JP6182681B2 - 合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 - Google Patents
合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 Download PDFInfo
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- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
- H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
Description
予測誤差Δp(n+1)={予測値pf(n+1)}−{位相差p(n+1)} ・・(3)
5 撮像素子
52A,52B 位相差検出用画素
11 システム制御部
11a 位相差算出部
11b 位相差予測部
11c レンズ駆動制御部
11d 予測誤差算出部
Claims (30)
- フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出部と、
前記位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出部により算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、
前記第二の時刻において前記位相差算出部により算出された位相差と前記位相差予測部により算出された予測値との誤差である予測誤差を算出する予測誤差算出部と、を備え、
前記レンズ駆動制御部は、前記予測誤差の履歴に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する合焦制御装置。 - 請求項1記載の合焦制御装置であって、
前記レンズ駆動制御部は、前記予測誤差が第一の閾値を超える状態が第二の閾値回以上連続する場合に、前記位相差算出部により算出された位相差と、当該位相差の算出時刻よりも前に算出された前記予測誤差とを用いた演算により得た位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記状態の連続する回数が前記第二の閾値回未満の場合に、前記位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御装置。 - 請求項2記載の合焦制御装置であって、
前記レンズ駆動制御部は、前記予測誤差が第一の閾値を超える状態が第二の閾値回以上連続する場合に、前記位相差算出部により算出された位相差に当該位相差の算出時刻よりも前に算出された1つの前記予測誤差又は複数の前記予測誤差の平均値を加算又は減算して得た位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ合焦制御装置。 - 請求項1記載の合焦制御装置であって、
前記レンズ駆動制御部は、前記予測誤差が第三の閾値未満となる状態が第四の閾値回以上連続する場合に、前記フォーカスレンズの駆動を許可し、前記状態の連続する回数が前記第四の閾値回未満の場合に、前記フォーカスレンズの駆動を禁止する合焦制御装置。 - 請求項1記載の合焦制御装置であって、
前記レンズ駆動制御部は、前記位相差算出部による前記相関演算の結果の信頼度が第五の閾値以下になり、かつ、前記予測誤差が第六の閾値未満となる状態が第七の閾値回以上連続する場合に前記フォーカスレンズの駆動を許可し、前記信頼度が前記第五の閾値以下になり、かつ、前記状態が連続する回数が前記第七の閾値回未満の場合に前記フォーカスレンズの駆動を禁止する合焦制御装置。 - 請求項1記載の合焦制御装置であって、
前記予測誤差は、前記位相差と前記予測値との符号が逆か否かを示す情報であり、
前記レンズ駆動制御部は、前記符号が逆になる状態が第八の閾値回以上連続する場合に前記フォーカスレンズの駆動を禁止し、前記状態が連続する回数が前記第八の閾値回未満の場合に前記フォーカスレンズの駆動を許可する合焦制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項記載の合焦制御装置であって、
前記位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記位相差を算出する合焦制御装置。 - 請求項7記載の合焦制御装置であって、
前記相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、
前記位相差算出部は、前記任意の時刻における前記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち前記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項記載の合焦制御装置であって、
前記位相差予測部は、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御装置。 - フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、
前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、
前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、
前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出部と、
前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出部と、
前記第一の位相差算出部又は前記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御部と、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出部又は前記第二の位相差算出部により算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測部と、
前記位相差予測部により算出された予測値と前記第二の時刻において前記第一の位相差算出部により算出された位相差との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測部により算出された予測値と前記第二の時刻において前記第二の位相差算出部により算出された位相差との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部と、を備え、
前記レンズ駆動制御部は、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値以下の場合に、前記第一の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値を超える場合に、前記第二の位相差算出部により算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御装置。 - 請求項10記載の合焦制御装置であって、
前記第一の位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記第一の位相差を算出し、
前記第二の位相差算出部は、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測部により算出された予測値とに基づいて前記第二の位相差を算出する合焦制御装置。 - 請求項11記載の合焦制御装置であって、
前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、
前記第一の位相差算出部は、前記任意の時刻における前記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第一の位相差として算出し、
前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関演算の結果は、前記第三の信号群と前記第四の信号群とを前記一方向に直交する方向にずらしていったときの前記第三の信号群と前記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、
前記第二の位相差算出部は、前記任意の時刻における前記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第二の位相差として算出する合焦制御装置。 - 請求項10〜12のいずれか1項記載の合焦制御装置であって、
前記位相差予測部は、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御装置。 - 請求項1〜13のいずれか1項記載の合焦制御装置と、
前記撮像光学系と、を備えるレンズ装置。 - 請求項1〜13のいずれか1項記載の合焦制御装置を備える撮像装置。
- フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、
前記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、
