JP2023001460A - 検査装置、眼科装置、検査装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の形状に依らず、位相差に基づく焦点検出を可能にする検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置１は、撮像光学系及び撮像素子１１の少なくとも一方を光軸に対して回転することで、被写体像を回転する光学回転部１３と、被写体像における焦点を検出する焦点検出部１２と、を有する。焦点検出部１２は、撮像された視点の異なる画像信号に基づいて光学回転部１３による複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出し、それぞれの焦点検出精度に基づいてそれぞれのデフォーカス量の信頼度係数を算出し、信頼度係数に基づいてデフォーカス量に重みづけを行うことで、デフォーカス量を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物を光学的に検査する検査装置、眼科装置、検査装置の制御方法及びプログラムに関するものである。

眼科医院等の眼底検査を行う機関では、被検眼の眼底撮影を行う検査装置が使用される。検査装置においては、被検眼にピントを合わせるために、２つに分割されたスプリット像の位置関係からオートフォーカス（以下、ＡＦともいう）を行う方法がある。さらに位相差ＡＦとの組み合わせに基づく高精度なＡＦ方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００９－２６１５７３号公報 特開２０１４－１３７５０８号公報

しかしながら、上述の技術では、位相差ＡＦ時の被写体に関し、焦点合わせの対象（血管等）が瞳分割方向と同方向に直線的に延びる形状をしている場合に、位相差ＡＦが行えない可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体の形状に依らず、位相差に基づく焦点検出を可能にする検査装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明における検査装置は、撮像光学系と撮像素子とを用いて撮像した被写体像に基づいて検査を行う検査装置であって、前記撮像光学系及び前記撮像素子の少なくとも一方を光軸に対して回転することで、前記被写体像を回転する回転手段と、前記被写体像における焦点を検出する焦点検出手段と、を有し、前記焦点検出手段は、撮像された視点の異なる画像信号に基づいて前記回転手段による複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出し、それぞれの前記焦点検出精度に基づいてそれぞれの信頼度係数を算出し、前記信頼度係数に基づいて前記デフォーカス量に重みづけを行うことで、デフォーカス量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、被写体の形状に依らず、位相差に基づく焦点検出をすることができる。

第１実施形態に係る検査装置の全体構造を概略的に示す図。 撮像素子の画素配列の概略図。 撮像素子を構成する画素部の構造を模式的に示す図。 撮像素子における画素と瞳分割との関係を示す概略説明図。 撮像素子と瞳部分領域を示す概略説明図。 デフォーカス量と像ずれ量の概略関係図。 被検眼の瞳の概略図。 瞳を通過した照明光による眼底像を示す模式図。 ダブプリズムで光学像を回転する様子を示す概略図。 光学像を回転させた時のＡＦ枠の位置を示す模式図。 光学像の回転角度と焦点検出精度の関係を示すグラフ。 第１実施形態に係る位相差ＡＦを行う場合の処理を示すフローチャート。 光学像の回転角度と焦点検出精度の関係を示すグラフ。 光学像の回転角度と焦点検出精度の関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る位相差ＡＦを行う場合の処理を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る検査装置１の全体構造を概略的に示す図である。検査装置１の撮像装置１０は、撮像素子１１と、焦点検出部１２と、光学回転部１３と、回転制御部１４を備える。図１に、検査装置１の撮像光学系における第１の光軸Ｏ１、第２の光軸Ｏ２、第３の光軸Ｏ３を示す。第１の光軸Ｏ１上には、照明光源１５及び投光光源１６、穴あきミラー１７が配置される。照明光源１５は、被検眼１８を照明するための光源である。投光光源１６は、被検眼１８に対してパターン像を投光するための光源である。

