(57)【要約】【課題】相関演算精度が確保される範囲で、相関演算時間を短縮する。【解決手段】本発明に係る相関演算装置は、複数の第１信号データと、複数の第２信号データとの間で乗算を行ない第１局所相関値を算出するとともに、第１局所相関値を積算することにより、第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、複数の第１信号データおよび複数の第２信号データをそれぞれ対数変換することにより、複数の第３信号データおよび複数の第４信号データを生成する対数変換手段と、複数の第３信号データと、複数の第４信号データとの間で加算を行ない第２局所相関値を算出するとともに、第２局所相関値を積算することにより、第２積算相関値を算出する第２相関演算手段とを備える。【選択図】図１６
2014038191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと、複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において前記局所的な部分配列をなす複数の第１信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間で乗算を行ない第１局所相関値を算出するとともに、前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データを変更する毎に算出した前記第１局所相関値を積算することにより、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との間の相関度を表わす第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、
前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データをそれぞれ対数変換することにより、複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、
前記第３信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと、前記第４信号データ配列において前記局所的な部分配列をなす複数の第３信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間で加算を行ない第２局所相関値を算出するとともに、前記複数の第３信号データおよび前記複数の第４信号データを変更する毎に算出した前記第２局所相関値を積算することにより、前記第３信号データ配列と前記第４信号データ配列との間の相関度を表わす第２積算相関値を算出する第２相関演算手段とを備えることを特徴とする相関演算装置。
【請求項２】
請求項１に記載の相関演算装置において、
所定条件が満たされるとき、前記第２相関演算手段が前記第２積算相関値を算出し、
前記所定条件が満たされないとき、前記第１相関演算手段が前記第１積算相関値を算出することを特徴とする相関演算装置。
【請求項３】
請求項２に記載の相関演算装置において、
前記所定条件が満たされているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に応じて、前記第１相関演算手段による前記第１積算相関値の算出と前記第２相関演算手段による前記第２積算相関値の算出のいずれか一方を選択する選択する選択手段と、
前記選択手段による選択に応じて算出された前記第１積算相関値および前記第２積算相関値のいずれか一方に基づき、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との間の前記相関度を検出する相関度検出手段とをさらに備えることを特徴とする相関演算装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の相関演算装置において、
前記所定条件は、前記複数の第１信号データの平均値と前記複数の第２信号データの平均値とがともに所定値以上であることを特徴とする相関演算装置。
【請求項５】
第１画像の空間強度分布を所定間隔で配置された複数の空間座標点でサンプリングして得られる複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において、前記複数の空間座標点のうちの第１空間座標点の近傍にて第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第１信号データと、第２画像の空間強度分布を前記所定間隔で配置された前記複数の空間座標点でサンプリングして得られる複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において、前記複数の空間座標点のうちの前記第１空間座標点に対し第２位置関係にある第２空間座標点の近傍にて前記第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第２信号データとの間で乗算を行なうことにより第１積データと第２積データとを算出し、前記第１積データと前記第２積データとの減算を行なって第１差分データを算出し、前記第１差分データを非線形変換して同一符号化を行なうことにより、前記第１空間座標点の近傍の前記複数の第１信号データと前記第２空間座標点の近傍の前記複数の第２信号データとの間の第１局所相関値を算出し、前記第１空間座標点を所定の空間座標領域に亘って移動させて前記第１局所相関値を積算することにより、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との間の前記第２位置関係における第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、
前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データをそれぞれ対数変換して複数の第３信号データおよび複数の第４信号データを算出し、前記複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および前記複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、
前記第３信号データ配列において、前記第１空間座標点の近傍にて前記第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第３信号データと、前記第４信号データ配列において、前記第１空間座標点に対し前記第２位置関係にある前記第２空間座標点の近傍にて前記第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第４信号データとの間で加算を行なうことにより第１和データと第２和データとを算出し、さらに前記第１和データと前記第２和データとの減算を行なって第２差分データを算出し、前記第２差分データを非線形変換して同一符号化を行なうことにより、前記第１空間座標点の近傍の前記複数の第３信号データと前記第２空間座標点の近傍の前記複数の第４信号データとの間の第２局所相関値を算出し、前記第１空間座標点を前記所定の空間座標領域に亘って移動させて前記第２局所相関値を積算することにより、前記第３信号データ配列と前記第４信号データ配列との間の前記第２位置関係における第２積算相関値を算出する第２相関演算手段と、
所定条件が満たされるか否かに応じて、前記第１相関演算手段による前記第１積算相関値の算出および前記第２相関演算手段による前記第２積算相関値の算出のいずれか一方を選択する選択手段と、
前記選択手段により前記第１相関演算手段による前記第１積算相関値の算出が選択されたときは、前記第２位置関係を所定範囲に亘って変更する毎に前記第２位置関係に対応する前記第１積算相関値を算出し、前記第１積算相関値が極値を示すときの前記第２位置関係に基づき、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との空間的な相対変位量を算出し、前記選択手段により前記第２相関演算手段による前記第２積算相関値の算出が選択されたときは、前記第２位置関係を前記所定範囲に亘って変更する毎に前記第２位置関係に対応する前記第２積算相関値を算出し、前記第２積算相関値が極値を示すときの前記第２位置関係に基づき、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との空間的な相対変位量を算出する相対変位量検出手段とを備えることを特徴とする相関演算装置。
【請求項６】
請求項５に記載の相関演算装置において、
前記対数変換手段は、前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データのうち、所定値以下のデータ値を示す信号データを無効データに変換し、前記複数の第３信号データおよび前記複数の第４信号データの中に前記無効データが含まれている場合は、前記無効データに対応する前記第２局所相関値を無効化し、
前記第２相関演算手段は、無効化されていない前記第２局所相関値を積算することにより、前記第２積算相関値を算出することを特徴とする相関演算装置。
【請求項７】
請求項６に記載の相関演算装置において、
前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データのデータ値分布を検出するデータ値分布検出手段をさらに備え、
前記対数変換手段は、前記データ値分布検出手段により検出された前記データ値分布に応じて前記所定値を決定することを特徴とする相関演算装置。
【請求項８】
請求項６に記載の相関演算装置において、
前記対数変換手段は、前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データのノイズレベルに応じて前記所定値を決定することを特徴とする相関演算装置。
【請求項９】
請求項６に記載の相関演算装置において、
入力データ値と、前記入力データ値を対数変換して得られる出力データ値との対応関係が定められた対数ルックアップテーブルをさらに備え、
前記対数変換手段は、前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データのうち、前記所定値よりも大きいデータ値を前記入力データ値として、前記対数ルックアップテーブルを参照して前記出力データ値を取得することにより、前記複数の第３信号データおよび前記複数の第４信号データを算出することを特徴とする相関演算装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の相関演算装置において、
前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データのデータ値分布を検出するデータ値分布検出手段をさらに備え、
前記対数ルックアップテーブルは、前記対応関係が異なる複数の対数ルックアップテーブルを含み、
前記対数変換手段は、前記データ値分布検出手段により検出された前記データ値分布に応じて前記複数の対数ルックアップテーブルのうちの１つの対数ルックアップテーブルを参照して前記出力データ値を取得することにより、前記複数の第３信号データおよび前記複数の第４信号データを算出することを特徴とする相関演算装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の相関演算装置において、
前記第２相関演算手段は、無効化されていない前記第２局所相関値の数に応じて前記第２積算相関値を正規化することを特徴とする相関演算装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の相関演算装置において、
前記第１位置関係にある前記複数の空間座標点で得られる前記複数の第３信号データ同士の減算、および前記第１位置関係にある前記複数の空間座標点で得られる前記複数の第４信号データ同士の減算を、前記第１空間座標点を前記所定の空間座標領域に亘って移動させて行なうことにより、前記複数の空間座標点に対応する複数の第１中間処理データおよび複数の第２中間処理データを算出し、前記複数の第１中間処理データからなる第１中間処理データ配列と前記複数の第２中間処理データからなる第２中間処理データ配列とを生成する中間処理演算手段をさらに備え、
前記中間処理演算手段は、前記複数の第１中間処理データおよび前記複数の第２中間処理データの算出に用いられる前記複数の第３信号データおよび前記複数の第４信号データの中に前記無効データが含まれている場合は、前記複数の第１中間処理データおよび前記複数の第２中間処理データの中の、前記無効データに対応する中間処理データを無効化し、
前記第２相関演算手段は、前記第１和データと前記第２和データとの減算を行なって算出する前記第２差分データを、前記第１空間座標点の近傍にて前記第１位置関係にある前記複数の空間座標点で得られる前記複数の第１中間処理データの各々と、前記第２空間座標点の近傍にて前記第１位置関係にある前記複数の空間座標点で得られる前記第２中間処理データの各々との減算を行なうことによって算出し、前記第２差分データを非線形変換して同一符号化を行なうことにより前記第２局所相関値を算出する際に、前記中間処理演算手段によって無効化された前記中間処理データに応じた前記第２局所相関値を無効化することを特徴とする相関演算装置。
【請求項１３】
請求項６に記載の相関演算装置と、
光学系の射出瞳の異なる領域を通過し、前記光学系の予定焦点面上に一対の画像を形成する一対の光束を、空間的配列にしたがって配置された複数の焦点検出画素がそれぞれ有する複数の光電変換部が受光することにより、前記一対の画像に対応した一対の画像データ配列を、前記第１信号データ配列および前記第２信号データ配列として生成するイメージセンサと、
前記相関演算装置相対変位量算出手段によって算出される前記空間的な相対変位量を前記一対の画像の像ズレ量として取得するとともに、前記像ズレ量に所定の変換係数を乗じて前記予定焦点面と前記光学系の結像面との間のデフォーカス量を算出するデフォーカス量算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】
請求項１３に記載の焦点検出装置において、
前記イメージセンサによって前記第１信号データデータ配列および前記第２信号データ配列が生成されると、前記選択手段によって前記第１相関演算手段による前記第１積算相関値の前記算出および前記第２相関演算手段による前記第２積算相関値の前記算出のいずれか一方が選択される前に、予め、前記対数変換手段は、前記第３信号データ配列と前記第４信号データ配列とを生成することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１５】
複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと、複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において前記局所的な部分配列をなす複数の第１信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間で乗算を行なうことにより、前記局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと前記局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間の第１局所相関値を算出するとともに、前記第１信号データ配列中および前記第２信号データ配列中において前記局所的な部分配列をなす複数の第１信号データおよび前記局所的な部分配列をなす複数の第２信号データを変更する毎に算出した前記第１局所相関値を積算することにより、前記第１信号データ配列と前記第２信号データ配列との間の相関度を表わす第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、
前記複数の第１信号データおよび前記複数の第２信号データをそれぞれ対数変換することにより、複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、
