JP2005266541A

JP2005266541A - 合焦装置

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Publication number: JP2005266541A
Application number: JP2004081168A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Kitamura; 光昭北村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】
合焦のために撮影機構とは別に測距用装置を用意すると装置全体が大型かつ高価になる、という課題がある。また、山登り方式では高周波成分を比較するために複数の位置で映像信号を取得する必要があるため合焦距離の算出に時間がかかる、という課題がある。
【解決手段】
本発明は合焦レンズと撮像素子とを含む合焦装置であって、前記合焦レンズのレンズ体位置に関連づけて被写体からの光を入射させる入射部と、前記光のうちで異なるレンズ体位置に関連づけた光が、前記撮像素子に生成する複数の像の間のずれ量を取得するずれ量取得部と、前記ずれ量取得部で取得したずれ量に基づいて合焦距離を計算する計算部と、を有する合焦装置を提供する。以上のような構成の本発明によって、装置の軽量、小型化を図った上で、一瞬のシャッターチャンスでも素早く合焦することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮影装置の有する映像信号処理方式による合焦手段を構成する合焦レンズと撮像素子との距離を計算する技術に関する。

従来、写真やビデオなどの撮影に際して特定の被写体にピントを合わせる、すなわち被写体の像を合焦レンズを通し撮像素子上にて合焦状態で結像させるために、カメラには合焦レンズと撮像素子間の最適な距離を計算することが必要である。その計算方法のひとつとして、測距用の機器を撮影機構とは別に用意する方法がある。この方法は、例えばこれらの測距用の機器から赤外線などを射出し、その反射を利用して被写体との距離を計測し、その計測結果に基づいて合焦レンズと撮像素子間の最適な距離を計算する。

あるいは、このような測距用の機器を利用しない場合には、被写体のコントラストを利用して合焦レンズの最適な位置を決定する方法がある。その一例として、特許文献１に開示される「山登り制御方式」と呼ばれる方法が広く知られている。「山登り制御方式」は、合焦レンズの位置を変えながら、それぞれの位置において撮像素子に取得された映像信号の高周波成分量の変化を観測し、合焦レンズと撮像素子の最適な距離を探索する方式である。これは、非合焦状態は合焦状態に比べて画像がボケているためその高周波成分が減少する、という現象を利用した方法である。
第２５２３０１１号特許公報

しかし、前記測距用の機器を利用する方法は、撮影機構とは別に測距用装置を用意する必要があるため装置全体が大型になる、また価格も高価になる、という課題がある。また、山登り方式では、高周波成分を比較するために複数の位置で映像信号を取得する必要があるため、合焦レンズの最適な位置を決定するのに時間がかかる、という課題がある。

上記課題を解決するために、本発明は、合焦レンズと、撮像素子と、を含む合焦装置であって、前記合焦レンズのレンズ体位置に関連づけて被写体からの光を入射させる入射部と、前記光のうちで異なるレンズ体位置に関連づけた光が、前記撮像素子に生成する複数の像の間のずれ量を取得するずれ量取得部と、前記ずれ量取得部で取得したずれ量に基づいて合焦距離を計算する計算部と、を有する合焦装置を提供する。

以上のような構成をとる本発明によって、わざわざ別個に測距用装置などを利用することなく、撮影用に映像信号を取得するＣＣＤなどの撮像素子や合焦レンズをそのまま使用した簡易な構成で合焦機能を実現することができるので、したがって装置の軽量化、小型化を図ることができる。またずれ量を取得するために行うわずか２回の被写体の映像信号の取得によって合焦レンズと撮像素子間の最適な距離を決定することができるので山登り制御方式に比べ一瞬のシャッターチャンスでも素早く合焦することができ、より確実に撮影することができるようになる。

なお本明細書中のカメラとは、静止画を撮影するカメラのみならず、例えば動画を撮影するビデオカメラ、あるいはＰＣ（パーソナル・コンピュータ）や携帯電話、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）などに内蔵、あるいは外部接続された撮影装置全般を含むものとする。

以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。なお、実施例1は主に請求項１，２について説明する。また、実施例２は主に請求項３について説明する。また、実施例３は主に請求項４，５，６について説明する。また、実施例４は主に請求項７，８について説明する。また、実施例５は主に請求項９について説明する。また、実施例６は主に請求項１０について説明する。また、実施例７は主に請求項１１，１２について説明する。

≪実施例１≫ （実施例１の概念）図１を用いて本実施例の合焦装置における合焦方法の概念の一例を簡単に説明する。図１の（１）に示すαは、合焦レンズ（０１０１）を通過した光を、穴Ａ以外遮蔽し穴Ａのみ通過させることで撮像素子（０１０２）に結像させた被写体の像である。また図１の（２）に示すβは、同様に合焦レンズを通過した光を、穴Ｂ以外遮蔽し穴Ｂのみを通過させることで撮像素子に結像させた被写体の像である。なお、図１の（３）に示すのは、（１）及び（２）の撮像素子上の被写体像α及びβを重ね合わせた図である。このように、合焦レンズを通過した光の一部及び別の一部のみを撮像素子上に結像させると、最適な合焦位置からのレンズのずれに応じて撮像素子上の位置関係がずれた２つの像の映像信号が取得できる。本実施例の合焦装置はこの位置関係のずれを利用して合焦レンズと撮像素子との間の最適な距離を決定する。すなわち、像のずれ量を取得するために行う最低２回の像α及び像βの映像信号の取得により、合焦レンズと撮像素子との最適な距離を決定することが可能になり、合焦速度を向上させることができる。

（実施例１の構成）図２に示すのは、本実施例における合焦装置の構成の一例を模式的に表した機能ブロック図である。この図にあるように、本実施例の「合焦装置」（０２００）は、「合焦レンズ」（０２０１）と、「撮像素子」（０２０２）と、「入射部」（０２０３）と、「ずれ量取得部」（０２０４）と、「計算部」（０２０５）と、を有する。

「合焦レンズ」（０２０１）は、撮影装置において被写体に焦点を合わせる、すなわち被写体の像を焦点が合った状態で撮像素子（０２０２）上に結像するために撮像素子との相対距離が移動するレンズをいう。この合焦レンズは、例えば１枚の凸レンズや、複数枚のレンズ群、またはフルネルレンズなどで実現される。

「撮像素子」（０２０２）は、合焦レンズを通過した被写体からの光に反応しその輝度信号や色信号などの映像信号を取得する機能を有し、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）エリアセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどが挙げられる。この撮像素子で、後述する入射部の作用により合焦レンズのレンズ体位置に関連づけて入射された光の映像信号が取得される。また実際の撮影の際には、この撮像素子で取得された輝度信号や色信号に基づいてデジタル画像が生成される。このように本発明の合焦装置は、撮影のための撮像素子や合焦レンズをそのまま使用できるので、簡易な装置構成をとることができる。