照明光源１５と投光光源１６からそれぞれ出射した光は、第１の光軸Ｏ１に沿って進行し、穴あきミラー１７で反射する。穴あきミラー１７での反射光は、第２の光軸Ｏ２に沿って進行して被検眼１８へと入射する。被検眼１８で反射した光は、第２の光軸Ｏ２に沿って進行し、穴あきミラー１７の穴を通過する。穴あきミラー１７の穴を通過した光は、第３の光軸Ｏ３に沿って進行して撮像装置１０へと入射する。なお、図１では図示していないが、第１の光軸Ｏ１上にリング状絞りが配置され、第２の光軸Ｏ２上に対物レンズが配置され、第３の光軸Ｏ３上にはフォーカスレンズ等の光学部材が、撮像光学系として配置される。

図２を参照して、撮像素子１１の撮像画素および焦点検出画素の配列について説明する。図２は、撮像素子の画素配列の概略図である。図２では、２次元ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサの画素配列に関し、撮像画素の配列を４列×４行の範囲で示し、焦点検出画素の配列を８列×４行の範囲で示す。図２の紙面に垂直な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向と直交する方向として、Ｘ軸方向及びＹ軸方向をそれぞれ定義する。Ｘ軸方向は、水平方向に相当し、Ｙ軸方向は、垂直方向に相当する。Ｚ軸方向については被写体側をプラス側とする。またＸ軸方向について図２の右側をプラス側とし、Ｙ軸方向について図２の上側をプラス側とする。

図２に示す２列×２行の画素群２０は、分光感度の異なる画素２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂにより構成される。
・画素２０Ｒ：Ｒ（赤）の分光感度を有し、画素群２０にて左上に位置する。
・画素２０Ｇ：Ｇ（緑）の分光感度を有し、画素群２０にて右上と左下に位置する。
・画素２０Ｂ：Ｂ（青）の分光感度を有し、画素群２０にて右下に位置する。

さらに、各画素は２列×１行に配列された第１の焦点検出画素２１と第２の焦点検出画素２２により構成されている。つまり、画素部は、１つの画素部内に複数の焦点検出画素を有する構成である。図２に示される４列×４行の撮像画素（８列×４行の焦点検出画素）が平面上に多数配置された構成により、撮像画像信号のみならず焦点状態検出信号の取得が可能である。

図３は、撮像素子を構成する画素部の構造を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、図２に示される撮像素子の１つの画素２０Ｇを、撮像素子の受光面側（＋Ｚ側）から見た場合の平面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるａ－ａ線での断面を、－Ｙ側から見た場合の断面図である。本実施形態では、撮像光学系の異なる瞳部分領域をそれぞれ通過する光束を受光する複数の光電変換部が設けられた画素を複数配列した撮像素子を例示して説明する。

図３に示すように、各画素部の受光側には入射光を集光するためのマイクロレンズ３５が形成されている。瞳分割方式の画素部にて、Ｘ軸方向における分割数をＮＨと表記し、Ｙ軸方向の分割数をＮＶと表記する。図３にはＮＨ＝２、ＮＶ＝１の例を示し、単位画素３０には、光電変換部３１と光電変換部３２が形成されている。光電変換部３１と光電変換部３２はそれぞれ、第１の焦点検出画素２１と第２の焦点検出画素２２に対応する。

光電変換部３１及び光電変換部３２は、例えばｐ型層とｎ型層との間にイントリンシック層を挟んだｐｉｎ構造フォトダイオードを有する。または必要に応じて、イントリンシック層を省略し、ｐｎ接合フォトダイオードとして形成されてもよい。各画素部には、マイクロレンズ３５と、光電変換部３１，３２との間に、カラーフィルター３６が形成される。あるいは必要に応じて、光電変換部ごとにカラーフィルターの分光透過率を変えてもよいし、カラーフィルターを省略してもよい。

図３の画素２０Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３５により集光され、カラーフィルター３６での分光後に、光電変換部３１，３２でそれぞれ受光される。光電変換部３１，３２では、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（不図示）に蓄積される。一方、ホール（正孔）は定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて撮像素子１１の外部へ排出される。光電変換部３１と光電変換部３２のｎ型層（不図示）に蓄積された電子は、転送ゲートを介して静電容量部（ＦＤ）に転送され、電圧信号に変換される。

