JP2021018309A - 位相差検出装置、撮像装置、撮像システム、移動体、位相差検出方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】位相差検出の精度は、受光素子対の配置と物体の空間周波数及び／又は位相に依存して大きく低下する場合がある。【解決手段】位相差検出装置は、レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する。位相差検出装置は、位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得し、第１の向きを向いている状態で検出したときの受光素子対に対応する第２の向きに位相差検出装置を変化させ、レンズが第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得し、第１の位相差情報及び第２の位相差情報に基づいて位相差を検出するように構成された回路を備える。【選択図】図１８

Description

本発明は、位相差検出装置、撮像装置、撮像システム、移動体、位相差検出方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、撮像素子を用いて位相差検出方式の自動焦点（ＡＦ）を行うための技術が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００９−２１７０７４号公報

位相差検出の精度は、受光素子対の配置と物体の空間周波数及び／又は位相に依存して大きく低下する場合がある。

本発明の一態様に係る位相差検出装置は、レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する。位相差検出装置は、位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得するよう構成された回路を備えてよい。回路は、第１の向きを向いている状態で検出したときの受光素子対に対応する第２の向きに位相差検出装置を変化させるよう構成されてよい。回路は、位相差検出装置が第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得するよう構成されてよい。回路は、第１の位相差情報及び第２の位相差情報に基づいて位相差を検出するよう構成されてよい。

第１の位相差情報は、レンズが第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された像の第１の位相差を示してよい。第２の位相差情報は、レンズが第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された像の第２の位相差を示してよい。回路は、第１の位相差及び第２の位相差の平均化によって位相差を検出するように構成されてよい。

レンズの焦点距離をｆ、受光素子対の間隔をｄ、第１の向きと第２の向きとがなす角度をθとして、回路は、ｆ・ｔａｎθ＝ｄ×（Ｎ＋ｘ）を満たすように、レンズの向きを第１の向きから第２の向きに変化させるように構成されてよい。Ｎは０以上の整数であり、ｘは０．１以上０．９以下であってよい。

受光素子対は、撮像装置が備えるイメージセンサの撮像面に設けられてよい。

回路は、撮像装置の向きを変化させることで、レンズを第１の向きから第２の向きに変化させるように構成されてよい。

撮像装置は、移動体が備える支持機構によって姿勢が制御可能に支持されてよい。回路は、支持機構を用いてレンズを第１の向きから第２の向きに変化させるように構成されてよい。

回路は、位相差に基づいてレンズが備えるフォーカスレンズの位置を制御するように構成されてよい。

回路は、受光素子対を受光させる第１の期間における位相差検出装置の平均的な位置と、受光素子対を受光させる第２の期間における位相差検出装置の焦点の平均的な位置との差が異なるように、位相差検出装置の向きを変えながら第１の期間及び第２の期間にそれぞれ受光素子対に受光させるよう構成されてよい。回路は、第１の期間に受光素子対によって検出された第１の位相差情報と、第２の期間に受光素子対によって検出された第２の位相差情報とに基づいて位相差を検出するよう構成されてよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の位相差検出装置と、レンズと、レンズを通過した光を受光するイメージセンサとを備えてよい。

本発明の一態様に係る撮像システムは、上記の撮像装置と、撮像装置の姿勢を制御可能に支持する支持機構とを備えてよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記の撮像装置を搭載して移動してよい。

本発明の一態様に係る位相差検出方法は、レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する。位相差検出方法は、レンズを備える位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得する段階を備えてよい。位相差検出方法は、第１の向きを向いている状態で検出したときの受光素子対に対応する第２の向きに位相差検出装置を変化させる段階を備えてよい。位相差検出方法は、レンズが第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する段階を備えてよい。位相差検出方法は、第１の位相差情報及び第２の位相差情報に基づいて位相差を検出する段階を備えてよい。

本発明の一態様に係るプログラムは、レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出するためのプログラムであってよい。プログラムは、レンズを備える位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、第１の向きを向いている状態で検出したときの受光素子対に対応する第２の向きに位相差検出装置を変化させる段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、位相差検出装置が第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、第１の位相差情報及び第２の位相差情報に基づいて位相差を検出する段階をコンピュータに実行させてよい。

本発明の一態様によれば、位相差検出方式の検出精度を高めることができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る撮像システム１０の外観斜視図である。 撮像システム１０の機能ブロックを示す図である。 イメージセンサ１２０が備える複数の受光素子の配列の一部を概念的に示す。 デフォーカス量とＰＤ値の関係性の一例を模式的に示す。 焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向にずらした状態を示す。 焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向にずらした状態を示す。 焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向にずらした状態を示す。 焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向にずらした状態を示す。 焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向にずらした状態を示す。 図５の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。 図６の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。 図７の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。 図８の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。 図９の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。 被写体のずれ量とＰＤ値の誤差との関係を示すものである。 レンズ１５４の角度とイメージセンサ１２０上におけるレンズ１５４の焦点の変化量との関係を示す。 被写体のずれ量とＰＤ値の誤差との関係を被写体のずらし量毎に示すものである。 撮像制御部１１０が実行する合焦制御フローを示す。 撮像装置１００の向きを変えながら撮像する場合の制御例を示す。 無人航空機（ＵＡＶ）の一例を示す。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び／またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