「入射部」（０２０３）は、合焦レンズ（０２０１）のレンズ体位置に関連づけて被写体からの光を入射させる機能を有する。この機能を実現するために、例えば以下のような遮蔽マスクを利用する方法が挙げられる。図３に示すのは、本実施例における合焦装置の入射部の一例を模式的に表す図である。この図にあるように、入射部である遮蔽マスクは、黒く塗りつぶされ光を遮断する「遮蔽領域」と、マスク上に空いた穴Ａ及びＢである２つの「開閉手段」と、からなるマスクである。なお、「開閉手段」は、複数のレンズ体位置ごとに切替可能に光の通過及び遮蔽を行う機能を有し、例えば穴に開閉可能な蓋が設置され光の通過及び遮断を切替可能としている。

上記のような構成をとる遮蔽用マスクが、例えば図２に示すように合焦レンズと撮像素子との間に配置される。そして穴Ａを開放し穴Ｂを閉鎖すると、被写体と合焦レンズと撮像素子と間の相対位置が変わらなければ、穴Ａは合焦レンズ体上の所定の位置を通過した光のみ通過させることになる。したがって、その所定のレンズ体位置と関連付けて被写体からの光を入射させることができる。同様に、穴Ｂを開放し穴Ａを閉鎖すると、合焦レンズ体上の別の所定の位置を通過した光を入射させることができる。このようにして、開閉手段によって一のレンズ体位置ごとに光が入射し、その光で撮像素子に像が生成されることになる。そして本実施例の合焦装置は、このレンズ体位置ごとに複数生成された像の「ずれ」量に基づいて合焦距離を計算することになる。

もちろん遮蔽マスク上の開閉手段は２つ以上あってもかまわないし、また遮蔽蓋などによる機械的な開閉手段のみならず、例えば液晶シャッターなどにより構成される電気的な開閉手段であってもよい。また、その設置位置も合焦レンズと撮像素子との間には限定されず、例えば合焦レンズと被写体との間に配置され合焦レンズに入射する光自体を制限してもよい。また遮蔽マスクを利用する以外にも、例えば合焦レンズと全く同じレンズを電気的や機械的な開閉手段を除いて黒く塗りつぶし利用してもよい。そして合焦の際と撮影の際で合焦レンズとこのレンズとを交換し使い分けることで上記遮蔽マスクと同等の作用を得ることができる。

「ずれ量取得部」（０２０４）は、入射部（０２０３）により入射した光のうちで異なるレンズ体位置に関連づけた光が、撮像素子（０２０２）に生成する複数の像の間のずれ量を取得する機能を有する。「ずれ量」とは、例えば、図２の穴Ａに対応するレンズ体位置に関連付けられた光により撮像素子上に生成されたαの像と、一方、図２の穴Ｂに対応するレンズ体位置に関連付けられた光により撮像素子上に生成されたβの像との位置的なずれの大きさを示す情報である。

以下、図４を用いてこの「ずれ」について簡単に説明する。図４に示すのは、被写体からの光が合焦レンズを通過し撮像素子に当たる様子を模式的に表した図である。なお図４の（１）では、合焦レンズと撮像素子との間の距離が合焦距離の場合である。「合焦距離」とは、被写体が撮像素子上で合焦状態として結像するための合焦レンズと撮像素子との間の距離である。この図にあるように、被写体上のある点からの光（太陽などの光源からの光を被写体が反射させた光）は、光線ａ、ｂ、ｃ・・・と拡散しながら合焦レンズ（０４０１）に入射する。入射した光線ａ、ｂ、ｃ・・・は、合焦レンズを通過する際、それぞれの通過ポイントＡ，Ｂ，Ｃ・・・で屈曲し合焦ポイントＦ点で交わる。つまり合焦レンズと撮像素子とが合焦距離にある場合、このＦ点は撮像素子上にある。

図４の（２）に示すのは、撮像素子が（１）よりも合焦レンズ寄りにある場合の、合焦レンズを通過した光が撮像素子に当たる様子を模式的に表した図である。この図にあるように、被写体と合焦レンズ（０４０１）の距離は変わらないので、被写体上の点から拡散した光線ａ、ｂ、ｃ・・・は、合焦レンズ上の通過ポイントＡ，Ｂ，Ｃ・・・で（１）と同様に屈曲する。しかし撮像素子が手前にあるため、それぞれの光線はＦ点でひとつに集まる前に撮像素子（０４０２）に当たることになる。

ここで、遮蔽マスクなどの入射部を利用してＡ点を通過した光線のみを通過させその他Ｂ，Ｃ・・・を通過した光を遮断すると、撮像素子上のαのみに被写体からの光が当たることになる。また逆にＢ点を通過した光線のみを通過させその他Ａ，Ｃ・・・を通過した光を遮断すると、撮像素子上のβのみに被写体からの光が当たることになる。このように、合焦レンズと撮像素子との間の距離が合焦距離ではない場合、入射部の作用で合焦レンズ体の所定の位置を通過した光によって撮像素子上に生成された被写体の像には「ずれ」が生じることになる。

もちろん、図４の（３）に示すように、撮像素子が（１）よりも合焦レンズから離れている場合でも、（２）と同様に入射部を利用すると合焦レンズ体の所定の位置を通過した光により撮像素子上に生成された被写体の像には「ずれ」が生じることになる。

なお、上記説明では被写体上の点からの光によって生じるずれについて説明したが、厚みのある被写体像（点が三次元で集合した状態）であっても点と同様に一点の合焦ポイントＦを得ることは可能である。なぜならば、合焦レンズには被写界深度というものが存在し、被写界深度に応じて厚みによって生じる誤差も含めて被写体を合焦させることができるからである。もちろん被写界深度によって厚みの誤差を吸収して合焦ポイントＦを一点に決定するほかに、例えば複数ある合焦ポイントＦから任意のポイントを選択可能にしてもよいし、最大合焦ポイントＦ１と最小合焦ポイントＦ２との平均点を合焦ポイントとしてもよい。

続いて、ずれ量取得部でのずれ量の取得に関して図２３を利用して具体例を挙げながら説明する。例えば、異なるレンズ体位置ＡとＢが、左右方向に位置している。すると、この図にあるように撮像素子上の像αと像βも左右方向にずれて位置する。ここで、像αによって得られる、ある左右方向のラインＸ上の輝度値を画素ごとに取得する。例えば「・・・０，０，０，０、５（Ｐ１），３，０，０，５，２・・・」という具合である。一方、この像αからｈ画素分ずれた像βによって得られるラインＸ上の輝度値は、「・・・５，３，０，０，５（Ｐ２），２，０，０，０・・・」という具合である。このように像αと像βは同一の被写体によって生成された像であり、したがってずれた部分では同じ輝度値を有している。そのため像α上の画素Ｐ１の輝度値と、Ｐ１からｈ画素分ずれた像β上の画素Ｐ２の輝度値は「５」と等しくなる、と言える。