図４は、撮像素子における画素と瞳分割との関係を示す概略説明図である。図４を用いて、図３の画素構造と瞳分割との対応関係を示す。図３（Ａ）に示した画素構造のａ－ａ線での切断面を＋Ｙ側から見た場合の断面図と、撮像素子１１の瞳面（瞳距離）を図４に示す。図４では、撮像素子１１の瞳面の座標軸と対応をとるために、断面図のＸ軸方向とＹ軸方向を図３に対して反転させている。

撮像素子１１は、撮像光学系の結像面近傍に配置される。被写体からの光は、撮像光学系の瞳領域４０を通過して、それぞれの画素に入射する。瞳領域４０は、光電変換部３１（第１の焦点検出画素２１）と光電変換部３２（第２の焦点検出画素２２）を全て合わせた際の画素２０Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。

図４において、第１の焦点検出画素２１に対応する第１の瞳部分領域４１は、瞳面上で＋Ｘ側に重心が偏心している。第１の瞳部分領域４１は、重心が－Ｘ側に偏心している光電変換部３１の受光面と、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっている。つまり、第１の瞳部分領域４１は、第１の焦点検出画素２１が受光可能な瞳領域を表している。また、第２の焦点検出画素２２に対応する第２の瞳部分領域４２は、瞳面上で－Ｘ側に重心が偏心している。第２の瞳部分領域４２は、重心が＋Ｘ側に偏心している光電変換部３２の受光面と、マイクロレンズによって、概ね共役関係になっている。つまり第２の瞳部分領域４２は、第２の焦点検出画素２２が受光可能な瞳領域を表している。

撮像素子１１の出力に基づく位相差ＡＦである撮像面位相差ＡＦでは、撮像素子のマイクロレンズを利用して瞳分割を行うので、回折の影響を受ける。例えば、図４にて撮像素子の瞳面までの瞳距離が数十ｍｍ（ミリメートル）であるのに対し、マイクロレンズの直径は数μｍ（マイクロメートル）である。そのため、マイクロレンズの絞り値が数万となり、数十ｍｍレベルの回折ボケが発生する。よって、光電変換部の受光面の像は、明瞭な瞳領域や瞳部分領域とはならずに、受光感度特性（受光率の入射角分布）となる。

図５は、撮像素子と瞳部分領域を示す概略説明図である。図５において、本実施形態の撮像素子と瞳部分領域との対応関係を示す。第１の瞳部分領域４１及び第２の瞳部分領域４２をそれぞれ通過した光は、撮像素子の各画素部に異なる角度で入射する。この光を、第１の光電変換部３１及び第２の光電変換部３２が入射面５００から受光する。本実施形態で瞳領域が水平方向に２つに瞳分割される例を示すが、これに限るものではなく、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行って４分割、９分割等としてもよい。

撮像素子１１は、第１及び第２の焦点検出画素を有する複数の画素部が配列された構造である。例えば、第１の光電変換部３１は、撮像光学系の第１の瞳部分領域４１を通過する光を受光してＡ像信号を出力する。第２の光電変換部３２は、撮像光学系の第２の瞳部分領域４２を通過する光を受光してＢ像信号を出力する。Ａ像信号とＢ像信号との位相差を検出することによってデフォーカス量を取得することができる。また、撮像画素は、撮像光学系の第１及び第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域４０を通過する光を受光してＡ＋Ｂ像信号を出力する。

本実施形態では、撮像画素が第１及び第２の焦点検出画素から構成される例を説明した。必要に応じて、撮像画素に対して第１及び第２の焦点検出画素を個別の画素構成としてもよい。この場合、画素配列の一部に、第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素が部分的に配置された構成である。

