JP6221362B2 - 自動焦点検出方法及び自動焦点検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、一眼レフカメラ等において自動焦点調節制御を行うための自動焦点検出方法およびこの自動焦点検出方法を適用した自動焦点検出装置に関する。

いわゆる位相差方式の自動焦点検出装置は、瞳分割された一対の被写体像をラインセンサ上に投影し、ラインセンサ上の一対の被写体像（ラインセンサから出力される一対の画像信号列）の像ずれ量（一対の画像信号列の波形の位相差）からデフォーカス量を求める構成である。従来の位相差検出方式では、前記一対の画像信号列に対していわゆる像ずらし法による相関演算を施して、該相関演算の結果に応じて、前記一対の画像信号列間の相対的な像ずれ量を求め、該像ずれ量に基づき撮影レンズの焦点状態（デフォーカス量）を検出している。

従来、この像ずれ量の算出は、例えば特許文献１の段落［００９６］〜［０１００］に開示されているように、線形な３点内挿（補間）の方法（以下「線形内挿法」または「線形内挿演算」という）により、データサンプリングピッチ（ラインセンサの画素ピッチ）以下の精度で相関量が極大になる像ずれ量を求めている。また、３点内挿の別の方法として、２次関数で３点内挿（補間）する方法（以下「２次関数内挿法」または「２次関数内挿演算」という）が開示されている（特許文献１の段落［０１０１］〜［０１０４］）。後者の２次関数内挿演算では、前者の線形内挿演算で行っている場合分け（図５）が不要となる。

特開平０５−０２７１６２号公報

しかしながら、相関関数として基準側出力と参照側出力の差信号値の絶対値の総和（線形相関関数値）を用いているため、比較的振幅の小さなノイズ成分も、比較的振幅の大きな信号成分と同じように相関関数に影響を及ぼすため、像ずれ量算出バラツキ（精度）に対するノイズ成分の影響が比較的大きかった。また、線形相関関数値を２次関数で３点内挿する方法は、適合性が良くない（焦点検出誤差、バラツキが大きくなる）ことがわかっている。

本発明は上記の問題点に鑑み、ノイズ成分が焦点検出精度に及ぼす影響を軽減することができる自動焦点検出方法及び自動焦点検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、２乗相関演算したときは２次関数内挿演算することにより焦点検出精度及び正確さが高くなることを見出して完成されたものである。

すなわち、本発明は、撮影レンズの異なる瞳位置を通過した一対の被写体像を、対応する画素列を有する一対のラインセンサ上に投影し、該一対のラインセンサによる一対の画像信号列に係る画素信号値を相対的にシフトして相関量を算出し、該相関量が極値となるシフト位置に基づいて一対の画像信号列の位相差を求め、該位相差から前記撮影レンズのデフォーカス量を求める位相差方式の自動焦点検出方法において、前記一対のラインセンサの対応する画素信号値の一方と他方の差信号値を求めるステップと、２乗相関演算により前記差信号値の２乗の総和を求めて前記一対の画像信号列の２乗相関関数値を求めるステップと、前記求めた前記２乗相関関数値を２次関数内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い２乗相関シフト位置を求めるステップと、線形相関演算により前記差信号値の総和を求めて前記一対の画像信号列の線形相関関数値を求めるステップと、前記求めた前記線形相関関数値を線形相関内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い線形相関シフト位置を求めるステップと、前記２乗相関シフト位置または線形相関シフト位置から前記位相差を求めるステップと、を有することを特徴とする。

自動焦点検出装置に係る本発明は、撮影レンズの異なる瞳位置を通過した一対の被写体像を、対応する画素列を有する一対のラインセンサ上に投影する焦点検出光学系と、該一対のラインセンサによる一対の画像信号列に係る画素信号値を相対的にシフトして相関量を算出し、該相関量が極値となるシフト位置に基づいて一対の画像信号列の位相差を求め、該位相差から前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算手段と、を有する位相差方式の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段は、前記一対のラインセンサの対応する画素信号値の一方と他方の差信号値を求め、２乗相関演算により前記差信号値の２乗の総和を求めて前記一対の被写体画像信号列の２乗相関関数値を演算し、前記求めた２乗相関関数値を２次関数内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い２乗相関シフト位置を求めること、線形相関演算により前記差信号値の総和を求めて前記一対の画像信号列の線形相関関数値を演算し、前記求めた線形相関関数値から線形内挿演算により前記一対の画像信号列の一致度が最も高い線形相関シフト位置を求めること、及び前記２乗相関シフト位置または前記線形相関シフト位置から位相差を求めること、を特徴とする。

本発明において、前記２乗相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の２乗の総和からなる２乗相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を初期位置から逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、２乗相関関数値が小さいほど前記一対の画像信号列の一致度が高いことが実際的である。

前記２乗相関シフト位置は、前記２乗相関関数値の極小値を含む複数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるシフト位置によって求めることが好ましい。

本発明の自動焦点検出方法の前記線形相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の総和からなる線形相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、前記線形相関演算によって前記複数のシフト位置で求めた線形相関関数値の中から極小値を検出し、該極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において前記２乗相関演算を実施して２乗相関関数値を求めることが好ましい。

前記２乗相関関数値演算ステップは、前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置で前記２乗相関関数値が極小値であるか否か判定するステップと、極小値であると判定した場合に前記２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップと、極小値であると判定しなかった場合に前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置について再度２乗相関演算を実施し、この２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップを有することが好ましい。

前記検出した線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において２乗相関関数値を求める場合の所定数は、前記２次関数内挿演算または線形内挿演算に用いる複数のシフト位置の数より多数であることが好ましい。

本発明の自動焦点検出方法はさらに、前記２乗相関関数値を求めるステップの後、前記２乗相関関数値の極小値を検出するステップと、前記検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗相関シフト位置を求めるステップを含めることが好ましい。

本発明の自動焦点検出方法はさらに、前記２乗相関関数値を求めるステップの後、前記２乗相関演算により求めた２乗相関関数値の極小値を検出するステップと、極小値を検出できたか否か判定するステップと、極小値を検出できたと判定した場合、検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるシフト位置を求めるステップと、２乗相関関数値の極小値を検出できなかったと判定した場合、前記線形相関関数値の極小値を含む所定数の線形相関関数値を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られる線形相関シフト位置を求めるステップを含めてもよい。