したがって、このラインＸ上の画素を１，２，３・・・・ｎとした場合の像αによる輝度値を「α（１）、α（２）、α（３）・・・・α（ｎ）」とし、像βによる輝度値を「β（１）、β（２）、β（３）・・・・β（ｎ）」とすると、「α（１）」からｈ画素分ずれた「β（１−ｈ）」が等しく、また、「α（２）」からｈ画素分ずれた「β（２−ｈ）」が等しく、・・・「α（ｎ）」からｈ画素分ずれた「β（ｎ−ｈ）」が等しい、という関係が成立する。もちろん、ずれ幅が画素幅と一致しているとは限らず、また状況によって両者の輝度も必ず同じであるわけではないので必ず等しいわけではないが、ほぼ等しく、その差分の値は小さくなるといえる。したがって、ずれに対応する各画素の差分の２乗和

である上記数式（Ａ）の「Ｓ（ｈ）」の値が最小となるｈを求めることで、ずれ量「ｈ」を算出することができる。具体的には、取得した像αによる輝度値α（ｎ）と取得した像βによる輝度値β（ｎ）を式（Ａ）に代入し、ｈの値を動かすことでｈの値ごとのＳ（ｈ）の値を求め比較することで最小のＳ（ｈ）を見つけ出す方法が挙げられる。

なお、このずれ量ｈを算出するためのラインＸはもちろん複数のラインの束であってもよい。また、輝度値を取得する位置や範囲に関しては、中央付近の被写体に対して合焦させるのであれば、中央部にある所定の幅のラインやラインの束の各画素の輝度値を取得すればよい。もちろん後述する被写体光選択部によって、ユーザーが所望する合焦対象となる被写体が含まれる領域を指定するなどして、輝度値を取得する位置や範囲が決定されてもよい。

このようにして意図的に発生させたずれの量を取得し、本実施例は以下に示す計算部において合焦距離を計算する。

「計算部」（０２０５）は、ずれ量取得部で取得したずれ量に基づいて合焦距離を計算する機能を有する。「合焦距離」とは、前述のとおり被写体の像を撮像素子上に合焦状態にて結像するための合焦レンズと撮像素子との間の距離をいう。

以下、図５を用いてこの計算部での合焦距離の計算の一例を簡単に説明する。図５の（１）にあるように、被写体からの光が合焦レンズ（０５０１）を通過し、合焦距離よりもレンズ寄りの撮像素子（０５０２）に当たっている。また、図示を省略した入射部の作用により撮像素子ではαとβの２つの像が取得される。このとき、合焦レンズと被写体の像の合焦ポイントＦとの間の距離を「Ｄ」とする。またずれ量を取得する際の合焦レンズと撮像素子との間の距離を「ｄ」、遮蔽マスクなどの入射部により関連付けられるレンズ体位置Ａ，Ｂの間の距離を「Ｈ」とする。そして前記ずれ量取得部で取得された、ひとつの被写体の生成する像であるαとβのずれの大きさ、すなわち距離を「ｈ」とする。すると、三角形の相似関係から「Ｈ：Ｄ＝ｈ：Ｄ−ｄ」の関係式が成立するので、次式
Ｄ＝{Ｈ／（Ｈ−ｈ）}×ｄ・・・（１）
が導かれる。Ａ，Ｂ間の距離「Ｈ」や合焦レンズと撮像素子間の距離「ｄ」は予め決めておくことが可能であるので、α，β間のずれ量「ｈ」が分かれば、合焦レンズと被写体の像の合焦ポイントＦとの間の距離、すなわち合焦距離「Ｄ」が計算により算出される。

一方、図５の（２）では、撮像素子と合焦レンズの間の距離が合焦距離よりも長い場合を示す。この図にあるように、（１）と同様に、合焦レンズと被写体の像の合焦ポイントＦとの間の距離を「Ｄ」、また合焦レンズと撮像素子との間の距離を「ｄ'」、入射部により関連付けられるレンズ体位置Ａ，Ｂの間の距離を「Ｈ」とする。そして前記ずれ量取得部で取得されたαとβのずれの大きさを「ｈ'」とする。すると、同様に「Ｈ：Ｄ＝ｈ：ｄ−Ｄ」の関係式が成立するので、次式
Ｄ＝{Ｈ／（Ｈ＋ｈ'）}×ｄ'・・・（２）
が導かれる。この場合でも（１）と同様の理由で合焦距離「Ｄ」は、ずれ量「ｈ'」が分かれば算出することが可能である。なおこの２つの式の使い分け処理は、例えば以下に示す方法で行われるとよい。撮像素子上のα及びβの位置関係が、Ａ及びＢの位置関係と同じ、例えばＡがＢよりも右にあり、Ａによって生成される像αがＢによって生成される像βよりも右にあれば合焦レンズと撮像素子の距離が（１）に示す状態であるとして（１）式の使用を選択する。一方、α及びβの位置関係がＡ及びＢの位置関係と逆であるならば、合焦レンズと撮像素子の距離が（２）に示す状態であるとして（２）式の使用を選択する。

以上のようにこれらの式とずれ量を利用して少ないステップ数で合焦距離を計算することができる。そして計算された合焦距離になるように撮像素子を移動することで簡単に被写体に合焦させることが可能になる。なお本実施例においては、合焦距離の算出後、従来のように合焦レンズを移動させ合焦を行うのではなく撮像素子を移動させ合焦を行ってもよい。なぜならば、合焦レンズを移動させると結果的に合焦レンズと被写体との間の距離が変化し、そのため撮影機構内の被写体像の合焦ポイントＦの位置自体、すなわち合焦距離自体も変化してしまうためである。もちろん、例えば前記説明した被写界深度を考慮に入れて、従来通りの合焦レンズを移動させる方式で合焦を行ってもよい。合焦レンズを移動させる場合には、撮像素子を移動させる場合に比べて装置構成を簡単にできるという効果がある。