また本実施形態では、各画素の第１の焦点検出画素の受光信号から第１の焦点検出信号（Ａ像信号）が生成され、各画素の第２の焦点検出画素の受光信号から第２の焦点検出信号（Ｂ像信号）が生成されて、焦点検出が行われる。撮像素子の画素ごとに、第１の焦点検出画素の受光信号と第２の焦点検出画素２２の受光信号を加算することで、解像度が有効画素数Ｎの撮像画像に対応する信号が生成される。信号生成方法には、例えば、第２の焦点検出信号を、撮像信号と第１の焦点検出信号との差分から生成する方法もある。この場合、例えばＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号が取得され、Ａ＋Ｂ像信号からＡ像信号を減算することでＢ像信号が生成される。

図６を参照して、撮像素子により取得される第１及び第２の焦点検出信号に係るデフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図６は、デフォーカス量と像ずれ量の概略関係図である。図６では、デフォーカス量をａと表記し、焦点検出信号間の像ずれ量を概略的に示す。撮像面５０には撮像素子（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、撮像光学系の瞳面が、第１の瞳部分領域４１と第２の瞳部分領域４２に２分割される。

デフォーカス量ａは、その大きさ｜ａ｜が被写体像の結像位置から撮像面５０までの距離を表す。デフォーカス量ａの符号については、被写体像の結像位置が撮像面５０より被写体側にある前ピン状態では負符号（ａ＜０）とし、被写体像の結像位置が撮像面５０より被写体の反対側にある後ピン状態では正符号（ａ＞０）とする。被写体像の結像位置が撮像面（合焦位置）にある合焦状態ではａ＝０である。図６の被写体６０は、合焦状態（ａ＝０）の例を示し、被写体６１は、前ピン状態（ａ＜０）の例を示している。前ピン状態（ａ＜０）と後ピン状態（ａ＞０）とを併せて、非合焦状態またはデフォーカス状態（｜ａ｜＞０）とする。

前ピン状態（ａ＜０）では、被写体６１からの光束のうち、第１の瞳部分領域４１（または第２の瞳部分領域４２）を通過した光束は、いったん集光される。その後、光速は、光束の重心位置Ｇ１（または重心位置Ｇ２）を中心として幅Γ１（または幅Γ２）に幅方向に広がる。この場合、撮像面５０上でボケ像となる。ボケ像は、撮像素子に配列された各画素を構成する第１の焦点検出画素２１（または第２の焦点検出画素２２）により受光され、第１の焦点検出信号（または第２の焦点検出信号）が生成される。よって、第１の焦点検出信号（または第２の焦点検出信号）は、撮像面５０上の重心位置Ｇ１（または重心位置Ｇ２）に、幅Γ１（または幅Γ２）をもった被写体像（ボケ像）の画像データとしてメモリに記憶される。

幅Γ１（または幅Γ２）は、デフォーカス量ａの大きさ｜ａ｜が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。同様に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ量ｂ（＝光束の重心位置の差「Ｇ１－Ｇ２」）の大きさ｜ｂ｜も、デフォーカス量ａの大きさ｜ａ｜が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。なお、後ピン状態（ａ＞０）では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態とは反対となるが、同様の傾向がある。

第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号、または、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を加算した撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の像ずれ量の大きさが増加する。したがって、焦点検出部１２は、撮像信号のデフォーカス量の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号との間の像ずれ量の大きさが増加するという関係性から、デフォーカス量を算出する。つまり、焦点検出部１２は、第１の瞳部分領域４１と第２の瞳部分領域４２の重心間距離を表す基線長に基づいて算出された換算係数を用いて、像面上での像ずれ量を検出デフォーカス量に変換することができる。

焦点検出部１２は、本実施形態において、瞳分割位相差方式の焦点検出方法を用いて焦点を検出する焦点検出手段として機能する。焦点検出部１２は、被写体像における焦点を検出するために、光学回転部１３の任意の回転角度においてそれぞれデフォーカス量を算出し得る。また。焦点検出部１２は、最終的なデフォーカス量を決定するため、各デフォーカス量の焦点検出精度や信頼度係数を算出する。焦点検出部１２が行う演算については、後述する。