前記第３信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと、前記第４信号データ配列において前記局所的な部分配列をなす複数の第３信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間で加算を行なうことにより、前記局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと前記局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間の第２局所相関値を算出するとともに、前記第３信号データ配列中および前記第４信号データ配列中において前記局所的な部分配列をなす複数の第３信号データおよび前記局所的な部分配列をなす複数の第４信号データを変更する毎に算出した前記第２局所相関値を積算することにより、前記第３信号データ配列と前記第４信号データ配列との間の相関度を表わす第２積算相関値を算出する第２相関演算手段とを備えることを特徴とする相関演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は相関演算装置および焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相関演算装置を含む装置の１つとして、瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置が知られている。その焦点検出装置では、光学系の射出瞳を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像に対応する一対の信号データ列が生成され、該一対の信号データ列を相対的にシフトしながら相関演算を施すことにより該一対の信号データ列間の相関値が算出される。その相関値が極値となるシフト量が前記一対の像の相対的な像ズレ量として検出されるとともに、その像ズレ量に応じて光学系の焦点調節状態が検出される。光学系の焦点調節状態は、予定焦点面と検出された像面との差、すなわちデフォーカス量として表される。
【０００３】
このような瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置においては、一対の焦点検出光束が不均一な口径蝕を受ける場合には、受光量の差に応じて一対の信号データ間に信号レベルのアンバランスが生ずる。このような信号レベルのアンバランスが生じた場合にも、高精度にデフォーカス値を検出するための相関演算方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
例えば特許文献１の（８）式および（９）式においては、一対の信号データ列の局所的なデータのペア（第１データおよびその近傍に位置する第２データ）と、もう一方の信号データ列の局所的なデータのペア（第３データおよびその近傍の第４データ）との間で、第１データと第４データとを乗じた第１乗算データと、第２データと第３データとを乗じた第２乗算データとが算出される。それとともに、第１乗算データと第２乗算データとの差の絶対値を取ることにより局所相関値が算出され、さらに該局所相関値が信号データ列の所定区間に亘って積算されることにより得られる積算相関値を一対の信号データ列間の相関値としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３３７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来の相関演算装置においては、演算時間が大きいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本発明に係る相関演算装置は、複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと、複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間で乗算を行ない第１局所相関値を算出するとともに、複数の第１信号データおよび複数の第２信号データを変更する毎に算出した第１局所相関値を積算することにより、第１信号データ配列と第２信号データ配列との間の相関度を表わす第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、複数の第１信号データおよび複数の第２信号データをそれぞれ対数変換することにより、複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、第３信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと、第４信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間で加算を行ない第２局所相関値を算出するとともに、複数の第３信号データおよび複数の第４信号データを変更する毎に算出した第２局所相関値を積算することにより、第３信号データ配列と第４信号データ配列との間の相関度を表わす第２積算相関値を算出する第２相関演算手段とを備えることを特徴とする。
（２）  本発明に係る相関演算装置は、第１画像の空間強度分布を所定間隔で配置された複数の空間座標点でサンプリングして得られる複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において、複数の空間座標点のうちの第１空間座標点の近傍にて第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第１信号データと、第２画像の空間強度分布を所定間隔で配置された複数の空間座標点でサンプリングして得られる複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において、複数の空間座標点のうちの第１空間座標点に対し第２位置関係にある第２空間座標点の近傍にて第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第２信号データとの間で乗算を行なうことにより第１積データと第２積データとを算出し、第１積データと第２積データとの減算を行なって第１差分データを算出し、第１差分データを非線形変換して同一符号化を行なうことにより、第１空間座標点の近傍の複数の第１信号データと第２空間座標点の近傍の複数の第２信号データとの間の第１局所相関値を算出し、第１空間座標点を所定の空間座標領域に亘って移動させて第１局所相関値を積算することにより、第１信号データ配列と第２信号データ配列との間の第２位置関係における第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、複数の第１信号データおよび複数の第２信号データをそれぞれ対数変換して複数の第３信号データおよび複数の第４信号データを算出し、複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、第３信号データ配列において、第１空間座標点の近傍にて第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第３信号データと、第４信号データ配列において、第１空間座標点に対し第２位置関係にある第２空間座標点の近傍にて第１位置関係にある複数の空間座標点で得られる複数の第４信号データとの間で加算を行なうことにより第１和データと第２和データとを算出し、さらに第１和データと第２和データとの減算を行なって第２差分データを算出し、第２差分データを非線形変換して同一符号化を行なうことにより、第１空間座標点の近傍の複数の第３信号データと第２空間座標点の近傍の複数の第４信号データとの間の第２局所相関値を算出し、第１空間座標点を所定の空間座標領域に亘って移動させて第２局所相関値を積算することにより、第３信号データ配列と第４信号データ配列との間の第２位置関係における第２積算相関値を算出する第２相関演算手段と、所定条件が満たされるか否かに応じて、第１相関演算手段による第１積算相関値の算出および第２相関演算手段による第２積算相関値の算出のいずれか一方を選択する選択手段と、選択手段により第１相関演算手段による第１積算相関値の算出が選択されたときは、第２位置関係を所定範囲に亘って変更する毎に第２位置関係に対応する第１積算相関値を算出し、第１積算相関値が極値を示すときの第２位置関係に基づき、第１信号データ配列と第２信号データ配列との空間的な相対変位量を算出し、選択手段により第２相関演算手段による第２積算相関値の算出が選択されたときは、第２位置関係を所定範囲に亘って変更する毎に第２位置関係に対応する第���積算相関値を算出し、第２積算相関値が極値を示すときの第２位置関係に基づき、第１信号データ配列と第２信号データ配列との空間的な相対変位量を算出する相対変位量検出手段とを備えることを特徴とする。
（３）  本発明に係る相関演算装置は、複数の第１信号データからなる第１信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと、複数の第２信号データからなる第２信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間で乗算を行なうことにより、局所的な部分配列をなす複数の第１信号データと局所的な部分配列をなす複数の第２信号データとの間の第１局所相関値を算出するとともに、第１信号データ配列中および第２信号データ配列中において局所的な部分配列をなす複数の第１信号データおよび局所的な部分配列をなす複数の第２信号データを変更する毎に算出した第１局所相関値を積算することにより、第１信号データ配列と第２信号データ配列との間の相関度を表わす第１積算相関値を算出する第１相関演算手段と、複数の第１信号データおよび複数の第２信号データをそれぞれ対数変換することにより、複数の第３信号データからなる第３信号データ配列および複数の第４信号データからなる第４信号データ配列を生成する対数変換手段と、第３信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと、第４信号データ配列において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データに対応して局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間で加算を行なうことにより、局所的な部分配列をなす複数の第３信号データと局所的な部分配列をなす複数の第４信号データとの間の第２局所相関値を算出するとともに、第３信号データ配列中および第４信号データ配列中において局所的な部分配列をなす複数の第３信号データおよび局所的な部分配列をなす複数の第４信号データを変更する毎に算出した第２局所相関値を積算することにより、第３信号データ配列と第４信号データ配列との間の相関度を表わす第２積算相関値を算出する第２相関演算手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る相関演算装置によれば、相関演算精度が確保される範囲で、相関演算時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ディジタルスチルカメラの構成を示す図である。
【図２】撮像画面上の焦点検出位置を示す図である。
【図３】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図４】瞳分割方式による焦点検出方法を説明する図である。
【図５】射出瞳面における投影関係を示す正面図である。
【図６】焦点検出位置における像信号の強度分布（光量）を縦軸に、焦点検出位置内の位置偏差を横軸にとって示した図である。
【図７】ディジタルスチルカメラ２１０の撮像動作を示すフローチャートである。
【図８】相関演算のデータフローを示す図である。
【図９】相関演算のデータフローを示す図である。
【図１０】相関演算のデータフローを示す図である。
【図１１】横軸を入力ｘ、縦軸を出力ｙとした場合の対数変換の関係を示したグラフである。
【図１２】対数変換Ｔ１を用いて入力データ列Ｘｉの信号波形Ｉ０を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ１に変換した場合のグラフである。
【図１３】対数変換Ｔ２を用いて入力データ列Ｘｉの信号波形Ｉ０を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ２に変換した場合のグラフである。
【図１４】対数変換Ｔ３を用いて入力データ列Ｘｉの信号波形Ｉ３を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ４に変換した場合のグラフである。
【図１５】一対の入力信号波形および相関演算の演算結果を示したグラフである。
【図１６】焦点検出動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】第２相関演算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】第２相関演算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】焦点検出動作の詳細を示すフローチャートである。
【図２０】相関演算のデータフローを示す図である。
【図２１】基本画像中の顔画像近傍を拡大した画像を示す図である。
【図２２】基本ローパス画像の顔画像近傍を拡大した画像を示す図である。
【図２３】比較対象画像中のある部分画像の領域近傍を拡大した画像を示す図である。
【図２４】比較対象ローパス画像における部分画像近傍を拡大した画像を示す図である。
【図２５】局所相関値の算出式と、その式による計算に使用される各画素データとの対応関係を示す図である。
【図２６】相関画素位置２３における局所相関値の演算を模式的に示した図である。
【図２７】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図２８】再結像瞳分割方式の焦点検出装置を示す図である。
【図２９】外光三角測距方式の測距装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願発明に係る一実施の形態における相関演算装置を含む焦点検出装置を有する撮像装置としてのディジタルスチルカメラ２０１を説明する。図１はディジタルスチルカメラ２０１の構成を示す図である。ディジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３とから構成される。交換レンズ２０２はカメラボディ２０３のマウント部２０４に装着される。
【００１１】
交換レンズ２０２は、レンズ２０５、２０６および２０７、絞り２０８、レンズ駆動制御装置２０９などを有している。レンズ２０６はズーミング用レンズ、レンズ２０７はフォーカシング用レンズである。レンズ駆動制御装置２０９は、ＣＰＵとその周辺部品を含み、フォーカシング用レンズ２０７および絞り２０８の駆動制御、ズーミング用レンズ２０６、フォーカシング用レンズ２０７および絞り２０８の位置検出、ならびにカメラボディ２０３のカメラ駆動制御装置２１２との通信によるレンズ情報の送信およびカメラ情報の受信などを行う。
【００１２】
カメラボディ２０３は、撮像素子２１１、カメラ駆動制御装置２１２、メモリカード２１３、ＬＣＤドライバー２１４、ＬＣＤ２１５、および接眼レンズ２１６などを有している。撮像素子２１１は、交換レンズ２０２の予定結像面（予定焦点面）に配置され、交換レンズ２０２により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する。撮像素子２１１には撮像用画素（以下、単に撮像画素という）が二次元状に配置されており、その内の焦点検出位置に対応した部分には撮像画素に代えて焦点検出用画素（以下、単に焦点検出画素という）が組み込まれている。複数の焦点検出画素が直線状に配列されて、焦点検出画素列が形成されている。
【００１３】
カメラ駆動制御装置２１２は、ＣＰＵおよびメモリなどの周辺部品を含む。カメラ駆動制御装置２１２は、撮像素子２１１の駆動制御、撮像画像の処理、交換レンズ２０２の焦点検出および焦点調節、絞り２０８の制御、ＬＣＤ２１５の表示制御、レンズ駆動制御装置２０９との通信、ならびにカメラ全体のシーケンス制御などを行う。カメラ駆動制御装置２１２は、マウント部２０４に設けられた電気接点２１７を介してレンズ駆動制御装置２０９と通信を行う。
【００１４】
カメラ駆動制御装置２１２は、相関演算装置、像ズレ検出装置および焦点検出装置を構成する。カメラ駆動制御装置２１２は、後述する対数ルックアップテーブルを含み、対数変換処理、局所相関値演算処理、相関値積算処理、データ値分布検出処理、中間処理演算処理、像ズレ検出処理、およびデフォーカス量検出処理などを行う。
【００１５】
メモリカード２１３は、撮像画像を記憶する画像ストレージである。ＬＣＤ２１５は液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電子ビューファインダー）の表示器として用いられる。撮影者は、接眼レンズ２１６を介してＬＣＤ２１５に表示された撮像画像を視認することができる。
【００１６】
交換レンズ２０２を通過して撮像素子２１１上に結像された被写体像は撮像素子２１１により光電変換され、画像出力される。画像出力がカメラ駆動制御装置２１２へ送られる。カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出画素の出力に基づいて焦点検出位置におけるデフォーカス量を演算し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０９へ送る。カメラ駆動制御装置２１２は、撮像画素の出力に基づいて生成した画像信号をＬＣＤドライバー２１４へ送る。カメラ駆動制御装置２１２は、その画像信号に基づき、ＬＣＤ２１５に画像を表示させる。それとともに、カメラ駆動制御装置２１２は、その画像信号をメモリカード２１３に記憶させる。
【００１７】