また計算部で算出される合焦距離「Ｄ」に関して、ずれ量「ｈ」で一意に決まる関数であるということもできるので、その値は予め保持されている「ｈ」と「Ｄ」の対応テーブルを利用して取得されてもよい。この場合、ｈの値、例えば１ミクロンごとや一画素ごとの合焦距離Ｄの値をそれぞれ関連付けてテーブル化し、予めメモリなどの記憶媒体に蓄積しておく。そして計算部ではずれ量取得部で取得したずれ量に基づいてテーブルを参照し、対応する合焦距離Ｄを取得する。このように、計算部がずれ量と合焦距離の対応テーブルを保持することでさらに合焦距離の計算処理を簡略化し、合焦速度を向上させることができる。もちろん、ずれ量を取得する際の合焦レンズと撮像素子との間の距離「ｄ」が、前回撮影を中断したままの距離でデフォルトの位置ではない場合などでｄの値が不明であるときは、もうひとつの変数ｄによって合焦距離「Ｄ」も変わるので上記対応テーブルは使えず、「ｄ」の算出処理後に上記計算式を用いた計算処理が必要になる。

なお、「ｄ」の値の算出に関しては、合焦レンズと撮像素子との位置検出用センサを内蔵しそれによって距離を算出するなどの方法が挙げられる。

（実施例１の処理の流れ）図６に示すのは、本実施例の処理の流れの一例を表すフローチャートである。なお、以下に示す処理の流れは、方法、計算機に実行させるためのプログラム、またはそのプログラムが記録された読み取り可能な記録媒体として実施されうる（これは、本明細書のその他の処理の流れについても同様である）。

この図にあるように、まず、合焦レンズのレンズ体位置に関連付けて被写体からの光を入射する（ステップＳ０６０１）。つづいて、前記ステップＳ０６０１で入射した光のうちで異なるレンズ体位置に関連付けた光が撮像素子に生成する複数の像のずれ量を取得する（ステップＳ０６０２）。最後に、前記ステップＳ０６０２で取得したずれ量に基づいて合焦距離を計算する（ステップＳ０６０３）。

（実施例１の効果の簡単な説明）
以上のように、本実施例の合焦装置は、本来撮影装置が有している合焦レンズや撮像素子はそのまま利用し、それに遮蔽マスクや計算用のチップなどを加えただけの簡単な装置構成で実現できる。また、わずか２回の被写体の映像信号の取得によって合焦レンズと撮像素子間の最適な距離を決定することができる。したがって、山登り制御方式に比べ一瞬のシャッターチャンスでも素早く合焦することができ、より確実に撮影することができるようになる。

≪実施例２≫ （実施例２の概念）本実施例の合焦装置は、実施例１で説明した入射部が開閉手段を有する合焦装置を基本としている。そしてその開閉手段が、液晶シャッターにより光の通過及び遮蔽を行う構成であることを特徴とする。このように開閉手段が電気的な機構を有する液晶シャッターであることで、本実施例は遮蔽蓋を利用した機械的な機構よりも簡易な構成にすることが可能である。したがって、装置を小型化、軽量化することができる。

（実施例２の構成）図７に示すのは、液晶シャッターの一例を表す模式図である。「液晶シャッター」とは、２枚の透過板の間に液晶を満たし、電圧を加えることで液晶分子の向きを変化させ光の通過／遮断を行うことができるシャッターをいい、例えば通常のＴＮ液晶を利用した液晶シャッターであってもよいし、高分子分散液晶を利用した液晶シャッターであってもよい。この図にあるように、本実施例の液晶シャッターは、入射部である遮蔽マスクの開閉手段を構成し、電圧制御チップ等により制御される電圧の変化によって開閉切替を行う。液晶シャッターは、上記のようにガラスや偏光板で液晶を挟み込みそこに電極を配置すればいいという簡易な構成である。つまりこの液晶シャッターを利用することでバネやモーターなどの駆動機構を使った機械的な遮蔽蓋などの開閉手段に比べ、はるかに装置の構成を簡略化することができる。もちろん液晶シャッターは、上記説明したような遮蔽マスクの穴を構成する形態に何ら限定されない。合焦レンズが直接液晶シャッターである形態であってもよい。

（実施例２の効果の簡単な説明）以上のように、機械的な開閉手段ではなく液晶シャッターを利用することで装置構成を簡略化することができ、したがって、さらに装置を小型化、軽量化することが可能になる。

≪実施例３≫ （実施例３の概念）図８に示すのは、本実施例の合焦装置の入射部によって撮像素子上のずれた位置に結像した被写体像の一例を表す模式図である。本実施例の合焦装置は、入射部が複数のレンズ体位置ごとに異なった色の光を通過させるカラーフィルタ手段を有することを特徴とする。つまり、図８にあるように撮像素子上では入射部のカラーフィルタ手段によって位置がずれて結像した複数の像の色信号が像ごとに異なっている。したがって色信号の違いにより位置のずれた複数の像の映像信号を区別して取得することが可能なために、実施例１や２のように入射部の例えば液晶シャッターを交互に開閉しなくても、一度にずれ量を取得することができる。つまり、さらに合焦速度を向上させることができる。

（実施例３の構成）本実施例の合焦装置は、入射部がカラーフィルタ手段を有する。そしてずれ量を取得するために、前記カラーフィルタ手段により一のレンズ体位置ごとに撮像素子上に異なる色の像を生成する構成を有する。「カラーフィルタ手段」は、複数のカラーフィルタを有している。それによって、レンズ体位置ごとに異なった色の光を通過させることができる。

図９に示すのは、本実施例の合焦装置における入射部の構成の一例を説明するための図である。この図にあるように、本実施例では、例えば入射部である遮蔽マスクのそれぞれの穴が遮蔽蓋などではなく、カラーフィルタで覆われている。なお、穴Ａは赤色の光を通過させるカラーフィルタであり、穴Ｂは青色の光を通過させるカラーフィルタである。入射部である遮蔽マスクがこのような構成をとることで、前記図８のように被写体の像は異なった色でずれた形で撮像素子上に結ばれる。撮像素子では、まず一括してこれらの映像信号を取得する。そして取得した映像信号に含まれる赤と青のそれぞれの色信号ごとに映像信号を区別して蓄積する。そして色信号の違いに応じて赤色信号を含む映像信号により生成される像を穴Ａを通過した光による像α、また青色信号を含む映像信号より生成される像を穴Ｂを通過した光による像βとして、αとβのずれ量を実施例１で説明した処理と同様の処理により取得する。そしてそのずれ量に基づき合焦距離を計算する。もちろんカラーフィルタは、上記説明したような遮蔽マスクの穴に配される形態に何ら限定されない。

（実施例３の効果の簡単な説明）本発明の合焦装置では合焦距離を計算するために位置のずれた複数の像の映像信号をレンズ体位置に基づいて区別して取得する必要がある。そして本実施例では以上のような構成をとることで像の色信号の区別を行うことで像がどのレンズ体位置と関連付けられた光によって結ばれたのか、を区別することができる。つまり一度の映像信号の取得で合焦距離を計算することができるので、合焦速度をさらに早くすることが可能である。また、カラーフィルタ手段には、開閉手段など特別な機構が必要ないため、さらに装置の簡略化を図ることができる。