図７は、被検眼の瞳７１の概略図である。照明光源１５や投光光源１６等の光のうち、瞳７１を通過した光のみが眼底に到達する。図８は、瞳７１を通過した照明光による眼底像を示す模式図である。ただし、本実施形態では、眼球の光軸と検査装置１の光軸とが一致していることを前提としている。画角７２は、穴あきミラー１７による光束のケラレで円形になっている様子を示している。

眼底には多数の血管が存在している。図８には光軸上にある被写体８１と光軸上ではない被写体８３として眼底の血管を示している。被写体８１は、ユーザ（検者）が焦点を合わせるために指定した、眼底に存在する血管の１つであり、領域８２に含まれている。被写体８１に焦点を合わせるために、焦点検出部１２は、領域８２内において図５で説明した焦点検出を行う。

図９を参照して、撮像素子１１により取得される被検眼１８の被写体像を、光学回転部１３によって回転する方法を説明する。本実施形態では、ダブプリズム１３ａを用いて被写体像を回転する。図９は、ダブプリズム１３ａで光学像を回転する様子を示す概略図である。図９（Ａ）は、ダブプリズム１３ａで光学像が１８０度回転する様子を示す。ダブプリズム１３ａの長軸に平行して入射する光は、１８０度回転して出射する。図９（Ｂ）は、ダブプリズム１３ａで光学像がθ度回転する様子を示す。ダブプリズム１３ａの長軸に対してθ回転して入射すると、２θ回転して出射する。

このように、光学回転部１３は、本実施形態において、被写体像を回転する回転手段として機能する。光学回転部１３の回転制御は、回転制御部１４が行う。なお、光学回転部１３は、被写体像の回転角度を任意の刻み角度で回転させることができる。また、刻み角度は、ユーザ又は回転制御部１４が予め設定することができる。また、光学回転部１３及び回転制御部１４は、刻み角度ごとに連続して被写体像を回転させることができ、焦点検出精度が閾値を超えた場合に被写体像の回転を止めることもできる。

図１０は、光学像を回転させた時のＡＦ枠の位置を示す模式図である。図１０では、図８で示した瞳７１と被写体８１や被写体８３を９０度回転している様子を例示する。図１０（Ａ）は回転前、図１０（Ｂ）は９０度回転後を示している。この時、被写体８３は光軸上にはないため、光学回転部１３によって被写体像を回転させると、光軸中心に対して回転してしまう。ここで、本実施形態では、被写体像が回転する前後で、焦点を合わせる被写体を変えずに焦点検出をするため、領域８４も被写体８３の回転角度と同様の回転角度だけ、光軸中心に対して回転させる。

なお、この時、光学回転部１３によって被写体像が回転しても、ユーザが見る、撮像素子１１によって撮影される画像が表示されるモニタ１９には、撮影画像が回転していないように表示してもよい。モニタ１９は、本実施形態において、撮影画像を表示する表示手段として機能する。ここで、撮影画像とは、ユーザに対して表示された表示画面における被写体像のことをいう。

図１１と図１２を参照して、本実施形態でのシーケンスについて説明する。図１１は、光学像の回転角度と焦点検出精度の関係を示すグラフである。図１１において、光学回転部１３による被写体像の回転角度と、その時の焦点検出精度との関係を示す。被写体像が瞳分割方向と垂直方向であるほど焦点検出精度は高くなる。焦点検出部１２は、焦点検出精度が閾値を超えている場合に、合焦判定する。

焦点検出部１２では、画素加算処理やシェーディング補正処理、フィルタ処理などを行った後、相関演算を行い、相関量ＣＯＲを算出する。
上記処理後のｋ番目の第１焦点検出信号をＡ（ｋ）、第２焦点検出信号をＢ（ｋ）、焦点検出領域に対応する番号ｋの範囲をＷとする。シフト処理によるシフト量をｓ、シフト量ｓのシフト範囲をΓとして、相関量ＣＯＲは、次式により算出される。