図１は、本実施形態に係る撮像システム１０の外観斜視図である。撮像システム１０は、撮像装置１００、支持機構２００、及び把持部３８０を備える。支持機構２００は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてロール軸、ピッチ軸、ヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。支持機構２００は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更、または維持してよい。支持機構２００は、ロール軸駆動機構２０１、ピッチ軸駆動機構２０２、及びヨー軸駆動機構２０３を備える。支持機構２００は、ヨー軸駆動機構２０３が固定される基部２０４をさらに備える。把持部３８０は、基部２０４に固定される。把持部３８０は、操作インタフェース３０１、及び表示部３０２を備える。撮像装置１００は、ピッチ軸駆動機構２０２に固定される。

操作インタフェース３０１は、撮像装置１００及び支持機構２００を操作するための命令をユーザから受け付ける。操作インタフェース３０１は、撮像装置１００による撮影及び／又は録画を指示するシャッター及び／又は録画ボタンを含んでよい。操作インタフェース３０１は、撮像システム１０の電源をオンまたはオフ、及び撮像装置１００の静止画撮影モードまたは動画撮影モードの切り替えを指示する電源及び／又はファンクションボタンを含んでよい。

表示部３０２は、撮像装置１００により撮像される画像を表示してよい。表示部３０２は、撮像装置１００及び支持機構２００を操作するためのメニュー画面を表示してよい。表示部３０２は、撮像装置１００及び支持機構２００を操作するための命令を受け付けるタッチパネルディスプレイでよい。

ユーザは、把持部３８０を把持して撮像装置１００により静止画または動画を撮影する。撮像装置１００は、合焦制御を実行する。撮像装置１００は、コントラストオートフォーカス（コントラストＡＦ）、位相差ＡＦ、像面位相差ＡＦなどを実行してよい。撮像装置１００は、撮像装置１００により撮像された少なくとも２つの画像のぼけ度合いからフォーカスレンズの合焦位置を予測することで合焦制御を実行してもよい。

図２は、撮像システム１０の機能ブロックを示す図である。撮像装置１００は、撮像制御部１１０、イメージセンサ１２０、メモリ１３０、レンズ制御部１５０、レンズ駆動部１５２、及び複数のレンズ１５４を備える。

イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ１５４を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラ、システムオンチップ（ＳＯＣ）などにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、回路の一例である。撮像制御部１１０は、把持部３８０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。

メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。把持部３８０は、撮像装置１００により撮像された画像データを保存するための他のメモリを備えてよい。把持部３８０は、把持部３８０の筐体からメモリを取り外し可能なスロットを有してよい。

複数のレンズ１５４は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ１５４の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ制御部１５０は、撮像制御部１１０からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部１５２を駆動して、１または複数のレンズ１５４を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。レンズ駆動部１５２は、複数のレンズ１５４の少なくとも一部または全部を光軸方向に移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含んでよい。レンズ駆動部１５２は、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータなどの電動機を含んでよい。レンズ駆動部１５２は、電動機からの動力をカム環、ガイド軸などの機構部材を介して複数のレンズ１５４の少なくとも一部または全部に伝達して、複数のレンズ１５４の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させてよい。本実施形態において、複数の１５４の全体を「レンズ１５４」と呼ぶ場合がある。

撮像装置１００は、姿勢制御部２１０、角速度センサ２１２、及び加速度センサ２１４をさらに備える。角速度センサ２１２は、撮像装置１００の角速度を検出する。角速度センサ２１２は、撮像装置１００のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸回りのそれぞれの角速度を検出する。姿勢制御部２１０は、角速度センサ２１２から撮像装置１００の角速度に関する角速度情報を取得する。角速度情報は、撮像装置１００のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸回りのそれぞれの角速度を示してよい。姿勢制御部２１０は、加速度センサ２１４から撮像装置１００の加速度に関する加速度情報を取得する。加速度情報は、撮像装置１００の振動の大きさを表す振動レベルを示してよい。加速度情報は、撮像装置１００のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸のそれぞれの方向の加速度を示してもよい。

角速度センサ２１２、及び加速度センサ２１４は、イメージセンサ１２０及びレンズ１５４などを収容する筐体内に設けられてよい。本実施形態では、撮像装置１００と支持機構２００とが一体的に構成される形態について説明する。しかし、支持機構２００が、撮像装置１００を着脱可能に固定する台座を備えてよい。この場合、角速度センサ２１２、及び加速度センサ２１４は台座など撮像装置１００の筐体の外に設けられてよい。

姿勢制御部２１０は、角速度情報及び加速度情報に基づいて、撮像装置１００の姿勢を維持または変更すべく、支持機構２００を制御する。

撮像制御部１１０は、撮像装置１００に撮像される画像内の予め定められた領域に位置付けられる被写体に焦点が合うように合焦制御を実行する。撮像制御部１１０は、ＰＤＡＦ（Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）を実行する。撮像制御部１１０は、例えば、像面位相差検出方式でオートフォーカス制御を実行する。