レンズ駆動制御装置２０９は、ズーミング用レンズ２０６、フォーカシング用レンズ２０７および絞り２０８の位置を検出し、それらの検出位置に基づいてレンズ情報を演算するか、あるいは予め用意されたルックアップテーブルから検出位置に応じたレンズ情報を選択する。レンズ駆動制御装置２０９は、そのレンズ情報をカメラ駆動制御装置２１２へ送る。レンズ駆動制御装置２０９は、カメラ駆動制御装置２１２から受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を演算し、レンズ駆動量に基づいてフォーカシング用レンズ２０７を駆動制御する。
【００１８】
図２は、交換レンズ２０２の予定結像面に設定した撮像画面Ｇ上の焦点検出位置（焦点検出エリア、焦点検出領域）を示す。撮像画面Ｇ上に焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５を設定し、撮像素子２１１の焦点検出画素を撮像画面Ｇ上の各焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５の長手方向に直線状に配列する。つまり、撮像素子２１１上の焦点検出画素列は、撮影画面Ｇ上に結像された被写体像の内の焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５における像をサンプリングする。撮影者は撮影構図に応じて焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５の中から任意の焦点検出位置を手動で選択する。
【００１９】
図３は撮像素子２１１の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１１上のひとつの焦点検出位置Ｇ１の周囲を拡大した部分拡大図である。撮像素子２１１は撮像画素３１０と焦点検出用の焦点検出画素３１１とから構成される。
【００２０】
撮像画素３１０は、マイクロレンズ１０、光電変換部１１、不図示の色フィルターから構成される。焦点検出画素３１１は、マイクロレンズ１０、一対の光電変換部１２および１３から構成される。撮像画素３１０の光電変換部１１は、マイクロレンズ１０によって明るい交換レンズ２０２の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１２および１３は、マイクロレンズ１０によって交換レンズの特定の射出瞳（たとえばＦ２．８）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。
【００２１】
撮像素子２１１上に２次元状に配置された撮像画素３１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色フィルターを含む。各色フィルターは互いに異なる分光感度特性を有している。Ｒ、ＧおよびＢのいずれか１つの色フィルターを含む撮像画素３１０は、図３に示すようにベイヤー配列される。
【００２２】
焦点検出画素３１１には、光量をかせぐために色フィルターは設けられておらず、その分光感度特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度と、赤外カットフィルター（不図示）の分光感度とを総合した分光感度特性を有している。焦点検出画素３１１の分光感度は、撮像画素３１０の内の緑画素Ｇ、赤画素Ｒ、青画素Ｂの分光感度を加算したような分光感度特性となり、その感度の光波長領域は緑画素Ｇ、赤画素Ｒ、青画素Ｂの感度の光波長領域を包含している。
【００２３】
焦点検出画素３１１は、図２に示す焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５の撮像画素３１０のＢフィルターおよびＧフィルターが配置されるべき行または列に、直線状に隙間なしに密に配置される。こうすることによって、画素補間により焦点検出画素３１１の位置の画素信号を算出する場合に、多少誤差が生じても人間の眼には目立たなくすることができる。この理由は、人間の目は青より赤に敏感であることと、緑画素の密度が青画素および赤画素より高いので、緑画素の１画素の欠陥に対する画像劣化への寄与が小さいことである。
【００２４】
補色フィルターの撮像画素を二次元状に展開した撮像素子では、出力誤差が比較的目立たない青成分を含むシアンおよびマゼンダが配置されるべき画素位置に焦点検出画素３１１が配置される。
【００２５】
撮像画素３１０において、撮像用の光電変換部１１の前方（光学系が位置する方向）にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１１が前方に投影される。光電変換部１１は撮像素子２１１上の不図示の半導体回路基板上に形成され、不図示の色フィルターはマイクロレンズ１０と光電変換部１１との中間に配置される。
【００２６】
焦点検出画素３１１において、焦点検出用の光電変換部１２および１３の前方（光学系が位置する方向）にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１２およぶ１３が前方に投影される。光電変換部１２および１３は撮像素子２１１上の不図示の半導体回路基板上に形成される。
【００２７】
図４により瞳分割方式による焦点検出方法を説明する。図４において、交換レンズ２０２の光軸９１上に配置される焦点検出画素３１１のマイクロレンズ５０と、そのマイクロレンズ５０の後方に配置される一対の光電変換部５２および５３と、交換レンズ２０２の光軸９１外に配置される焦点検出画素３１１のマイクロレンズ６０と、そのマイクロレンズ６０の後方に配置される一対の光電変換部６２および６３とを例にあげて、焦点検出方法を説明する。交換レンズ２０２の予定結像面に配置したマイクロレンズ５０および６０の前方の距離ｄ４の位置に、交換レンズ２０２の射出瞳９０を設定する。距離ｄ４は、マイクロレンズ５０および６０の曲率、屈折率、マイクロレンズ５０および６０と光電変換部５２、５３、６２および６３との間の距離などに応じて決まる値であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。
【００２８】
マイクロレンズ５０および６０は交換レンズ２０２の予定結像面に配置されており、光軸９１上のマイクロレンズ５０によって、一対の光電変換部５２および５３の形状が、マイクロレンズ５０から投影距離ｄ４だけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２および９３を形成する。光軸９１外のマイクロレンズ６０によって、一対の光電変換部６２および６３の形状が、投影距離ｄ４だけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９２および９３を形成する。すなわち、投影距離ｄ４にある射出瞳９０上で各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳９２および９３）が一致するように、各画素の投影方向が決定される。
【００２９】
光電変換部５２は、測距瞳９２を通過しマイクロレンズ５０へ向う焦点検出光束７２によってマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部５３は、測距瞳９３を通過しマイクロレンズ５０へ向う焦点検出光束７３によってマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部６２は、測距瞳９２を通過しマイクロレンズ６０へ向う焦点検出光束８２によってマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部６３は、測距瞳９３を通過しマイクロレンズ６０へ向う焦点検出光束８３によってマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。焦点検出画素３１１の配列方向は一対の瞳距離の分割方向と一致させる。
【００３０】
このような焦点検出画素を直線状に多数配列し、各画素の一対の光電変換部の出力を測距瞳９２および９３に対応した出力グループにまとめることによって、一対の測距瞳９２および９３を各々通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報を得ることができる。さらに、この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割方式における一対の像の像ズレ量を検出することができる。この像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）を算出することができる。
【００３１】
図４では、光軸９１上にある第１焦点検出画素（マイクロレンズ５０および一対の光電変換部５２および５３を含む）と、これに隣接する第１焦点検出画素（マイクロレンズ６０および一対の光電変換部６２および６３を含む）を模式的に例示したが、その他の焦点検出画素においても同様に、一対の光電変換部がそれぞれ一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。
【００３２】
図５は射出瞳面における投影関係を示す正面図である。図４において、焦点検出画素３１１から一対の光電変換部１２および１３をマイクロレンズ１０により射出瞳面９０に投影した測距瞳９２および９３の外接円は、結像面から見た場合に所定の開口Ｆ値（以下、測距瞳Ｆ値と呼ぶ）となる。所定の開口Ｆ値とは、例えばＦ２．８である。撮像画素３１０の光電変換部１１をマイクロレンズ１０により射出瞳面９０に投影すると、図５に示す領域９４となり、領域９４は測距瞳９２および９３を包含した広い領域となっている。
【００３３】
図５において、破線で示す交換レンズ２０２の絞り開口に対応した領域９５の中心と、測距瞳９２および９３の外接円の中心との位置関係については、交換レンズ２０２固有の射出瞳の位置と焦点検出画素３１１の撮像画面Ｇ上の位置、すなわち光軸からの距離とに応じて変化し、必ずしも一致しない。交換レンズ２０２の射出瞳の大きさが測距瞳９２および９３の外接円の大きさよりも小さく、かつ射出瞳および外接円の中心が一致しない場合には、一対の測距瞳９２および９３を通過する光束がアンバランスに“ケラレ”ることになり、これらの光束により形成される一対の像の光量が一致せず、歪みが生じる。
【００３４】
図６は、１つの焦点検出位置における像信号の強度分布（光量）を縦軸に、焦点検出位置内の位置偏差を横軸にとって示したものである。焦点検出位置内の位置偏差とは、例えば図３に示す撮像素子２１１上の１つの焦点検出位置に属する複数の焦点検出画素の位置に相当する。焦点検出光束にケラレが生じていない場合の一対の像信号４００および４０１は、図６（ａ）に示すように、同一の像信号関数が単に互いに横にシフトしたものとなっている。焦点検出光束にケラレが生ずると、測距瞳を通る焦点検出用光束の量が焦点検出位置および焦点検出位置内での位置偏差によって変化する。そのため、一対の像信号４０２および４０３は図６（ｂ）のようになり、同一の信号を相対的にシフトしたものにはならない。
【００３５】
＜撮像動作＞
図７は、ディジタルスチルカメラ２１０の撮像動作を示すフローチャートである。カメラ駆動制御装置２１２は、ステップＳ１００でカメラの電源が投入されるとこの撮像動作を繰り返し実行する。ステップＳ１１０において、カメラ駆動制御装置２１２は、撮像素子２１１から撮像画素３１０のデータを間引き読み出しし、電子ビューファインダーＬＣＤ２１５に表示させる。撮像画素３１０のデータを間引き読み出しする際には、焦点検出画素３１１がなるべく含まれないような設定で間引き読み出しをすることによって、表示品質を向上させることができる。逆に、焦点検出画素３１１を含むように間引き読み出しを行い、電子ビューファインダーＬＣＤ２１５上に焦点検出画素出力を補正せずに表示させることによって、焦点検出位置をユーザーに認識可能に表示することもできる。
【００３６】
ステップＳ１２０では、カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出画素列からデータを読み出す。なお、図２に示す焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５の中から予め焦点検出位置選択操作部材（不図示）により任意の焦点検出位置が選択されている場合、選択された焦点検出位置に対応する焦点検出画素列からデータを読み出す。続くステップＳ１３０において、カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出画素列に対応した一対の像データに基づいて、後述する像ズレ検出演算処理すなわち相関演算処理を行い、像ズレ量を演算し、さらにデフォーカス量を算出する。ステップＳ１４０では、カメラ駆動制御装置２１２は、合焦近傍か否か、つまり算出したデフォーカス量の絶対値が合焦判定基準値以内であるか否かを調べる。
【００３７】
ステップＳ１４０において、カメラ駆動制御装置２１２が合焦近傍でないと判定した場合、本処理はステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０において、カメラ駆動制御装置２１２は、算出したデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０９へ送信し、レンズ駆動制御装置２０９を介して交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２０７を合焦位置に駆動させ、本処理はステップＳ１１０へ戻って上記動作が繰り返される。なお、焦点検出不能な場合も、本処理はこのステップＳ１５０へ分岐し、カメラ駆動制御装置２１２は、レンズ駆動制御装置２０９へスキャン駆動命令を送信し、レンズ駆動制御装置２０９を介して交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２０７を無限位置と至近位置との間でスキャン駆動させ、本処理はステップＳ１１０へ戻って上記動作が繰り返される。
【００３８】
ステップＳ１４０において、カメラ駆動制御装置２１２が合焦近傍であると判定した場合は、本処理はステップＳ１６０へ進む。ステップＳ１６０において、カメラ駆動制御装置２１２は、レリーズボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判定し、なされていない場合、本処理はステップＳ１１０へ戻って上記動作が繰り返される。シャッターレリーズがなされた場合、本処理はステップＳ１７０へ進み、カメラ駆動制御装置２１２は、レンズ駆動制御装置２０９へ絞り調整命令を送信し、レンズ駆動制御装置２０９を介して交換レンズ２０２の絞り２０８を、カメラ駆動制御装置２１２で露出演算により決定した制御Ｆ値、またはユーザーが手動で設定したＦ値に設定させる。絞り制御が終了した時点で、カメラ駆動制御装置２１２は、撮像素子２１１に撮像動作を行わせ、撮像素子２１１の撮像画素３１０およびすべての焦点検出画素３１１から画像データを読み出す。
【００３９】
ステップＳ１８０において、カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出画素列の各画素位置における画素データを、焦点検出画素３１１のデータおよび周囲の撮像画素３１０のデータに基づいて補間する。ステップＳ１９０では、カメラ駆動制御装置２１２は、撮像画素３１０のデータおよび補間された焦点検出画素位置のデータからなる画像データをメモリカード２１３に保存し、本処理はステップＳ１１０へ戻って上記動作が繰り返される。
【００４０】
＜焦点検出動作＞ 
図７のステップＳ１３０における焦点検出動作の詳細の説明に先立って、一対の像信号の同一性が図６（ｂ）のように崩れた場合に、先行技術においてどのような相関演算を用いて一対の像信号の像ズレ量が正確に検出されるかについて、特開２００７−３３３７２０号公報に開示されている技術を例に、簡単に説明する。
【００４１】
異なる歪みを受けて同一性が崩れた一対の像信号を、第１信号データ列Ａ（データＡ１〜ＡＮ、Ｎはデータ個数）と第２信号データ列Ｂ（データＢ１〜ＢＮ）とすると、特開２００７−３３３７２０号公報の明細書の（８）式に開示されているように、先行技術においては、ずらし量ｋにおける積算相関値Ｃ（ｋ）を次式（１）により求めている。データＡ１〜ＡＮは、所定の画素ピッチで配置された一対の焦点検出画素列のうちの一方に含まれるＮ個の焦点検出画素がそれぞれ出力する信号値に対応し、データＢ１〜ＢＮは、一対の焦点検出画素列のうちの他方に含まれるＮ個の焦点検出画素がそれぞれ出力する画像信号の信号値に対応する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜  ・・・（１）
【００４２】
（１）式において、Σ演算はｎについての積算を表わし、積算においてｎのとる範囲はずらし量ｋに応じてデータＡｎ、Ａｎ＋１、Ｂｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋが存在する範囲に限定される。データＡｎおよびＡｎ＋１は、上述した一対の焦点検出画素列のうちの一方に含まれるＮ個の焦点検出画素３１１のうちのｎ番目および（ｎ＋１）番目の互いに隣接する焦点検出画素３１１によってそれぞれ出力された画像信号の信号値に対応する。データＢｎ＋ｋおよびＢｎ＋１＋ｋは、上述した一対の焦点検出画素列のうちの他方に含まれるＮ個の焦点検出画素３１１のうちの、ｎ番目の焦点検出画素３１１からずらし量ｋだけ離間した位置関係にある（ｎ＋ｋ）番目および（ｎ＋１＋ｋ）番目の互いに隣接する焦点検出画素３１１によってそれぞれ出力された画像信号の信号値に対応する。