本発明の自動焦点検出装置において、前記線形相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の総和からなる線形相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、前記焦点検出演算手段は、前記線形相関演算によって前記複数のシフト位置で求めた線形相関関数値の中から極小値を検出し、前記極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において前記２乗相関演算を実施して２乗相関関数値を求めることが好ましい。

本発明の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置で前記２乗相関関数値が極小値である場合に前記２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求め、極小値でなかった場合に前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置について再度２乗相関演算を実施し、この２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めることが好ましい。

前記検出した線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において２乗相関関数値を求める場合の所定数は、前記２次関数内挿演算または線形内挿演算に用いる複数のシフト位置の数より多数であることが好ましい。

本発明の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記２乗相関関数値を求めた後、前記２乗相関関数値の極小値を検出し、該検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗相関シフト位置を求めることが好ましい。

本発明の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記２乗相関関数値を求めた後、前記２乗相関演算により求めた２乗相関関数値の極小値を検出できた場合、検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施して２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗相関シフト位置を求め、２乗相関関数値の極小値を検出できなかった場合、前記線形相関関数値の極小値を含む所定数の線形相関関数値を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られる線形相関シフト位置を求めてもよい。

本発明の自動焦点検出方法によれば、２乗相関関数値の場合は２次関数内挿演算により一対の画像信号列の一致度が最も高い２乗相関シフト位置を求めるので、一対の画像信号列の画素信号値の差信号値を２乗することにより振幅の比較的小さいノイズ成分は抑圧され、振幅の大きい信号成分は強調されてノイズによる検出値のバラツキを低減することが可能になり、線形相関関数値の場合は線形内挿演算するので一致度が最も高い線形相関シフト位置を短時間で高精度に検出することが可能になる。

本発明の自動焦点検出装置を搭載した一眼レフカメラの主要構成を示すブロック図である。 同自動焦点検出装置のＡＦモジュールの焦点検出エリアを示す模式平面図である。 同自動焦点検出装置のＡＦモジュールのラインセンサの構成を示す模式平面図である。 同ＡＦモジュールのラインセンサを使用した相関演算について説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）は線形相関関数および線形内挿法を説明するグラフである。 ２乗相関関数および２次関数内挿法を説明するグラフである。 本発明の自動焦点検出動作の第１の実施形態の基本フローチャートである。 本発明の２乗相関関数値を使用した２次関数内挿法による２乗方式ビット内挿演算（計算）の第１の実施例のフローチャートである。 本発明の自動焦点検出動作の第２の実施形態の基本フローチャートである。 本発明の２乗相関関数値を使用した２次関数内挿法による２乗方式ビット内挿演算（計算）の第２の実施例のフローチャートである。 本発明の自動焦点検出動作の第３の実施形態の基本フローチャートである。 本発明と従来技術のデフォーカス量のバラツキを比較するグラフである。 線形相関関数と内挿法の適合性を比較するグラフである。 ２乗相関関数と内挿法の適合性を比較するグラフである。 線形相関関数と２乗相関関数のボトム位置（極小値のシフト位置）が異なる場合の一例を示すグラフである。

図１は、本発明をＡＦ一眼レフカメラの自動焦点検出装置に適用した実施形態であって、その主要構成をブロックで示した図である。このＡＦ一眼レフカメラは、自動焦点検出装置としてＡＦモジュール（自動焦点検出モジュール）６０を内蔵したカメラボディ１１と、このカメラボディ１１に着脱可能なＡＦ対応の撮影レンズ５１とを備えている。

カメラボディ１１は、カメラボディ１１及び撮影レンズ５１を総括的に制御し、相関演算手段、繰り返しパターン判定手段、コントラスト検出手段及び選択手段としても動作するボディＣＰＵ３１を備えている。

一方、撮影レンズ５１は、レンズ機能を制御するレンズＣＰＵ５７と、焦点調節用レンズ５２を光軸方向に駆動するギヤブロック５３と、撮影レンズ５１のマウント部に設けられた、カメラボディ１１のジョイント３５と着脱自在に連結するジョイント５５を備えている。レンズＣＰＵ５７は、電気接点群５６、３６の接続を介してカメラボディ１１の周辺制御回路２１と接続されていて、この周辺制御回路２１を介してボディＣＰＵ３１との間で、開放、最大Ｆ値情報、焦点距離情報、レンズ位置（距離）情報などを通信する所定のデータ通信を行う。

撮影レンズ５１からカメラボディ１１内に入射した被写体光束は、大部分がメインミラー１３により、ファインダ光学系を構成するペンタプリズム１７に向かって反射され、ペンタプリズム１７で反射されてアイピースから射出する。ペンタプリズム１７から射出された被写体光束の一部は測光ＩＣ１８の受光素子に入射する。一方、メインミラー１３の中央部に形成されたハーフミラー部１４に入射した光束の一部はハーフミラー部１４を透過し、メインミラー１３の背面に設けられたサブミラー１５により下方に反射され、ＡＦモジュール６０に入射する。

測光ＩＣ１８は、受光量に応じて光電変換した電気信号を、周辺制御回路２１を介してボディＣＰＵ３１に測光信号として出力する。ボディＣＰＵ３１は、測光信号等に基づいて所定の露出演算を実施し、露出用の適正シャッタ速度及び絞り値を算出する。そして、撮影処理の際に周辺制御回路２１は、ミラーモータドライバ２４を介してミラーモータ２５を駆動してメインミラー１３をアップするとともに、絞り機構２２を駆動して撮影レンズ５１の絞り（図示せず）を算出した絞り値に設定し、算出したシャッタ速度に基づいて露光機構２３を駆動して露光する。さらに露光終了後、周辺制御回路２１は、ミラーモータドライバ２４を介してミラーモータ２５を駆動してメインミラー１３をダウンする。

ボディＣＰＵ３１は、制御プログラム等をメモリしたＲＯＭ３１ａ、演算用、制御用の所定のデータ、変数を一時的にメモリするＲＡＭ３１ｂ、計時用のタイマ３１ｃ、カウンタ３１ｄ、ＡＦモジュール６０から入力した出力ＶＯＵＴ信号（ビデオ信号）をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１ｅ、ＡＦモジュール６０の積分終了を設定するモニタ基準ＶＭＳ信号をＤ／Ａ変換してＡＦモジュール６０へ出力するＤ／Ａ変換器３１ｆを内蔵している。

