同様に式（２）を用いてＬｂ’信号（補正像信号）を生成する。なお、添え字のｎは画素番号であり、３０個の画素からなる下段の像信号を、対応する上段の画素信号を用いて再生成している。
Ｌａ’（ｎ）＝Ｌａ（ｎ）−α×Ｕａ（ｎ） ・・・式（１）
Ｌｂ’（ｎ）＝Ｌｂ（ｎ）−α×Ｕｂ（ｎ） ・・・式（２）
このＬａ’信号とＬｂ’信号を用いて、ステップ４０３では再度の相関演算を行い、測距値と相関度Ｐ３を計算する。つまり、式（１）および式（２）は、相関度の高い結果が得られた像信号Ｕａ（もしくはＵｂ）に所定の補正係数αを乗じたものと、相関度の低い結果が得られた像信号Ｌａ（もしくはＬｂ）との差分を演算するものである。
【００２４】
次のステップ４０４において、算出された相関度Ｐ３が所定以上になり、相関度が高く信頼度があると判定される場合には、ステップ４０７に移行して下段信号による位相差検出結果として位相差検出ＯＫということで終了する。また、ステップ４０４において信頼度が低いと判定される場合、すなわち相関度Ｐ３が所定未満であれば、ステップ４０５に移行する。このステップ４０５では、補正係数αの値を所定の閾値Ａｔｈ、例えば１．５と比較して、これよりも大きければステップ４０８へ移行して位相差検出ＮＧとして終了する。また補正係数αが１．５よりも小さければステップ４０６へ移行する。ステップ４０６では補正係数αの値を０．１インクリメントして再度上述の計算式にのっとりＬａ’およびＬｂ’信号を生成して更新する。その後ステップ４０３へ戻り、再度繰り返し処理を行う。これにより補正係数αを０．５から１．５までの間０．１ずつ相関度が高くなるまで更新しながら計算し、位相差検出処理を行うことができることになる。なお補正係数αの範囲は０．９〜１．１の間の数値としてさらに０．０５ずつインクリメントするなどしてもよい。ステップ４０２および４０６を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の像信号補正手段に相当する。また、ステップ４０３を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の補正相関演算手段に相当する。そして、ステップ４０４を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の判定手段に相当する。
【００２５】
以上のような処理を行い、当初位相差検出ＮＧであった信号を、再加工して位相差検出ＯＫとすることが可能である。この原理と信号の様子について次の図５〜図７を用いてさらに処理の説明を加える。図５は、外測ＡＦセンサユニット１３０中のＡ像の視野範囲と２つのチャートの位置関係を示した図である。５０１は近距離側にあるチャートであり、白に比べて輝度の落ちるややグレーな色の二本の棒状のライン５０１Ａ、５０１Ｂが入っている。また、５０２はチャート５０１よりもやや遠距離側にあるチャートであり、同じく二本の白い棒状のライン５０２Ａ、５０２Ｂが入っている。５０３は外測ＡＦセンサユニット１３０のＡ像側の視野を模式的に記しており、各画素の出力はこのチャートの色のかかり方に起因した出力が得られてくる。
【００２６】
この時の画素出力を次の図６に示す。図６（ａ）は、上段信号であるＵａおよびＵｂを示しており、図６（ｂ）は下段信号であるＬａおよびＬｂの信号を横軸にラインセンサの数３０個を並べた状態で示されている。これは図５において、外測ＡＦセンサユニット１３０の上段には二本の白いライン５０２Ａ、５０２Ｂがかかっていることから、２つのピークが見える形で信号が得られている。上段のＢ像Ｕｂ信号は、チャート５０２までの距離に応じてＡ像と位相がずれた形で検出されている様子となる。一方で、外測ＡＦセンサユニット１３０の下段Ｌａ信号としては、上段でも検出されている白いライン５０２Ａ、５０２Ｂの部分と、下段のみのグレーの二本のライン５０１Ａ、５０１Ｂの信号を検出されている。Ｂ像Ｌｂも図のように検出されている。下段では、近距離にある二本のグレーライン５０１Ａ、５０１Ｂおよびやや遠距離にある二本の白ライン５０２Ａ、５０２Ｂの両方の信号が入っている遠近競合状態となっている。
【００２７】
このような状態で図３のフローチャートに従って演算を進めると、上段の信号では一意に決まる測距値が得られて、相関度も高い状態と言える。すなわちここでは、上段のＢ像を右へ８画素分シフトすると相関量が非常に高くなることは一目でわかる。一方で下段の信号ＬａとＬｂは相関演算を行うと、像の崩れ方が激しく、相関演算の結果としてわからないものとなっている。
【００２８】