【００４３】
図８に（１）式の相関演算のデータフローを示す。第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂはそれぞれ１次元データ配列である。第１信号データ列Ａの中の注目データＡｎと、ずらし量ｋだけずれた第２信号データ列Ｂの中の、注目データＡｎに対応するデータＢｎ＋ｋに対しデータ位置が１つずれたデータＢｎ＋１+ｋとを乗じて、第１演算データ（Ａn×Ｂｎ＋１＋ｋ）、すなわち第１積データを求める。それとともに、第２信号データ列ＢのデータＢｎ＋ｋと、第１信号データ列Ａの注目データＡｎに対しデータ位置が１つずれたデータＡｎ＋１とを乗じて第２演算データ（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）、すなわち第２積データを求める。第１演算データと第２演算データとの差の絶対値の総和により第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとの積算相関値Ｃ（ｋ）を演算する。すなわち（１）式においてはｎおよびｋに対応した局所相関値を、ＡｎとＢｎ＋１＋ｋとの乗算値と、Ｂｎ＋ｋとＡｎ＋１との乗算値との減算による差分データ（（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１））の絶対値として算出し、こうして算出された局所相関値をｎについて積算することにより積算相関値Ｃ（ｋ）を算出している。
【００４４】
なお上述した（１）式における局所相関値は、第１信号データ列Ａにおける部分配列（Ａｎ、Ａｎ＋１）と第２信号データ列Ｂにおける部分配列（Ｂｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋ）との間の局所的な相関値と考えることができる。部分配列の要素ＡｎとＡｎ＋１との互いに隣接した位置関係は、部分配列の要素Ｂｎ＋ｋとＢｎ＋１＋ｋとの互いに隣接した位置関係に等しく、その位置関係は、データ間隔で表すと１データ分となる。また部分配列の要素Ａｎと部分配列の要素Ｂｎ＋ｋとの位置関係は、データ間隔で表すとｋデータ分となる。
【００４５】
（１）式のような相関演算を行なうことにより、一対の像信号が異なる歪曲変化を受けている場合においても、歪曲変化を受ける前の正確な一対の像信号の像ズレ量を算出することが可能になる。
【００４６】
しかしながら（１）式のような相関演算においては一対の像信号データの乗算を用いているため、次のような問題がある。
１．一般的に加減演算に比較して乗算演算は計算時間が長くなるので、焦点検出の応答性が低下してしまう。
２．２つのデータの乗算演算により演算結果のデータビット長が元のデータの倍となってしまうので、演算結果の処理系が複雑になるとともに、処理時間が長くなってしまう。
【００４７】
本発明によれば、一対の像信号が異なる歪曲変化を受けている場合においても、歪曲変化を受ける前の正確な一対の像信号の像ズレ量を算出することが可能という先行技術の利点を維持したまま、上述した問題点を解決することができる。以下本発明に用いられる対数変換を用いた相関演算の説明に移る。
【００４８】
（１）式では、第１演算データ（Ａｎ×Ｂｎ＋ｋ）と第２演算データ（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）とが等しい場合に相関が高い、すなわち第１演算データと第２演算データとの差分が０になることとして、局所相関値を算出している。従って第１演算データと第２演算データとに対し同じ関数変換を行なってから変換後の第１演算データと第２演算データとが等しい場合に相関が高いとして局所相関値を算出してもよいことになる。この関数変換を行なうことにより、乗算演算を加減演算に変更することができれば、演算時間の短縮およびビット長の短縮が可能になる。このような特性の変換を行なう関数として対数関数を考えることができる。すなわち複数のデータの乗算を対数変換すると、各データの対数変換の和となるので、（１）式に対応する対数変換を用いた相関演算式は次式（２）となる。（２）式においてＬｏｇ（）は自然対数を表わすが、対数の底はネイピア数に限られない。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ｌｏｇ（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜
＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜                                            ・・・（２）
【００４９】
（２）式のような対数変換により乗算を加減算に変換することが可能となる。すなわち（２）式において局所相関値｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜は、第３信号データ列ＬＡを構成する対数変換データＬｏｇ（Ａ１）〜Ｌｏｇ（ＡＮ）のうちの局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））と、第４信号データ列ＬＢを構成する対数変換データＬｏｇ（Ｂ１）〜Ｌｏｇ（ＢＮ）のうちの、局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））に対応する局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））との間の加減演算のみで算出することができる。この加減演算により、第１和データ（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））と第２和データ（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））とが算出され、第１和データ（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））と第２和データ（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））との減算により、差分データ（（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）））が算出される。差分データ（（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）））の絶対値をとることで局所相関値が算出され、算出された局所相関値をｎについて積算することにより積算相関値Ｃ（ｋ）を算出している。
【００５０】
（２）式において用いる対数変換データＬｏｇ（Ａｎ）、Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）、Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）、Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）は局所相関値の算出時にその都度対数変換を行なって算出する必要はない。（２）式の演算を行なう前、例えば一対の像信号である第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対応する画像データが撮像素子２１１から読み出された際に、予め第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとに対して対数変換を行なった対数化データ列として用意しておくことができる。これにより（１）式に比較して（２）式の演算量を大幅に減少し、演算時間の短縮を図ることができる。
【００５１】
例えば像ずらしを１００回（ｋ＝０〜１００）、第１信号データ列Ａのデータ数を１０１（ｎ＝１〜１００、ｎ＋１＝２〜１０１）、第２信号データ列Ｂのデータ数を２０１（１≦ｎ＋ｋ≦２００、２≦ｎ＋１＋ｋ≦２０１）として、ずらし量ｋが０〜１００の各値を取る毎に（１）式を用いて積算相関値の演算を行なった場合の演算量と（２）式を用いて積算相関値の演算を行なった場合の演算量とを比較すると以下のようになる。以下の比較において、（１）式には２回の乗算が含まれている点、および（２）式には３回の加減算が含まれている点がそれぞれ考慮されている。乗算に比較して加減算は大幅に演算時間が短いので、（１）式による積算相関値の演算に比較して（２）式による積算相関値の演算は２００００×（乗算時間−加減算時間）−３０２×対数変換時間だけ演算時間は短縮される。
（１）式：乗算回数  ２×１００×１００＝２００００回
減算回数  １００×１００＝１００００回
（２）式：対数変換回数  １０１＋２０１＝３０２回
加減算回数  ３×１００×１００＝３００００回
【００５２】
図９に（２）式の相関演算のデータフローを示す。上述したように、（２）式の演算を行なう前に予め第１信号データ列Ａの各データＡｎを対数変換した変換データＬＡｎからなる第３信号データ列ＬＡと、第２信号データ列Ｂの各データＢｎを対数変換した変換データＬＢｎからなる第４信号データ列ＬＢとを用意する。
【００５３】
第３信号データ列ＬＡの中の注目データＬＡｎと、ずらし量ｋだけずれた第４信号データ列ＬＢの中の注目データＬＡｎに対応するデータＬＢｎ＋ｋに対しデータ位置が１つずれたデータＬＢｎ＋１＋ｋとを加算する。その加算結果から、第４信号データ列ＬＢのデータＬＢｎ＋ｋと第３信号データ列ＬＡの注目データＬＡｎに対しデータ位置が１つずれたデータＬＡｎ＋１との和を減算する。その減算結果の絶対値をｎについて総和することにより、第３信号データ列ＬＡと第４信号データ列ＬＢとのずらし量ｋにおける積算相関値Ｃ（ｋ）を演算する。すなわち（２）式においてはｎおよびｋに対応した局所相関値を、対数変換データであるＬＡｎとＬＢｎ＋１＋ｋとＬＢｎ＋ｋとＬＡｎ＋１との間の加減算結果の絶対値として算出し、算出した局所相関値をｎについて積算することにより積算相関値Ｃ（ｋ）を算出している。
【００５４】
（２）式において対数変換を関数演算により行なう代わりに、対数変換ルックアップテーブルを用いて行なうことにより、さらに対数変換時間の高速化を図ることができ、その場合には演算時間はさらに短縮される。
【００５５】
また（２）式は以下のように変形することができる。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜
＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）−Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）−Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））｜                                                ・・・（３）
【００５６】
（３）式において絶対値演算の中の第１項（Ｌｏｇ（Ａｎ）−Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））は第１信号データ列Ａのみからなる演算データであり、第２項（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）−Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）は第２信号データ列Ｂのみからなる演算データである。（３）式の演算に先立ってｎを順次変更して （Ｌｏｇ（Ａｎ）−Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））のデータ列および（Ｌｏｇ（Ｂｎ）−Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１））のデータ列を、中間処理データとして予め計算しておけば、以下のようにさらに演算量を削減し、演算時間を短縮することができる。すなわち、（１）式に比較して（３）式は、２００００×乗算時間−３０２×対数変換時間−３００×加減算時間だけ演算時間を短縮することができる。
（３）式：対数変換回数  １０１＋２０１=３０２回
中間処理回数（加減算回数）  １００＋２００＝３００回
加減算回数  １００×１００＝１００００回
【００５７】
図１０に（３）式の相関演算のデータフローを示す。予め第３信号データ列ＬＡの各データＬＡｎに対して中間処理データＲＡｎ（＝ＬＡｎ−ＬＡｎ＋１）からなる第５信号データ列ＲＡと、第４信号データ列ＬＢの各データＬＢｎに対する中間処理データＲＢｎ（＝ＬＢｎ−ＬＢｎ＋１）からなる第６信号データ列ＲＢとを用意する。
【００５８】
第５信号データ列ＲＡの中の注目データＲＡｎから、ずらし量ｋだけずれた第６信号データ列ＲＢの中の注目データＲＡｎに対応するデータＲＢｎ＋ｋを減算する。その演算結果の絶対値をｎについて総和することにより、第５信号データ列ＲＡと第６信号データ列ＲＢとのずらし量ｋにおける積算相関値Ｃ（ｋ）を演算する。すなわち（３）式においてはｎおよびｋに対応した局所相関値を、中間処理データＲＡｎとＲＢｎ＋ｋとの差分の絶対値として算出し、算出した局所相関値をｎについて積算することにより積算相関値Ｃ（ｋ）を算出している。
【００５９】
図１１は、横軸を入力ｘ（０〜２５５）、縦軸を出力ｙ（〜２５５）とした場合の対数変換の関係を示したグラフであって、最も単純な対数変換である対数変換Ｔ０＝２５５×Ｌｏｇ（ｘ）／Ｌｏｇ（２５５）の場合を示している。このような対数変換Ｔ０の場合には、入力ｘのデータ値が小さくなるほど、対数変換Ｔ０の入力ｘについての１次微分係数が大きくなる。イメージセンサのデータはショットノイズのためデータ値が小さいほどＳＮ比が悪化するので、対数変換Ｔ０を行なうとデータ値が小さい領域のノイズが拡大してしまう場合がある。したがって、入力データ値が小さい範囲では１次微分係数を小さくすることが好ましい。像ズレ検出の入力データ値域が、データ値が中〜大の値領域に該当すると、上述した１次微分係数が小さい場合がある。１次微分係数を大きくすることにより、分解能を向上して、演算精度を向上させることが好ましい。対数変換Ｔ０の場合には、入力データが０に対して出力データが無限大に発散してしまうので、これを防止することが好ましい。
【００６０】
入力データ値が小さくなる部分の１次微分係数を小さくするためには、図１１に示す対数変換Ｔ１＝２５５×（Ｌｏｇ（ｘ）−Ｌｏｇ（１０））／（Ｌｏｇ（２５５）−Ｌｏｇ（１０））を行なうこととしてもよい。
【００６１】
入力データのＳＮ比が所定値以上となる最小入力データ値をｘ０、例えば１０とし、入力データの値域の最大値が出力データの値域の最大値となるように対数変換するとともに、ｘ０以下の入力データに対する出力データを無効データとして０にクリップすることとしてもよい。この場合、対数変換Ｔ１とは異なって、入力データ値が１０より小さい場合は出力データがマイナス符号の大きな値になることなく、０である。したがって、入力データのビット長と出力データのビット長とを揃えることが困難ということは無い。入力データが０に対して出力データが無限大に発散してしまうということも無い。
【００６２】
例えば入力データｘを８ビット（０〜２５５）、出力データｙを８ビット（０〜２５５）とした場合、入力データｘと出力データｙの対数変換の関係は以下の式になる。
ｘ＞ｘ０の場合：ｙ＝２５５×（Ｌｏｇ（ｘ） −Ｌｏｇ（ｘ０））／（Ｌｏｇ（２５５） −Ｌｏｇ（ｘ０））  有効データ
ｘ≦ｘ０の場合：ｙ＝０  無効データ
・・・（４）
【００６３】
（４）式において例えばｘ０＝１０とすれば、対数変換Ｔ１を０クリップした対数変換Ｔ１’が得られる。図１２は対数変換Ｔ１を用いて入力データ列Ｘｉ（４０＞最小値＞１０、最大値≦２５５）の信号波形Ｉ０を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ１に変換した場合のグラフであり、入力データの値域と出力データの値域はほぼ揃っており、出力データにおいて０クリップは発生していない。
【００６４】
また例えば入力データの値が４０以下においてノイズ量が多い場合には、（４）式においてｘ０＝４０とすることにより、入力データが４０以下で出力データを０クリップした対数変換Ｔ２（図１１）を用いて対数変換を行なう。図１３は対数変換Ｔ２を用いて図１２と同じ入力データ列Ｘｉの信号波形Ｉ０を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ２に変換した場合のグラフであり、入力データの値が４０以下の場合には出力データは０クリップされる（図１３の信号波形Ｉ２の一部Ｓ２を参照）。
【００６５】
（４）式の代わりに（５）式の対数変換を採用することにより、入力データの値域が狭い場合には出力データの値域を拡大して、対数変換の際の誤差を小さくすることもできる。