シフト量ｓのシフト処理により、ｋ番目の第１焦点検出信号Ａ（ｋ）とｋ－ｓ番目の第２焦点検出信号Ｂ（ｋ－ｓ）を対応させ減算し、シフト減算信号を生成する。生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、焦点検出領域に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、相関量ＣＯＲ（ｓ）を算出する。必要に応じて、各行毎に算出された相関量を、各シフト量毎に、複数行に渡って加算しても良い。ＣＯＲ（ｓ）を算出した際にその変化量やピークボトム等の値から、焦点検出精度を算出する。

図１２は、第１実施形態に係る位相差ＡＦを行う場合の処理を示すフローチャートである。図１２を用いて、具体的なシーケンスを説明する。ステップＳ１００で、ユーザがピントを合わせたい被写体を選択する。ステップＳ１０１で被写体に焦点検出を行う。ステップＳ１０２で、焦点検出精度が既定の精度を満たしているか否かを判定する。既定の焦点検出精度を満たしていると判断される場合は、焦点検出を終了する。

一方、ステップＳ１０２で、既定の焦点検出精度を満たしていないと判断される場合は、ステップＳ１０３に進み、光学回転部１３により被写体像を回転する。再びステップＳ１０１に戻り、焦点検出を行う。これを既定の焦点検出精度を超えるまで繰り返す。この時、回転角度をユーザに表示することとしてもよい。また、回転角度の刻みを、ユーザによって設定できるようにしてもよい。

このように、本実施形態においては、焦点検出部１２は、撮像された視点の異なる画像信号に基づいて光学回転部１３による任意且つ複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出して焦点を検出し得る。また、焦点検出部１２は、光学回転部１３で被写体像を所定の回転角度だけ回転した後、所定の回転角度における、デフォーカス量、焦点検出精度及び信頼度係数を算出する。これにより、焦点合わせの対象（血管等）が瞳分割方向と同方向に直線的に延びる形状をしていたとしても、光学回転部１３が被写体像を回転させることができるため、被写体の形状に依らず、位相差ＡＦに基づく焦点検出が可能となる。

本実施形態においては、光学回転部１３が、撮像光学系に含まれるダブプリズム１３ａを回転させることで、被写体像を光学的に回転させたが、被写体像を回転させる回転手段は、これに限るものではない。他の方法により、撮像光学系及び前記撮像素子の少なくとも一方を光軸に対して回転することで、被写体像を回転させてもよい。このため、撮像光学系及び撮像素子を物理的に回転させる回転手段を、撮像装置１０に付帯することとしてもよい。

［第２実施形態］
第１実施形態では焦点検出精度が閾値を超えるまで光学回転部１３によって被写体像を回転した。ここで、図１３と図１４を用いて、まばたき等が焦点検出精度に与える影響について説明する。図１３及び図１４は、光学像の回転角度と焦点検出精度の関係を示すグラフである。

例えば、図１３のように、本来は閾値を超えることが期待できるにもかかわらず、被検者がまばたきをしたこと等が原因で、焦点検出精度の閾値を超えていないと判定される可能性がある。また、図１４のように、焦点検出精度の閾値は超えてはいるが、最も焦点検出精度が高い回転角度での焦点検出結果が使えなくなる場合がある。そこで、第２実施形態ではそのような場合も考慮した焦点検出方法を説明する。

光学回転部１３によって被写体像を回転しながら、焦点検出部１２で焦点検出を行う。焦点検出部１２によって得られたデフォーカス量defθnに対して、焦点検出精度から算出された０から１の信頼度係数(α、β、γ、…)で重みづけをする。そして、重みづけをしたデフォーカス量の和を、信頼度係数の和で割る。すなわち、以下のような計算式
Def = (αdefθ1 + βdefθ2 + γdefθ3 + …)/(α + β + γ + …)
を用いて、defを算出する。このように、焦点検出部１２は、信頼度を示す信頼度係数を用いてデフォーカス量の加重平均を取ることで、最終的なデフォーカス量を決定する。