ＡＦモジュール６０は、いわゆる瞳分割位相差方式であって、ＣＣＤラインセンサと積分終了タイミングをモニタするモニタセンサを備えた焦点検出素子６１と、図示していないが撮像面と等価な焦点検出面において、被写体像を形成する被写体光束を二分割に瞳分割して、対応するＣＣＤラインセンサ上に投影するＡＦ光学系とを備えている。

このＡＦモジュール６０は、被写体の焦点状態を検出して画素単位のビデオ信号（一対の画像信号列）をボディＣＰＵ３１に出力する。ボディＣＰＵ３１は、ＡＦモジュール６０から入力したビデオ信号を内蔵Ａ／Ｄ変換器３１ｅでデジタル信号に変換し、焦点検出エリアに対応するデジタル信号に基づいて所定の演算を実施してデフォーカス量を算出する。さらにボディＣＰＵ３５は、算出したデフォーカス量に基づいてＡＦモータ３３の回転方向を決定し、回転数を、ＡＦモータ３３の回転数を検出するエンコーダ３７が出力するＡＦパルス数として算出し、内蔵のカウンタ３１ｄにセットする。そしてボディＣＰＵ３１は、その回転方向及びパルス数に基づき、ＡＦモータドライバ３２を介してＡＦモータ３３を駆動する。この駆動に際してボディＣＰＵ３１は、ＡＦモータ３３の回転に連動してエンコーダ３７が出力するパルスを内蔵のカウンタ３１ｄでダウンカウントし、カウント値が０になったらＡＦモータ３３を停止させる。ＡＦモータ３３の回転は、ギヤブロック３４により減速され、カメラボディ１１のマウント部に設けられたジョイント３５と撮影レンズ５１のマウント部に設けられたジョイント５５との接続を介して撮影レンズ５１のギヤブロック５４に伝達され、ギヤブロック５４を介して焦点調節用レンズ５２を光軸方向に進退移動させる。

ボディＣＰＵ３１には、フォーカスモードをマニュアルモード、ＡＦ（ワンショット／コンティニュアスＡＦ）モードの間で切り換えるフォーカススイッチＳＷＡＦ、図示しないマニュアルレリーズ釦の半押しでオンする測光スイッチＳＷＳ及び全押しでオンするレリーズスイッチＳＷＲ、周辺制御回路２１等への電源をオン／オフするメインスイッチＳＷＭが接続されている。

ボディＣＰＵ３１には、設定されたＡＦ、露出、撮影などのモード、シャッタ速度、絞り値などの各種撮影情報を表示する表示パネル３９と、外部不揮発性メモリ手段としてカメラボディ１１特有の各種定数などがメモリされたフラッシュメモリ３８が接続されている。表示パネル３９は、カメラボディ１１の外面及びファインダ視野内の２ヶ所に設けられた表示器を含む。

カメラボディ１１には、撮像手段としてのイメージセンサ４５が設けられている。イメージセンサ４５による撮像面とＡＦモジュール６０による焦点検出面は等価に設定されている。イメージセンサ４５の出力信号は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）４６でデジタル化され、ＤＳＰ４１でディスプレイ（ＬＣＤ）４２に表示可能なビデオ信号に加工される。ＤＳＰ４１は、ボディＣＰＵ３１との間で撮影に関する情報を授受する。

図２は、焦点検出素子６１の焦点検出エリアを説明する模式平面図である。焦点検出素子６１は、瞳分割された一対の被写体像光が投影されるラインセンサＩＨを有するＣＣＤ焦点検出素子である。本実施形態では、撮影画面７０内の中央に焦点検出エリアＣＣを設定し、この交差焦点検出エリアＣＣ内の被写体像のうち、撮影レンズの異なる瞳位置を通過した一対の被写体像に瞳分割されて、それぞれ対応するラインセンサＩＨの異なる一方と他方の領域に投影される。

前記ラインセンサＩＨは、基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの二つの領域に区分けされているが（図４参照）、図３は、ラインセンサＩＨの基準ラインセンサ領域に対応する基準ラインセンサＡの一例を示している。ラインセンサＩＨは、総数Ｎ（Ｎは正の整数）個の光電変換素子を水平方向（図の左右、横方向）に配列したＣＣＤラインセンサであって、図３に示すように左端から順に各画素に対して画素番号ｎ＝１〜Ｎを付してある。ラインセンサＩＨの参照ラインセンサＢは、図２の基準ラインセンサＡと同様の構成である。

前記ラインセンサＩＨには、それぞれの基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢに、瞳分割された一対の被写体像の一方と他方が投影され、それぞれのラインセンサ領域の画素（光電変換素子）が積分、つまり被写体像の照度に応じた電荷に光電変換して電気的な信号として蓄積する。ラインセンサＩＨは、積分が終了すると、積分した電荷を順番に、所定の画素信号に変換して、それぞれ一対の画像信号列として出力する。

ボディＣＰＵ３１は、ＡＦモジュール６０から画像信号列（ビデオ信号）を入力すると、ラインセンサＩＨからの一対の画像信号列について、像ずらし法により線形の相関関数ＳＣＯ（ｉ）を求める。相関関数ＳＣＯ（ｉ）は、ラインセンサＩＨの基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの一致度を示すもので、基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの画像信号列の画素信号値の差分（差信号値）の絶対値の総和である相関関数ＳＣＯ（ｉ）を求める演算を、基準ラインセンサＡを基準として参照ラインセンサＢを１画素分ずつシフトさせながら実施することで得られる。相関関数ＳＣＯ（ｉ）は、一対の画像信号列の一致度（波形の一致度）が高いほど小さくなる関数である。図４（Ａ）は、初期状態のシフト数Ｉ＝０でラインセンサＩＨの基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢ（の画素信号列の位相）が一致している状態を示している。最大シフト数を±ｉｍａｘとすれば、図４（Ａ）の初期状態から図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように基準ラインセンサＡに対して参照ラインセンサＢを±１画素分シフトさせながら演算する処理を、特定シフト位置からシフト数Ｉ＝±ｉｍａｘとなるまで繰り返す。図４（Ｄ）、（Ｅ）は、シフト数Ｉ＝±ｉの状態を示している。なお、特定シフト位置でラインセンサＩＨの基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢ（の画素信号列の位相）が一致している状態が合焦状態である。

