(57)【要約】動画撮像時における合焦制御の精度の向上と低消費電力とを両立させることのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と、合焦制御方法及びプログラムを提供する。合焦制御装置は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子２０と、フォーカスレンズ１１を含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子３１に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、被写体光の残りを第一の撮像素子２０に入射させる光学素子（ビームスプリッタ１６、ミラー１７、集光レンズ１８およびセパレータレンズ１９）と、第一の撮像素子２０から出力される一対の画像信号の位相差に基づいてフォーカスレンズ１１の合焦制御を行い、第一の撮像素子２０からの画像信号の読み出しレートを制御する制御部２６と、を備える。
2016038917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備える合焦制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御部は、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系の状態に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項９】
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、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１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１３】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の合焦制御装置と、
前記第二の撮像素子と、を備える撮像装置。
【請求項１４】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備える合焦制御方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系の状態に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項２２】
請求項１４〜２１のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御方法。
【請求項２３】
請求項１４〜２２のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記合焦制御装置は、前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御方法。
【請求項２４】
請求項１４〜２２のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御方法。
【請求項２５】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させるための合焦制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦制御装置と、これを備えるレンズ装置及び撮像装置、合焦制御方法と合焦制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。【０００３】
これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式（例えば特許文献１，２参照）が採用されている。位相差ＡＦ方式は、高速処理が可能なため、撮像素子により被写体を連続して撮像する動画撮像時には有効な方式である。【０００４】
特許文献１には、撮像光学系を通過した光線をハーフミラーにより分岐してＡＦ用の一対のラインセンサに入射させ、この一対のラインセンサによって位相差を検出し、検出した位相差に基づいて合焦制御を行う撮像装置が記載されている。【０００５】
特許文献２には、撮像用画素と位相差検出用画素とを含む撮像素子を備える撮像装置が記載されている。この撮像装置は、位相差検出用画素の検出信号に基づいて算出したデフォーカス量の信頼性が高い場合に、撮像素子からの信号読み出しレートを高速にすることによって、ライブビュー画像表示における被写体の動きの視認性を向上させている。【０００６】
特許文献３には、撮像素子に含まれる多数の画素の一部をＡＦ用の第一の画素群とし、残りの画素を動画撮像用の第二の画素群とし、第一の画素群からの信号読み出し速度を、第二の画素群からの信号読み出し速度よりも速くする撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−８４２２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−８６８７２号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４３６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、撮像装置の撮像性能への要求は高まっており、撮像素子に搭載される画素の多画素化が進んでいる。例えば、テレビ放送等で用いるフルハイビジョンの４倍の解像度の高画質な動画像を生成するためには、撮像素子の画素数を大幅に増やし、かつ、撮像素子からの信号読み出しレートを高速にする必要がある。【０００９】
上述したように、動画撮像時には位相差ＡＦ方式による合焦制御が有効である。しかし、高速な信号読み出しレートにより動画像を撮像する場合に、主要被写体の動きに対する追従性を高めた合焦制御を行うためには、この高速な信号読み出しレートよりも更に高速に位相差を取得する必要がある。しかし、位相差を取得するために用いるセンサの画素数が多い場合には、この画素からの信号読み出しに電力を大きく消費してしまう。【００１０】
特許文献３に記載の撮像装置は、ＡＦ用の第一の画素群からの信号読み出しレートを、動画撮像用の第二の画素群からの信号読み出しレートよりも高速にしている。しかし、この方法では、動画撮像用に使える画素数が少なくなるため、多くの画素が必要になる。また、第一の画素群からの信号読み出しレートの高速化にも限界がある。また、第一の画素群からの信号読み出しレートを高速化しているため、消費電力が大きい。【００１１】
特許文献１に記載の撮像装置は、動画撮像中にはＡＦを行うことができない。また、位相差情報はラインセンサを用いて検出しているため、上述した電力消費量についてはさほど問題にはならない。【００１２】