ｘ＞ｘ０の場合：ｙ＝Ｍ×（Ｌｏｇ（ｘ） −Ｌｏｇ（ｘ０））／（Ｌｏｇ（Ｍ） −Ｌｏｇ（ｘ０））  有効データ
ｘ≦ｘ０の場合：ｙ＝０  無効データ
・・・（５）
【００６６】
（５）式において例えばｘ０＝４０、Ｍ＝４００とすれば、図１１の対数変換Ｔ３が得られる。図１４は対数変換Ｔ３を用いて入力データ列Ｘｉ（最小値＞５０＞ｘ０、最大値＜１８０＜２５５、値域の幅約１００）の信号波形Ｉ３を出力データ列Ｙｉの信号波形Ｉ４に変換した場合のグラフである。図１４に示すように、信号波形Ｉ３の値域の幅約１００に対して、信号波形Ｉ４の値域の幅は１５０を超えた値に拡大している。
【００６７】
上述したように特性の異なる対数変換（クリップ値、入出力の値範囲）を用意しておき、入力データの特性（最小値、最大値、データ値ヒストグラムなど）に応じて適切な対数変換を選択して用いることは有用である。
【００６８】
またイメージセンサの電荷蓄積時間に応じて熱雑音による入力データのＳＮ比が変化したり、イメージセンサの感度設定に応じてショットノイズによる入力データのＳＮ比が変化するので、電荷蓄積時間または感度設定に応じて適切な対数変換を選択して用いるようにしてもよい。電荷蓄積時間が長い場合や感度設定が高い場合はｘ０を大きくするなど、電荷蓄積時間または感度設定に応じてクリップを異ならせる。
【００６９】
例えば（４）式のような一部のデータを無効データ化して対数変換を行なう場合には以下のような点を考慮することが好ましい。すなわち、第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対してこのような対数変換を行なって生成した第１信号データ列ＬＡおよび第２信号データ列ＬＢに対して、（２）式のような局所得相関値の積算を行なって積算相関値Ｃ（ｋ）を求める際、局所相関値の演算に用いるデータの中に無効データが含まれている場合には、以下に示す無効化処理を行なうことによって、積算相関値Ｃ（ｋ）の値に誤差が生じ、像ズレ検出演算精度が低下してしまう可能性を無くしておくのが好ましい。
【００７０】
図１５（ｂ）および（ｄ）は、相関演算が施される一対の入力信号波形を示したグラフであり、縦軸はデータ値、横軸はデータ位置を示す。また図１５（ａ）、（ｃ）および（ｅ）は相関演算の演算結果を示したグラフであり、縦軸は積算相関値Ｃ（ｋ）、横軸はずらし量ｋである。図１５（ｂ）において、一対の入力信号波形Ｉａ１およびＩｂ１は、ケラレ等により、ずらし量ｋ＝０の信号波形に対し異なるゲインを乗じた信号波形となっており、相関演算結果はずらし量ｋ＝０において最高相関となること、すなわち積算相関値ｃ（ｋ）が極小値をとることが期待される。図１５（ｂ）の一対の入力信号波形Ｉａ１およびＩｂ１に対して、（１）式に示す従来の相関演算を行なった場合、図１５（ａ）に示す積算相関値Ｃ（ｋ）のグラフが得られ、積算相関値Ｃ（ｋ）はずらし量ｋ＝０において極小値となる。
【００７１】
図１５（ｂ）の一対の入力波形Ｉａ１およびＩｂ１に対して図１１の対数変換Ｔ２を用いて対数変換を行なった場合、図１５（ｄ）の一対の入力信号波形Ｉａ２およびＩｂ２が得られ、入力信号波形Ｉａ１の一部のデータ（データ値が４０以下）は入力信号波形Ｉａ２において無効データ（データ値０）となる。図１５（ｄ）の無効データを含む入力信号波形Ｉａ２と無効データを含まないＩｂ２とに対して、（２）式に示す相関演算を行なった場合、図１５（Ｃ）に示す積算相関値Ｃ（ｋ）のグラフが得られ、積算相関値Ｃ（ｋ）がずらし量ｋの一点で極小値とならずブロードになってしまう。そのため最高相関を示すずらし量ｋを無理矢理決定したとしても、ノイズの影響により決定したずらし量は誤差が大きいとともに大幅な揺らぎを持ってしまう場合がある。このような場合、すなわち（２）式における局所相関値の積算の際に、局所相関値の算出に用いるデータの中に無効データが含まれている場合には、その局所相関値の値を０として無効化することが有効である。
【００７２】
例えば第１信号データ列Ａの各データＡｎと第２信号データ列Ｂの各データＢｎとを（４）式で示す対数変換Ｔ２（ｘ０＝４０）で対数変換して、変換データＬＡｎからなる第３信号データ列ＬＡと変換データＬＢｎからなる第４信号データ列ＬＢとを生成する。次に以下の式で局所相関値Ｅ（ｎ）を算出する。
ＬＡｎ、ＬＢｎ＋１＋ｋ、ＬＢｎ＋ｋ、ＬＡｎ＋１のいずれかが無効データ（０）の場合
Ｅ（ｎ）＝０
その他の場合
Ｅ（ｎ）＝｜（ＬＡｎ＋ＬＢｎ＋１＋ｋ）−（ＬＢｎ＋ｋ）＋ＬＡｎ＋１）｜
・・・（６）
【００７３】
さらに以下のように局所相関値Ｅ（ｎ）をｎについて積算して積算相関値Ｃ（ｋ）を求める。
Ｃ（ｋ）＝ΣＥ（ｎ）    ・・・（７）
【００７４】
（７）式において、局所相関値Ｃ（ｋ）の積算の際には無効化された局所相関値Ｅ（ｎ）の値は０なので積算されないことになる。このようにすれば積算相関値Ｃ（ｋ）は有効データのみを用いて演算した局所相関値を積算した値となるので、無効データによる影響を受けない高精度な演算が可能になる。
【００７５】
一対の入力波形Ｉａ１とＩｂ１（図１５（Ｂ））に対して対数変換T2（（４）式）を用いて対数変換を行なって生成した無効データを含む入力信号波形Ｉａ２と無効データを含まないＩｂ２（図１５（Ｄ））に対して、（６）式、（７）式により積算相関値Ｃ（ｋ）を行なった場合、図１５（Ｅ）に示す積算相関値Ｃ（k）のグラフが得られ、積算相関値Ｃ（ｋ）はずらし量ｋ＝０において極小値となる。
【００７６】
上述した局所相関値の算出に用いるデータの中に無効データが含まれている場合に、該局所相関値の値を０として無効化する手法は、図１０に示すような中間処理データを用いた積算相関値の算出の際にも用いることができる。
【００７７】
例えば図１０において第３信号データ列ＬＡの各データＬＡｎに対して中間処理データＲＡｎ（＝ＬＡｎ−ＬＡｎ＋１）からなる第５信号データ列ＲＡを算出する際に、ＬＡｎまたはＬＡｎ＋１のいずれかが無効データ（０）の場合には、中間処理データＲＡｎを無効データ（０）とする。また第４信号データ列ＬＢの各データＬＢnに対する中間処理データＲＢｎ（＝ＬＢｎ−ＬＢｎ＋１）からなる第６信号データ列ＲＢを算出する際に、ＬＢｎまたはＬＢｎ＋１のいずれかが無効データ（０）の場合には、中間処理データＲＢｎを無効データ（０）とする。
【００７８】
次に以下の式で局所相関値Ｆ（ｎ）を算出する。
ＲＡｎ、ＲＢｎ＋ｋのいずれかが無効データ（０）の場合
Ｆ（ｎ）＝０
その他の場合
Ｆ（ｎ）＝｜ＲＡｎ−ＲＢｎ＋ｋ｜
・・・（８）
【００７９】
さらに以下のように局所相関値Ｆ（ｎ）をｎについて積算して積算相関値Ｃ（ｋ）を求める。
Ｃ（ｋ）＝ΣＦ（ｎ）    ・・・（９）
【００８０】
（９）式において局所相関値Ｃ（ｋ）の積算の際には無効化された局所相関値Ｆ（ｎ）の値は０なので積算されないことになる。このようにすれば積算相関値Ｃ（ｋ）は有効な中間処理データのみを用いて演算した局所相関値を積算した値となるので、無効な中間処理データによる影響を受けない高精度な演算が可能になる。
【００８１】
（６）式および（７）式、または（８）式および（９）式を用いて局所相関値を積算して積算相関値を求める際に無効化された局所相関値の数が多い場合には、積算相関値の値が相対的に小さくなり、あたかも相関度が高くなったかのように振る舞うので、誤差を生ずる可能性がある。積算相関値を算出する際に用いられた有効な局所積算値の積算回数に応じて積算相関値を正規化することにより、そのような誤差を防止することができる。
【００８２】
例えば（７）式において全積算回数をＮａとし、無効な局所相関値の積算回数をＮｂとした場合には、有効な局所積算値の積算回数は（Ｎａ−Ｎｂ）であるから、（７）式で求めた積算相関値Ｃ（ｋ）を次式（１０）のように積算相関値Ｄ（ｋ）に正規化する。
Ｄ（ｋ）＝Ｃ（Ｋ）×Ｎａ／（Ｎａ−Ｎｂ）      ・・・（１０）
【００８３】
（１０）式においては、無効な局所相関値の積算回数が多いほど、すなわち有効な局所相関値の積算回数が少ないほど、積算相関値Ｃ（ｋ）が正規化されて増大するので、上述のような誤差を防止することができる。
【００８４】
本実施の形態における相関演算装置においては、上述した対数変換を用いる相関演算処理が行なわれる。対数変換を用いる相関演算処理は、乗算を用いる相関演算処理に比較して演算時間を短縮できるという利点を有する。またデータ値が適切なレベルに入っていれば演算精度の維持も可能である。データ値が適切なレベルになく対数変換の際に一部データが無効データ化された場合には、全データ数に対する無効データ数の割合に応じて演算精度が劣化しないよう、この相関演算装置において行なわれる相関演算処理には、乗算を用いた第１の相関演算と、その乗算に対応する加算を含む対数変換を用いた第２の相関演算とが含まれることが好ましい。さらには第１および第２の相関演算が状況に応じて適切に選択して用いられることが好ましい。
【００８５】
図１６は、図７に示す撮像動作の中のステップＳ１３０の焦点検出動作の詳細を示すフローチャートである。
【００８６】
ステップＳ３００において、カメラ駆動制御装置２１２により焦点検出演算処理が開始される。、ステップＳ３０１で、カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出画素列から出力される一対の信号データ列（α１〜αＭ、β１〜βＭ：Ｍはデータの個数）に対して下記（１１）式に示すような高周波カットフィルター処理を施す。こうして、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａ（データＡ１〜ＡＮ：Ｎはデータ個数）および第２信号データ列Ｂ（データＢ１〜ＢＮ）を生成し、信号データ列から相関処理に悪影響を及ぼすノイズ成分や高周波成分を除去する。（１１）式において、ｎ＝１〜Ｎである。
Ａn＝αｎ＋２×αｎ＋１＋αｎ＋２，
Ｂn＝βｎ＋２×βｎ＋１＋βｎ＋２ 
・・・（１１）
【００８７】
なお、演算時間の短縮を図る場合や、すでに大きくデフォーカスしていて高周波成分が少ないことがわかっている場合には、ステップＳ３０１の高周波カットフィルター処理を省略することができる。
【００８８】
ステップＳ３０２において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａの平均値および第２信号データ列Ｂの平均値が両方とも所定閾値を越えているかチェックする。所定閾値を越えている場合には、本処理はステップＳ３０３の第２相関演算に分岐し、対数変換による相関演算で演算時間短縮が図られる。所定閾値を越えていない場合には、本処理はステップＳ３０４の第１相関演算に分岐し、乗算による相関演算で演算精度が維持される。上述した所定閾値は、例えば第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂの両方を合わせたデータ範囲を０〜ＭａｘＤとした場合に、０．１×ＭａｘＤとすることができる。
【００８９】
なおステップＳ３０２の分岐判定処理における判定条件は、上記のような平均値に基づく判定条件に限定されず、他の判定条件であってもよい。第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂのデータ特性やノイズ特性に影響を与える要因に応じて、第２相関演算処理による演算精度が確保できる状況であれば、第２相関演算処理を選択することにより演算時間の短縮をはかり、第２相関演算処理による演算精度の確保が困難な状況であれば、第１相関演算処理を選択することにより演算精度の確保をはかることができればよい。例えば所定閾値を下回るデータの個数をカウントし、そのカウントしたデータの個数の全データ数に対する割合が所定値を越えた場合に、第１相関演算処理に分岐し、越えない場合に第２相関演算処理に分岐するようにしてもよい。また測光センサー（不図示）により被写界輝度を測定し、測定した輝度値が所定値を越えた場合に第２相関演算処理に分岐し、越えない場合に第１相関演算処理に分岐するようにしてもよい。あるいは撮像素子の感度設定に応じて、感度が所定値を越える場合には場合に第１相関演算処理に分岐し、越えない場合に第２相関演算処理に分岐するようにしてもよい。
【００９０】
ステップＳ３０３において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対し後述の図１７のステップＳ３１０〜ステップＳ３９９に示す第２相関演算（対数変換による相関演算処理）を行なって焦点検出位置のデフォーカス量を算出し、本処理はステップＳ３０５に進む。
【００９１】
ステップＳ３０４において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対し第１相関演算（（１）式の相関演算）を行なって焦点検出位置のデフォーカス量を算出し、本処理はステップＳ３０５に進む。
【００９２】
ステップＳ３０５において、カメラ駆動制御装置２１２は、焦点検出演算処理（相関演算処理）を終了してリターンする。
【００９３】
図１７は、図１６のステップＳ３０３の第２相関演算処理（対数変換による相関演算処理）の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３１０において、カメラ駆動制御装置２１２は第２相関演算処理を開始し、ステップＳ３２０において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列ＡのデータＡ１〜ＡＮおよび第２信号データ列ＢのデータＢ１〜ＢＮのデータ値分布を検出する。具体的には最小値、最大値、ヒストグラム最頻値などを検出する。
【００９４】
ステップＳ３３０において、カメラ駆動制御装置２１２は、検出されたデータ値分布に応じて、ノイズによる影響が少ないとともに入力データ値範囲に対して出力データ値範囲がなるべく広い対数変換を、複数の対数ルックアップテーブルＬＵＴの中から選択する。複数の対数ルックアップテーブルとは、例えば前述のＴ１’、Ｔ２、Ｔ３に対応したルックアップテーブルＬＵＴであって、カメラ駆動制御装置２１２内部に記憶されている。所定値以下の入力データに対する出力データは無効データとされている。
【００９５】
ステップＳ３４０において、ステップＳ３３０において選択された対数ルックアップテーブルＬＵＴを用いて、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列ＡのデータＡ１〜ＡＮおよび第２信号データ列ＢのデータＢ１〜ＢＮを、第３信号データ列ＬＡの各データＬＡｎおよび第４信号データ列ＬＢの各データＬＢｎに変換する。
【００９６】
ステップＳ３５０において、カメラ駆動制御装置２１２は、ずらし量ｋ（整数）における第３信号データ列ＬＡと第４信号データ列ＬＢとの相関量を演算するために、まず第３信号データ列ＬＡのデータＬＡｎに対して第４信号データ列ＬＢのデータＬＢｎを相対的に所定ずらし量ｋだけずらす。
【００９７】
ステップＳ３６０にて、カメラ駆動制御装置２１２は、第３信号データ列ＬＡのデータと相対的にずらし量ｋだけずらされた第４信号データ列ＬＢのデータとの間において、第２相関演算、すなわち（６）式による局所相関値の算出、および（７）式による局所相関値の積算を行ない、所定ずらし量ｋにおける積算相関値Ｃ（ｋ）を算出する。
【００９８】
ステップＳ３７０において、カメラ駆動制御装置２１２は、相対的なずらし量ｋを所定の範囲で変更しながら、ステップＳ３５０およびステップＳ３６０の処理を繰り返し、各ずらし量ｋに対応する積算相関値Ｃ（ｋ）を算出する。
【００９９】
ステップＳ３８０において、カメラ駆動制御装置２１２は、各ずらし量ｋに対応して算出された積算相関値Ｃ（ｋ）に基づき、積算相関値Ｃ（ｋ）が最小となるずらし量ｋ０を算出する。カメラ駆動制御装置２１２は、ずらし量ｋ０とその前後のずらし量（ｋ０−１）および（ｋ０＋１）との積算相関値Ｃ（ｋ０−１）、Ｃ（ｋ０）、およびＣ（ｋ０＋１）を用い、周知の３点内挿演算に基づく補間により、最高相関を与えるずらし量ｋｍを求める。また最小となるずらし量ｋ０が見つからない場合や、積算相関値Ｃ（ｋ０）の値が所定閾値より大きい場合には、焦点検出不能と判定する。
【０１００】
ステップＳ３９０において、カメラ駆動制御装置２１２は、ずらし量ｋｍと焦点検出画素のピッチである検出ピッチＰとの積で表される像ズレ量を、次式（１２）により被写体像面の予定結像面に対するデフォーカス量ＤＥＦに変換する。 （１２）式において、デフォーカス量ＤＥＦは、像ズレ量（Ｐ×ｋｍ）と、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Ｇとに基づいて算出される。
ＤＥＦ＝Ｇ×Ｐ×ｋｍ  ・・・（１２）
【０１０１】
ステップＳ３９９において、焦点検出演算処理（相関演算処理）は終了してリターンする。
【０１０２】
上述した図１７は、図９に示したデータフローおよび（６）式および（７）式に対応した演算処理に対応するフローチャートであったが、中間処理データを用いる図１０に示したデータフローならびに（８）式および（９）式に対応した演算処理に対応するように変更されることも可能である。図１７のステップＳ３５０〜ステップＳ３７０に対しこのような変更を行なったフローチャートを図１８に示す。
【０１０３】