線形の相関関数ＳＣＯ（ｉ）は、下記数１式で示すことができる。

Ａ_ｎは基準ラインセンサＡの画素番号に対応する画像信号、Ｂ_ｎ＋ｉは参照ラインセンサＢの画素番号に対応する画像信号である。

一対の被写体像の位相差（ずれ量）は、基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの像（画像信号列ＩＨ−ＡとＩＨ−Ｂの波形）が一致したときの、特定シフト位置（ｉ＝０）からのシフト数（ずれ量）である。そこで、ボディＣＰＵ３１は、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）の最も小さい極小値を検出し、この極小値をとるときの基準ラインセンサＡに対する参照ラインセンサＢの像のシフト数を、像ずれ量（シフト量）として検出する。なお、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）からはラインセンサＩＨの画素（光電変換素子）ピッチ単位でしか像ずれ量（シフト量）を求めることができないため、通常は、さらに、求めた線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）について内挿演算を実施して、バラツキが小さく（精度が高く）、正確な極小値を求める。この極小値が得られたときのシフト数（シフト位置と特定シフト位置との差）から、撮影レンズ５１のデフォーカス量を求める。

図５は、線形内挿法（直線補間法）の実施形態を示している。線形内挿法は、シフト位置の間に存在する場合もある相関関数値（相関値）の真の極小値（が得られる線形相関シフト位置）を求める方法であって、極小値である相関関数値を含む２個の相関関数値を通る直線と、この直線と傾きが逆方向であって、他の相関関数値を通る直線の交点により相関関数値の真の極小値を求める手法である。図５は、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）によって演算した相関関数値から、極小値である相関関数値（相関値）Ｈ_０及び相関関数値Ｈ_０を挟む前後の相関関数値（相関値）Ｈ_−１とＨ_＋１を求め、これらの相関関数値Ｈ_０、Ｈ_−１、Ｈ_＋１に線形内挿法（線形内挿演算）を適用して真の像ずれ量を求める様子をグラフで示した図である。図５（Ａ）は、図において右側の相関関数値Ｈ_+１が左側の相関関数値Ｈ_-１以上の場合を、図５（Ｂ）は、図において右側の相関関数値Ｈ_+１が左側の相関関数値Ｈ_-１未満の場合を示すグラフであって、横軸はシフト数、縦軸は相関関数値を示している。

Ｈ_+１≧Ｈ_-１ の場合は、相関関数値Ｈ_０とＨ_＋１を通る直線と、該直線と傾斜方向が逆であって、相関関数値Ｈ_−１を通る直線の交点のシフト位置を求める。この交点のシフト位置が、真のシフト位置または真のシフト位置により近いシフト位置である。極小値である相関関数値Ｈ_０のシフト位置と前記交点のシフト位置の差をシフト誤差βとすると、シフト誤差βは、下記数２式によって求めることができる（図５（Ａ））。

Ｈ_−１＞Ｈ_＋１ の場合は、相関関数値Ｈ_−１とＨ_０を通る直線と、該直線と傾斜方向が逆であって、相関関数値Ｈ_＋１を通る直線の交点のシフト位置を求める。この交点のシフト位置が、真のシフト位置または真のシフト位置により近いシフト位置である。極小値である相関関数値Ｈ_０のシフト位置と前記交点のシフト位置の差をシフト誤差βとすると、シフト誤差βは、下記数３式によって求めることができる（図５（Ｂ））。

以上の線形内挿演算により、真のシフト位置または真のシフト位置により近いシフト位置である像ずれ量ｉ_０＋βを求めることができる。この像ずれ量ｉ_０＋βは、相関関数のみによって求めた像ずれ量ｉ_０よりも精度が高く、正確である。

図６は、２次関数内挿法（放物線補間法）の実施形態を示している。この実施形態の２次関数内挿法は、極小値である相関関数値を含む３個以上の相関関数値が得られる２次関数（放物線）により、２乗相関シフト位置（ビット）間に存在する場合もある相関関数の真の極小値（極値）を求める手法である。図６は、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）によって演算した２乗相関関数値から、極小値である２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ及び２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓを挟む前後の２乗相関関数値Ｈ_−１ ^ＳとＨ_＋１ ^Ｓを求め、これらの２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ、Ｈ_−１ ^Ｓ、Ｈ_＋１ ^Ｓに２次関数内挿法（２次関数内挿演算）を適用して真の極小値、つまり正確な位相差（像ずれ量）を求める様子をグラフで示した図である。

この実施形態は、基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの画像信号列ＩＨ−ＡとＩＨ−Ｂの一致度を求めるために、下記数４式により、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）を求める。

以上の２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）において、極小値となる２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ及びこの２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓを挟む前後の２乗相関関数値Ｈ_−１ ^ＳとＨ_＋１ ^Ｓを求め、さらに３点の２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ、Ｈ_−１ ^Ｓ、Ｈ_＋１ ^Ｓに２次関数内挿演算を適用して、より高精度で正確な極小値が得られる２乗相関シフト位置を求める。極小値の２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓと真の極小値の２乗相関関数値が得られるシフト位置との差をβ^Ｓとすると、シフト誤差β^Ｓは、下記数５式によって求めることができる（図６）。

２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）は、数４式から明らかな通り、基準ラインセンサＡと参照ラインセンサＢの画像信号列の各画素信号値の差（差信号値）の２乗の和である。２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）により、比較的振幅が小さいノイズ成分が抑制され、比較的振幅が大きい信号成分が強調されるので、ノイズによる像ずれ量のバラツキを低減（精度の低下を抑止）することが可能になる。
本発明の実施形態は、算出した２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）について、２次関数内挿演算を行うので、精度が高く、正確な像ずれ量を検出できる。

