(57)【要約】【課題】撮像装置において合焦位置検出を精度良く実施できるようにすること。【解決手段】撮像装置は、被写体からの光束を結像するレンズ光学系１０を変化させることで、結像位置を上記レンズ光学系１０の光軸に対して垂直な面上で１次元的に移動させる結像位置移動手段２２を備え、結像位置移動手段制御部２６により上記結像位置移動手段２２で結像位置を移動させながら露光させることで、ぶれている画像３６を取得し、該取得したぶれている画像３６を用いて被写体距離算出手段１８により被写体までの距離を示す距離情報を算出する。【選択図】図１
2009031431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光束を結像する撮像光学系と、
上記撮像光学系からの結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、
上記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、
上記撮像光学系を変化させることで、被写体からの光束が結像する結像位置を上記撮像光学系の光軸に対して垂直な面上で１次元的に移動させる結像位置移動手段と、
上記結像位置移動手段で結像位置を移動させながら露光させることで、上記画像信号生成手段から測距するための画像信号を取得する測距用画像信号取得手段と、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した上記測距するための画像信号を用いて、被写体までの距離を示す距離情報を算出する被写体距離情報算出手段と、
上記被写体距離情報算出手段で算出した上記距離情報に基づいて、被写体の合焦位置情報を生成する合焦位置情報生成手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記測距用画像信号取得手段は、上記測距するための画像信号とは異なる第２の画像信号をさらに取得し、
上記被写体距離情報算出手段は、上記測距するための画像信号と上記第２の画像信号とを用いて、上記距離情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に継続的に露光し続けることで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に上記撮像光学系の移動速度を変化させながら露光することによって、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に露光量を変化させ露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中の複数の期間での露光によって多重露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中の２期間中での露光によって多重露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した１枚の画像の測距するための画像信号より、ぶれ幅を示すぶれ幅情報を検出するぶれ幅検出手段と、
上記ぶれ幅検出手段で検出されるぶれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ぶれ幅検出手段によって検出した上記ぶれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した２枚の画像の測距するための画像信号より、ぶれ幅を示すぶれ幅情報を検出するぶれ幅検出手段と、
上記ぶれ幅検出手段で検出されるぶれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ぶれ幅検出手段によって検出した上記ぶれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した１枚の画像の測距するための画像信号より、像のずれ幅を示すずれ幅情報を検出するずれ幅検出手段と、
上記ずれ幅検出手段で検出されるずれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ずれ幅検出手段によって検出した上記ずれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した２枚の画像の測距するための画像信号より、像のずれ幅を示すずれ幅情報を検出するずれ幅検出手段と、
上記ずれ幅検出手段で検出されるずれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ずれ幅検出手段によって検出した上記ずれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用撮像素子と合焦検出用撮像素子とを共有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子を用いて合焦検出を行う手法として、もっとも一般的な手法に山登り法またはコントラスト法と呼ばれる合焦検出技術があり、デジタルカメラをはじめとする電子撮像機器に広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この合焦検出法は、光学系内のフォーカスレンズ群を光軸方向に駆動させ、その間に撮像された複数枚の画像に対するぼけの評価値を算出して合焦検出を行う。この評価値としては、撮像画像のコントラストや高周波成分の和が用いられ、値が大きいほど合焦していることを示している。
【０００４】
一方、ぼけの大きさそのものを評価値とする場合、像の低周波成分の積分値をもって評価値とし、その値が小さいほど合焦しているとする手法もある。
【特許文献１】特開平１０−２１３７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の撮像素子による合焦検出法を行うにあたり、合焦位置を検出するためには光学系内のフォーカスレンズの移動に対して撮像素子で複数回数の撮像を行い、撮像された複数枚画像を用いて合焦検出を行っている。この場合、撮像された画像や撮影条件により、合焦位置検出精度が悪くなる場合もあった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、合焦位置検出を精度良く実施できる撮像装置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】