（実施例３のその他の例）
本実施例のように入射部がカラーフィルタ手段を有する合焦装置のその他の実施例を以下に説明する。本実施例のその他の合焦装置は、このカラーフィルタ手段のカラーフィルタが、通過する光が相互に補色関係となるフィルタであることを特徴とする。「補色関係」とは、互いに混ぜ合わせると無彩色（彩度のない色、例えば白、黒、及び灰色）になる色同士の関係を言う。例えば、青と黄色の組合せや、緑とマゼンダの組合せ、または赤とシアンの組合せなどが挙げられる。このように複数のカラーフィルタが補色関係にあることで、合焦距離の計算後、写真を実際に撮影するときに以下のような効果を奏する。撮像素子上の像が合焦状態にある場合、カラーフィルタが補色関係になければ、別々のカラーフィルタを通過した光が撮像素子上で混合し何らかの色信号を有する。そしてカラーフィルタ以外を通過して本来の色信号を正しく持っていた光とさらに混合し別の色信号になってしまう。したがって実際の撮影時に色が本来とは異なった写真を撮影してしまうことになる。そのため実施例３の場合などでは例えば撮影時にはカラーフィルタを取り除く、などの処理が必要になる。一方、カラーフィルタが補色関係にあれば、合焦状態でカラーフィルタを通過した光は撮像素子上で混合しても色信号を持たない無彩色になる。無彩色は明度のみをもつ色なのでカラーフィルタ以外を通過した正しい色信号の光と混ざり合っても別の色になることはない。つまり、上記その他の実施例の合焦装置により、撮影時にカラーフィルタを取り除く手間を省いたり、あるいは本来とは違った色で撮影するという事態を防いだりすることができる。

また、本実施例の別のその他の合焦装置は、前記カラーフィルタ手段のカラーフィルタがそれぞれ三原色のいずれか一の色成分のみを通過させることを特徴とする。図１０に示すのは、三原色について説明するための図である。この図にあるように、三原色には光と色の三原色がある。光の三原色とは、「赤」、「緑」、「青（青紫）」の３色をいい、色の三原色とは、「シアン（青）」、「マゼンダ（赤紫）」、「黄色」の３色をいう。この光や色の三原色は、それぞれの色を所定の割合で混合することにより、ほぼあらゆる色を生成することができるという性質がある。この性質から、撮像素子は光又は色の三原色を検出（識別）する機能を備え、検出した色信号の割合を計算して被写体像の色情報を取得する。したがって、この別のその他の例のようにカラーフィルタにより三原色の一色のみを通過させると、撮像素子は三原色の一色のみ有する光を検知することになる。つまり、色信号が何色であるか三原色の割合を計算する必要がなくなる。したがって、その分の処理を省くことができ処理速度を向上することができる。

≪実施例４≫ （実施例４の概念）本実施例の合焦装置は、入射部の作用により入射する光と関連付けられるレンズ体位置が合焦レンズの中心点を通る任意の一直線上に位置することを特徴とする。

（実施例４の構成）図１１に示すのは、本実施例の合焦レンズ上の、レンズ体位置の位置関係の一例を表す図である。この図の（１）にあるように、本実施例の合焦装置は、２つのレンズ体位置Ａ及びレンズ体位置Ｂが合焦レンズの中心点を通る任意の一直線上に位置している。一方（２）に示すように、レンズ体位置Ａとレンズ体位置Ｂとがそれぞれ別の直線上に位置している場合、例え合焦レンズの中心×からの距離が等しくても、ＡＢ間の距離は（１）のほうが長くなる。つまり通常円形である合焦レンズにおいて異なるレンズ体位置間の距離を長くするには、合焦レンズの中心点を通る任意の一直線上に両者を置けばよい、ということである。

つづいて、異なるレンズ体位置間の距離が長くなることにより奏しうる効果を以下に説明する。図１２に示すのは、ＡとＢとの距離の違いによりできる、ずれ量の差を表す図である。この図にあるように、それぞれのＡＢ間の距離Ｈ１とＨ２の間には「Ｈ１>Ｈ２」の関係が成り立っている。ここで両者によって生じるずれは、相似の関係に基づくので当然ＡＢ間の距離がＨ１である場合に発生する「ずれ」のほうが距離Ｈ２である場合に発生する「ずれ」よりも大きくなる。このようにＡＢ間の距離を長くすることでずれ量が大きくなれば、それだけより正確かつ詳細にずれ量を検出することができるので、ひいては正確な合焦距離を計算することが可能となる。

（実施例４のその他の例）
以下、実施例４のその他の例を説明する。本実施例の合焦装置は、入射部の作用により入射する光と関連付けられるレンズ体位置が合焦レンズの周縁部近傍に位置することを特徴とする。このように異なるレンズ体位置が周縁部近傍に位置すれば、当然中心付近に位置するよりもレンズ体位置間の距離は長くなる。したがってこの場合も上記実施例４と同様の効果を奏しうる。もちろん、異なるレンズ体位置が合焦レンズの中心点を通る任意の一直線上に位置し、かつ周縁部近傍に位置すれば、奏せられる効果もさらに高くなる。

また異なるレンズ体位置が合焦レンズの周縁部近傍にあるので、実際に撮影する際に発生する色情報の誤りなどの影響を少なくすることができる。なぜならば、例えば前記カラーフィルタで説明したように、カラーフィルタをそのままにしたまま実際の撮影を行うとカラーフィルタを通過した光の色が混ざって本来とは異なる色となった画像となる。しかし、その色情報を誤らせる原因となるカラーフィルタが周縁部の近傍にあれば、そのカラーフィルタを通って撮像素子上で結像する光の量も少なくなり、色情報の誤差の発生を抑えることができる。