図１２は、複数の一般被写体について、線形相関関数と線形内挿演算の組み合わせ、及び、２乗相関関数と２次関数内挿演算の組み合わせとで、同一の被写体に対してそれぞれ位相差方式の焦点検出をしたときのデフォーカス量のバラツキ（精度）を比較した結果を示すグラフである。横軸は線形内挿演算により求めたデフォーカス量のバラツキ(a.u.)を、縦軸は２次関数内挿演算により求めたデフォーカス量のバラツキ(a.u.)を示している。なお、横軸及び縦軸は、同じスケールの任意単位(a.u.)で示してある。このグラフからも、２乗相関関数と２次関数内挿演算の組み合わせで焦点検出を行った方がデフォーカス量のバラツキが比較的小さくなり良好であることが分かる。

図１３は、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）について、線形内挿（線形補間）演算を行ったときと、２次関数内挿（２次関数補間）演算を行ったときの、極小値の線形相関シフト位置と２乗相関シフト位置（ビット内ボトム位置）と焦点検出誤差（デフォーカス量誤差）を比較するグラフである。同グラフにおいて、菱型は線形内挿演算値、正方形は２次関数内挿演算値を示し、横軸は画素１ピッチ（画像信号列の１ビット）内における極小値のシフト位置（ビット内ボトム位置(bit)）を、縦軸は焦点検出誤差(a.u.)を示している。図１３から、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）については、線形内挿演算したときの方が２次関数内挿演算したときより焦点検出誤差が小さいことが分かる。

図１４は、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）について、線形内挿（線形補間）演算を行ったときと、２次関数内挿（２次関数補間）演算を行ったときの、極小値のシフト位置（ビット内ボトム位置）と焦点検出誤差を比較するグラフである。同グラフにおいて、菱型は線形内挿演算値、正方形は２次関数内挿演算値を示し、破線は線形相関関数値、実線は２乗相関関数値であって、横軸は画素１ピッチ（画像信号列の１ビット）内における極小値のシフト位置（ビット内ボトム位置(bit)）を、縦軸は焦点検出誤差(a.u.)を示している。図１４から、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）については、２次関数内挿演算したときの方が線形内挿演算したときより焦点検出誤差が小さいことが分かる。

以上より、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）については線形内挿演算する方が精度が高く正確であること、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）については２次関数内挿演算する方が高精度かつ正確であることが分かる。そこで本発明の自動焦点検出装置は、所定条件下において、線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）については線形内挿演算を実施し、２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）については２次関数内挿演算を実施する。

本発明の自動焦点検出動作について、図７乃至図１１に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。図７は、本発明の自動焦点検出装置の焦点検出動作の実施形態を示すメインフローチャートである。この焦点検出メインフローチャートには、メインスイッチＳＷＭがＯＮされ、測光スイッチＳＷＳがオンされたときに入る。

自動焦点検出動作を開始し、自動焦点検出１に入ると、ラインセンサIＨから取得した一対の画像信号列をローパスフィルタに通して高周波のノイズ成分を除去し（Ｓ１０１）、ローパスフィルタに通した画像信号列（少なくとも基準ラインセンサＡの画像信号列）、についてコントラストを演算する（Ｓ１０３）。コントラストＯＫか否かチェックし（Ｓ１０５）、コントラストＯＫでないと判定した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、焦点検出動作（自動焦点検出１）を終了する（ＥＮＤ）。

次に、コントラストＯＫと判定した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、一対の画像信号列をハイパスフィルタに通して直流ノイズ成分を除去する（Ｓ１０７）。

ハイパスフィルタに通した一対の画像信号列について、像ずらし法による線形相関演算を実施して線形相関関数値を求める（Ｓ１０９）。次に、求めた線形相関関数値において、極小となる相関関数値Ｈ_０及びその相関関数値Ｈ_０が得られたボトム位置（シフト量）ｉ_０を検出（探索）し、検出したボトム位置ｉ_０及びこのボトム位置ｉ_０を挟む３点の相関関数値Ｈ_０、Ｈ_−１、Ｈ_＋１（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）を記憶してステップＳ１１３に進む（Ｓ１１１、Ｓ１１３）。ステップＳ１１３では、ボトム位置ｉ_０の信頼性を演算する。ボトム位置ｉ_０の信頼性は、相関関数値Ｈ_−１とＨ_０を通る直線の傾斜角と相関関数値Ｈ_＋１とＨ_０を通る直線の傾斜角、相関関数値Ｈ_０の大きさをしきい値と比較するなど、公知の方法によって求める。

信頼性ＯＫ（有り）と判定した場合（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、２乗方式ビット内挿演算１を実施して自動焦点検出１を終了し（Ｓ１１７、ＥＮＤ）、信頼性ＯＫ（有り）と判定しなかった場合（Ｓ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１１７をスキップして自動焦点検出１を終了する（ＥＮＤ）。

自動焦点検出１を終了したら、図示しない別のＡＦレンズ駆動スレッドにより、像ずれ量に基づいてデフォーカス量を演算し、デフォーカス量に基づいて焦点調節レンズ群５２を合焦位置まで移動させるのに必要なレンズ駆動量（ＡＦモータ３３の回転方向、回転量）を演算し、演算したレンズ駆動量に基づいて、モータドライブ回路３２を介してＡＦモータ３３を駆動し、ギヤブロック３４、ジョイント３５、５５及びギヤブロック５４を介して焦点調節レンズ群５２を合焦位置まで移動する。

ステップＳ１１７で実施する２乗方式ビット内挿演算１について、図８に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。２乗方式ビット内挿演算１では、先ず、ステップＳ１１１で検出した線形相関関数値のボトム位置ｉ_０及びボトム位置ｉ_０を挟む±２ビットのシフト位置、つまり、シフト位置ｉ_０−２、ｉ_０−１、ｉ_０、ｉ_０＋１、ｉ_０＋２の５点について２乗相関演算を実施して２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）を求める（Ｓ２０１）。続いて、２乗相関演算で求めた２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）の２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ（図６参照）を検出し（Ｓ２０３）、ステップＳ２０５に進む。２乗相関演算を実施するシフト範囲を５点まで絞ったので、最初から全シフト範囲について２乗相関演算して極小値を求める場合より演算時間が短縮される。