イメージセンサ１２０は、像面位相差検出用の複数の受光素子対を有してよい。撮像制御部１１０は、複数の受光素子対から出力される複数の一対の画像信号から位相差検出値（ＰＤ値）を取得してよい。撮像制御部１１０は、ＰＤ値からデフォーカス量、及びフォーカスレンズの移動方向を特定してよい。撮像制御部１１０は、特定されたデフォーカス量及びフォーカスレンズの移動方向に従って、フォーカスレンズを移動させて、合焦制御を実行してよい。

撮像制御部１１０は、動画を構成するフレームから予め定められた条件を満たす被写体を検出して、検出された被写体を含む領域の画像信号からＰＤ値を導出する。撮像制御部１１０は、ＰＤ値からデフォーカス量及びフォーカスレンズの移動方向を特定して、特定されたデフォーカス量及びフォーカスレンズの移動方向に基づいて、フォーカスレンズを移動させることで、合焦制御を実行する。

撮像制御部１１０は、撮像システム１０の使用者が指定した領域の画像信号からＰＤ値を取得してよい。撮像制御部１１０は、検出された被写体を含む領域のＰＤ値からデフォーカス量及びフォーカスレンズの移動方向を特定して、特定されたデフォーカス量及びフォーカスレンズの移動方向に基づいて、フォーカスレンズを移動させることで、合焦制御を実行してよい。

本実施形態において、撮像制御部１１０は、レンズ１５４の異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する。なお、レンズ１５４の異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対のことを単に「受光素子対」と呼ぶ場合がある。

撮像制御部１１０は、レンズ１５４が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得する。本実施形態では、撮像装置１００におけるレンズ１５４の向きは固定されているので、レンズ１５４の向きを「撮像装置１００の向き」と言い換えることができる。撮像制御部１１０は、第１の向きを向いている状態で検出したときの受光素子対に対応する第２の向きにレンズ１５４を変化させ、レンズ１５４が第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する。具体的には、撮像制御部１１０は、レンズ１５４の焦点の位置が瞳分割方向における複数の受光素子対の間隔のＮ＋ｘ倍だけ変化するように、レンズ１５４の向きを瞳分割方向に第１の向きから第２の向きに変化させ、レンズ１５４が第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する。Ｎは０以上の整数である。ｘは０．１以上、０．９以下である。例えば、イメージセンサ１２０が備える撮像用の受光素子の間隔をｄ１とし、受光素子対の間隔をｄ２とすると、Ｎは、０から２５６の整数にｄ１を乗じた値をｄ２で除算したときの商である。Ｎの上限が２５６に基づいて定められるのは、一般的にイメージセンサで注目領域とされる領域（ＲＯＩ： Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の画素数が２５６であるからである。撮像制御部１１０は、第１の位相差情報及び第２の位相差情報に基づいて位相差を検出する。

第１の位相差情報は、レンズ１５４が第１の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された像の第１の位相差を示す。第２の位相差情報は、レンズ１５４が第２の向きを向いている状態で受光素子対によって検出された像の第２の位相差を示す。撮像制御部１１０は、第１の位相差及び第２の位相差を平均化することによって、位相差を検出する。このように、位相差情報は、複数の受光素子対から得られる１対の画像信号に基づいて算出されるＰＤ値であってよい。なお、位相差情報は、複数の受光素子対から得られる１対の画素信号そのものであってよい。

レンズ１５４の焦点距離をｆ、対となる受光素子対の間隔をｄ、第１の向きと第２の向きとがなす角度をθとすると、撮像制御部１１０は、ｆ・ｔａｎθ＝ｄ×（Ｎ＋ｘ）を満たすように、レンズ１５４向きを第１の向きから第２の向きに変化させる。受光素子対は、撮像装置が備えるイメージセンサの撮像面に設けられる。

撮像制御部１１０は、撮像装置の向きを変化させることで、レンズ１５４を第１の向きから第２の向きに変化させる。撮像制御部１１０は、支持機構２００を用いてレンズ１５４を第１の向きから第２の向きに変化させる。撮像制御部１１０は、検出した位相差に基づいてレンズ１５４が備えるフォーカスレンズの位置を制御する。

撮像制御部１１０は、受光素子対を露光する第１の期間における撮像装置１００の平均的な位置と、受光素子対を露光する第２の期間における撮像装置１００の平均的な位置との差が異なるように、レンズ１５４の向きを変えながら第１の期間及び第２の期間にそれぞれ受光素子対を露光する。具体的には、撮像制御部１１０は、受光素子対を露光する第１の期間におけるレンズ１５４の焦点の平均的な位置と、受光素子対を露光する第２の期間におけるレンズ１５４の焦点の平均的な位置との差が瞳分割方向に受光素子対の間隔のＮ＋ｘ倍になるように、レンズ１５４の向きを変えながら第１の期間及び第２の期間にそれぞれ受光素子対を露光する。撮像制御部１１０は、第１の期間に受光素子対によって検出された第１の位相差情報と、第２の期間に受光素子対によって検出された第２の位相差情報とに基づいて位相差を検出する。

