JP2009282018A - 相関演算方法、相関演算装置、焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents
相関演算方法、相関演算装置、焦点検出装置および撮像装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】複数のデータが一次元上に配列された第1データ列と、複数のデータが一次元上に配列された第1データ列とは異なる第2データ列とを、一次元上で変位量を変えながら相対的に変位させ、複数の相関演算式により第1データ列と第2データ列の間の相関量を演算する(S220)。
【選択図】図12
Description
(2) 請求項2の発明は、請求項1に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式の内の少なくとも1つは、第1データ列の中の1つのデータと第2データ列の中の1つのデータとの乗算を含む相関演算式である。
(3) 請求項3の発明は、請求項2に記載の相関演算方法において、乗算を含む相関演算式が複数あり、それらの複数の乗算を含む相関演算式は、第1データ列の中の1つのデータと第2データ列の中の1つのデータとの乗算と、第1データ列中の他の1つのデータと第2データ列の中の他の1つのデータとの乗算とを含む部分相関演算式を含み、第1データ列の中の1つのデータと第1データ列の中の他の1つのデータとの間隔、および第2データ列の中の1つのデータと第2データ列の中の他の1つのデータとの間隔がともに所定間隔である。
(4) 請求項4の発明は、請求項3に記載の相関演算方法において、複数の乗算を含む相関演算式は、所定間隔が相異なる2種類の部分相関演算式を含む。
(5) 請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式により求めた複数の相関量を加算した相関量を求める。
(6) 請求項6の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式により求めた複数の相関量のそれぞれに対し信頼性を判定し、信頼性が高いと判定された相関量を抽出する。
(7) 請求項7の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、第1データ列と第2データ列に対して複数の相関演算式を予め定めた順序で適用し、相関量の演算を行うとともに該相関量の信頼性を判定し、信頼性が高いと判定された相関量を抽出したとき、複数の相関演算式による相関量の演算を終了する。
(8) 請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式は、第1データ列と第2データ列の間の歪みに対する特性がそれぞれ異なる演算式である。
(9) 請求項9の発明は、請求項8に記載の相関演算方法において、歪みが大きいとき、信頼性が高いと判定された相関量として、第1データと第2データとの乗算を含む相関演算式により演算された第1データ列と第2データ列の間の相関量を抽出する。
(10) 請求項10の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式は、第1データ列と第2データ列に加わるノイズに対する特性がそれぞれ異なる演算式である。
(11) 請求項11の発明は、請求項10に記載の相関演算方法において、ノイズが大きいとき、信頼性が高いと判定された相関量として、第1データと第2データとの乗算を含む相関演算式により演算された第1データ列と第2データ列の間の相関量を抽出する。
(12) 請求項12の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、複数の相関演算式は、第1データ列と第2データ列の空間周波数に対する特性がそれぞれ異なる演算式である。
(13) 請求項13の発明は、請求項1〜12のいずれか一項に記載の相関演算方法により、相関量の極値が得られる変位量を演算する演算手段を備える相関演算装置である。
(14) 請求項14の発明は、光学系を通って一対の像を形成する一対の光束を受光し、一対の像に応じた第1データ列と第2データ列とを出力する受光手段と、第1データ列と第2データ列の間の相関量の極値が得られる変位量を求める請求項13に記載の相関演算装置と、変位量に基づいて光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える焦点検出装置である。
(15) 請求項15の発明は、請求項14に記載の焦点検出装置において、受光手段は、マイクロレンズと該マイクロレンズを介して光学系からの光束を受光する光電変換部とを有する焦点検出画素が複数個配列されており、複数の焦点検出画素の出力に基づいて第1データ列と第2データ列を生成する。
(16) 請求項16の発明は、請求項15に記載の焦点検出装置と、撮像素子とを備える撮像装置である。
(17) 請求項17の発明は、請求項16に記載の撮像装置において、撮像素子は、同一基板上に配列される、光学系により結像される像を撮像する撮像画素と焦点検出画素とを有する。
An=αn+2・αn+1+αn+2,
Bn=βn+2・βn+1+βn+2 ・・・(1)
(1)式において、n=1〜N−2である。
F(x)=b0・G(x) ・・・(2)
(2)式においてb0は定数である。この一実施の形態では、一対のデータ列F(x)、G(x)が(2)式の関係を有する場合には一対のデータ列に“0次ケラレ”が発生しているという。一方、ケラレの程度が大きい場合には、次式のように一対の像信号は位置xに関する1次関数の関係になる。
F(x)=(b1+a1・x)・G(x) ・・・(3)
(3)式においてa1、b1(>b0)は定数である。
E(k)=Ai・Bi+spn+k−Bi+k・Ai+spn ・・・(4)
E1(k)=Ai・Bi+1+k−Bi+k・Ai+1 ・・・(5),
E2(k)=Ai・Bi+10+k−Bi+k・Ai+10 ・・・(6),
C(k)=Σ(|E1(k)|+|E2(k)|) ・・・(7)
なお、シフト量kは整数であり、一対のデータの検出ピッチを単位とした相対的なシフト量である。また、(7)式の積算演算(Σ)はデータ列の所定区間に亘って行われる。
C1(k)=Σ(|E1(k)|) ・・・(8),
C2(k)=Σ(|E2(k)|) ・・・(9)
ションデータである。図16は、一対の像データ(図中に■印と□印で表す)のグラフであり、横軸がデータ位置を、縦軸がデータ値をそれぞれ表す。ただし、図16では、一対の像データが重なって解りにくくなるのを避けるために、一対の像データの内の一方を他方に対して1データ位置分だけずらして表している。図16(a)は一対の像データ(sin波形:高周波)間に1次ケラレが発生した場合を示し、図16(b)は一対の像データ(sin波形:中周波)間に1次ケラレが発生した場合を示し、図16(c)は一対の像データ(sin波形:低周波)間に1次ケラレが発生した場合を示す。なお、図16(b)の像データの周期はデータピッチの10倍であり、C2(k)の演算パラメータspn=10と一致している。
x=kj+D/SLOP ・・・(10),
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(11),
D={C(kj−1)−C(kj+1)}/2 ・・・(12),