なお、信頼度係数は焦点検出部１２によって得られた焦点検出精度に基づいて算出される。例えば、焦点検出精度がある閾値ＳＨ１以上であれば信頼度係数は１、ある閾値ＳＨ２以上ＳＨ１未満であれば信頼度係数は０．５、ある閾値ＳＨ３未満であれば信頼度係数は０．１といった方法で算出される。ここでは、焦点検出精度と信頼度係数の関係は離散的となる算出方法を説明したが、焦点検出精度と信頼度係数は連続的な関係となるようにしてもよい。

ここで、回転角度や、回転の刻み角を、ユーザが指定できるようにしてもよい。例えば、速度重視で簡易的に行う場合は、０度と９０度のみで回転角度を設定してもよい。また、精度重視の場合は、０度から９０度まで５度刻み、のように、回転角度を設定してもよい。また、０度と９０度のみを速度重視モード、０度から９０度まで５度刻みを精度重視モードとして、標準機能として選択できるようにしてもよい。

このようにすると、例えば、ある回転角度θnの時にまばたき等で焦点検出精度が低い時でも、得られたデフォーカス量defθnへの重みづけ係数が小さくなるため、最終的なデフォーカス量defに対する寄与度が小さくなる。これにより、被写体像の回転中に合焦検出精度が大きく低下した場合でも、焦点検出を行うことができる。

図１５は、第２実施形態に係る位相差ＡＦを行う場合の処理を示すフローチャートである。図１５を用いて以上の動作を説明する。ます、ステップＳ２００で、光学回転部１３による回転角度と回転角度刻みを設定する。ステップＳ２０１で、ユーザがピントを合わせたい被写体を選択する。ステップＳ２０２で、被写体に焦点検出をする。ステップＳ２０３で焦点検出精度から算出した信頼度係数で、得られたデフォーカス量に重みづけを行う。ステップＳ２０４で設定した回転角度まで回転したか否かを判断し、設定した回転角度までの回転が完了していたと判断された場合、焦点検出を終了する。一方、ステップＳ２０４で回転が完了していないと判断された場合、ステップＳ２０５で、光学回転部１３により被写体像を回転する。その後、ステップＳ２０２に戻る。このように、ステップＳ２０４において回転が完了と判断されるまで、ステップＳ２０２からステップＳ２０３の制御を続ける。

このように、本実施形態においては、焦点検出部１２は、光学回転部１３による複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出する。また、焦点検出部１２は、それぞれの焦点検出精度に基づいてそれぞれのデフォーカス量の信頼度係数を算出し、信頼度係数でデフォーカス量に重みづけを行うことで、最終的なデフォーカス量を決定する。ここで、本実施形態においては、焦点検出部１２は、像面上での像ずれ量を換算係数によりデフォーカス量に換算することにより焦点検出を行う、瞳分割位相差方式の焦点検出方法を用いて焦点を検出する。

なお、本実施形態において、撮像装置１０を物理的に回転する回転手段を有する場合に、モニタ１９は、信頼度係数を表示することとしてもよい。ここで、モニタ１９が信頼度係数を表示する場合には、上述の信頼度係数の数値を表示してもよいし、信頼度係数に応じて色分けするなど、数値以外の表示をすることとしてもよい。

［その他の実施形態］
上述の実施形態における検査装置１は、被写体像を被検眼１８の画像として、被検眼１８の眼底の検査を行う眼科装置を例示して説明したが、これに限るものではない。本実施形態の検査装置１は、他の血管の検査にも適用することができ、他の被写体の検査にも適用することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述したが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１…検査装置
１１…撮像素子
１２…焦点検出部
１３…光学回転部
１３ａ…ダブプリズム
１４…回転制御部
１８…被検眼
１９…モニタ