図３は、イメージセンサ１２０が備える複数の受光素子の配列の一部を概念的に示す。イメージセンサ１２０はマトリクス状に配置された複数の受光素子を備える。イメージセンサ１２０の撮像面は、図３に示す受光素子の配列パターンの繰り返しによって形成される。

イメージセンサ１２０が備える受光素子のうち、一部の受光素子３１０及び受光素子３１０が焦点検出用の受光素子として用いられ、他の受光素子３００が撮像用の受光素子として用いられる。撮像用の受光素子３００は、それぞれ予め定められた色成分の画素信号を生成する。受光素子３００は、例えば、ベイヤ配列の画素信号を生成する。本実施形態において、受光素子３００を「画素」と呼ぶ場合がある。

本実施形態では、瞳分割方向が水平画素方向である例を示す。本実施形態では、瞳分割方向が左右方向であるとして説明する。受光素子３１０は、左側に設けられた開口を通過した光束を受光する。受光素子３２０は、右側に設けられた開口を通過した光束を受光する。受光素子３１０及び受光素子３２０は、複数のレンズ１５４の射出瞳のうち互いに異なる瞳を通過した光を受光する位相差検出用の受光素子対を形成する。本実施形態では、焦点検出用の１つの受光素子対を形成する受光素子３１０及び受光素子３２０は、垂直画素方向に異なる位置に設けられる。具体的には、受光素子３１０と受光素子３２０との間隔は６画素である。

焦点検出用の受光素子対は、瞳分割方向に予め定められた間隔で配置されている。本実施形態では、受光素子３１０及び受光素子３２０はそれぞれ、水平方向に８画素毎に設けられている。

なお、焦点検出の精度を高めるためには受光素子３１０及び受光素子３２０を近くに配置することが望ましいが、画質向上のためには、受光素子３１０及び受光素子３２０を離して配置することが望ましい。図３に示されるように、垂直方向において焦点検出用の受光素子は、受光素子３１０、受光素子３２０、受光素子３２０、及び受光素子３１０の順で配置される。これにより、焦点検出用の受光素子全体としてみた場合に、受光素子３１０及び受光素子３２０の繰り返しパターンが現れないようにしている。

図４は、デフォーカス量とＰＤ値の関係性の一例を模式的に示す。ＰＤ値は、受光素子３１０から出力される画像信号と受光素子３２０から出力される画像信号から算出される位相差を示す。

図４の７本の線４１０、線４２０、線４３０、線４４０、線４５０、線４６０及び線４７０はそれぞれ、フォーカスレンズを全範囲で動かしたときに得られるＰＤ値のデフォーカス量依存性を示す。図４の７本の線は、被写体の７個の状態に対応する。図４に示されるように、デフォーカス量とＰＤ値の関係性は、被写体の状態によって変わることが分かる。特に、デフォーカス量が小さい範囲、すなわち、合焦状態に近い場合に、被写体の状態によるＰＤ値のばらつきが大きくなる。

理想的には、デフォーカスの全領域において、被写体の状態によらずデフォーカス量とＰＤ値とは線型関係があることが望まれる。しかし、図４に示されるように、被写体の状態によっては、デフォーカス量とＰＤ値とが線型関係から大きく外れる場合がある。そのため、被写体の状態によっては、被写体に速やかに合焦させることができない場合がある。

図５から図１４は、デフォーカス量とＰＤ値とが線形関係から外れる原因を説明するための図である。図５から図９は、斜めの傾斜部分を持つ被写体の像がイメージセンサ１２０上に投影された状態を模式的に示す。なお、図５から図９は、被写体に対してレンズ１５４が合焦している状態を示す。

図５、図６、図７、図８及び図９は順に、焦点検出用の受光素子対の位置に対して、被写体の像の位置を瞳分割方向に２画素ずつずらしていった場合の状態を示す。焦点検出用の受光素子対の間隔（本実施形態では８画素）を１ピッチとすると、受光素子の「２画素」は１／４ピッチに対応する。よって、図５の状態と図９の状態とは、被写体の位置が１ピッチ分異なる位置にある状態を示す。

図１０から図１４は、図５から図９の各状態における複数の受光素子３１０の出力波形Ｌと複数の受光素子３２０の出力波形Ｒとを示す。図１０、図１１、図１２、図１３及び図１４は、それぞれ図５、図６、図７、図８及び図９の状態における複数の受光素子３１０の出力波形Ｌと複数の受光素子３２０の出力波形Ｒとを示す。なお、受光素子３１０の出力波形Ｌは、水平方向に同じ位置にある２つの受光素子３１０の出力値の平均値を規格化することにより得られた波形である。また、受光素子３２０の出力波形Ｒは、水平方向に同じ位置にある２つの受光素子３２０の出力値の平均値を規格化することにより得られた波形である。図１０、図１１、図１２、図１３及び図１４の横軸は、図５、図６、図７、図８及び図９の状態における複数の受光素子３１０と複数の受光素子３２０を紙面左側から番号付けしたものに対応する。紙面の一番左側の列方向に存在する複数の受光素子３１０と複数の受光素子３２０が１に対応する。