図１８のステップＳ３４１において、カメラ駆動制御装置２１２は、第３信号データ列ＬＡの各データＬＡｎ間の加減算により算出した中間処理データＲＡｎからなる第５信号データ列ＲＡを生成し、第４信号データ列ＬＢの各データＬＢｎの加減算により算出した中間処理データＲＢｎからなる第６信号データ列ＲＢを生成する。ただし中間処理データの算出に用いられるいずれかのデータに無効データが含まれる場合には、中間処理データは無効データ（０）とされる。
【０１０４】
ステップＳ３５１において、カメラ駆動制御装置２１２は、ずらし量ｋ（整数）における第５信号データ列ＲＡと第６信号データ列ＲＢとの相関量を演算するために、まず第５信号データ列ＲＡのデータＲＡｎに対して第６信号データ列ＲＢのデータＲＢｎを相対的に所定ずらし量ｋだけずらす。
【０１０５】
ステップＳ３６１において、カメラ駆動制御装置２１２は、第５信号データ列ＲＡのデータと相対的にずらし量ｋだけずらされた第６信号データ列ＲＢのデータとの間において第２相関演算、すなわち（８）式による局所相関値の算出および（９）式による局所相関値の積算を行ない、所定ずらし量ｋにおける積算相関値Ｃ（ｋ）を算出する。
【０１０６】
ステップＳ３７１において、カメラ駆動制御装置２１２は、相対的なずらし量ｋを所定の範囲で変更しながら、ステップＳ３５１およびステップＳ３６１の処理を繰り返し、各ずらし量ｋに対応する積算相関値Ｃ（ｋ）を算出する。
【０１０７】
図１６は、選択された焦点検出位置においてのみ焦点検出演算を行なう場合の動作フローチャートであった。上述した対数変換データを用いた相関演算は演算精度を維持したまま相関演算時間を短縮することができるので、複数の焦点検出位置において焦点検出を行なう場合にさらに効果を発揮する。例えば図２の撮像画面Ｇ上の５つの焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５の全てにおいて焦点検出を行なって各焦点検出位置のデフォーカス量を算出するとともに、５つの焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５のそれぞれにおける算出により取得した複数のデフォーカス量を平均したデフォーカス量を算出するようにしてもよい。
【０１０８】
図１９は、上述した焦点検出動作を、図７に示す撮像動作の中のステップＳ１３０の焦点検出動作として示すフローチャートである。ステップＳ４００において焦点検出演算処理すなわち相関演算処理が開始される。ステップＳ４１０では、カメラ駆動制御装置２１２は、図１６のステップＳ３０１と同じように焦点検出画素列から出力される一対の信号データ列に対して高周波カットフィルター処理を施し、第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとを生成する。
【０１０９】
ステップＳ４２０において、カメラ駆動制御装置２１２は、処理対象の焦点検出位置が選択された焦点検出位置であるか否かをチェックする。焦点検出位置が選択された焦点検出位置である場合には、本処理はステップＳ４４０に分岐し、処理対象の焦点検出位置が選択された焦点検出位置でない場合には、本処理はステップＳ４３０に分岐する。処理対象の焦点検出位置が選択された焦点検出位置であるか否かは、例えばその処理対象の焦点検出位置が、ユーザーによって不図示のユーザー入力装置を介して指定された焦点検出位置であるか否かに応じて決定される。あるいは、図２の撮像画面Ｇ上の５つの焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５のうち、中央に配置された焦点検出位置Ｇ１に被写体像が含まれているとの推定に基づき、処理対象の焦点検出位置が焦点検出位置Ｇ１であるか否かに応じて決定されることとしてもよい。
【０１１０】
ステップＳ４３０において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対し、図１７のステップＳ３１０〜ステップＳ３９９に示す第２相関演算（対数化による相関演算処理）を行なって焦点検出位置のデフォーカス量を算出し、本処理はステップＳ４５０に進む。
【０１１１】
ステップＳ４４０において、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａおよび第２信号データ列Ｂに対し、第１相関演算（（１）式の相関演算）を行なって焦点検出位置のデフォーカス量を算出し、本処理はステップＳ４５０に進む。
【０１１２】
ステップＳ４５０において、カメラ駆動制御装置２１２は、図２の５つの焦点検出位置について、ステップＳ４２０〜ステップＳ４４０の処理を繰り返す。
【０１１３】
ステップＳ４６０において、カメラ駆動制御装置２１２は、５つの焦点検出位置のデフォーカス量に重み付け平均処理を行なって最終的なデフォーカス量を算出する。重み付け平均処理においては、選択された焦点検出位置のデフォーカス量に対して他の焦点検出位置のデフォーカス量よりも比較的大きな重みを付けることにより、選択された焦点検出位置のデフォーカス量結果を優遇する。
【０１１４】
ステップＳ４７０において、焦点検出演算処理（相関演算処理）は終了してリターンする。
【０１１５】
このようにすれば、選択された焦点検出位置については、演算精度が確保された第１相関演算により確実に焦点検出を行なうことが可能になるとともに、他の複数の焦点検出位置においては演算時間が短縮された第２相関演算を行なうことができるので、焦点検出動作全体としての演算時間を短縮することができる。
【０１１６】
図１６〜図１９に示す焦点検出動作においては、確実に焦点検出が行えるが演算時間が長い第１相関演算と、所定条件下では演算精度を確保しながら演算時間が短い第２相関演算とが、状況に応じて適切に選択される。そのため、本実施の形態の相関演算装置を有する焦点検出装置においては、焦点検出動作全体としてのパフォーマンスを高めることができる。
【０１１７】
本実施の形態における相関演算装置を含むディジタルスチルカメラ２０１が有するカメラ駆動制御装置２１２は、データＡ１〜ＡＮからなる第１信号データ列Ａにおいて局所的な部分配列（Ａｎ、Ａｎ＋１）をなす複数のデータＡｎ、Ａｎ＋１と、複数のデータＢ１〜ＢＮからなる第２信号データ列Ｂにおいて局所的な部分配列（Ａｎ、Ａｎ＋１）をなす複数の第１信号データＡｎ、Ａｎ＋１に対応して局所的な部分配列（Ｂｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋ）をなす複数のデータＢｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋとの間で乗算を行なうことにより、局所的な部分配列（Ａｎ、Ａｎ＋１）をなす複数のデータＡｎ、Ａｎ＋１と局所的な部分配列（Ｂｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋ）をなす複数のデータＢｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋとの間の局所相関値｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を算出する。
【０１１８】
それとともに、カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａ中および第２信号データ列Ｂ中において局所的な部分配列（Ａｎ、Ａｎ＋１）をなす複数のデータＡｎ、Ａｎ＋１および局所的な部分配列（Ｂｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋ）をなす複数のデータＢｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋを変更する毎に算出した局所相関値｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を積算することにより、第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとの間の相関度を表わす積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を算出する。
【０１１９】
カメラ駆動制御装置２１２は、複数のデータＡ１〜ＡＮおよび複数のデータＢ１〜ＢＮをそれぞれ対数変換することにより、複数の対数変換データＬｏｇ（Ａ１）〜Ｌｏｇ（ＡＮ）からなる第３信号データ列ＬＡおよび複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂ１）〜Ｌｏｇ（ＢＮ）からなる第４信号データ列ＬＢを生成する。
【０１２０】
カメラ駆動制御装置２１２は、第３信号データ列ＬＡにおいて局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）と、第４信号データ列ＬＢにおいて局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）に対応して局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）との間で加算を行なうことにより、局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）と局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）との間の局所相関値｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を算出する。
【０１２１】
それとともに、カメラ駆動制御装置２１２は、第３信号データ列ＬＡ中および第４信号データ列ＬＢ中において局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）および局所的な部分配列（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））をなす複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）を変更する毎に算出した局所相関値｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を積算することにより、第３信号データ列ＬＡと第４信号データ列ＬＢとの間の相関度を表わす積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を算出する。
【０１２２】
本実施の形態における相関演算装置を含むディジタルスチルカメラ２０１は、このようなカメラ駆動制御装置２１２を有することにより、焦点検出のための相関演算の際、演算精度が確保される範囲で、演算時間を短縮することができるという作用効果がある。
【０１２３】
本実施の形態における相関演算装置を含むディジタルスチルカメラ２０１が有するカメラ駆動制御装置２１２は、一対の像のうちの一方の強度を所定の画素ピッチで配置された複数の焦点検出画素３１１でサンプリングして得られる複数のデータＡ１〜ＡＮからなる第１信号データ列Ａにおいて、複数の焦点検出画素３１１のうちのｎ番目の焦点検出画素３１１の近傍にて１データ分の隣接関係にある複数の焦点検出画素３１１で得られる複数のデータＡｎ、Ａｎ＋１と、一対の像のうちの他方の強度を所定の画素ピッチで配置された複数の焦点検出画素３１１でサンプリングして得られる複数のデータＢ１〜ＢＮからなる第２信号データ列Ｂにおいて、複数の焦点検出画素３１１のうちのｎ番目の焦点検出画素３１１に対しずらし量ｋだけ離間した位置関係にある（ｎ＋ｋ）番目の焦点検出画素３１１の近傍にて１データ分の隣接関係にある複数の焦点検出画素３１１で得られる複数のデータＢｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋとの間で乗算を行なうことにより第１積データ（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）と第２積データ（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）とを算出する。
【０１２４】
カメラ駆動制御装置２１２は、第１積データ（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）と第２積データ（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）との減算を行なって差分データ（（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１））を算出し、その差分データの絶対値をとることにより、ｎ番目の焦点検出画素３１１の近傍の複数のデータＡｎ、Ａｎ＋１と（ｎ＋ｋ）番目の焦点検出画素３１１の近傍の複数のデータＢｎ＋ｋ、Ｂｎ＋１＋ｋとの間の局所相関値｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を算出する。
【０１２５】
カメラ駆動制御装置２１２は、ｎ番目の焦点検出画素３１１の変数ｎをｎ＝１〜Ｎに亘って移動させて局所相関値｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を積算することにより、第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとの間のずらし量ｋだけ離間した位置関係における積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を算出する。
【０１２６】
カメラ駆動制御装置２１２は、データＡ１〜ＡＮおよび複数のデータＢ１〜ＢＮをそれぞれ対数変換して複数の対数変換データＬｏｇ（Ａ１）〜Ｌｏｇ（ＡＮ）および複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂ１）〜Ｌｏｇ（ＢＮ）を算出し、複数の対数変換データＬｏｇ（Ａ１）〜Ｌｏｇ（ＡＮ）からなる第３信号データ列ＬＡおよび複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂ１）〜Ｌｏｇ（ＢＮ）からなる第４信号データ列ＬＢを生成する。
【０１２７】
カメラ駆動制御装置２１２は、第３信号データ列ＬＡにおいて、ｎ番目の焦点検出画素３１１の近傍にて１データ分の隣接関係にある複数の焦点検出画素３１１で得られる複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）と、第４信号データ列ＬＢにおいて、ｎ番目の焦点検出画素３１１に対しずらし量ｋだけ離間した位置関係にある（ｎ＋ｋ）番目の焦点検出画素３１１の近傍にて１データ分の隣接関係にある複数の焦点検出画素３１１で得られる複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）との間で加算を行なうことにより第１和データ（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））と第２和データ（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））とを算出する。
【０１２８】
カメラ駆動制御装置２１２は、さらに第１和データ（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））と第２和データ（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））との減算を行なって差分データ（（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）））を算出する。
【０１２９】
カメラ駆動制御装置２１２は、算出した第２差分データ（（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）））の絶対値をとることにより、ｎ番目の焦点検出画素３１１の近傍の複数の対数変換データＬｏｇ（Ａｎ），Ｌｏｇ（Ａｎ＋１）と（ｎ＋ｋ）番目の焦点検出画素３１１の近傍の複数の対数変換データＬｏｇ（Ｂｎ＋ｋ），Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ）との間の局所相関値｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を算出する。
【０１３０】
カメラ駆動制御装置２１２は、ｎ番目の焦点検出画素３１１の変数ｎをｎ＝１〜Ｎに亘って移動させて局所相関値｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を積算することにより、第３信号データ列ＬＡと第４信号データ列ＬＢとの間のずらし量ｋだけ離間した位置関係における積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を算出する。
【０１３１】
カメラ駆動制御装置２１２は、第１信号データ列Ａの平均値および第２信号データ列Ｂの平均値が両方とも所定閾値を越えているか否かに応じて、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜の算出および積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜の算出のいずれか一方を選択する。