このような信号に対して図４のフローチャートに基づいて信号を再生成していく。これの一部を示しているのが図７である。図７（ａ）は、上述の式（１）および式（２）において補正係数αを０．５とした時にＬａ’、Ｌｂ’を計算した結果を示している。また、図７（ｂ）は、上述の式（１）および式（２）において補正係数αを０．９とした時にＬａ’、Ｌｂ’を計算した結果を示している。図７（ａ）のものであると、相関量が計算しきれず、位相差検出ＮＧであるが、図７（ｂ）のようになり、上段側の信号の成分をほぼ消去できてくると、下段のみで捉えた信号成分が残り、相関量を計算できるようになる。これにより下段Ｌａ’、Ｌｂ’で計算されるシフト量は約１０シフトとなり、位相差検出ＯＫの状況となる。このように上段で得られた信号成分を除去することで、下段の位相差検出結果として使用可能となり一回の位相差検出が終了する。
【実施例２】
【００２９】
実施例１で示したように補正時Ｌａ’、Ｌｂ’の信号を生成するための他の方法を実施例２として、図８〜図１２を用いて説明を行う。なお位相差検出のフローとしては、図３と同様であり、図３のステップ３１２で示す位相差検出精度向上モードの動作が実施例１とは異なる。実施例２としてこのステップ３１２の位相差検出精度向上モードに入ってからのフローを図８に示す。ここでは実施例１と同様に、図３においてＰ１が所定値以上の相関度であり、Ｐ２が所定値未満の相関度であった前提で説明する。すなわち、上段の信号ＵａおよびＵｂを用いた相関演算は良好な結果が得られて、また下段の信号ＬａおよびＬｂを用いた相関演算では相関度が低く、精度のない結果となった場合とする。
【００３０】
そのような状況において位相差検出精度向上モードにはいる（８０１）と、ステップ８０１では、ＵａおよびＵｂの像信号においてコントラストの高い領域を検出する。これはＵａ、Ｕｂ信号を構成する３０画素のうち、所定の数画素幅の差が所定以上ある場合を走査しておき、コントラストが大きい領域として検出しておく。ここで図９の像信号を用いて説明を加える。図９は実施例１で示した図５の状態、図６の画素信号と同等であり、ステップ８０１で走査した結果の領域を、Ｕａ像信号のうちコントラストの大きい領域をＤａ（＝Ｕａ（１）〜Ｕａ（１１））、Ｕｂ像信号のコントラストの大きい領域をＤｂ（＝Ｕｂ（１）〜Ｕｂ（１９））で示している。次のステップ８０２ではＤａ、およびＤｂの領域に基づいて、ＬａおよびＬｂの信号のうち削除するエリアを決定する。図９（ｂ）においてＤａ’、Ｄｂ’として図示している。具体的にはＤａ，Ｄｂの幅に基づいて、以下の条件でＤａ’Ｄｂ’の範囲が設定される。
【００３１】
［１］演算に必要な画素数を１０画素分として、削除後の残りエリアがこれよりも少なくならない。
［２］残り画素が１５以上であれば、Ｄａ、Ｄｂの幅よりも１多くする。
よって、Ｄａ’はＬａ（１）〜Ｌａ（１２）、Ｄｂ’はＬｂ（１）〜Ｌｂ（１９））の範囲として決定される。ステップ８０１および８０２を実行するＣＰＵ１１０は、本発明の領域検出手段に相当する。
【００３２】
図８に戻り、次のステップ８０３では削除領域Ｄａ’、Ｄｂ’で決定されている範囲においてＬａ，Ｌｂからそれぞれ削除して像信号を生成する。これによって得られた像信号を図１０に示す。図１０に示されている新たなＬａおよびＬｂの信号を用いて次のステップ８０４で再度相関演算を行い、測距および信頼度Ｐ４を算出する。次のステップ８０５では算出された信頼度Ｐ４の信頼度が高ければ位相差検出ＯＫとしてステップ８０７へ進み、信頼度が無ければ位相差検出ＮＧと判断し、一回の位相差検出結果として終了する。
【００３３】
上述のようにひとたび位相差検出ＮＧと判断される場合でも、隣接信号を用いて像信号に補正を行った上で再度計算すれば正しい位相差検出結果を得ることが可能となり、信頼度の高い良好な位相差検出結果を得ることができるようになった。これにより再度センサへの蓄積等の最初からの処理をやることなく位相差検出できることで、フォーカススピードの向上などのメリットを得ることができた。また、遠近競合した場合の切り離しの効果も得られ、遠距離側、および近距離側の被写体距離を両方とも把握することが可能となり、遠距離および近距離の交互にすばやくフォーカスを移動するなどのアプリケーションとしての可能性を広げることができた。
【００３４】
なお本実施例１および実施例２では一対のラインセンサを２つ並べた状態での説明としたが、さらに３つ４つなど隣接した複数ラインとなっても同様の原理で実施可能である。
【００３５】
また、本発明は、実施例１および２で説明した外測ＡＦ方式に係る位相差検出装置のみならず、ＴＴＬＡＦ方式に係る位相差検出装置にも適用できるものである。また、本発明は、距離を測定する一般的な測距装置にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１１０ ＣＰＵ
１３０ 外測ＡＦセンサユニット
２０２Ａ、２０２Ｂ 結像レンズ
２０４Ａ、２０４Ｂ 第１の一対のラインセンサ
２０５Ａ、２０５Ｂ 第２の一対のラインセンサ
Ｄａ、Ｄｂ コントラストの大きい領域