まず、図１２に示されるように、被写体が図７に示される状態にある場合、受光素子３１０の出力波形Ｌは受光素子３２０の出力波形Ｒと一致している。したがって、位相差は０である。

図１０は、図５の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。すなわち、図１０は、被写体が図７の状態に比べて左に０．５ピッチずれた状態で得られた出力波形を示す。図１０に示されるように、受光素子３１０の出力波形Ｌと受光素子３２０の出力波形Ｒは、受光素子対の２番目と受光素子対の３番目の間の位置において縦軸を基準として線対称な波形を示している。したがって、図５のように、図７の状態に比べて被写体が左に０．５ピッチずれている場合、出力波形Ｌと出力波形Ｒを平均すると、位相差は０と算出される。

図１１は、図６の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。すなわち、図１１は、被写体が図７の状態に比べて左に０．２５ピッチずれた状態で得られた出力波形を示す。図１１に示されるように、受光素子３１０の出力波形Ｌと受光素子３２０の出力波形Ｒは、受光素子対の２番目と受光素子対の３番目の間の位置において縦軸を基準として非対称である。したがって、図６のように、図７の状態に比べて被写体が左に０．２５ピッチずれている場合、出力波形Ｌと出力波形Ｒを平均しても、位相差は０にはならい。出力波形Ｌを基準とすると出力波形Ｒはマイナスになる。

図１３は、図８の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。すなわち、図１３は、被写体が図７の状態に比べて右に０．２５ピッチずれた状態で得られた出力波形を示す。図１３に示されるように、受光素子３１０の出力波形Ｌと受光素子３２０の出力波形Ｒは、受光素子対の２番目と受光素子対の３番目の間の位置において縦軸を基準として非対称である。したがって、図８のように、図７の状態に比べて被写体が右に０．２５ピッチずれている場合、出力波形Ｌと出力波形Ｒを平均しても、位相差は０にはならい。出力波形Ｌを基準とすると出力波形Ｒはプラスになる。

図１４は、図９の状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の出力波形を示す。すなわち、図１４は、被写体が図７の状態に比べて右に０．５ピッチずれた状態で得られた出力波形を示す。図１４に示されるように、受光素子３１０の出力波形Ｌと受光素子３２０の出力波形Ｒ受光素子対の３番目と受光素子対の４番目の間の位置において縦軸を基準として線対称な波形を示している。したがって、図１４のように、図７の状態に比べて被写体が左に０．５ピッチずれている場合、出力波形Ｌと出力波形Ｒを平均すると、位相差は０と算出される。

図５から図１４にかけて、被写体を−０．５ピッチから＋０．５ピッチの範囲内で０．２５ピッチずつずらした場合について説明した。被写体をさらに大きくずらしていくと、０．２５ピッチ毎に例えば図６、図７、図８、図９の状態が繰り返し現れることになる。

以上に説明したように、焦点検出用の受光素子対と被写体との間の位置関係によって、焦点検出用の受光素子対の出力波形に位相差が生じる場合が生じ得る。合焦状態から大きく外れている場合は、被写体像がぼけることによって複数の受光素子対で同じ被写体像を検出することになるため、位相差の検出誤差は比較的に小さくなる。一方、被写体に合焦している場合に、相差の検出誤差が大きくなり得る。これにより、図４に示したように、被写体の位置関係等によって、特に合焦状態の近くにおいてＰＤ値にばらつきが生じ得る。

図１５は、被写体のずれ量とＰＤ値の誤差との関係を示すものである。横軸は被写体のずれ量を示し、縦軸はＰＤ値の誤差を示す。図１５からわかるように、被写体の位置ずれが０の場合、ＰＤ値の誤差は０となる。被写体ずれが±０．２５ピッチの場合にＰＤ値の誤差の大きさが最大となり、符号が反転する。そして被写体ずれが±０．５ピッチの場合に、ＰＤ値の誤差はゼロとなる。

図１５に示されるように、被写体の位置にかかわらず相対的にＮ＋ｘピッチ分ずれた状態の被写体から得られる２つのＰＤ値を平均することにより、ＰＤ値の誤差を減らすことができる。一例として、符号１５００の位置で得られたＰＤ値を、符号１５１０に示すようにＮ＋ｘピッチ分マイナス方向にずれた位置で得られたＰＤ値と平均することによって、ＰＤ値の誤差が小さくなる。同様に、符号１５２０の位置で得られたＰＤ値を、符号１５３０に示すようにＮ＋ｘピッチ分プラスの位置で得られた位置のＰＤ値と平均することにより、ＰＤ値の誤差が小さくなる。

そこで、撮像制御部１１０は、位相差を取得する場合に、支持機構２００を用いて撮像装置１００の向きをＮ＋ｘピッチ分異なる状態にしてＰＤ値を取得する。撮像制御部１１０は、撮像装置１００が異なる向きを向いている状態で得られた２つのＰＤ値を平均化することによって、位相差を算出する。