【０１３２】
カメラ駆動制御装置２１２は、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜の算出が選択されたときは、ずらし量ｋを所定範囲に亘って変更する毎にずらし量ｋに対応する積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜を算出する。カメラ駆動制御装置２１２は、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜が極値を示すときのずらし量ｋの値ｋ０に基づき、第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとの像ズレ量（Ｐ×ｋｍ）を算出する。
【０１３３】
カメラ駆動制御装置２１２は、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜の算出が選択されたときは、ずらし量ｋを所定範囲に亘って変更する毎にずらし量ｋに対応する積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜を算出する。カメラ駆動制御装置２１２は、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜が極値を示すときのずらし量ｋの値ｋ０に基づき、第１信号データ列Ａと第２信号データ列Ｂとの像ズレ量（Ｐ×ｋｍ）を算出する。
【０１３４】
本実施の形態における相関演算装置を含むディジタルスチルカメラ２０１は、このようなカメラ駆動制御装置２１２を有することにより、焦点検出のための相関演算の際、積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋１＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋１）｜の算出および積算相関値Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋１＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋１））｜の算出が、状況に応じて適切に選択され、相関演算時間の短縮と相関演算精度の維持とがバランスされるという作用効果がある。
【０１３５】
＜相関演算の変形例＞
上述した実施の形態における相関演算装置で行なわれる、対数変換を用いる第２相関演算は、（１）式に対応した（２）式や（３）式に限定されるものではなく、乗算結果の差分を含む局所相関値を積算した積算相関値を算出するタイプの相関演算であればどのような相関演算であってもよい。乗算を対数変換することにより加算に分解することにより高速演算を実現する。それとともに、対数変換時に所定値以下の入力データに対して出力データを無効化することにより対数化によるノイズの増大などの問題を解決する。さらに、積算相関値の算出には無効化データを含む局所相関値を用いないことにより、対数化データの中に無効データが含まれる事による相関演算精度の低下を防止することができる。
【０１３６】
以下に、乗算を用いた第１相関演算に対応する対数変換を用いた第２相関演算の変形例を挙げる。ただし簡潔にするため、無効化処理（０クリップ処理）および出力データ値域の調整演算部分は省略する。
【０１３７】
（変形例１）  （１）式において添え字の数値１を整数sに一般化した相関演算式を第１相関演算式として（１２）式に示し、これに対応する第２相関演算式を（１３）式に示す。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ｂｎ＋ｓ＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ×Ａｎ＋ｓ）｜    ・・・（１２）
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｓ＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋ｓ））｜                                            ・・・（１３）
【０１３８】
（変形例２）  特開２００７−３３３７２０号公報の明細書の（１４）式における添え字の数値１を整数ｓに一般化した相関演算式を第１相関演算式として（１４）式に示し、これに対応する第２相関演算式を（１５）式に示す。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ２×Ｂｎ−ｓ＋ｋ×Ｂｎ＋ｓ＋ｋ）−（Ｂｎ＋ｋ２×Ａｎ−ｓ×Ａｎ＋ｓ）｜
・・・（１４）
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（２×Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ−ｓ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｓ＋ｋ））−（２×Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ−ｓ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋ｓ））｜    
・・・（１５）
【０１３９】
（変形例３）  特開２００９−２５８２３１号公報の明細書の（５）式に開示された第１相関演算式を第１相関演算式として（１６）式に示し、これに対応する第２相関演算式を（１７）式に示す。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ａｎ×Ａｎ＋ｓ＋ｔ×Ｂｎ＋ｔ＋ｋ×Ｂｎ＋ｓ＋ｋ）−（Ａｎ＋ｓ×Ａｎ＋ｔ×Ｂｎ＋ｋ×Ｂｎ＋ｋ＋ｓ＋ｔ）｜                ・・・（１６）
Ｃ（ｋ）＝Σ｜（Ｌｏｇ（Ａｎ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋ｓ＋ｔ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｔ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｓ＋ｋ））−（Ｌｏｇ（Ａｎ＋ｓ）＋Ｌｏｇ（Ａｎ＋ｔ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ）＋Ｌｏｇ（Ｂｎ＋ｋ＋ｓ＋ｔ））｜                        ・・・（１７）
【０１４０】
（変形例４）  上述した相関演算は、１次元空間に配列されたデータに対する相関演算であった。しかし、本発明に係る相関演算装置で行なわれる相関演算は、１次元空間に配列されたデータに対する相関演算に限定されない。
【０１４１】
例えば２次元空間の座標を表わすインデックスｉおよびjを用いて、２次元画像データＡｉ,ｊおよびＢｉ,ｊを表し、次式（１８）のような乗算の差分の絶対値を積算する第１相関演算を行なうことにより、相対的な２次元の像ズレ量（ｋ，ｈ）における２次元画像データＡｉ,ｊおよびＢｉ,ｊの相関値Ｃ（ｋ，ｈ）を算出することも可能である。これに対応する、２次元画像データに対する第２相関演算式を（１９）式に示す。
Ｃ（ｋ，ｈ）＝ΣΣ｜（Ａｉ,ｊ×Ａｉ＋ｓ,ｊ＋ｓ×Ｂｉ＋ｓ＋ｋ,ｊ＋ｈ×Ｂｉ＋ｋ,ｊ＋ｓ＋ｈ）−（Ａｉ＋ｓ,ｊ×Ａｉ,ｊ＋ｓ×Ｂｉ＋ｋ, ｊ＋ｈ×Ｂｉ＋ｓ＋ｋ,ｊ＋ｓ＋ｈ）｜          ・・・（１８）
Ｃ（ｋ）＝ΣΣ｜（Ｌｏｇ（Ａｉ,ｊ）＋Ｌｏｇ（Ａｉ＋ｓ,ｊ＋ｓ）＋Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｓ＋ｋ,ｊ＋ｈ）＋Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｋ,ｊ＋ｓ＋ｈ））−（Ｌｏｇ（Ａｉ＋ｓ,ｊ）＋Ｌｏｇ（Ａｉ,ｊ＋ｓ）＋Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｋ, ｊ＋ｈ）＋Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｓ＋ｋ,ｊ＋ｓ＋ｈ））｜
＝ΣΣ｜（Ｌｏｇ（Ａｉ,ｊ）＋Ｌｏｇ（Ａｉ＋ｓ,ｊ＋ｓ）−Ｌｏｇ（Ａｉ＋ｓ,ｊ）−Ｌｏｇ（Ａｉ,ｊ＋ｓ））−（Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｋ, ｊ＋ｈ）＋Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｓ＋ｋ,ｊ＋ｓ＋ｈ）−Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｓ＋ｋ, ｊ＋ｈ）−Ｌｏｇ（Ｂｉ＋ｋ, ｊ＋ｓ＋ｈ））｜                  ・・・（１９）
【０１４２】
図２６は上式（１９）においてｓ＝１としＬｏｇ演算をＬとして簡略記載した場合の、第２相関演算のデータフローを示したものである。
【０１４３】
（変形例５）  上述した相関演算は焦点検出の像ズレ検出に用いるものであった。しかし、本発明に係る相関演算装置で行なわれる相関演算は、焦点検出演算の像ズレ検出演算の用途に限定されず、例えば２次元空間に配列された画像データである基本画像と比較対象画像とのテンプレートマッチングにおける相関値Ｃの算出に適用されることとしてもよい。相関演算装置の制御装置による基本画像中の顔画像と比較対象画像に部分画像とのテンプレートマッチングにおける積算相関値Ｃの算出について、図２１〜２５を用いて説明する。
【０１４４】
４つの２次元画像、すなわち基本画像２０中の顔画像２１と、比較対象画像３０の部分画像３３と、基本画像２０にローパスフィルタ処理を施して得られた基本ローパス画像２０ａの顔画像４１と、比較対象画像３０にローパスフィルタ処理を施して得られた比較対象ローパス画像３０ａの部分画像４３とを、積算相関値Ｃの算出に使用する。
【０１４５】
図２１は、基本画像２０中の顔画像２１近傍を拡大した画像であって、正方格子のマスで示す２次元画素配置に重畳して顔画像２１を示す。この顔画像２１近傍に対してローパスフィルタを画素単位で２次元的に走査することにより、この画像の画素データに対してローパスフィルタ処理が施される。
【０１４６】
図２２は、以上のようなローパスフィルタ処理の結果生成される基本ローパス画像の顔画像近傍を拡大した画像であって、高周波成分が失われてぼけた顔画像４１が生成される。図２２において、顔画像４１のうちの口を含む領域１１１０の中心部および両眼を含む領域１１２０の中心部は最も濃度が高い領域であり、領域１１１０の中心部および領域１１２０の中心部から遠ざかるにつれて濃度が徐々に低くなる。両眼周辺の領域１１３０の濃度は領域１１２０の濃度よりも低く、顔の中央部分を含む領域１１４０の濃度は領域１１３０の濃度よりも低く、領域１１４０の外側の、顔の輪郭付近の領域１１５０の濃度は領域１１４０の濃度よりも低い。作図の都合上、図２２の顔画像４１を領域１１１０〜１１５０に区分して上記説明を行ったが、上述したような口および両目から顔の輪郭へ向かう方向における濃度の低下は、実際には連続的である。
【０１４７】
図２３は、比較対象画像３０中のある部分画像３３の領域近傍を拡大した画像である。図２３では、正方格子のマスで示す２次元画素配置に重畳して部分画像３３が示されている。この部分画像３３に対して、ローパスフィルタを画素単位で２次元的に走査することにより、この画像の画素データに対してローパスフィルタ処理が施される。
【０１４８】
図２４は、以上のようなローパスフィルタ処理の結果として生成される比較対象ローパス画像における部分画像３３近傍を拡大した画像であって、高周波成分が失われてぼけた部分画像４３が生成される。図２４において、部分画像４３のうち、領域１４１０の中心部および領域１４３０の中心部は最も濃度が高い領域であり、領域１４１０の中心部および領域１４３０の中心部から遠ざかるにつれて濃度が徐々に低くなる。領域１４１０周辺の領域１４２０の濃度は領域１４１０の濃度よりも低く、領域１４３０周辺の領域１４４０の濃度は領域１４３０の濃度よりも低く、領域１４２０および１４４０の外側の領域１４５０の濃度は領域１４２０の濃度および領域１４４０の濃度よりも低く、領域１４５０の外側の領域１４６０の濃度は領域１４５０の濃度よりも低い。作図の都合上、図２４の部分画像４３を領域１４１０〜１４６０に区分して上記説明を行ったが、上述したような領域１４１０の中心部および領域１４３０の中心部から部分画像４３の外周付近へ向かう方向における濃度の低下は、実際には連続的である。
【０１４９】
４つの２次元画像、すなわち基本画像２０中の顔画像２１と、比較対象画像３０の部分画像３３と、基本画像２０にローパスフィルタ処理を施して得られた基本ローパス画像２０ａの顔画像４１と、比較対象画像３０にローパスフィルタ処理を施して得られた比較対象ローパス画像３０ａの部分画像４３とにおいて、２次元画像上の画素位置は、水平方向および垂直方向の２次元の位置変数で表される。基準となる画素位置を画素原点という。画素原点は、画素アドレス（０，０）の画素位置に設定される。図２１に示すように、顔画像２１では基準画素位置２２を画素原点とする。図２３に示すように、部分画像３３では顔画像２１の基準画素位置２２に対応した基準画素位置３２を画素原点とする。図２２に示すように、基本ローパス画像２０ａの顔画像４１では、顔画像２１と同様の基準画素位置２２ａを画素原点とする。比較対象ローパス画像３０ａの部分画像４３では、図２４に示すように、部分画像３３と同様の基準画素位置３２ａを画素原点とする。
【０１５０】
このように画素原点を定めた場合の顔画像２１、部分画像３３、基本ローパス画像２０ａの顔画像４１、および比較対象ローパス画像３０ａの部分画像４３の２次元的な画素データを、図２５に示すようにそれぞれＡｘｙ、Ｂｘｙ、Ｅｘｙ、およびＦｘｙとする。画素アドレス（ｘ，ｙ）は、顔画像２１、部分画像３３、顔画像４１および部分画像４３の各画像内における、上述した画素原点に対する水平方向および垂直方向の画素位置を表す。図２１〜２４において、顔画像２１、部分画像３３、顔画像４１および部分画像４３は矩形画像ではないが、説明を簡便にするため、図２５においては、顔画像２１、部分画像３３、顔画像４１および部分画像４３が矩形画像であるものとする。画素アドレス（ｘ，ｙ）が所定値（ｉ，ｊ）をとるときの特定の相関画素位置２３における局所相関値Ｄ（ｉ，ｊ）は、（２０）式で与えられる。
Ｄ（ｉ，ｊ）＝｜Ａｉｊ× Ｆｉｊ−Ｂｉｊ × Ｅｉｊ｜      ・・・（２０）
【０１５１】
（２０）式に表されるように、局所相関値Ｄ（ｉ，ｊ）は、特定の相関画素位置２３における顔画像２１の画素データと部分画像４３の画素データとを乗じて得られる積データと、同じ相関画素位置２３における部分画像３３の画素データと顔画像４１の画素データとを乗じて得られる積データとの差分に基づいて算出される値であり、それらの２つの積データの相関値である。図２５は、局所相関値Ｄ（ｉ，ｊ）の算出式である（２０）式と、その（２０）式による計算に使用される各画素データとの対応関係を示す。相関画素位置２３の画素アドレス（ｘ，ｙ）＝（ｉ，ｊ）は、上述した画素原点と顔画像２１、部分画像３３、顔画像４１および部分画像４３の各画像の大きさとで定まる定義域の範囲の値をとる位置変数である。ここで、顔画像２１の大きさと部分画像３３の大きさとは互いに等しいとする。顔画像２１の大きさとローパスフィルタ処理後の顔画像４１の大きさとが互いに等しく、かつ部分画像３３の大きさとローパスフィルタ処理後の部分画像４３の大きさとが互いに等しいとすれば、上述した定義域は全て一致する。
【０１５２】
図２６は、画素アドレス（ｉ，ｊ）の相関画素位置２３における（２０）式による局所相関値Ｄ（ｉ，ｊ）の演算を模式的に示した図であって、縦軸は画素データ値、横軸は画素位置である。顔画像２１の画素データ値Ａｘｙで表される顔が、部分画像３３の画素データ値Ｂｘｙで表される顔と同じ場合であっても、光源変動等によりそれぞれの画素データ値ＡｘｙおよびＢｘｙの間には、局所的に変動するレベル差（倍率変動）が生じている。図２６において、画素アドレス（ｉ，ｊ）の相関画素位置２３における顔画像２１の画素データ値Ａｉｊに対し、画素アドレス（ｉ，ｊ）の相関画素位置２３における顔画像４１の画素データ値Ｅｉｊは、画素アドレス（ｉ，ｊ）の相関画素位置２３の周囲Ｗの画素データ値の局所的な平均値となっている。図２６において、相関画素位置２３と同じ画素アドレス（ｉ，ｊ）の画素位置における部分画像３３の画素データ値Ｂｉｊに対し、画素アドレス（ｉ，ｊ）の画素位置における部分画像４３の画素データ値Ｆｉｊは、画素アドレス（ｉ，ｊ）の画素位置の周囲Ｗの画素データ値の局所的な平均値となっている。
【０１５３】
従って顔画像２１の画素データ値Ａｉｊに部分画像４３の画素データ値Ｆｉｊを乗じてレベル補正を行うとともに、部分画像３３の画素データ値Ｂｉｊに顔画像４１の画素データ値Ｅｉｊを乗じてレベル補正を行う。こうしたレベル補正を行うことにより、補正された顔画像データ（Ａｉｊ× Ｆｉｊ）の値と、補正された部分画像データ（Ｂｉｊ × Ｅｉｊ）の値とは、互いにレベルが揃うことになる。補正された顔画像データ（Ａｉｊ× Ｆｉｊ）の値と部分画像データ（Ｂｉｊ × Ｅｉｊ）の値との差分演算を行うことにより、２つの画像（顔画像２１および部分画像３３）間に照明変動などによるレベル差が生じていた場合においても、正確な局所相関値を算出することが可能になる。