特許文献２に記載の撮像装置は、撮像用画素と位相差検出用画素により信号読み出しレートを変えることはできない。位相差検出用画素と撮像用画素により別々に信号を読みだすことも考えられる。しかし、この方法では、動画撮像中において、位相差のサンプリング周期が長くなってしまい、主要被写体の動きに対する追従性を高めた合焦制御を行うことが難しい。【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動画撮像時における合焦制御の精度の向上と低消費電力とを両立させることのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の合焦制御装置は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備える。【００１５】
本発明の合焦制御方法は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備える。【００１６】
本発明の合焦制御プログラムは、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。【００１７】
本発明のレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備えるものである。【００１８】
本発明の撮像装置は、上記合焦制御装置と、上記第二の撮像素子と、を備えるものである。 
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、動画撮像時における合焦制御の精度の向上と低消費電力とを両立させることのできる合焦制御装置とこれを備えるレンズ装置及び撮像装置と合焦制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すレンズ装置１の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１のカメラシステムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態を説明するためのカメラシステムの概略構成を示す図である。このカメラシステムは、放送用や映画用等の業務用のカメラシステムに好適である。
【００２３】
図１に示すカメラシステムは、レンズ装置１と、レンズ装置１が装着される撮像装置としてのカメラ装置３とを備える。
【００２４】
レンズ装置１は、フォーカスレンズ１１と、ズームレンズ１２，１３と、絞り１４と、マスターレンズ群１５と、を備え、これらが被写体側から順に並べて配置されている。
【００２５】
フォーカスレンズ１１、ズームレンズ１２，１３、絞り１４、及びマスターレンズ群１５は、撮像光学系を構成する。撮像光学系は、少なくともフォーカスレンズ１１を含む。
【００２６】
フォーカスレンズ１１は、撮像光学系の焦点を調節するためのレンズであり、単一のレンズ又は複数のレンズにより構成される。フォーカスレンズ１１が撮像光学系の光軸Ｋ方向に移動することによって焦点調節が行われる。
【００２７】
レンズ装置１は、更に、反射面１６ａを含むビームスプリッタ１６と、ミラー１７と、集光レンズ１８、セパレータレンズ１９、及び第一の撮像素子２０を含むＡＦユニット２１と、を備える。第一の撮像素子２０は、二次元状に配置された複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等のイメージセンサである。
【００２８】
ビームスプリッタ１６は、光軸Ｋ上で絞り１４とマスターレンズ群１５との間に配置されている。ビームスプリッタ１６は、撮像光学系に入射し絞り１４を通過した被写体光の一部（例えば被写体光の８０％）をそのまま透過させ、この被写体光の一部を除いた残り（例えば被写体光の２０％）を光軸Ｋに対して直交する方向に反射面１６ａにて反射させる。ビームスプリッタ１６の位置は図１に示したものに限らず、光軸Ｋ上で撮像光学系の最も被写体側にあるレンズよりも後ろに配置されていればよい。
【００２９】
ミラー１７は、ビームスプリッタ１６の反射面１６ａにより反射された光の光路上に配置されており、この光を反射させてＡＦユニット２１の集光レンズ１８に入射させる。
【００３０】
集光レンズ１８は、ミラー１７により反射した光を集光する。
【００３１】
セパレータレンズ１９は、一方向に並べた配置された２つのレンズと、この一方向に直交する方向に並べて配置された２つレンズとから構成される。
【００３２】
集光レンズ１８によって集光された被写体光は、これら４つのレンズの各々を通過して、第一の撮像素子２０の受光面（複数の画素が配置された面）の異なる位置に結像する。つまり、第一の撮像素子２０の受光面には、一方向にずれた一対の被写体光像と、一方向に直交する方向にずれた一対の被写体光像とが結像する。
【００３３】
ビームスプリッタ１６、ミラー１７、集光レンズ１８、及びセパレータレンズ１９は、撮像光学系を通して被写体光像を撮像するカメラ装置３の第二の撮像素子３１に、撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、この被写体光の一部を除いた残りを第一の撮像素子２０に入射させる光学素子として機能する。なお、ミラー１７を削除し、ビームスプリッタ１６により反射された光を集光レンズ１８に直接入射させる構成であってもよい。
【００３４】
第一の撮像素子２０は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、受光面に結像した４つの被写体光像の各々に応じた画像信号を出力する。つまり、第一の撮像素子２０は、撮像光学系によって結像される１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号と、一方向と直交する方向にずれた一対の画像信号との４つの画像信号を出力する。第一の撮像素子２０としてエリアセンサを使うことによって、４つのラインセンサを用いる構成と比較して、ラインセンサ同士の位置を精密に合わせる難しさを回避することができる。
【００３５】
カメラ装置３は、レンズ装置１の光軸Ｋ上に配置されたＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の第二の撮像素子３１と、第二の撮像素子３１により被写体光像を撮像して得られる画像信号を処理して撮像画像データを生成する画像処理部３２と、を備える。
【００３６】
図２は、図１に示すレンズ装置１の内部構成を示すブロック図である。
【００３７】
レンズ装置１は、図１で説明した構成要素の他に、撮像素子駆動部２２と、レンズ駆動部２３と、絞り駆動部２４と、操作部２５と、全体を統括制御する制御部２６と、を備える。
【００３８】
撮像素子駆動部２２は、制御部２６の指令にしたがって第一の撮像素子２０を駆動する。撮像素子駆動部２２は、第一の撮像素子２０の露光時間を制御したり、第一の撮像素子２０からの画像信号の第一の読み出しレート（１秒間に画像信号を何回読みだすかを示す値）を制御したりする。
【００３９】
第一の読み出しレートは、第二の撮像素子３１からの画像信号の第二の読み出しレートよりも大きな値に設定可能である。例えば、第二の読み出しレートが６０回／秒であるとすると、第一の読み出しレートは、６０回／秒〜１２０回／秒の間で設定可能である。
【００４０】