図１６は、レンズ１５４の角度とイメージセンサ１２０上におけるレンズ１５４の焦点の変化量との関係を示す。図１６では、撮像装置１００が備えるレンズ１５４の全体を「レンズ１５４」として示している。レンズ１５４の焦点距離をｆ、撮像装置１００の向きを変化させる角度をΔθ、レンズ１５４の焦点の位置の変化量をＤとすると、式１が成立する。
ｆ×ｔａｎΔθ＝Ｄ （式１）

したがって、焦点検出用の受光素子対のピッチをｄとした場合、式２を満たす角度Δθだけ撮像装置１００を変化させてＰＤ値を取得して平均化することで、ＰＤ値の誤差を低減することができる。
ｆ×ｔａｎΔθ＝ｄ×（Ｎ＋ｘ） （式２）

一例として、イメージセンサ１２０の受光素子の間隔を２μｍとすると、ｄ＝１６［μｍ］である。Ｎを０、ｘを０．５、焦点距離を５ｍｍとすると、式２より、５×ｔａｎΔθ＝１６×０．５［μｍ］を満たすΔθは、０．０９１６７３°となる。この角度は微小であるため、撮像中に撮像装置１００の向きをこの角度だけ変えても、見た目の画像変動はほとんど生じない。つまり、撮像装置１００をわずかに振ることで位相差の検出誤差を低減し得る。これにより、撮像システム１０のユーザに気づかれない程度に撮像装置１００の向きを変えることで、焦点状態を正確に検出することができる。

図１７は、被写体のずれ量とＰＤ値の誤差の関係を、被写体のずらし量毎に示す図である。図１５と同様に、図１７の横軸は被写体のずれ量であり、縦軸はＰＤ値の誤差を示す。線１６００は、撮像装置１００の向きを変えて被写体をずらさずに得られるＰＤ値の誤差を示す。すなわち線１６００は、図１５と同様に、焦点検出用の受光素子対のピッチに起因して生じるＰＤ値の誤差を表す。

線１６１０、線１６２０、線１６３０、線１６４０及び線１６５０は、それぞれ撮像装置１００の向きを変えて被写体をずらすことによって得られるＰＤ値の誤差を示す。具体的には、線１６１０、線１６２０、線１６３０、線１６４０及び線１６５０は、それぞれ０．１ピッチ、０．２ピッチ、０．３ピッチ、０．４ピッチ、及び０．５ピッチだけ被写体をずらすことによって得られるＰＤ値の誤差を示す。一般に、ずれ量をｐとして線１６００をＥ（ｐ）で表すとすると、被写体をｎピッチだけずらすことによって得られるＰＤ値の誤差は、｛Ｅ（ｐ−ｎ／２）＋Ｅ（ｐ＋ｎ／２）｝／２となる。

図１７に示されるように、被写体を０．５ピッチずらした状態で得られるＰＤ値を平均化すれば、理想的にはＰＤ値の誤差はゼロになる。被写体をずらすピッチが０．４、０．３、０．２、０．１と小さくなるにつれてＰＤ値の誤差は大きくなるが、被写体をずらしてＰＤ値を平均化しない場合に比べて、ＰＤ値の誤差は減ることがわかる。このことから、撮像装置１００を角度Δθだけ変化させればＰＤ値の誤差は減ることがわかる。

図１８は、撮像制御部１１０が実行する合焦制御フローを示す。Ｓ１７０２において、撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から出力される信号から、第１のＰＤ値を取得する（Ｓ１７０２）。

撮像制御部１１０は、レンズ１５４の現在の焦点距離に基づいて、撮像装置１００の向きを変化させる角度Δθを算出する。具体的には、撮像制御部１１０は、式２によって角度Δθを算出する（Ｓ１７０４）。

撮像制御部１１０は、支持機構２００を制御して、Ｓ１７０４において算出した角度Δθだけ、撮像装置１００の向きを瞳分割方向に変化させる（Ｓ１７０６）。例えば、撮像制御部１１０は、ヨー軸駆動機構２０３により、ヨー軸まわりの角度をΔθだけ変化させる。

撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から出力される信号から、第２のＰＤ値を取得する（Ｓ１７０８）。

撮像制御部１１０は、第１のＰＤ値と第２のＰＤ値を平均化することにより、焦点調節用のＰＤ値を算出する（Ｓ１７１０）。上述したように、第１のＰＤ値と第２のＰＤ値を平均することにより、画素ピッチに起因する誤差を低減したＰＤ値を得ることができる。

撮像制御部１１０は、Ｓ１７１２で算出したＰＤ値に基づいてデフォーカス量を算出すする（Ｓ１７１２）。そして、撮像制御部１１０は、Ｓ１７１４で算出した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（Ｓ１７１４）。フォーカスレンズの駆動が完了したことにより、合焦制御フローを終了する。

以上の合焦制御フローによって自動焦点（ＡＦ）動作を行うことにより、特に合焦状態の近傍において生じ得る位相差検出誤差を抑制することができる。

なお、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の向きを瞳分割方向に時間的に振動させながら第１のＰＤ値及び第２のＰＤ値を取得してよい。例えば、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の向きを瞳分割方向にΔθの振幅で振動させてよい。この場合、撮像制御部１１０は、撮像装置１００が第１の向きを向いている状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の画像信号から得られる第１のＰＤ値と、撮像装置１００が第１の向きから瞳分割方向に角度Δθだけ異なる第２の向きを向いている状態における受光素子３１０及び受光素子３２０の画像信号から得られる第２のＰＤ値とに基づいて、焦点調節用のＰＤ値を算出してもよい。