【０００７】
本発明の撮像装置の一態様は、
被写体からの光束を結像する撮像光学系と、
上記撮像光学系からの結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、
上記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、
上記撮像光学系を変化させることで、被写体からの光束が結像する結像位置を上記撮像光学系の光軸に対して垂直な面上で１次元的に移動させる結像位置移動手段と、
上記結像位置移動手段で結像位置を移動させながら露光させることで、上記画像信号生成手段から測距するための画像信号を取得する測距用画像信号取得手段と、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した上記測距するための画像信号を用いて、被写体までの距離を示す距離情報を算出する被写体距離情報算出手段と、
上記被写体距離情報算出手段で算出した上記距離情報に基づいて、被写体の合焦位置情報を生成する合焦位置情報生成手段と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像光学系を光軸と垂直方向に変化させることで、被写体からの光束を結像する結像位置を移動させる結像位置移動手段を持ち、これによって結像位置を移動させながら露光させることで測距するための画像信号を取得することで、従来技術の様に光学系内のフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させることなく、また合焦検出動作にて撮像される画像の枚数を少なくすることができるため、合焦位置検出を精度良く実施できる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、該撮像装置は、レンズ光学系１０、撮像素子１２、輝度信号制御部１４、輝度信号記憶部１６、被写体距離算出手段１８、及び光学系制御手段２０から成る。上記レンズ光学系１０は結像位置移動手段２２を有し、光学系制御手段２０は光学系制御部２４及び結像位置移動手段制御部２６を有している。また、被写体距離算出手段１８は、ぶれ幅演算手段２８、ＬＵＴ記憶部３０及び被写体距離計算手段３２を有している。
【００１１】
ここで、上記レンズ光学系１０は、複数のレンズ群によって構成され、画像を撮影することを目的としたレンズ群（テーキングレンズ）であり、そのうち一部のレンズ群はフォーカスを調整するために光軸方向に駆動する構成となっている。このレンズ群をフォーカスレンズと呼ぶ。また、該レンズ光学系１０の結像位置移動手段２２は、図２（Ａ）に示すように、被写体からの光束が結像する結像位置を上記レンズ光学系１０の光軸に対して垂直な面上で１次元的に移動させ、撮像素子１２上での被写体の結像位置を移動させることの出来る光学装置である。なお、本発明における結像位置移動手段２２による移動は、この構成に限定されず、移動の両端で、画像間に視差を含む２枚のステレオペア画像を撮影可能な移動であれば、どのような移動でも構わないものとする。
【００１２】
また、上記撮像素子１２は、上記レンズ光学系１０のテーキングレンズによって結像した被写体の結像光を電気信号に変換するものである。上記輝度信号制御部１４は、上記撮像素子１２によって電気信号に変換された電気信号をデジタル信号に変換するものである。この変換されたデジタル信号を輝度情報と呼ぶ。上記輝度信号記憶部１６は、上記輝度信号制御部１４で変換された輝度情報を画像として記憶するものである。
【００１３】
また、上記光学系制御手段２０は、上記レンズ光学系１０を制御するものである。ここで、該光学系制御手段２０の光学系制御部２４は、上記レンズ光学系１０のフォーカスレンズの駆動制御や図示しない絞り等の制御を行う。また、該光学系制御手段２０の結像位置移動手段制御部２６は、上記レンズ光学系１０の結像位置移動手段２２の駆動制御を行う。
【００１４】
本実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、ぶれていない画像３４と、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させながら撮像素子１２にて撮像することでぶれている画像３６との、２枚の画像を取得する。
【００１５】
なお、本明細書において、「画像のぶれ」とは、撮像素子１２によって撮像された被写体像が、結像位置移動手段２２の移動によって横方向・縦方向などに伸ばされてぼけている状態を示す。そして、撮像された画像内にて被写体と判別でき、被写体が“ぶれている”と示すことのできる範囲を「ぶれ幅」とする。
【００１６】
また、上記被写体距離算出手段１８は、被写体までの距離を示す距離情報を算出するものである。ここで、該被写体距離算出手段１８のぶれ幅演算手段２８は、輝度信号記憶部１６に記憶された上記ぶれていない画像３４とぶれている画像３６との２つの画像より、ぶれている画像３６の推定ぶれ幅を出力する。また、該被写体距離算出手段１８のＬＵＴ記憶部３０は、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量と、レンズ光学系１０の設定と、被写体距離との関係を既知のものとしてテーブル化したルックアップテーブルを記憶している。そして、該被写体距離算出手段１８の被写体距離計算手段３２は、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と、上記ＬＵＴ記憶部３０に記憶されているぶれ幅と上記結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算し、得られた被写体の距離情報を上記光学系制御部２４に出力する。上記光学系制御部２４は、その距離情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ＡＦ）。