レンズ駆動部２３は、制御部２６の指令にしたがって、フォーカスレンズ１１を光軸Ｋ方向に駆動して焦点調節を行ったり、ズームレンズ１２，１３を光軸Ｋ方向に駆動してズーム倍率を変更したりする。
【００４１】
絞り駆動部２４は、制御部２６の指令にしたがって、絞り１４の開口量を制御して露光量を調整する。
【００４２】
なお、レンズ装置１は、図示しないズームリング、フォーカスリングおよび絞りリングを備えている。ズームリングは、ズームレンズ１２，１３の光軸Ｋ方向位置を手動により変更するためのものである。フォーカスリングは、フォーカスレンズ１１の光軸Ｋ方向位置を手動により変更するためのものである。絞りリングは、絞り１４の開口量を手動により変更するためのものである。
【００４３】
操作部２５は、制御部２６に指示信号を入力するためのユーザインターフェースである。操作部２５には、モード設定を変更するためのボタン等が含まれる。レンズ装置１に設定可能なモードは、自動で合焦制御を行うＡＦモードと、手動で合焦制御を行うＭＦ（マニュアルフォーカス）モードと、がある。
【００４４】
制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力される一対の画像信号の位相差（一方向にずれた２つの画像信号の位相差と、一方向に直交する方向にずれた２つの画像信号の位相差）に基づいてフォーカスレンズ１１の合焦制御を行う合焦制御部として機能する。
【００４５】
具体的には、制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力された一方向にずれた一対の画像信号の相関演算を行って、この一対の画像信号の位相差を算出し、算出した位相差から第一のデフォーカス量を求める。同様に、制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力された一方向と直交する方向にずれた一対の画像信号の相関演算を行って、この一対の画像信号の位相差を算出し、算出した位相差から第二のデフォーカス量を求める。
【００４６】
制御部２６は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量を用いて最終的なデフォーカス量を生成する。例えば、制御部２６は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量の平均、又は、第一のデフォーカス量と第二のデフォーカス量の大きい方の値を最終的なデフォーカス量とする。そして制御部２６は、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１１の駆動方向及び駆動量を設定する。制御部２６は、設定した駆動方向及び駆動量にしたがってレンズ駆動部２３にフォーカスレンズ１１を駆動させて、合焦制御を行う。このように、制御部２６は位相差ＡＦ方式による合焦制御を行う。
【００４７】
また、制御部２６は、第一の撮像素子２０からの画像信号の第一の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部として機能する。
【００４８】
以下、第一の読み出しレートの制御方法の例（制御方法１〜６）について説明する。
【００４９】
（制御方法１）
制御部２６は、撮像光学系によって結像される被写体光像の明るさに応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部２６は、被写体光像が暗いほど、第一の読み出しレートを低くする。この被写体光像の明るさは、撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件の１つである。
【００５０】
例えば、制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力される４つの画像信号のいずれかについて、画素毎の出力信号の平均値又は積算値を算出し、算出した値を被写体光像の明るさを示す情報とする。または、４つの画像信号の各々について、この平均値又は積算値を算出し、算出した４つの値を平均した値を被写体光像の明るさを示す情報とする。
【００５１】
被写体光像が暗いということは第一の撮像素子２０に入射する光量が減少することを意味し、位相差ＡＦ方式による合焦制御の精度が低下する方向に向かう。このため、被写体光像が暗いほど、第一の読み出しレートを低下させて、第一の撮像素子２０の露光時間を延ばす制御を行うことによって、第一の撮像素子２０に入射する光量を増やすことができ、合焦制御の精度低下を防ぐことができる。また、読み出しレートが低下することによってレンズ装置１の消費電力を削減することができる。
【００５２】
（制御方法２）
制御部２６は、第一の撮像素子２０により撮像して得られる一対の画像信号の位相差の変動に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部２６は、上記位相差の変動が大きいほど、第一の読み出しレートを高くする。この位相差は、撮像光学系によって結像される被写体光像によって変化するため、被写体光像に関する条件の１つとなる。
【００５３】
例えば、制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力される一対の画像信号の位相差を算出した後に、この位相差を内部メモリに記憶しておく。内部メモリには、過去所定期間（例えば１秒間）分の位相差が記憶される構成とする。そして、制御部２６は、任意のタイミングで、内部メモリに記憶されている複数の位相差を用いて、過去１秒間の位相差の変動量（例えば、位相差の分散）を算出する。
【００５４】
位相差の変動が大きいということは、主要被写体とレンズ装置１との距離が細かく変化していることを意味する。つまり、主要被写体に対する合焦制御の追従性が重要になる。このため、位相差の変動が大きいときには第一の読み出しレートを高くして細かく合焦制御を行うことによって、主要被写体の動きに追従した精度の高い合焦制御が可能となる。一方、位相差の変動が小さいときには、細目な合焦制御を行わずとも合焦制御の精度は確保できる。そこで、第一の読み出しレートを低くすることによって、消費電力を削減することができる。
【００５５】
（制御方法３）
制御部２６は、撮像光学系によって結像される被写体光像に含まれる動体の速度に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部２６は、動体の速度が大きいほど、第一の読み出しレートを高くする。動体の速度は、撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件の１つである。
【００５６】
例えば、制御部２６は、第一の撮像素子２０から出力される４つの画像信号のいずれかについて、周知の動体検出処理を行う。制御部２６は、動作を検出した場合には、その動体の速度を検出し、検出した速度が大きいほど、第一の読み出しレートを高く設定する。
【００５７】