なお、２つのＰＤ値を平均化することに代えて、受光素子３１０及び受光素子３２０のそれぞれの画像信号を合成した画像から、焦点調整を行うためのＰＤ値を算出してもよい。例えば、撮像制御部１１０は、Ｓ１７０２においてイメージセンサ１２０から出力される受光素子３１０の画像信号とＳ１７０８においてイメージセンサ１２０から出力される受光素子３１０の画像信号とを合成した第１の画像と、Ｓ１７０２においてイメージセンサ１２０から出力される受光素子３２０の画像信号とＳ１７０８においてイメージセンサ１２０から出力される受光素子３２０の画像信号とを合成した第２の合成画像とから、焦点調節用のＰＤ値を算出してもよい。

図１９は、撮像装置１００の向きを変えながら撮像する場合の制御例を示す。撮像制御部１１０は、撮像装置１００の角度θを時間的に変化させる。図１９は、撮像装置１００の角度θを時間に関して正弦波状に変化させる場合の例である。

撮像制御部１１０は、露光期間Ｔ１にイメージセンサ１２０を露光することによって受光素子３１０から得られた画像信号と受光素子３２０から得られた画像信号とに基づいて、第１のＰＤ値を算出する。また、撮像制御部１１０は、露光期間Ｔ２にイメージセンサ１２０を露光することによって受光素子３１０から得られた画像信号と受光素子３２０から得られた画像信号とに基づいて、第２のＰＤ値を算出する。撮像制御部１１０は、第１のＰＤ値と第２のＰＤ値とに基づいて、焦点調節用のＰＤ値を算出する。撮像制御部１１０は、露光期間Ｔ１及び露光期間Ｔ２を、露光期間Ｔ１における撮像装置１００の向きの時間的な平均値θ１と、露光期間Ｔ２における撮像装置１００の向きの時間的な平均値θ２との差が角度Δθとなるように選択する。

露光期間Ｔ３は、露光期間Ｔ１と同位相の期間であり、露光期間Ｔ４は露光期間Ｔ２と同位相の期間である。撮像制御部１１０は、露光期間Ｔ３にイメージセンサ１２０を露光することによって受光素子３１０から得られた画像信号と受光素子３２０から得られた画像信号とに基づいて、第１のＰＤ値を算出する。撮像制御部１１０は、露光期間Ｔ４にイメージセンサ１２０を露光することによって受光素子３１０から得られた画像信号と受光素子３２０から得られた画像信号とに基づいて、第２のＰＤ値を算出する。撮像制御部１１０は、第１のＰＤ値と第２のＰＤ値とを平均化することにより、焦点調節用のＰＤ値を算出する。

なお、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の角度を時間に関して矩形波状に変化させてよい。この場合も、撮像制御部１１０は、第１のＰＤ値を取得するための第１の露光期間及び第２のＰＤ値を取得するための第２の露光期間を、第１の露光期間における撮像装置１００の向きの時間的な平均値と、第２の露光期間における撮像装置１００の向きの時間的な平均値との差が角度Δθとなるように選択すればよい。図１９で示すように、1周期だけ角度Δθを変化させ、この角度Δθを変化させている間を露光期間Ｔ１として設定してもよい。この場合には、結果的に第１のＰＤ値と第２のＰＤ値の平均値を取得したことになる。よって精度の高い合焦が可能となる。

以上に説明したとおり、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の向きを変えて撮像することによって取得された位相差情報に基づいて、焦点調節用の位相差を算出する。これにより、特に合焦状態に近い場合に生じ得る位相差の検出誤差を低減することができる。なお、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の向きを変えて焦点調節用の位相差を算出する処理を、イメージセンサ１２０の受光素子３００から得られた画像のぼけ量が予め定められた値未満の場合に実行し、受光素子３００の画像のぼけ量が予め定められた値以上の場合には実行しなくてよい。撮像制御部１１０は、例えば１フレーム毎に出力波形Ｌ、出力波形Ｒを取得し、表示部３０２には出力波形Ｌで得られたフレーム又は出力波形Ｒで得られたフレームだけを表示してもよい。このようにすることで、角度Δθの変化が大きな場合にも画角の変化を抑えることができる。ほかにも、出力波形Ｌで得られたフレーム出力波形Ｒで得られたフレームに共通する部分を抽出することで、画角の変化を抑えることができる。