【００１７】
以下、本実施形態に係る撮像装置の動作を更に詳細に説明する。
【００１８】
図３は、本実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【００１９】
先ずはじめに、撮像素子１２にて撮像し、輝度信号制御部１４にて１枚目の輝度情報（第１画像の画像信号）を取得して、第１取得画像即ちぶれていない画像３４として輝度信号記憶部１６に記憶する（ステップＳ１０）。
【００２０】
次に、撮像素子１２の撮像を開始すると共に（ステップＳ１２）、結像位置移動手段制御部２６及び結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる（ステップＳ１４）。このように結像位置を移動させながら撮像素子１２にて撮像することで、輝度信号制御部１４にて２枚目の輝度情報（第２画像の画像信号）を取得して、第２取得画像即ちぶれている画像３６として輝度信号記憶部１６に記憶する（ステップＳ１６）。
【００２１】
なお、本実施形態では、このとき結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる速度は、図２（Ｂ）に示すように等速運動であることを想定している。しかしながら、図２（Ｃ）に示すように、結像位置を移動させる速度を変速運動に変更し露光するようにしても良い。このような変速移動とすることで、ぶれている画像３６内で濃い部分・薄い部分のコントラストが発生し、多重像画像における像のずれに近い画像が撮影される。
【００２２】
この様に、ぶれている画像３６においても多重像画像の様なずれに近い画像を撮影可能なことから、速度変化による露光変化画像（図４（Ａ））を用いることで、被写体距離算出の精度を向上することが可能である。このとき、被写体距離算出手段１８として、画像の相互相関を取る必要がある。相互相関の手法の詳細については、第２実施形態において後述する。
【００２３】
また、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を等速移動させ撮像を行う際に、絞り値の変更やゲインを変化させて露光状態・露光量を変化させることで、図４（Ｂ）に示すように、結像位置移動手段２２を変速運動させた場合（図４（Ａ））と同様の効果を得ることが出来る。
【００２４】
なお、本実施形態では、はじめにぶれていない輝度情報（ぶれていない画像３４）を取得し、次にぶれている輝度情報（ぶれている画像３６）を取得しているが、反対に、はじめにぶれている輝度情報（ぶれている画像３６）を取得し、次にぶれていない輝度情報（ぶれていない画像３４）を取得するようにしても良い。
【００２５】
撮像されたこれら２つの輝度情報、即ち、輝度信号記憶部１６に記憶されたぶれていない画像３４及びぶれている画像３６の２つの画像より、ぶれ幅演算手段２８にて、ぶれている画像３６のぶれ幅を推定して出力する。
【００２６】
以下に、ぶれている画像３６のぶれ幅の推定方法を説明する。  
ぶれている画像３６のぶれ幅の推定法には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）方式と直接方式の２種類があるが、どちらを用いても良い。また、どちらを用いるかユーザが選択できるようにしても構わない（ステップＳ１８）。
【００２７】
はじめに、ＦＦＴ方式を用いる場合について説明する。
【００２８】
本実施形態で用いるＦＦＴ方式については、特開２００６−２２１３４７号公報や、文献：米司健一，田中正行，奥富正敏，「直線的手ぶれ画像復元のためのＰＳＦ  パラメータ推定手法」，情報処理学会研究報告，Ｎｏ．１４９，ｐｐ．４７−５２（２００５）．に記載の手法を利用する。なお、ＰＳＦ（Point Spread Function）とは、本明細書においては、レンズ光学系１０が撮像素子１２上に被写体像を結像する際、結像された画像のぼけ量を指すものとする。
【００２９】
輝度信号記憶部１６に記録されている第２画像（ぶれている画像３６）は、輝度信号制御部１４にて以下のように生成される。
【００３０】
ｇ（ｘ，ｙ）＝ｈ（ｘ，ｙ）＊ｆ（ｘ，ｙ）                        …（１）
ここで、ｆは結像位置移動手段２２によってぶれを起こさず撮影された場合の第１取得画像（ぶれていない画像３４）、ｇは第２取得画像（ぶれている画像３６）、ｈは結像位置移動手段２２を用いて撮影された場合に、画像ｆに作用するぶれのぶれ作用素である。＊はたたみ込み演算処理を表す。ｘ，ｙはそれぞれ画像の水平方向の座標値，垂直方向の座標値である。
【００３１】
本実施形態では、ぶれ作用素ｈ（ｘ，ｙ）は、結像位置移動手段２２を用いた等速で１次元的な移動を想定している為、以下のような形状のぶれ作用素となる。
【００３２】
ｈ（ｘ，ｙ）＝（１／Ｌ）Π（ｘ）δ（ｙ）                        …（２）
ただし、
Π（ｘ）＝０      ｉｆ（｜ｘ｜＞Ｌ／２）
＝１      ｉｆ（｜ｘ｜≦Ｌ／２）                        …（３）
である。δ（ｙ）はディラックのδ関数である。また、Ｌはぶれ作用素のぶれ幅である。
【００３３】
上記（２）式で表されるＰＳＦは、図５（Ａ）に示すような矩形関数の形をしている。この式をＦＦＴ変換すると、次の（４）式になる。
【００３４】
Ｈ（ｓ，ｔ）＝（ｓｉｎＬπｓ）／（Ｌπｓ）                      …（４）
ここで、Ｈはｈのフーリエ変換、ｓ，ｔはそれぞれ水平方向の周波数，垂直方向の周波数を表す。
【００３５】
これを図で表すと図５（Ｂ）に示すようなｓｉｎｃ関数である。また、Ｈ（ｓ，ｔ）の振幅スペクトルである｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜は、図５（Ｃ）に示すようになり、一定周期毎に０となる関数であることが分かる。
【００３６】
ここで、図５（Ｃ）から分かるように、０となる点がちょうど縞のような模様を形成することから、本実施形態ではこの０となる点による縞模様のことを単に「縞模様」と呼ぶことにする。この関数の周期は、ぶれの幅Ｌによって決定され、その周期は１／Ｌとなる。