動体の速度が大きいということは、主要被写体とレンズ装置１との距離、又は、主要被写体の被写体光像内での位置が細かく変化していることを意味する。つまり、主要被写体に対する合焦制御の追従性が重要になる。このため、動体の速度が大きいときには第一の読み出しレートを高くして細かく合焦制御を行うことによって、主要被写体の動きに追従した精度の高い合焦制御が可能となる。一方、動体の速度が小さいときには、細目な合焦制御を行わずとも合焦制御の精度は確保できる。そこで、第一の読み出しレートを低くすることによって、消費電力を削減することができる。
【００５８】
なお、動体が検出されないときには、合焦位置の変動が少ないと予測できるため、第一の読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に設定し、消費電力の低減を図ってもよい。
【００５９】
（制御方法４）
制御部２６は、撮像光学系に含まれるフォーカスレンズ１１、ズームレンズ１２，１３、及び絞り１４等の可動光学素子の動作状態の変化に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部２６は、第一の読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きな値に制御する。
【００６０】
例えば、制御方法２が適用されている場合、フォーカスレンズ１１の位置にほとんど変動がない状況では、第一の読み出しレートは第一の値に設定される。この状態から、主要被写体とレンズ装置１との距離が大きく変化して位相差が大きく変動すると、フォーカスレンズ１１の移動距離は閾値以上となる。
【００６１】
制御部２６は、このようにフォーカスレンズ１１の移動距離が閾値以上になった場合にフォーカスレンズ１１の動作状態に変化が生じたと判定する。移動距離が閾値以上変化するということは、主要被写体の動きが安定していた状況から、主要被写体の動きが活発になった状況に変化したことを意味する。このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
【００６２】
また、制御方法１〜３が適用されている場合、第一の読み出しレートは第一の値に設定されることがある。この状態から、ズームリングの操作によってズームレンズ１２，１３の位置が変化されたり、絞りリングの操作によって絞り１４の開口量が変化されたりした場合を考える。ズーム倍率や絞り開口量が変化するということは、これまでの合焦位置が大きく変わる可能性があることを意味する。つまり、このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
【００６３】
（制御方法５）
制御部２６は、撮像光学系の光軸Ｋの向きの変化に応じて第一の読み出しレートを制御する。具体的には、制御部２６は、光軸Ｋの向きに変化が生じた場合には、第一の読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御する。
【００６４】
例えば、制御方法１〜３が適用されている場合、第一の読み出しレートは第一の値に設定されることがある。この状態から、カメラシステムの利用者がカメラシステムを水平方向に大きく移動させたり、カメラシステムを垂直方向に大きく移動させたりした場合を考える。
【００６５】
カメラシステムが移動するということは、撮像される被写体光像が大きく変化することを意味する。つまり、このような状況では、消費電力よりも合焦制御の精度を優先した方が良いと判断できる。このため、第一の読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
【００６６】
制御部２６は、光軸Ｋの向きの変化によって、撮像される被写体光像が大きく変化したかどうかを判定する。光軸Ｋの向きは、方位センサ、加速度センサ、及びジャイロセンサ等の動き検出部をレンズ装置１に設け、この動き検出部の検出情報に基づいて判定することができる。また、制御部２６は、第一の撮像素子２０から連続して出力される２つの画像信号のパターンマッチングを行い、その結果から、光軸Ｋの向きが大きく変化したかどうかを判定してもよい。
【００６７】
（制御方法６）
制御部２６は、レンズ装置１がＭＦモードに設定された場合は、第一の読み出しレートを第一の値（好ましくは設定可能な値のうちの最低値）に設定する。このように、ＭＦモードのときであっても、第一の撮像素子２０を低消費電力で起動させておくことによって、ＡＦモードにすぐに移行が可能となる。
【００６８】
なお、制御方法１〜６は適宜組み合わせて実施してもよい。
【００６９】
以上説明したレンズ装置１における光学素子（ビームスプリッタ１６、ミラー１７、集光レンズ１８、及びセパレータレンズ１９）と、第一の撮像素子２０と、制御部２６とは、合焦制御装置を構成する。
【００７０】
図１のカメラシステムでは、この合焦制御装置がレンズ装置１に設けられているが、この合焦制御装置をカメラ装置３が有する構成としてもよい。
【００７１】
図３は、合焦制御装置をカメラ装置に内蔵するカメラシステムの構成例を示す図である。
【００７２】
図３に示すカメラシステムは、レンズ装置１が図２に示すレンズ駆動部２３及び絞り駆動部２４を備え、カメラ装置３に内蔵された合焦制御装置とレンズ装置１とが通信可能に構成される。図３に示すカメラシステムは、レンズ装置が交換可能なデジタルカメラと、レンズ装置が一体化されたデジタルカメラのどちらにも適用可能である。デジタルカメラの場合、業務用のカメラシステムと違って電池容量に制限があるため、上述した制御方法１〜６を採用することが有効となる。
【００７３】
なお、ＡＦユニット２１の構成は、図１に示したものに限らない。例えば、第一の撮像素子２０として、特開２０１３−２０１４６６号公報に例示されるように、一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が受光面に二次元状に配置されたエリアセンサを用い、セパレータレンズ１９を省略した構成としてもよい。または、一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素と、瞳分割されていない撮像用画素とが受光面に二次元状に配置されたエリアセンサを用いてもよい。
【００７４】
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７５】
開示された合焦制御装置は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備える。
【００７６】
この構成により、第一の撮像素子からの画像信号の読み出しレートが制御されるため、例えば、この読み出しレートを第二の撮像素子からの画像信号の読み出しレートよりも速くすることによって、高精度の合焦制御を行うことができる。また、例えば暗い被写体のときには、この読み出しレートを遅くすることによって、一対の画像信号を得るための露光時間を延ばすことができ、暗い被写体に対する合焦精度を確保することができる。また、例えば、フォーカスレンズの合焦位置が変化しない状況では、読み出しレートを遅くすることによって消費電力を減らすことができる。これらの例に示されるように、第一の撮像素子の読み出しレートが制御されることによって、合焦制御の精度向上、消費電力の低減を両立させることができる。