上記のような撮像装置１００は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置１００は、図２０に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。ＵＡＶ１１００は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備えてよい。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１１００は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１１００を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１１００を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１１００は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１１００の飛行を制御するためにＵＡＶ１１００の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１１００の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１１００の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１１００の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１１００が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１１００は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１１００は、ＵＡＶ１１００の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置１３００は、ＵＡＶ１１００と通信して、ＵＡＶ１１００を遠隔操作する。遠隔操作装置１３００は、ＵＡＶ１１００と無線で通信してよい。遠隔操作装置１３００は、ＵＡＶ１１００に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１１００の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１１００の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１１００が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１１００は、遠隔操作装置１３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１１００を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１１００は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１１００は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１１００の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図２１は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。例えば、コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、撮像制御部１１０として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」の機能を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 撮像システム
２０ ＵＡＶ本体
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１１０ 撮像制御部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
２１０ 姿勢制御部
２１２ 角速度センサ
２１４ 加速度センサ
１５０ レンズ制御部
２１４ 加速度センサ
１５０ レンズ制御部
１５２ レンズ駆動部
１５４ レンズ
２００ 支持機構
２０２ ピッチ軸駆動機構
２０３ ヨー軸駆動機構
２０４ 基部
３８０ 把持部
３０１ 操作インタフェース
３０２ 表示部
３００、３１０、３２０ 受光素子
４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０ 線
１１００ ＵＡＶ
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ
１３００ 遠隔操作装置
１５００、１５１０、１５２０、１５３０ 符号
１６００、１６１０、１６２０、１６３０、１６４０、１６５０ 線

Claims (13)

1. レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する位相差検出装置であって、
   前記位相差検出装置は、
   前記位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得し、
   前記第１の向きを向いている状態で検出したときの前記受光素子対に対応する第２の向きに前記位相差検出装置を変化させ、
   前記位相差検出装置が前記第２の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得し、
   前記第１の位相差情報及び前記第２の位相差情報に基づいて前記位相差を検出する
   ように構成された回路を備える位相差検出装置。
2. 前記第１の位相差情報は、前記レンズが第１の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された像の第１の位相差を示し、
   前記第２の位相差情報は、前記レンズが第２の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された像の第２の位相差を示し、
   前記回路は、前記第１の位相差及び前記第２の位相差の平均化によって前記位相差を検出するように構成される
   請求項１に記載の位相差検出装置。
3. 前記レンズの焦点距離をｆ、前記受光素子対の間隔をｄ、前記第１の向きと第２の向きとがなす角度をθとして、前記回路は、ｆ・ｔａｎθ＝ｄ×（Ｎ＋ｘ）を満たすように、前記レンズの向きを前記第１の向きから第２の向きに変化させるように構成され、Ｎは０以上の整数であり、ｘは０．１以上０．９以下である
   請求項１又は２に記載の位相差検出装置。
4. 前記受光素子対は、撮像装置が備えるイメージセンサの撮像面に設けられる
   請求項１又は２に記載の位相差検出装置。
5. 前記回路は、前記撮像装置の向きを変化させることで、前記レンズを前記第１の向きから前記第２の向きに変化させるように構成される
   請求項４に記載の位相差検出装置。
6. 前記撮像装置は、移動体が備える支持機構によって姿勢が制御可能に支持され、
   前記回路は、前記支持機構を用いて前記レンズを前記第１の向きから前記第２の向きに変化させるように構成される
   請求項５に記載の位相差検出装置。
7. 前記回路は、前記位相差に基づいて前記レンズが備えるフォーカスレンズの位置を制御するように構成される
   請求項１又は２に記載の位相差検出装置。
8. 前記回路は、
   前記受光素子対を受光させる第１の期間における前記位相差検出装置の平均的な位置と、前記受光素子対を受光させる第２の期間における前記位相差検出装置の平均的な位置との差が異なるように、前記位相差検出装置の向きを変えながら前記第１の期間及び前記第２の期間にそれぞれ前記受光素子対に受光させ、
   前記第１の期間に前記受光素子対によって検出された前記第１の位相差情報と、前記第２の期間に前記受光素子対によって検出された前記第２の位相差情報とに基づいて前記位相差を検出する
   ように構成される請求項１又は２に記載の位相差検出装置。
9. 請求項１又は２に記載の位相差検出装置と、
   前記レンズと、
   前記レンズを通過した光を受光するイメージセンサと
   を備える撮像装置。
10. 請求項９に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置の姿勢を制御可能に支持する支持機構と
    を備える撮像システム。
11. 請求項９に記載の撮像装置を搭載して移動する移動体。
12. レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出する位相差検出方法であって、
    前記位相差検出方法は、
    前記レンズを備える位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得する段階と、
    前記第１の向きを向いている状態で検出したときの前記受光素子対に対応する第２の向きに前記位相差検出装置を変化させる段階と、
    前記位相差検出装置が前記第２の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する段階と、
    前記第１の位相差情報及び前記第２の位相差情報に基づいて前記位相差を検出する段階と
    を備える位相差検出方法。
13. レンズの異なる瞳を通過した光束を受光する受光素子対を用いて像の位相差を検出するためのプログラムであって、
    前記レンズを備える位相差検出装置が第１の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第１の位相差情報を取得する段階と、
    前記第１の向きを向いている状態で検出したときの前記受光素子対に対応する第２の向きに前記位相差検出装置を変化させる段階と、
    前記位相差検出装置が前記第２の向きを向いている状態で前記受光素子対によって検出された第２の位相差情報を取得する段階と、
    前記第１の位相差情報及び前記第２の位相差情報に基づいて前記位相差を検出する段階と
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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