Ｄａ’、Ｄｂ’ 削除するエリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体像を基線長離れた一対の結像光学系によって一対のセンサ上に結像し、得られる像の位相差を検出し、前記センサを、第１の一対のラインセンサと、前記第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、
前記第１の一対のラインセンサおよび前記第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段と、
前記相関度算出手段によって得られた前記第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段と、
前記像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段とを有することを特徴とする位相差検出装置。
【請求項２】
前記補正相関演算手段によって相関演算した結果の相関度が所定の閾値を越えたかを判定する判定手段を有し、
前記像信号補正手段および前記補正相関演算手段は、前記判定手段が前記所定の閾値を越えていないと判定した場合には、更なる像信号の補正と、更なる補正が行われた補正像信号の相関演算を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の位相差検出装置。
【請求項３】
前記像信号補正手段は、相関度の高い結果が得られた像信号に所定の補正係数を乗じたものと相関度の低い結果が得られた像信号との差分を演算することを特徴とする請求項２に記載のフォーカス装置。
【請求項４】
相関度の高い結果が得られた像信号から高い相関度が得られた領域を検出する領域検出手段を有し、
前記像信号補正手段は、相関度の低い結果が得られた像信号から前記領域検出手段によって検出された領域での像信号を削除することを特徴とする請求項２に記載の位相差検出装置。
【請求項５】
前記領域検出手段は、コントラストの高い領域を検出することを特徴とする請求項４に記載の位相差検出装置。
【請求項１】
物体像を基線長離れた一対の結像光学系によって一対のセンサ上に結像し、得られる像の位相差を検出し、前記センサを、第１の一対のラインセンサと、前記第１の一対のラインセンサと隣接している第２の一対のラインセンサとで構成する位相差検出装置であって、
前記第１の一対のラインセンサおよび前記第２の一対のラインセンサから得られた像信号を用いてそれぞれ第１の相関度および第２の相関度を算出する相関度算出手段と、
前記相関度算出手段によって得られた前記第１の相関度および第２の相関度のうちいずれか一方の相関度が所定の閾値よりも低い時には相関度の高い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を用いて相関度の低い結果が得られた一対のラインセンサの像信号を補正する像信号補正手段と、
前記像信号補正手段によって生成された補正像信号を用いて再度相関演算する補正相関演算手段とを有することを特徴とする位相差検出装置。
【請求項２】
前記補正相関演算手段によって相関演算した結果の相関度が所定の閾値を越えたかを判定する判定手段を有し、
前記像信号補正手段および前記補正相関演算手段は、前記判定手段が前記所定の閾値を越えていないと判定した場合には、更なる像信号の補正と、更なる補正が行われた補正像信号の相関演算を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の位相差検出装置。
【請求項３】
前記像信号補正手段は、相関度の高い結果が得られた像信号に所定の補正係数を乗じたものと相関度の低い結果が得られた像信号との差分を演算することを特徴とする請求項２に記載のフォーカス装置。
【請求項４】
相関度の高い結果が得られた像信号から高い相関度が得られた領域を検出する領域検出手段を有し、
前記像信号補正手段は、相関度の低い結果が得られた像信号から前記領域検出手段によって検出された領域での像信号を削除することを特徴とする請求項２に記載の位相差検出装置。
【請求項５】
前記領域検出手段は、コントラストの高い領域を検出することを特徴とする請求項４に記載の位相差検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２５２２９（Ｐ２０１３−２５２２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１９７０（Ｐ２０１１−１６１９７０）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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