【００７７】
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて上記読み出しレートを制御するものである。
【００７８】
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像の明るさを含み、上記読み出しレート制御部は、上記被写体光像が暗いほど上記読み出しレートを低くするものである。
【００７９】
被写体光像が暗いということは第一の撮像素子に入射する光量が減少することを意味し、合焦精度が低下する方向に向かう。このため、上記構成とすることによって第一の撮像素子に入射する光量を増やすことができ、合焦精度の低下を防ぐことができる。また、読み出しレートが低下することによって消費電力を削減することができる。
【００８０】
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に対して出力される上記一対の画像信号の位相差を含み、上記読み出しレート制御部は、上記位相差の変動が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。
【００８１】
位相差の変動が大きいということは被写体への合焦の追従性が重要になることを意味するため、上記構成にすることによって合焦精度を高めることができる。一方、位相差の変動が小さいときには読み出しレートが低くなるため、消費電力を削減することができる。
【００８２】
開示された合焦制御装置は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、上記読み出しレート制御部は、上記動体の速度が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。
【００８３】
動体の速度が大きいということは被写体への合焦の追従性が重要になることを意味するため、上記構成にすることによって合焦精度を高めることができる。一方、動体の速度が小さいときには読み出しレートが低くなるため、消費電力を削減することができる。
【００８４】
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記撮像光学系の状態に応じて上記読み出しレートを制御するものである。
【００８５】
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【００８６】
可動光学素子としてフォーカスレンズ、ズームレンズ、及び絞り等を想定すると、ユーザのマニュアル操作によってこれらが変更されることがある。このような状況では、撮像される被写体光像が大きく変化する可能性があるため、消費電力よりも合焦精度を優先すべきと判断できる。したがって、読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
【００８７】
開示された合焦制御装置は、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【００８８】
例えば、合焦制御装置を搭載する撮像装置のパン、チルト動作によって光軸方向に変化が生じた場合には、撮像される被写体光像が大きく変化する可能性があるため、消費電力よりも合焦精度を優先すべきと判断できる。したがって、読み出しレートを第一の値よりも大きくすることが有効となる。
【００８９】
開示された合焦制御装置は、上記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、上記読み出しレート制御部は、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御するものである。
【００９０】
このように、マニュアルフォーカスモードでは第一の撮像素子２０の読み出しレートを低くしておくことによって消費電力を削減することができる。また、マニュアルフォーカスモードから、合焦制御部による合焦制御を行うオートフォーカスモードへの移行を瞬時に行うことが可能となる。
【００９１】
開示された合焦制御装置は、上記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、上記受光面に対向配置された上記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える。
【００９２】
開示された合焦制御装置は、上記第一の撮像素子は、受光面に上記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサであるものを含む。
【００９３】
開示されたレンズ装置は、上記合焦制御装置と、上記撮像光学系と、を備える。
【００９４】
この構成によれば、テレビ放送や映画等に用いる業務用の高画質な撮像装置と組み合わせて用いることができ、高まる高画質化への要求に十分に応えることができる。
【００９５】
開示された撮像装置は、上記合焦制御装置と、上記第二の撮像素子と、を備える。
【００９６】
この構成によれば、コンパクトデジタルカメラ等においても、高まる高画質化への要求に十分に応えることができる。
【００９７】
開示された合焦制御方法は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備える。
【００９８】
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて上記読み出しレートを制御するものである。
【００９９】
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像の明るさを含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記被写体光像が暗いほど上記読み出しレートを低くするものである。
【０１００】
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に対して出力される上記一対の画像信号の位相差を含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記位相差の変動が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。
【０１０１】
開示された合焦制御方法は、上記被写体光像に関する条件は、上記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、上記読み出しレート制御ステップでは、上記動体の速度が大きいほど、上記読み出しレートを高くするものである。
【０１０２】
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記撮像光学系の状態に応じて上記読み出しレートを制御するものである。
【０１０３】
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【０１０４】