【０１５４】
従来の差分総和演算においては、基本画像中の顔画像の画素データと比較対象画像中の部分画像の画素データとの間の差分を計算していた。本変形例においては、（２０）式にて、基本画像中の顔画像の画素データと比較対象ローパス画像中の部分画像の画素データとの積と、比較対象画像中の部分画像の画素データと基本ローパス画像中の顔画像の画素データとの積との間の差分を算出している。比較対象ローパス画像中の部分画像の各画素位置の画素データレベルは、比較対象画像中の部分画像の各画素位置周辺の平均的な画素データレベルに相当する。基本ローパス画像中の顔画像の各画素位置の画素データレベルは、基本画像中の顔画像の各画素位置周辺の平均的な画素データレベルに相当する。本変形例における相関演算装置の制御装置によるテンプレートマッチングでは、局所相関値Ｄ（ｉ，ｊ）の算出の際に、顔画像と部分画像との間に一律な照度差や比較的低周波な照明ムラが存在した場合においても、画素毎にデータレベル差が補正されていることになる。従って、一律な照度差や比較的低周波な照明ムラに対してロバスト性の高い相関値を算出することができる。
【０１５５】
本変形例における相関演算装置の制御装置は、顔画像２１内における相関画素位置２３の走査が終了したか否かをチェックし、走査が終了していない場合には、相関画素位置２３の走査が終了するまで、走査により相関画素位置２３が変化する毎に順次算出された局所相関値が積算される。
【０１５６】
顔画像２１内における相関画素位置２３の走査が終了した時点で、比較対象画像３０の走査により指定された画素アドレス（Ｎ，Ｍ）で表される基準画素位置３２での相関値の積算値の算出が終了することになる。本変形例においては、この相関値の積算値がそのまま、基本画像中の顔画像２１と比較対象画像３０との積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）として用いられる。すなわち、積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）は、（２１）式で表される第１相関演算式によって得られる。ただし、積算演算ΣΣは位置変数ｉおよびｊについての積算を表す。位置変数ｉおよびｊのとりうる値の範囲は、上述した定義域の範囲と一致するので、すなわち顔画像の存在する画素の範囲に制限される。積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）の値が小さいとき、基本画像中の顔画像２１と比較対象画像３０との相関度は高い。
Ｃ（Ｎ，Ｍ）＝ΣΣ｜Ａｉ,ｊ×Ｆｉ,ｊ−Ｂｉ,ｊ×Ｅｉ,ｊ｜          ・・・（２１）
【０１５７】
上述したように、位置変数ｉおよびｊは２次元空間の座標を表わすインデックスであり、基本ローパス画像２０ａの顔画像４１の２次元画像データＥｉ,ｊ、および比較対象ローパス画像３０ａの部分画像４３の２次元画像データＦｉ,ｊは、基本画像２０中の顔画像２１の２次元画像データＡｉ,ｊ、および基本画像２０中の比較対象画像の２次元画像データＢｉ,ｊに対して、それぞれローパスフィルタ処理を施すことによって得られる。積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）を算出するための第１相関演算式（２１）に対応する第２相関演算式は、（２２）式で表される。
Ｃ＝ΣΣ｜（Ｌｏｇ（Ａｉ,ｊ）＋Ｌｏｇ（Ｆｉ,ｊ））−（Ｌｏｇ（Ｂｉ,ｊ）＋Ｌｏｇ（Ｅｉ,ｊ））｜                          ・・・（２２）
【０１５８】
２次元データの相関値の算出に乗算を用いた場合、乗算の演算回数はほぼデータ数の自乗に比例して増加するので演算時間は大幅に増大するが、対数変換を用いる第２相関演算を用いれば演算時間を大幅に短縮することができ、本発明の２次元データへの適用は極めて有効である。所定条件が満たされるとき、積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）の際に第２相関演算式（２２）が用いられ、その所定条件が満たされないとき、積算相関値Ｃ（Ｎ，Ｍ）の際に第１相関演算式（２１）が用いられる。例えば、基本画像２０中の顔画像２１の２次元画像データＡｉ,ｊのデータ値の平均値、または基本画像２０中の顔画像２１の２次元画像データＡｉ,ｊのデータ値および基本画像２０中の比較対象画像の２次元画像データＢｉ,ｊのデータ値の平均値が所定値以上であるとき、上述した所定条件が満たされる。
【０１５９】
（変形例６）  さらに上述の２次元空間データの相関度検出と同様な考え方を用いて３次元空間データの相関度検出にも本発明を適用することが可能である。
【０１６０】
（変形例７）  また上述の相関演算において、局所相関値を２つの演算データの差分の絶対値として算出しているが、絶対値に限定されるものではない。局所相関値の符号を同一化するための非線形演算であればよく、例えば局所相関値を２つの演算データの差分の自乗演算値とすることも可能である。
【０１６１】
（変形例８）  図３に示す撮像素子２１１では、焦点検出画素３１１ごとに一対の光電変換部１２および１３を備えた例を示した。図２７に、ひとつの画素内にひとつの光電変換部を備えた焦点検出画素３１３および３１４を示す。焦点検出画素３１３は、マイクロレンズ１０および光電変換部１６を有している。焦点検出画素３１４は、マイクロレンズ１０および光電変換部１７を有している。光電変換部１６および１７はマイクロレンズ１０により交換レンズの射出瞳に投影され、図４に示す測距瞳９２および９３が形成される。したがって、焦点検出画素３１３および３１４により、焦点検出に用いる一対の像の出力を得ることができる。図２７は、焦点検出画素３１３および３１４を交互に一列に配置した撮像素子２１１Ｂの例を示す。隣接する焦点検出画素３１３および３１４は、一対の焦点検出画素を形成し、図３に示す撮像素子２１１の焦点検出画素３１１に相当する。
【０１６２】
（変形例９）  上述した実施の形態および変形例では、マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出装置を例に挙げて本発明に係る相関演算装置を説明した。本発明に係る相関演算装置は、上述した方式の焦点検出装置に限定されず、再結像瞳分割方式の焦点検出装置にも適用することができ、上述したような効果を奏することができる。
【０１６３】
図２８において、本変形例における相関演算装置を適用した再結像瞳分割方式の焦点検出装置は、交換レンズの光軸１９１、コンデンサーレンズ１１０および１２０、絞りマスク１１１および１２１、絞り開口１１２、１１３、１２２および１２３、再結像レンズ１１４、１１５、１２４および１２５、ならびに焦点検出用のイメージセンサ（ＣＣＤ）１１６および１２６を含む。焦点検出光束１３２、１３３、１４２および１４３は、交換レンズの予定結像面から前方へ距離ｄ５の位置に設定された射出瞳１９０を通過する。距離ｄ５は、コンデンサーレンズ１１０および１２０の焦点距離や、コンデンサーレンズ１１０および１２０と、絞り開口１１２、１１３、１２２および１２３との間の距離などに応じて決まる測距瞳距離である。コンデンサーレンズ１１０および１２０により絞り開口１１２および１２２が投影されることにより、領域（測距瞳）１９２が形成され、コンデンサーレンズ１１０および１２０により絞り開口１１３および１２３が投影されることにより、領域（測距瞳）１９３が形成される。
【０１６４】
コンデンサーレンズ１１０、絞りマスク１１１、絞り開口１１２および１１３、再結像レンズ１１４および１１５、ならびにイメージセンサ１１６が、一つの位置で焦点検出を行う再結像方式の瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置を構成する。図２８では、光軸１９１上にある焦点検出装置と光軸外にある焦点検出装置を模式的に例示する。複数の焦点検出装置を組み合わせることによって、図２に示す５箇所の焦点検出位置Ｇ１〜Ｇ５において再結像方式の瞳分割型位相差検出で焦点検出を行う焦点検出専用センサーを実現することができる。
【０１６５】
コンデンサーレンズ１１０からなる焦点検出装置は、交換レンズの予定結像面近傍に配置されたコンデンサーレンズ１１０、その背後に配置されたイメージセンサ１１６、コンデンサーレンズ１１０とイメージセンサ１１６との間に配置され、予定結像面近傍に結像された１次像をイメージセンサ１１６上に再結像する一対の再結像レンズ１１４および１１５、一対の再結像レンズの近傍（図２８では前面）に配置された一対の絞り開口１１２および１１３を有する絞りマスク１１１から構成される。イメージセンサ１１６は複数の光電変換部が直線に沿って密に配置されたラインセンサーであって、光電変換部の配置方向は一対の測距瞳の分割方向、すなわち絞り開口の並び方向と一致する。
【０１６６】
イメージセンサ１１６上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報がイメージセンサ１１６から出力され、この情報に対して像ズレ検出演算処理（相関処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式（再結像方式）で一対の像の像ズレ量が検出される。像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）が算出される。この場合における像ズレ量検出演算処理の際に、イメージセンサ１１６上に再結像された一対の像の強度分布に対応した情報を対数変換することによって、得られる一対の対数化データ列に基づき、積算相関値Ｃを求めることができる。すなわち、本発明に係る相関演算装置は、再結像瞳分割方式の焦点検出装置にも適用することができる。
【０１６７】
イメージセンサ１１６は再結像レンズ１１４および１１５により予定結像面上に投影されており、デフォーカス量（像ズレ量）の検出精度は、像ズレ量の検出ピッチ、特に再結像方式の場合は予定結像面上に投影された光電変換部の配列ピッチにより決まる。
【０１６８】
コンデンサーレンズ１１０は絞りマスク１１１の絞り開口１１２および１１３を射出瞳１９０上に領域１９２および１９３として投影している。これらの領域１９２および１９３を測距瞳と呼ぶ。すなわち、イメージセンサ１１６上に再結像される一対の像は射出瞳１９０上の一対の測距瞳１９２および１９３をそれぞれ通過する焦点検出光束１３２および１３３によって形成される。
【０１６９】
（変形例１０）  また、本発明は、撮影光学系を通過する光束を瞳分割する方式の焦点検出に限定されず、外光三角測距方式による距離測定にも適用することができ、上述したような効果を奏することができる。図２９により、本変形例における相関演算装置を適用した外光三角測距方式の測距装置について説明する。レンズ３２０とその結像面に配置されたイメージセンサ３２６とからなる第１ユニットと、レンズ３３０とその結像面に配置されたイメージセンサ３３６とからなる第２ユニットとが、基線長を隔てて配置される。これらの第１ユニットおよび第２ユニットで構成される一対のユニットが測距装置３４７を構成する。測距対象３５０の像が、レンズ３２０および３３０により、イメージセンサ３２６および３３６上にそれぞれ形成される。
【０１７０】
イメージセンサ３２６および３３６上に形成される２つの像の位置関係は、測距装置３４７から測距対象３５０までの距離に応じて変化する。したがって、イメージセンサ３２６および３３６から出力される２セットの信号データに対して像ズレ量検出演算処理を行うことによって、イメージセンサ３２６および３３６上に形成される２つの像の相対的位置関係を検出し、この検出した相対的位置関係に基づいて測距対象３５０までの距離を測定することができる。この場合における像ズレ量検出演算処理の際に、イメージセンサ３２６および３３６から出力される２セットの信号データを対数変換することによって、得られる２セットの対数化データ列に基づき、積算相関値Ｃを求めることができる。すなわち、本発明に係る相関演算装置は、外光三角測距方式の測距装置にも適用することができる。
【０１７１】
（変形例１１）  本発明に係る相関演算装置を含む焦点検出装置を有する撮像装置は、交換レンズとカメラボディとから構成されるディジタルスチルカメラに限定されず、レンズ一体型のディジタルスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも適用することができる。また、本発明に係る相関演算装置は、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュールや監視カメラなどにも適用することができる。さらに、本発明に係る相関演算装置は、カメラ以外の焦点検出装置や測距装置、あるいはステレオ測距装置にも適用することができる。
【０１７２】
（変形例１２）  本発明に係る相関演算装置は、時間が異なるイメージセンサの信号間の相関を検出して被写体像の動きやカメラのブレを検出する装置にも適用することができる。また、本発明に係る相関演算装置は、イメージセンサの画像信号と特定の画像信号とのパターンマッチングにも適用することができる。さらに、本発明に係る相関演算装置は、画像信号データの相関を検出する装置に限定されず、音に関するデータの相関やその他一般に２つの信号の相関を検出するあらゆる相関演算装置にも適用することができ、上述した効果を奏することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１０、５０、６０  マイクロレンズ、
１１、１２、１３、１６、１７、５２、５３、６２、６３  光電変換部、
２０  基本画像、２１、４１  顔画像、２２、３２  基準画素位置、
２３  相関画素位置、３０  比較対象画像、３３、４３  部分画像、
７２、７３、８２、８３  焦点検出光束、
９０  射出瞳、９１  光軸、９２、９３  測距瞳、９４、９５  領域、
１１０、１２０  コンデンサーレンズ、１１１、１２１  絞りマスク、
１１２、１１３、１２２、１２３  絞り開口、
１１４、１１５、１２４、１２５  再結像レンズ、
１１６、１２６  イメージセンサ、
１３２、１３３、１４２、１４３  焦点検出光束、
１９０  射出瞳、１９１  光軸、１９２、１９３  測距瞳、
２０１  ディジタルスチルカメラ、２０２  交換レンズ、２０３  カメラボディ、
２０４  マウント部、２０５、２０６、２０７  レンズ、２０８  絞り、
２０９  レンズ駆動制御装置、２１１  撮像素子、２１２  カメラ駆動制御装置、
２１３  メモリカード、２１４  ＬＣＤドライバー、２１５  ＬＣＤ、
２１６  接眼レンズ、２１７  電気接点、
３１０  撮像画素、３１１、３１３、３１４  焦点検出画素、
３２０、３３０  レンズ、３２６、３３６  イメージセンサ、
３４７  測距装置、３５０  測距対象、
４００、４０１、４０２、４０３  像信号、
１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０  領域、
１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０  領域
【図１】
2014038191.tif 000003
【図２】
2014038191.tif 000004
【図３】
2014038191.tif 000005
【図４】
2014038191.tif 000006
【図５】
2014038191.tif 000007
【図６】
2014038191.tif 000008
【図７】
2014038191.tif 000009
【図８】
2014038191.tif 000010
【図９】
2014038191.tif 000011
【図１０】
2014038191.tif 000012
【図１１】
2014038191.tif 000013
【図１２】
2014038191.tif 000014
【図１３】
2014038191.tif 000015
【図１４】
2014038191.tif 000016
【図１５】
2014038191.tif 000017
【図１６】
2014038191.tif 000018
【図１７】
2014038191.tif 000019
【図１８】
2014038191.tif 000020
【図１９】
2014038191.tif 000021
【図２０】
2014038191.tif 000022
【図２１】
2014038191.tif 000023
【図２２】
2014038191.tif 000024
【図２３】
2014038191.tif 000025
【図２４】
2014038191.tif 000026
【図２５】
2014038191.tif 000027
【図２６】
2014038191.tif 000028
【図２７】
2014038191.tif 000029
【図２８】
2014038191.tif 000030
【図２９】
2014038191.tif 000031