Claims (14)

1. 撮像光学系と撮像素子とを用いて撮像した被写体像に基づいて検査を行う検査装置であって、
   前記撮像光学系及び前記撮像素子の少なくとも一方を光軸に対して回転することで、前記被写体像を回転する回転手段と、
   前記被写体像における焦点を検出する焦点検出手段と、を有し、
   前記焦点検出手段は、撮像された視点の異なる画像信号に基づいて前記回転手段による複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出し、それぞれの前記焦点検出精度に基づいてそれぞれの前記デフォーカス量の信頼度係数を算出し、前記信頼度係数に基づいて前記デフォーカス量に重みづけを行うことで、デフォーカス量を決定する
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記撮像光学系は、瞳分割方式の構成であり、
   前記撮像素子は、前記撮像光学系の異なる瞳部分領域をそれぞれ通過する光束を受光する複数の光電変換部が設けられた画素を複数配列し、
   前記焦点検出手段は、像面上での像ずれ量を換算係数により前記デフォーカス量に換算することにより焦点検出を行う、瞳分割位相差方式の焦点検出方法を用いてデフォーカス量と焦点検出精度を算出する手段を有し、
   前記焦点検出手段は、前記焦点検出精度に基づく信頼度係数を用いて前記デフォーカス量の加重平均を取る
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記回転手段は、前記回転角度を任意の刻み角度で設定することができ、前記刻み角度ごとに連続して前記被写体像を回転する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記焦点検出手段は、前記回転手段で前記被写体像を所定の回転角度だけ回転した後、前記所定の回転角度における、前記デフォーカス量、前記焦点検出精度及び前記信頼度係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記回転手段は、前記被写体像を連続して回転させている場合、前記焦点検出精度が閾値を超えた場合に、前記被写体像の回転を止める
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記焦点検出手段は、前記回転手段によって前記被写体像が回転する前後で、焦点を合わせる被写体を変えずに焦点検出をする
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記被写体像を表示する表示手段を有し、
   前記表示手段は、前記回転手段によって前記被写体像が回転した場合であっても、ユーザに対して表示する表示画面における被写体像が回転しないように表示する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 前記焦点検出手段は、前記被写体像において焦点検出を行う領域を設定し、前記回転手段によって前記被写体像が回転した場合、前記領域も、前記被写体像が回転した回転角度と同様の回転角度で回転させる
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検査装置。
9. 前記撮像光学系は、ダブプリズムを有し、
   前記回転手段は、前記ダブプリズムを回転する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記回転手段は、前記撮像光学系及び前記撮像素子を物理的に回転する
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 前記被写体像を表示する表示手段を有し、
    前記表示手段は、前記回転手段によって前記被写体像が回転した場合に、前記信頼度係数を表示する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の検査装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の検査装置を有し、
    前記被写体像を被検眼の画像として、前記被検眼の検査を行う
    ことを特徴とする眼科装置。
13. 撮像光学系と撮像素子とを用いて撮像した被写体像に基づいて検査を行う検査装置の制御方法であって、
    前記撮像光学系及び前記撮像素子の少なくとも一方を光軸に対して回転する回転手段を制御することで、前記被写体像を回転し、
    前記被写体像における焦点を検出する際に、撮像された視点の異なる画像信号に基づいて前記回転手段による複数の回転角度におけるデフォーカス量と焦点検出精度を算出し、それぞれの前記焦点検出精度に基づいてそれぞれの前記デフォーカス量の信頼度係数を算出し、前記信頼度係数に基づいて前記デフォーカス量に重みづけを行うことで、デフォーカス量を決定する
    ことを特徴とする検査装置の制御方法。
14. コンピュータに請求項１３に記載の検査装置の制御方法を実行させることを特徴とするプログラム。
    
    
    

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