開示された合焦制御方法は、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、上記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、上記読み出しレートを上記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【０１０５】
開示された合焦制御方法は、上記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、上記読み出しレート制御ステップでは、上記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御するものである。
【０１０６】
開示された合焦制御方法は、上記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、上記合焦制御装置は、上記受光面に対向配置された上記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える。
【０１０７】
開示された合焦制御方法は、上記第一の撮像素子は、受光面に上記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサであるものを含む。
【０１０８】
開示された合焦制御プログラムは、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、上記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、上記被写体光の上記一部を除いた残りを上記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、上記第一の撮像素子から出力される上記一対の画像信号の位相差に基づいて上記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、上記第一の撮像素子からの上記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、特に業務用のテレビカメラシステムやコンパクトタイプのデジタルカメラ等に適用して利便性が高く、有効である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  レンズ装置
３  カメラ装置
１１  フォーカスレンズ
１２，１３  ズームレンズ
１４  絞り
１６  ビームスプリッタ
１７  ミラー
１８  集光レンズ
１９  セパレータレンズ
２０  第一の撮像素子
２１  ＡＦユニット
３１  第二の撮像素子
【図１】
2016038917.tif 000003
【図２】
2016038917.tif 000004
【図３】
2016038917.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月30日(2015.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備え、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御部は、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１または３に記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。
【請求項６】
請求項１、３および５のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系の状態に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項９】
請求項１、３および５〜８のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御装置。
【請求項１０】
請求項１、３および５〜９のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御装置。
【請求項１１】
請求項１、３および５〜９のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御装置。
【請求項１２】
請求項１、３および５〜１１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１３】
請求項１、３および５〜１１のいずれか１項記載の合焦制御装置と、
前記第二の撮像素子と、を備える撮像装置。
【請求項１４】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備え、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。
【請求項１５】
（削除）
【請求項１６】
請求項１４記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御方法。
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
請求項１４または１６に記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。
【請求項１９】
請求項１４、１６および１８のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系の状態に応じて前記読み出しレートを制御する合焦制御方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項２２】
請求項１４、１６および１８〜２１のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御方法。
【請求項２３】
請求項１４、１６および１８〜２２のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記合焦制御装置は、前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御方法。
【請求項２４】
請求項１４、１６および１８〜２２のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御方法。
【請求項２５】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させ、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出し制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くすることを実行させるための合焦制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月6日(2017.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、
フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備え、