ここで、ボトム位置ｉ０を挟む±２ビットのシフト位置で２乗相関関数値を求める理由を説明する。図１５は、同一の被写体について線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）と２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）とでボトム位置（極小値のボトム位置、線形相関シフト位置と２乗相関シフト位置）が異なる場合の例を示すグラフである。同グラフにおいて、菱型は線形相関関数ＳＣＯ（ｉ）、正方形は２乗相関関数ＳＣＯ２（ｉ）であり、横軸はシフト量(bit)、縦軸は線形相関関数値と２乗相関関数値である。この図の例に示すように、真のボトム位置がビットシフトの中央付近にあるような場合など、ボトム位置が変動しやすい状況においては、ノイズ等の影響によって、線形相関関数のボトム位置と２乗相関関数のボトム位置が必ずしも一致するとは限らないことがあるため、さらに１つ外側の２乗相関関数値を求めることで２乗相関関数のボトムを見つけられるようにするためである。つまり、線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において２乗相関関数値を求める場合の所定数は、２次関数内挿演算または線形内挿演算に用いる複数のシフト位置の数より多数である。

ステップＳ２０５では、２乗相関関数のボトム（２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ）有り（検出できた）か否かチェックする。２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ有りと判定した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、３点の２乗相関関数値Ｈ_−１ ^ＳとＨ_０ ^ＳとＨ_＋１ ^Ｓを用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるボトム位置と２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓとの誤差に対応するずれ量β^Ｓを算出し（Ｓ２０７）、さらに真のボトム位置に対応する像ずれ量ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓを算出してリターンする（Ｓ２０９、ＲＥＴ）（図６参照）。２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ有りと判定できなかった場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、ステップＳ１１１で検出した線形相関関数値の３点の相関関数値Ｈ_−１とＨ_０とＨ_＋１を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られるボトム位置とボトム位置ｉ_０とのずれ量βを算出し（Ｓ２１１）、さらに真のボトム位置に相当する像ずれ量ｉ_０＋βを算出してリターンする（Ｓ２１３、ＲＥＴ）。

本発明第１の実施形態の自動焦点検出１によれば、予め線形相関演算によって求めたボトム位置を基準とした±２ビットの範囲で２乗相関演算するので、最初から全てのシフト範囲について２乗相関演算する場合より演算時間が短縮される。２乗相関関数の２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを検出できた場合に２次関数内挿演算により像ずれ量ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓを求めるので、より精度の高い正確な像ずれ量ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓを、短時間で得ることができる。２乗相関関数の２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを検出できなかった場合、線形相関値の中から検出した相関関数値Ｈ_−１とＨ_０とＨ_＋１を用いて線形内挿演算を実施して精度の高い正確な像ずれ量ｉ_０＋βを得ることができる。

なお、自動焦点検出１を終了したら、図示しない別のＡＦレンズ駆動スレッドにより、像ずれ量に基づいてデフォーカス量を演算し、デフォーカス量に基づいて焦点調節レンズ群５２を合焦位置まで移動させるのに必要なレンズ駆動量（ＡＦモータ３３の回転方向、回転量）を演算し、演算したレンズ駆動量に基づいて、モータドライブ回路３２を介してＡＦモータ３３を駆動し、ギヤブロック３４、ジョイント３５、５５及びギヤブロック５４を介して焦点調節レンズ群５２を合焦位置まで移動する。

図９は、本発明の自動焦点検出動作に関する第２の実施形態（自動焦点検出２）を示したフローチャートである。自動焦点検出２は、線形相関演算と２乗相関演算を同時に実施してから、線形相関関数値のボトム位置を検出することが第１の実施形態の自動焦点検出１と相違する。自動焦点検出２に入ると、ラインセンサIＨから取得した一対の画像信号列をローパスフィルタに通してから（Ｓ３０１）、少なくとも基準ラインセンサＡの画像信号列についてコントラストを演算する（Ｓ３０３）。続いてコントラストＯＫか否かチェックし（Ｓ３０５）、コントラストＯＫでないと判定した場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、自動焦点検出動作（自動焦点検出２）を終了する（ＥＮＤ）。

コントラストＯＫと判定した場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、一対の画像信号列をハイパスフィルタに通してステップＳ３０９に進む（Ｓ３０７、Ｓ３０９）。

ステップＳ３０９では、一対の画像信号列について、像ずらし法による線形相関演算及び２乗相関演算を同時に行って、線形相関関数値及び２乗相関関数値を求める（Ｓ３０９）。求めた線形相関関数値について、極小値が得られるボトム位置ｉ_０を検出（探索）し、ボトム位置ｉ_０及びボトム位置ｉ_０を挟む計３点の相関関数値Ｈ_０、Ｈ_−１、Ｈ_＋１（図５（Ａ）、（Ｂ）参照）を記憶して、ステップＳ３１３に進む（Ｓ３１１、Ｓ３１３）。ステップＳ３１３では、ボトム位置ｉ_０の信頼性を演算する。ボトム位置ｉ_０の信頼性は、相関関数値Ｈ_−１とＨ_０を通る直線の傾斜角と相関関数値Ｈ_＋１とＨ_０を通る直線の傾斜角、あるいは相関関数値Ｈ_０の大きさをしきい値と比較するなど、公知の方法によって求める。

信頼性ＯＫ（有り）と判定した場合（Ｓ３１５：ＹＥＳ）、２乗法式ビット内挿演算２を実施してリターンし（Ｓ３１７、ＲＥＴ）、信頼性ＯＫ（有り）と判定しなかった場合（Ｓ３１５：ＮＯ）、ステップＳ３１７をスキップしてリターンする（ＲＥＴ）。