≪実施例５≫ （実施例５の概念と構成）本実施例では、撮像素子に複数の像を生成する際の合焦レンズと前記撮像素子との間の距離が前記合焦レンズの焦点距離と等しくなるように合焦レンズと撮像素子とが配置されることを特徴とする。「焦点距離」とは、図１３に示すように、平行光線がレンズを通過し一点に収束する時のレンズ中心からその収束点(焦点Ｆ')までの距離をいい、レンズごとに固有の距離がある。つまりこの焦点距離とは、無限遠の被写体に焦点が合う距離ということになる。そして通常の被写体は無限遠よりは必ず手前にあるので、その被写体の合焦ポイントＦは必ず平行光線の収束点Ｆ'よりも後方にある、といえる。そのため、ずれ量を取得するために撮像素子が収束点F'にある場合、すなわちずれ量を取得するための合焦レンズと撮像素子との間の距離が合焦レンズの焦点距離である場合、撮像素子は常に合焦ポイントFよりもレンズ寄りにあることになる。したがって実施例1で述べた計算式（２）が適用されるような合焦レンズと撮像素子との距離関係にはなりえず、計算部での合焦距離の計算に際しては計算式（１）のみが適用されることが確定する。このことにより、実施例1のように２つの計算式のうち使用する式を判断するために撮像素子上の異なる像の位置関係を判断するなどの処理を省くことが可能になり、さらに合焦速度を向上させることができる。なお、合焦レンズが複数枚のレンズ群で構成されている場合の焦点距離は、レンズ群を、それと同じ効果を持つ一枚の凸レンズを仮想して置き換えた場合の焦点距離である。

≪実施例６≫ （実施例６の概念）図１４は、本実施例の概念の一例を表す図である。この図にあるように本実施例の合焦装置は、撮影空間の中央部分以外に合焦させたい被写体がいる場合でも、その希望する被写体にしっかりと合焦させて撮影を行うことができる。

（実施例６の構成）図１５に示すのは、本実施例における合焦装置の構成の一例を模式的に表す機能ブロック図である。この図にあるように、本実施例の「合焦装置」（１５００）は、実施例１ないし５を基本として「合焦レンズ」（１５０１）と、「撮像素子」（１５０２）と、「入射部」（１５０３）と、「ずれ量取得部」（１５０４）と、「計算部」（１５０５）と、を有する。そして特徴点として、さらに「被写体光選択部」（１５０６）と、を有する合焦装置である。なお、「合焦レンズ」と、「撮像素子」と、「入射部」と、「ずれ量取得部」と、「計算部」との各機能ブロックに関しては、実施例1での説明と同様であるので、その説明を省略する。

「被写体光選択部」（１５０６）は、撮影空間中の被写体からの光を選択する機能を有する。この被写体光選択部では、例えば所定の画素空間を特定するための情報（画素の位置情報など）を選択することにより上記機能を実現する。具体的には、選択した撮像素子上の所定の画素空間においてずれ量を取得して合焦距離を計算する。それにより図１５で示したように撮影空間内の所定の被写体に対して焦点を合わせることができる。この画素の位置情報などを取得するためのインターフェースとしては、例えば、予め固有の画素の位置情報などを有する「左上焦点モード」「右下焦点モード」などを選択可能に表示する方法が挙げられる。ユーザーは、ディスプレイに表示された被写体を見ながら、選択画面から希望するモードを選択することで撮影空間のどの部分に焦点を合わせるかを設定することができる。あるいは、撮影空間を表示したディスプレイ上の所望の点や空間を、ユーザーがカーソルなどで指定するインターフェースを利用して、該当する範囲を示す情報を取得してもよい。このようなインターフェースを利用して、被写体光選択部は、ずれ量取得部がずれ量を取得する際に利用する撮像素子の位置や範囲などを示す情報を選択する。

（実施例６の効果の簡単な説明）
以上のように、本実施例の合焦装置によって、撮影空間内の被写体の配置状態などに応じて、例えばユーザーの希望する被写体に合焦させることができる。

≪実施例７≫ （実施例７の概念）図１６に示すのは、本実施例における合焦装置の概念の一例を表す図である。この図にあるように、本来、同一の撮影空間内で被写体Ａと被写体Ｂが別々の距離にある場合、当然被写体Ａに焦点を合わせれば被写体Ｂの焦点は合っていない写真（１）が撮影される。逆に被写体Ｂに焦点を合わせると写真（２）のように、被写体Ａがいわゆる「ピンぼけ」してしまう。そこで本実施例の合焦装置は、上記説明した合焦装置の合焦速度の速さを活かし、それぞれに合焦させて写真（１）および写真（２）を撮影し、両者を合成することで被写体ＡとＢの両方に焦点の合った写真を生成する。

（実施例７の構成）図１７に示すのは、本実施例における合焦装置の機能ブロックの一例を表す図である。この図にあるように、本実施例の「合焦装置」（１７００）は、「計算部」（１７０１）が「小領域合焦距離計算手段」（１７０２）を有し、また「組合用画像取得部」（１７０３）と、「小領域画像取得部」（１７０４）と、「全体画像生成部」（１７０５）と、をさらに有する。なお、「合焦レンズ」、「撮像素子」、「入射部」、「ずれ量取得部」の各構成要件については、実施例１などで説明したものと同様であるとして、図示ならびにその説明は省略する。また、「計算部」に関しても実施例1と同様であるので説明は省略する。

「小領域合焦距離計算手段」（１７０２）は、小領域合焦距離を計算する機能を有する。「小領域合焦距離」とは、小領域ごとの合焦距離をいい、「小領域」とは、撮影空間を複数に分割した領域をいう。具体的には、図１８に示すような点線で区分された左右のそれぞれの領域が小領域の一例であり、左右の小領域の各々の合焦距離が小領域合焦距離である。この図にあるように、撮影空間は予め２つの小領域に分割（もちろん４分割、１６分割などであってもよい）されている。そして小領域ごとにずれ量取得部（図示省略）が被写体Ａの像のずれ量ｈ１や被写体Ｂの像のずれ量ｈ２を取得し、それぞれのずれ量に基づいて計算部の有するこの小領域合焦距離計算手段でそれぞれの小領域合焦距離を計算する。例えば小領域「右」は合焦距離がＤ１であり、小領域「左」の合焦距離はＤ２である、という具合である。また「右（を特定する範囲や位置を示す情報）」と「Ｄ１」、「左（を特定する範囲や位置を示す情報）」と「Ｄ２」という具合に、小領域を識別する情報とその小領域における合焦距離とを関連付けて取得することにより、複数の被写体に焦点の合った新たな画像を生成するために必要な小領域を撮影するための合焦距離と、その小領域が全体のどこに位置するのかを特定することができる。

「組合用画像取得部」（１７０３）は、小領域合焦距離計算手段（１７０２）により計算された小領域合焦距離にて複数の組合用画像を取得する機能を有する。「組合用画像」とは、撮影空間のいずれかの小領域に焦点が合った画像をいう。組合用画像は、例えば通常の写真のように撮影空間全体をそれぞれの小領域合焦距離で取得した複数の画像が挙げられる。その場合、後述する小領域画像取得部において、この複数の組合用画像から合焦状態の小領域部分を抽出し組み合わせる。この組合用画像取得部は、具体的には、撮影機構と取得した複数の小領域合焦距離に合わせて複数回の取得を行うよう撮影機構を制御する制御用チップと、からなる。これらの働きにより、自動的に複数の小領域合焦距離に応じた複数の組合用画像を取得することができる。この組合用画像取得部によって、合焦距離Ｄ１で撮影された小領域「右」に合焦した画像と、合焦距離Ｄ２で撮影された小領域「左」に合焦した画像とが、組合用画像として取得される。