前記第二の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差と前記位相差予測ステップにより算出された予測値との誤差である予測誤差を算出する予測誤差算出ステップと、を備え、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記予測誤差の履歴に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する合焦制御方法。 - 請求項16記載の合焦制御方法であって、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記予測誤差が第一の閾値を超える状態が第二の閾値回以上連続する場合に、前記位相差算出ステップにより算出された位相差と、当該位相差の算出時刻よりも前に算出された前記予測誤差とを用いた演算により得た位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記状態の連続する回数が前記第二の閾値回未満の場合に、前記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御方法。 - 請求項17記載の合焦制御方法であって、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記予測誤差が第一の閾値を超える状態が第二の閾値回以上連続する場合に、前記位相差算出ステップにより算出された位相差に当該位相差の算出時刻よりも前に算出された1つの前記予測誤差又は複数の前記予測誤差の平均値を加算又は減算して得た位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御方法。 - 請求項17記載の合焦制御方法であって、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記予測誤差が第三の閾値未満となる状態が第四の閾値回以上連続する場合に、前記フォーカスレンズの駆動を許可し、前記状態の連続する回数が前記第四の閾値回未満の場合に、前記フォーカスレンズの駆動を禁止する合焦制御方法。 - 請求項17記載の合焦制御方法であって、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記位相差算出ステップによる前記相関演算の結果の信頼度が第五の閾値以下になり、かつ、前記予測誤差が第六の閾値未満となる状態が第七の閾値回以上連続する場合に前記フォーカスレンズの駆動を許可し、前記信頼度が前記第五の閾値以下になり、かつ、前記状態が連続する回数が前記第七の閾値回未満の場合に前記フォーカスレンズの駆動を禁止する合焦制御方法。 - 請求項17記載の合焦制御方法であって、
前記予測誤差は、前記位相差と前記予測値との符号が逆か否かを示す情報を含み、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記符号が逆になる状態が第八の閾値回以上連続する場合に前記フォーカスレンズの駆動を禁止し、前記状態が連続する回数が前記第八の閾値回未満の場合に前記フォーカスレンズの駆動を許可する合焦制御方法。 - 請求項17〜21のいずれか1項記載の合焦制御方法であって、
前記位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記位相差を算出する合焦制御方法。 - 請求項22記載の合焦制御方法であって、
前記相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関値の変化を示すデータであり、
前記位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち前記予測値に最も近い値を位相差として算出する合焦制御方法。 - 請求項17〜23のいずれか1項記載の合焦制御方法であって、
前記位相差予測ステップでは、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御方法。 - フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置を制御する合焦制御方法であって、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、
前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、
前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、
前記位相差予測ステップにより算出された予測値と前記第二の時刻において前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測ステップにより算出された予測値と前記第二の時刻において前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部ステップと、を備え、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値以下の場合に、前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値を超える場合に、前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御方法。 - 請求項25記載の合焦制御方法であって、
前記第一の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第一の位相差を算出し、
前記第二の位相差算出ステップでは、任意の時刻における前記相関演算の結果と、前記任意の時刻において前記位相差予測ステップにより算出された予測値とに基づいて前記第二の位相差を算出する合焦制御方法。 - 請求項26記載の合焦制御方法であって、
前記第一の信号群と前記第二の信号群の相関演算の結果は、前記第一の信号群と前記第二の信号群とを前記一方向にずらしていったときの前記第一の信号群と前記第二の信号群の第一の相関値の変化を示すデータであり、
前記第一の位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記第一の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第一の位相差として算出し、
前記第三の信号群と前記第四の信号群の相関演算の結果は、前記第三の信号群と前記第四の信号群とを前記一方向に直交する方向にずらしていったときの前記第三の信号群と前記第四の信号群の第二の相関値の変化を示すデータであり、
前記第二の位相差算出ステップでは、前記任意の時刻における前記第二の相関値の変化を示すグラフの谷部に対応する前記一方向に直交する方向へのずらし量のうち、前記予測値に最も近い値を前記第二の位相差として算出する合焦制御方法。 - 請求項25〜27のいずれか1項記載の合焦制御方法であって、
前記位相差予測ステップでは、前記差を、前記係数を用いて位相差に変換することで前記予測値を算出する合焦制御方法。 - フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と前記第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である位相差を算出する位相差算出ステップと、
前記位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、
前記第二の時刻において前記位相差算出ステップにより算出された位相差と前記位相差予測ステップにより算出された予測値との誤差である予測誤差を算出する予測誤差算出ステップと、を備え、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記予測誤差の履歴に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する合焦制御プログラム。 - フォーカスレンズを含む撮像光学系の瞳領域の一方向に並ぶ異なる部分を通過した第一の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第一の信号検出部と、前記第一の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第二の信号検出部と、前記瞳領域の前記一方向と直交する方向に並ぶ異なる部分を通過した第二の一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第三の信号検出部と、前記第二の一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を検出する複数の第四の信号検出部と、を用いて前記フォーカスレンズの位置をコンピュータにより制御するための合焦制御プログラムであって、
前記複数の第一の信号検出部から出力された第一の信号群と、前記複数の第二の信号検出部から出力された第二の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第一の信号群と前記第二の信号群の前記一方向におけるずれ量である第一の位相差を算出する第一の位相差算出ステップと、
前記複数の第三の信号検出部から出力された第三の信号群と、前記複数の第四の信号検出部から出力された第四の信号群との相関演算の結果に基づいて、前記第三の信号群と前記第四の信号群の前記一方向と直交する方向におけるずれ量である第二の位相差を算出する第二の位相差算出ステップと、
前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズを駆動させるレンズ駆動制御ステップと、
前記フォーカスレンズが任意の位置にある第一の時刻において前記第一の位相差算出ステップ又は前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差を前記フォーカスレンズの駆動量に変換するための係数と、当該位相差に対応する駆動量にしたがって前記フォーカスレンズが移動を開始した後の第二の時刻における前記フォーカスレンズの前記任意の位置からの移動量と当該駆動量との差と、に基づいて、前記第二の時刻における前記位相差の予測値を算出する位相差予測ステップと、
前記位相差予測ステップにより算出された予測値と前記第二の時刻において前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差との差である第一の予測誤差と、前記位相差予測ステップにより算出された予測値と前記第二の時刻において前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差との差である第二の予測誤差とを算出する予測誤差算出部ステップと、を備え、
前記レンズ駆動制御ステップでは、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値以下の場合に、前記第一の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させ、前記第一の位相差と前記第二の位相差のいずれも算出されており、かつ、前記第一の予測誤差の累積値が前記第二の予測誤差の累積値を超える場合に、前記第二の位相差算出ステップにより算出された位相差に対応する駆動量で前記フォーカスレンズを駆動させる合焦制御プログラム。
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