前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御部は、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の合焦制御装置であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御部は、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御部は、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項記載の合焦制御装置であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７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９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の合焦制御装置と、
前記第二の撮像素子と、を備える撮像装置。
【請求項１０】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備え、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像の明るさを含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記被写体光像が暗いほど前記読み出しレートを低くする合焦制御方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の合焦制御方法であって、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に含まれる動体の速度を含み、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記動体の速度が大きいほど、前記読み出しレートを高くする合焦制御方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系に含まれる可動光学素子の動作状態に変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御する合焦制御方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記フォーカスレンズの位置を手動により変更するマニュアルフォーカスモードに設定された場合に、前記読み出しレート制御ステップでは、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い値に制御する合焦制御方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に複数の画素が二次元状に配置されたエリアセンサであり、
前記合焦制御装置は、前記受光面に対向配置された前記一方向に並ぶ一対のセパレータレンズを更に備える合焦制御方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１４のいずれか１項記載の合焦制御方法であって、
前記第一の撮像素子は、受光面に前記一方向に瞳分割された一対の位相差検出用画素が二次元状に配置されたエリアセンサである合焦制御方法。
【請求項１７】
１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、
前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、
前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させ、
前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、
前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、
前記読み出し制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御することを実行させるための合焦制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の合焦制御装置は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御部と、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御部と、を備え、前記読み出しレート制御部は、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、前記読み出しレート制御部は、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の合焦制御方法は、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置による合焦制御方法であって、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を備え、記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、記読み出しレート制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の合焦制御プログラムは、１つの被写体光像に対し、一方向にずれた一対の画像信号を出力する第一の撮像素子と、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通して被写体光像を撮像する第二の撮像素子に、前記撮像光学系に入射する被写体光の一部を入射させ、前記被写体光の前記一部を除いた残りを前記第一の撮像素子に入射させる光学素子と、を有する合焦制御装置に、前記第一の撮像素子から出力される前記一対の画像信号の位相差に基づいて前記フォーカスレンズの合焦制御を行う合焦制御ステップと、前記第一の撮像素子からの前記画像信号の読み出しレートを制御する読み出しレート制御ステップと、を実行させ、前記読み出しレート制御ステップでは、前記撮像光学系によって結像される被写体光像に関する条件に応じて前記読み出しレートを制御し、前記被写体光像に関する条件は、前記被写体光像に対して出力される前記一対の画像信号の位相差を含み、前記読み出し制御ステップでは、前記位相差の変動が大きいほど、前記読み出しレートを高くし、かつ、前記読み出しレートを、設定可能な最大値よりも低い第一の値に制御している状態において、前記撮像光学系の光軸の向きに変化が生じた場合には、前記読み出しレートを前記第一の値よりも大きな値に制御することを実行させるためのものである。
【国際調査報告】
2016038917.tif 000006
2016038917.tif 000007
2016038917.tif 000008
2016038917.tif 000009