「小領域画像取得部」（１７０４）は、組合用画像取得部の取得した組合用画像から、該小領域部分の画像を取得する機能を有する。組合用画像が前記撮影空間全体を撮影した画像である場合には、この小領域画像取得部では、組合用画像が撮影された合焦距離に関連付けられた小領域の位置や範囲を示す情報に基づいて組合用画像の中の必要な小領域（合焦状態の小領域）を特定する。そして、特定した小領域の画像情報のみを抽出し取得する。

「全体画像生成部」（１７０５）は、小領域画像取得部（１７０４）で取得した小領域部分の画像を組み合わせて全体画像を生成する機能を有する。この全体画像生成部は、具体的には、例えば上記のようにして合焦距離ごとに取得された複数の小領域画像を、小領域の位置を示す情報などに基づいて全体画像の元の位置に戻るように組み合わせる。このようにして、合焦状態にある小領域を組み合わせ、ひとつの画像を生成することで、同一の撮影空間内で複数の被写体に焦点の合った写真を撮影することができるようになる。

なお本実施例の合焦装置は、上記説明のように、合焦状態にある小領域を抽出するために撮影空間全体の画像を複数取得する以外に、組合用画像として最初から小領域部分のみを複数取得するようにしてもよい。こうすることで全体画像のうち使わない画像領域のデータを保持する必要がなくなるので、処理の際に保持するデータ量を少なくすることができる。具体的には、「組合用画像取得部」で、小領域の位置や範囲を示す情報に基づいて、その撮影空間内の小領域部分のみの画像を複数取得する。そして、「小領域画像取得部」では、後述する全体画像生成部で一枚の画像に組み合わせるために、全体の中での小領域の位置を特定するための位置を示す情報を取得し、その位置に対応した小領域画像を取得する。「全体画像生成部」では、小領域画像取得部で取得した小領域の位置を示す情報に基づいてひとつの画像を生成する。

（実施例７の処理の流れ）図１９に示すのは、本実施例の処理の流れの一例を表すフローチャートである。この図にあるように、まず、合焦レンズのレンズ体位置に関連付けて被写体からの光を入射させる（ステップＳ１９０１）。つづいて、前記ステップＳ１９０１で入射した光のうちで異なるレンズ体位置に関連付けた光が撮像素子に生成する複数の像のずれ量を、小領域ごとに取得する（ステップＳ１９０２）。次に、前記ステップＳ１９０２で取得した小領域ごとのずれ量に基づいて小領域合焦距離を計算する（ステップＳ１９０３）。つづいて、前記ステップＳ１９０３で計算された小領域合焦距離にて複数の組合用画像を取得する（ステップＳ１９０４）。さらに、前記ステップＳ１９０４で取得した組合用画像から、該小領域部分の画像を取得する（ステップＳ１９０５）。最後に、前記ステップＳ１９０５で取得した小領域画像を組み合わせて全体画像を生成する（ステップＳ１９０６）。

（実施例７の効果の簡単な説明）以上のように本実施例の合焦装置では、その合焦速度の速さを活かして、一枚の画像の中で複数の被写体に合焦させた写真を撮影することができる。

（実施例７のその他の例の概念）以下、実施例７のその他の例について説明する。図２０に示すのは、このその他の実施例の合焦装置の概念の一例を説明するための図である。この図にあるように、撮影空間内に１６分割された小領域がある。ここで例えば小領域１，２，５，６には一本の木が、小領域１１，１２，１５，１６には一人の人がそれぞれ被写体として存在している。すなわち、小領域１，２，５，６の小領域合焦距離はほぼ同じであると考えられる。同様に、小領域１１，１２，１５，１６の小領域合焦距離もほぼ同じであると考えられる。つまりこの同じ合焦距離を有する小領域の画像をまとめて取得することで、組合用画像の取得回数を減らすことができる。具体的には同じ合焦距離を有する小領域の面積を合計し比較し、面積の大きい小領域から画像を取得する。これにより、全部の被写体は無理でもなるべく多くの被写体に合焦させたい場合など、面積をもとに上記目的を果たすことができる。

（実施例７のその他の例の構成）
図２１に示すのは、本実施例のその他の合焦装置の機能ブロックの一例を表す図である。この図にあるように、この「合焦装置」（２１００）は、「計算部」（２１０１）が「小領域合焦距離計算手段」（２１０２）を有し、また「組合用画像取得部」（２１０３）と、「小領域画像取得部」（２１０４）と、「全体画像生成部」（２１０５）と、を有する。そして、特徴点としてさらに、「面積計算部」（２１０６）と、「比較部」（２１０７）と、を有する。なお、「合焦レンズ」、「撮像素子」、「入射部」、「ずれ量取得部」の各構成要件については、やはり図示ならびにその説明は省略する。また、「計算部」（２１０１）、「小領域合焦距離計算手段」（２１０２）と、「組合用画像取得部」（２１０３）と、「小領域画像取得部」（２１０４）と、「全体画像生成部」（２１０５）とに関しても上記説明と同様であるのでその説明は省略する。

「面積計算部」（２１０６）は、小領域合焦距離計算手段（２１０２）が計算した小領域合焦距離が同じである小領域の面積を合計する機能を有する。この面積の合計は、後述する比較部において面積を比較するために行われる。なお、「合焦距離が同じ」とは、様々な要因による誤差を考慮して所定の範囲の誤差内であれば同じであるとする。

「比較部」（２１０７）は、面積計算部（２１０６）で合計した面積を小領域合焦距離ごとに比較する機能を有する。面積は数値であるので、その比較は数値の大小の比較であればよい。

そしてこの合焦装置の「組合用画像取得部」（２１０３）は、比較部（２１０７）の比較結果に基づいて複数の組合用画像を取得する。例えば、比較結果から判明した面積の大きい順から対応する３つの合焦距離でのみ組合用画像の取得を行う。すると、すべての被写体に合焦させることはできないが、画面内の多くの空間を占める被写体に合焦させた写真を撮影することができる。そして、すべての被写体に対して合焦させて撮影するよりもより早い速度での撮影が可能となる。もちろん、小領域の面積合計の大きい順ではなく小さい順の合焦距離で組合用画像を取得することでわざとピンぼけ風味の写真を撮影してもよい。