図１０は、ステップＳ３１７で実施する２乗方式ビット内挿演算２の詳細を示すフローチャートである。２乗方式ビット内挿演算２に入ると、先ず、ステップＳ３０９で演算した２乗相関関数値が線形相関関数値のボトム位置ｉ_０でボトムか否か（線形相関関数値のボトム位置における２乗相関関数値が極小値であるか否か）チェックする（Ｓ４０１、図１５）。ボトムでないと判定した場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、線形相関関数値のボトム位置ｉ_０を含む±２の各シフト位置ｉ_０−２、ｉ_０−１、ｉ_０、ｉ_０＋１、ｉ_０＋２において２乗相関演算を実施してステップＳ４０５に進む（Ｓ４０３、Ｓ４０５）。２乗相関関数値が線形相関関数値のボトム位置ｉ_０でボトムであると判定した場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ステップＳ４０３をスキップしてステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５では、２乗相関関数値の２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを検出し、２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓの２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓを含む３点の２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ、Ｈ_−１ ^Ｓ、Ｈ_＋１ ^Ｓ（図６参照）を求めて記憶し、ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７では、２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ有り（極小値となる２乗相関関数値）を検出できた）か否かチェックする。２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ有りと判定した場合（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、３点の２乗相関関数値Ｈ_−１ ^ＳとＨ_０ ^ＳとＨ_＋１ ^Ｓを用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるボトム位置と２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓのずれ量β^Ｓを算出し（Ｓ４０９）、さらに真のボトム位置に対応する像ずれ量（ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓ）を演算してリターンする（Ｓ４１１、ＲＥＴ）。２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを検出できたと判定できなかった場合（Ｓ４０７：ＮＯ）、線形相関関数値の３点の相関関数値Ｈ_−１とＨ_０とＨ_＋１を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られるボトム位置とボトム位置ｉ_０とのずれ量βを算出し（Ｓ４１３）、さらに真のボトム位置に対応する像ずれ量ｉ_０＋βを算出してリターンする（Ｓ４１５、ＲＥＴ）。

本発明第２の実施形態の自動焦点検出２によれば、線形相関演算と２乗相関演算を同時に行うので、１回の相関演算（シフト演算）で線形相関関数と２乗相関関数を同時に求めることができるので、演算時間を短縮することができる。

図１１は、本発明の自動焦点検出動作の第３の実施形態（自動焦点検出３）を示したフローチャートである。自動焦点検出３は、２乗相関演算のみを実施して２乗相関関数値の２乗相関ボトム位置を検出することが第１、第２の実施形態の自動焦点検出１、２と相違する。

自動焦点検出３に入ると、先ず、ラインセンサIＨから取得した一対の画像信号列をローパスフィルタに通して（Ｓ５０１）、少なくとも基準ラインセンサＡの画像信号列についてコントラストを演算する（Ｓ５０３）。続いてコントラストＯＫか否かチェックし（Ｓ５０５）、コントラストＯＫでないと判定した場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、自動焦点検出動作（自動焦点検出３）を終了する（ＥＮＤ）。

コントラストＯＫと判定した場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、一対の画像信号列をハイパスフィルタに通してステップＳ５０９に進む（Ｓ５０７、Ｓ５０９）。

ステップＳ５０９では、一対の画像信号列について、像ずらし法による２乗相関演算を実施して２乗相関関数値を求める（Ｓ５０９）。求めた２乗相関関数値について、極小値となる２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ及びその２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓが得られた２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを検出（探索）し、検出した２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓ及びこの２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓを挟む３点の２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ、Ｈ_−１ ^Ｓ、Ｈ_＋１ ^Ｓ（図６参照）を記憶してステップＳ５１３に進む（Ｓ５１１、Ｓ５１３）。ステップＳ５１３では２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓの信頼性を演算してステップＳ５１５に進む（Ｓ５１３、Ｓ５１５）。ボトム位置ｉ_０ ^Ｓの信頼性は、２乗相関関数値Ｈ_−１ ^ＳとＨ_０ ^Ｓを通る直線の傾斜角あるいは相関関数値Ｈ_＋１ ^ＳとＨ_０ ^Ｓを通る直線の傾斜角、または２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓの大きさをしきい値と比較するなど、公知の方法によって求める。

ステップＳ５１５では２乗相関ボトム位置ｉ_０ ^Ｓの信頼性ＯＫ（有り）か否か判定し、信頼性ＯＫ（有り）と判定した場合（Ｓ５１５：ＹＥＳ）、３点の２乗相関関数値Ｈ_０ ^Ｓ、Ｈ_−１ ^Ｓ、Ｈ_＋１ ^Ｓを用いた２次関数内挿演算によりずれ量β^Ｓを算出し（Ｓ５１７）、像ずれ量ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓを演算してリターンする（Ｓ５１９、ＲＥＴ）。信頼性ＯＫ（有り）と判定しなかった場合（Ｓ５１５：ＮＯ）、ステップＳ５１７及びＳ５１９をスキップしてリターンする（ＲＥＴ）。

以上の通り、本発明の第３の実施形態としての自動焦点検出３処理によれば、線形相関演算をすることなく、２乗相関演算及び２次関数内挿演算により像ずれ量ｉ_０ ^Ｓ＋β^Ｓを演算するので、焦点検出処理を簡素化することができる。

以上、本発明の自動焦点検出方法及び自動焦点検出装置を一眼カメラに適用した実施形態について説明したが、本発明は、瞳分割位相差方式の光学系であれば適用可能である。

１１ カメラボディ
３１ ボディＣＰＵ（焦点検出演算手段）
３２ ＡＦモータドライバ
３３ ＡＦモータ
３４ ギヤブロック
３５ ジョイント
３７ エンコーダ
３８ フラッシュメモリ
５１ 撮影レンズ
５２ 焦点調節レンズ群
５３ ギヤブロック
５５ ジョイント
５７ レンズＣＰＵ
６０ ＡＦモジュール
６１ 焦点検出素子
７０ 撮影画面
ＣＣ 焦点検出エリア
ＩＨ ラインセンサ
Ａ 基準ラインセンサ（基準ラインセンサ領域、一方の領域）
Ｂ 参照ラインセンサ（参照ラインセンサ領域、他方の領域）

Claims (16)