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj−1)−C(kj)} ・・・(13)
DEF=KX・PY・x ・・・(14)
(14)式において、PYは検出ピッチであり、KXは一対の測距瞳の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。
以上説明した一実施の形態では、(7)式に示すように、同じ形式の相関演算式において異なる演算パラメータspnによって求めた部分相関量のそれぞれの絶対値をとって加算し、加算した値を積算した相関量C(k)を用いて像ズレ検出を行っているが、演算パラメータspnは1と10以外の組合せでもよいし、3個以上の演算パラメータspnの組合せでも構わない。また、相関演算式は(7)式に示す式に限定されず、例えば(17)式に示すような相関演算式の演算パラメータspnを異ならせたものを採用することもできる。
C(k)=Σ|Ai−Bi+k| ・・・(15),
C(k)=Σ|Ai・Bi+spn+k−Bi+k・Ai+spn| ・・・(16),
C(k)=Σ|Ai 2・Bi−spn+k・Bi+spn+k−Bi+k 2・Ai−spn・Ai+spn| ・・・(17)
(15)式〜(17)式において、積算演算(Σ)はサフィックスiをデータ列の所定区間に亘って順次移動させて行われる。
シフト量k(単位:データピッチ)を、縦軸が相関量C(k)の値をそれぞれ表す。図26(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ図23(a)、(b)、(c)、(d)の像データに対応した相関量C(k)のグラフである。
撮像素子における焦点検出エリアの配置は図2に限定されることはなく、対角線方向や、その他の位置に水平方向および垂直方向に焦点検出エリアを配置することも可能である。
Claims (17)
- 複数のデータが一次元上に配列された第1データ列と、複数のデータが一次元上に配列された前記第1のデータ列とは異なる第2データ列とを、一次元上で変位量を変えながら相対的に変位させ、複数の相関演算式により前記第1データ列と前記第2データ列の間の相関量を演算することを特徴とする相関演算方法。
- 請求項1に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式の内の少なくとも1つは、前記第1データ列の中の1つのデータと、前記第2データ列の中の1つのデータとの乗算を含む相関演算式であることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項2に記載の相関演算方法において、
前記乗算を含む相関演算式が複数あり、
それらの複数の乗算を含む相関演算式は、前記第1データ列の中の1つのデータと前記第2データ列の中の1つのデータとの乗算と、前記第1データ列の中の他の1つのデータと前記第2データ列の中の他の1つのデータとの乗算とを含む部分相関演算式を含み、
前記第1データ列の中の1つのデータと前記第1データ列の中の他の1つのデータとの間隔、および前記第2データ列の中の1つのデータと前記第2データ列の中の他の1つのデータとの間隔がともに所定間隔であることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項3に記載の相関演算方法において、
前記複数の乗算を含む相関演算式は、前記所定間隔が相異なる2種類の前記部分相関演算式を含むことを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式により求めた複数の相関量を加算した相関量を求めることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式により求めた複数の相関量のそれぞれに対し信頼性を判定し、前記信頼性が高いと判定された相関量を抽出することを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記第1データ列と前記第2データ列に対して前記複数の相関演算式を予め定めた順序で適用し、相関量の演算を行うとともに該相関量の信頼性を判定し、前記信頼性が高いと判定された相関量を抽出したとき、前記複数の相関演算式による前記相関量の演算を終了することを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式は、前記第1データ列と前記第2データ列の間の歪みに対する特性がそれぞれ異なる演算式であることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項8に記載の相関演算方法において、
前記歪みが大きいとき、前記信頼性が高いと判定された相関量として、前記第1データと前記第2データとの乗算を含む相関演算式により演算された前記第1データ列と前記第2データ列の間の相関量を抽出することを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式は、前記第1データ列と前記第2データ列に加わるノイズに対する特性がそれぞれ異なる演算式であることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項10に記載の相関演算方法において、
前記ノイズが大きいとき、前記信頼性が高いと判定された相関量として、前記第1データと前記第2データとの乗算を含む相関演算式により演算された前記第1データ列と前記第2データ列の間の相関量を抽出することを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の相関演算方法において、
前記複数の相関演算式は、前記第1データ列と前記第2データ列の空間周波数に対する特性がそれぞれ異なる演算式であることを特徴とする相関演算方法。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の相関演算方法により、前記相関量の極値が得られる前記変位量を演算する演算手段を備えることを特徴とする相関演算装置。
- 光学系を通って一対の像を形成する一対の光束を受光し、前記一対の像に応じた第1データ列と第2データ列とを出力する受光手段と、
前記第1データ列と前記第2データ列の間の相関量の極値が得られる変位量を求める請求項13に記載の相関演算装置と、
前記変位量に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項14に記載の焦点検出装置において、
前記受光手段は、マイクロレンズと該マイクロレンズを介して前記光学系からの光束を受光する光電変換部とを有する焦点検出画素が複数個配列されており、前記複数の焦点検出画素の出力に基づいて前記第1データ列と前記第2データ列を生成することを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項15に記載の焦点検出装置と、
撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項16に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、同一基板上に配列される、前記光学系により結像される像を撮像する撮像画素と前記焦点検出画素とを有することを特徴とする撮像装置。
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