（実施例７のその他の例の処理の流れ）図２２に示すのは、本実施例の処理の流れの一例を表すフローチャートである。この図にあるように、まず、合焦レンズのレンズ体位置に関連付けて被写体からの光を入射させる（ステップＳ２２０１）。次に、前記ステップＳ２２０１で入射した光のうちで異なるレンズ体位置に関連付けた光が撮像素子に生成する複数の像のずれ量を、小領域ごとに取得する（ステップＳ２２０２）。つづいて、前記ステップＳ２２０２で取得した小領域ごとのずれ量に基づいて小領域合焦距離を計算する
（ステップＳ２２０３）。ここで、前記ステップＳ２２０３で計算した小領域合焦距離が同じである小領域の面積を合計する（ステップＳ２２０４）。さらに、前記ステップＳ２２０４で合計した面積を小領域合焦距離ごとに比較する（ステップＳ２２０５）。つづいて、前記ステップＳ２２０５での比較結果に基づいて小領域合焦距離にて複数の組合用画像を取得する（ステップＳ２２０６）。さらに、前記ステップＳ２２０６で取得した組合用画像から、該小領域部分の画像を取得する（ステップＳ２２０７）。最後に、前記ステップＳ２２０７で取得した小領域画像を組み合わせて全体画像を生成する（ステップＳ２２０８）。

（実施例７のその他の例の効果の簡単な説明）以上のようにこの合焦装置によって、少ない回数で例えばより大きな面積に合焦した写真を撮影することができる。つまり、大きな面積に合焦した写真を撮影する際にも、撮影時の反応速度の向上、速い動きの被写体に対する追従の確保を可能とすることができる。

実施例１の合焦装置における合焦方法の概念の一例を簡単に説明するための図実施例１の合焦装置の構成の一例を模式的に表した機能ブロック図実施例１の合焦装置における入射部の一例を模式的に表す図実施例１の合焦装置において被写体からの光が合焦レンズを通過し撮像素子に当たる様子を模式的に表した図実施例１の合焦装置における計算部での合焦距離の計算の一例を簡単に説明するための図実施例１の処理の流れの一例を表すフローチャート実施例２の合焦装置における液晶シャッターの一例を表す模式図実施例２の合焦装置における入射部によって撮像素子上のずれた位置に結像した被写体像の一例を表す模式図実施例３の合焦装置における入射部の構成の一例を説明するための図実施例３のその他の例における三原色について説明するための図実施例４の合焦装置における合焦レンズ上のレンズ体位置の位置関係の一例を表す図実施例４の合焦装置においてレンズ体位置ＡとＢとの距離の違いによりできる、ずれ量の差を表す図実施例５における焦点距離について説明するための図実施例６の合焦装置における概念の一例を表す図実施例６の合焦装置の構成の一例を模式的に表した機能ブロック図実施例７における合焦装置の概念の一例を表す図実施例７における合焦装置の機能ブロックの一例を表す図実施例７における小領域の一例を説明するための図実施例７の処理の流れの一例を表すフローチャート実施例７のその他の例における合焦装置の概念の一例を説明するための図実施例７のその他の例における合焦装置の機能ブロックの一例を表す図実施例７のその他の例の処理の流れの一例を表すフローチャート実施例１の合焦装置におけるずれ量取得部でのずれ量の取得の一例について説明するための図

符号の説明

０２００合焦装置
０２０１合焦レンズ
０２０２撮像素子
０２０３入射部
０２０４ずれ量取得部
０２０５計算部

Claims

合焦レンズと、撮像素子と、を含む合焦装置であって、
前記合焦レンズの複数のレンズ体位置に関連づけて撮影空間中の被写体からの光を入射させる入射部と、
前記光のうちで異なるレンズ体位置に関連づけた光が前記撮像素子に生成する複数の像の間のずれ量を取得するずれ量取得部と、
前記ずれ量取得部で取得したずれ量に基づいて前記被写体の像を前記撮像素子上に合焦状態にて結像するための、合焦レンズと撮像素子との間の距離である合焦距離を計算する計算部と、
を有する合焦装置。
前記入射部は、複数のレンズ体位置ごとに切替可能に光の通過及び遮蔽を行う開閉手段を有し、
ずれ量を取得するために前記開閉手段によって、一のレンズ体位置ごとに前記撮像素子に像を生成する請求項１記載の合焦装置。
前記開閉手段は、液晶シャッターにより光の通過及び遮蔽を行う構成である請求項２に記載の合焦装置。
前記入射部は、複数のレンズ体位置ごとに異なった色の光を通過させるカラーフィルタを有するカラーフィルタ手段を有し、
ずれ量を取得するために、前記カラーフィルタ手段によって一のレンズ体位置ごとに前記撮像素子に異なる色の像を生成する請求項１記載の合焦装置。
前記カラーフィルタ手段のカラーフィルタは、複数のレンズ体位置を通過する光が相互に補色関係となるフィルタである請求項４記載の合焦装置。
前記カラーフィルタ手段のカラーフィルタは、それぞれ三原色のいずれか一の色成分のみを通過させる請求項４記載の合焦装置。
前記入射部は、前記異なるレンズ体位置が合焦レンズの中心点をとおる任意の一直線上に位置するように光を入射する請求項１ないし６のいずれか一に記載の合焦装置。
前記入射部は、前記異なるレンズ体位置が前記合焦レンズの周縁部近傍に位置するように光を入射する請求項１ないし７のいずれか一に記載の合焦装置。
前記合焦レンズと、前記撮像素子とは、
撮像素子に複数の像を生成する際の合焦レンズと前記撮像素子との間の距離が前記合焦レンズの焦点距離と等しくなるように配置される請求項１ないし８のいずれか一に記載の合焦装置。
撮影空間中の被写体からの光を選択する被写体光選択部をさらに有する請求項１ないし９のいずれか一に記載の合焦装置。
前記計算部は、撮影空間を複数に分割した小領域ごとの合焦距離である小領域合焦距離を計算する小領域合焦距離計算手段を有し、
前記小領域合焦距離計算手段により計算された小領域合焦距離にて複数の組合用画像を取得する組合用画像取得部と、
前記取得した組合用画像から、該小領域部分の画像を取得する小領域画像取得部と、
前記取得した小領域画像を組み合わせて全体画像を生成する全体画像生成部と、
を有する請求項１から１０に記載の合焦装置。
前記小領域合焦距離計算手段が計算した小領域合焦距離が同じである小領域の面積を合計する面積計算部と、
前記合計した面積を小領域合焦距離ごとに比較する比較部と、
をさらに有し、
前記組合用画像取得部は、前記比較結果に基づいて複数の組合用画像を取得する請求項１１記載の合焦装置。