1. 撮影レンズの異なる瞳位置を通過した一対の被写体像を、対応する画素列を有する一対のラインセンサ上に投影し、該一対のラインセンサによる一対の画像信号列に係る画素信号値を相対的にシフトして相関量を算出し、該相関量が極値となるシフト位置に基づいて一対の画像信号列の位相差を求め、該位相差から前記撮影レンズのデフォーカス量を求める位相差方式の自動焦点検出方法において、
   前記一対のラインセンサの対応する画素信号値の一方と他方の差信号値を求めるステップと、
   ２乗相関演算により前記差信号値の２乗の総和を求めて前記一対の画像信号列の２乗相関関数値を求めるステップと、
   前記２乗相関関数値演算ステップで求めた前記２乗相関関数値を２次関数内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い２乗相関シフト位置を求めるステップと、
   線形相関演算により前記差信号値の総和を求めて前記一対の画像信号列の線形相関関数値を求めるステップと、
   前記線形相関関数値演算ステップで求めた前記線形相関関数値を線形相関内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い線形相関シフト位置を求めるステップと、
   前記２乗相関シフト位置または線形相関シフト位置から前記位相差を求めるステップと、
   を有することを特徴とする自動焦点検出方法。
2. 請求項１記載の自動焦点検出方法において、前記２乗相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の２乗の総和からなる２乗相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を初期位置から逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、２乗相関関数値が小さいほど前記一対の画像信号列の一致度が高い自動焦点検出方法。
3. 請求項２記載の自動焦点検出方法において、前記２乗相関シフト位置は、前記２乗相関関数値の極小値を含む複数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるシフト位置によって求められる自動焦点検出方法。
4. 請求項２記載の自動焦点検出方法において、前記線形相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の総和からなる線形相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、前記線形相関演算によって前記複数のシフト位置で求めた線形相関関数値の中から極小値を検出し、該極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において前記２乗相関演算を実施して２乗相関関数値を求める自動焦点検出方法。
5. 請求項４記載の自動焦点検出方法において、前記２乗相関関数値演算ステップは、前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置で前記２乗相関関数値が極小値であるか否か判定するステップと、極小値であると判定した場合に前記２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップと、極小値であると判定しなかった場合に前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置について再度２乗相関演算を実施し、この２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップを有する自動焦点検出方法。
6. 請求項４または５記載の自動焦点検出方法において、前記検出した線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において２乗相関関数値を求める場合の所定数は、前記２次関数内挿演算または線形内挿演算に用いる複数のシフト位置の数より多数である自動焦点検出方法。
7. 請求項４または５記載の自動焦点検出方法はさらに、前記２乗相関関数値演算ステップの後、前記２乗相関関数値の極小値を検出するステップと、前記検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップを有する自動焦点検出方法。
8. 請求項４または５記載の自動焦点検出方法はさらに、前記２乗相関関数値演算ステップの後、前記２乗相関演算により求めた２乗相関関数値の極小値を検出するステップと、極小値を検出できたか否か判定するステップと、極小値を検出できたと判定した場合、検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求めるステップと、２乗相関関数値の極小値を検出できなかったと判定した場合、前記線形相関関数値の極小値を含む所定数の線形相関関数値を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られる線形相関シフト位置を求めるステップを有する自動焦点検出方法。
9. 撮影レンズの異なる瞳位置を通過した一対の被写体像を、対応する画素列を有する一対のラインセンサ上に投影する焦点検出光学系と、
   該一対のラインセンサによる一対の画像信号列に係る画素信号値を相対的にシフトして相関量を算出し、該相関量が極値となるシフト位置に基づいて一対の画像信号列の位相差を求め、該位相差から前記撮影レンズのデフォーカス量を求める焦点検出演算手段と、を有する位相差方式の自動焦点検出装置において、
   前記焦点検出演算手段は、前記一対のラインセンサの対応する画素信号値の一方と他方の差信号値を求め、２乗相関演算により前記差信号値の２乗の総和を求めて前記一対の被写体画像信号列の２乗相関関数値を演算し、前記求めた２乗相関関数値を２次関数内挿演算して前記一対の画像信号列の一致度が最も高い２乗相関シフト位置を求めること、線形相関演算により前記差信号値の総和を求めて前記一対の画像信号列の線形相関関数値を演算し、前記求めた線形相関関数値から線形内挿演算により前記一対の画像信号列の一致度が最も高い線形相関シフト位置を求めること、及び前記２乗相関シフト位置または前記線形相関シフト位置から位相差を求めること、
   を特徴とする自動焦点検出装置。
10. 請求項９記載の自動焦点検出方装置において、前記２乗相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の２乗の総和からなる２乗相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を初期位置から逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、２乗相関関数値が小さいほど前記一対の画像信号列の一致度が高い自動焦点検出装置。
11. 請求項１０記載の自動焦点検出装置において、前記２乗相関シフト位置は、前記２乗相関関数値の極小値を含む複数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られるシフト位置によって求められる自動焦点検出装置。
12. 請求項１０記載の自動焦点検出装置において、前記線形相関演算は、前記一対の画像信号列の一方と他方の差信号値の総和からなる線形相関関数値を一対の画像信号列の一方に対して他方を逐次シフトさせて複数のシフト位置で求める演算であって、前記焦点検出演算手段は、前記線形相関演算によって前記複数のシフト位置で求めた線形相関関数値の中から極小値を検出し、前記極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において前記２乗相関演算を実施して２乗相関関数値を求める自動焦点検出装置。
13. 請求項１０記載の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置で前記２乗相関関数値が極小値である場合に前記２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求め、極小値でなかった場合に前記線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置について再度２乗相関演算を実施し、この２乗相関関数値の極小値が得られる２乗関数シフト位置を求める自動焦点検出装置。
14. 請求項１２または１３記載の自動焦点検出装置において、前記検出した線形相関関数値の極小値が得られた線形相関シフト位置を含む所定数のシフト位置において２乗相関関数値を求める場合の所定数は、前記２次関数内挿演算または線形内挿演算に用いる複数のシフト位置の数より多数である自動焦点検出装置。
15. 請求項１２または１３記載の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記２乗相関関数値を求めた後、前記２乗相関関数値の極小値を検出し、該検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施し、２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗相関シフト位置を求める自動焦点検出装置。
16. 請求項１２または１３記載の自動焦点検出装置において、前記焦点検出演算手段はさらに、前記２乗相関関数値を求めた後、前記２乗相関演算により求めた２乗相関関数値の極小値を検出できた場合、検出した２乗相関関数値の極小値を含む所定数の２乗相関関数値を用いて２次関数内挿演算を実施して２乗相関関数値の真の極小値が得られる２乗相関シフト位置を求め、２乗相関関数値の極小値を検出できなかった場合、前記線形相関関数値の極小値を含む所定数の線形相関関数値を用いて線形内挿演算を実施し、線形相関関数値の真の極小値が得られる線形相関シフト位置を求める自動焦点検出装置。

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