【００３７】
本実施形態では、この縞の周期１／Ｌを検出することにより（ステップＳ２０）、ぶれの幅Ｌを算出する（ステップＳ２２）。
【００３８】
以下、縞の周期１／Ｌの検出法についての説明を行なう。  
ぶれている画像ｇ（ｘ，ｙ）の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜は、上記（１）式から次の（５）式のように表される。
【００３９】
｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜＝｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜×｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜            …（５）
この（５）式から分かるように、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜は、ぶれを起こさず撮影された場合の画像（ぶれていない画像３４）の振幅スペクトル｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜に、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜を掛け合わせたものである。そのため、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の、一定周期１／Ｌ毎に０となる縞模様の特徴は、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜にも現れる。また、本実施形態では、ぶれを起こさず撮影された場合の画像（ぶれていない画像３４）の振幅スペクトル｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜も同時に撮影されているので、
｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜＝｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜／｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜            …（６）
により、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜が直接求まる。
【００４０】
なお、このとき上記（６）式においてゼロ割が発生するような場合には、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜を計測に用いないなどの処理を用いても良いものとする。
【００４１】
｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜に含まれる縞の周期は、ぶれの幅Ｌによって決定される。図６は、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜、ぶれを起こさず撮影された場合の画像（ぶれていない画像３４）の振幅スペクトル｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜、及びぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の画像例である。
【００４２】
以上の特徴から、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の縞模様の周期を測定することにより、ぶれ幅Ｌを求める。この縞の周期の測定方法については、特開２００６−２２１３４７号公報に開示されているぶれ情報検出方法と同様の処理を行う。
【００４３】
こうして求められた縞模様の周期１／Ｌより、ぶれ幅Ｌが求まる。
【００４４】
次に、直接方式を用いる場合について説明する。  
この直接方式では、輝度信号記憶部１６にて記憶された、第１取得画像（ぶれていない画像３４）と、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２の動作によって撮像素子１２、輝度信号制御部１４で取得された第２取得画像（ぶれている画像３６）とを比較し、同一の画像部分の情報を取得する。
【００４５】
例えば、上記撮影されたぶれていない画像３４について、該ぶれていない画像３４をぶらして参考ぶれ画像を作成し、この作成した参考ぶれ画像と、上記ぶれている画像３６とを比べ、２枚の画像間の類似度（ＳＳＤなど）を測定し（ステップＳ２４）、最も類似度の高いぶれ作用素のぶれ幅を求める（ステップＳ２６）。
【００４６】
以上のようなステップＳ２２又はステップＳ２６にて求められたぶれ幅を、被写体距離計算手段３２に出力する。
【００４７】
このように、ぶれ幅演算手段２８において推定されたぶれ幅は、被写体距離計算手段３２に送られ、被写体距離の計算に用いられる。
【００４８】
被写体距離は、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、１つの値として定まる。この関係を、関係テーブル（ＬＵＴ記憶部３０）には予め保持しておく。被写体距離計算手段３２では、この関係を、ＬＵＴ記憶部３０から読み出し（ステップＳ２８）、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算する（ステップＳ３０）。
【００４９】
そして、この被写体距離計算手段３２により計算された被写体距離を示す距離情報が光学系制御部２４に送られ、該光学系制御部２４は、その情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ステップＳ３２）。
【００５０】
以上のように、本第１実施形態によれば、合焦検出を行う手段として、レンズ光学系１０内に新たに結像位置を上下左右に移動可能（少なくとも１次元方向に移動可能）とする結像位置移動手段２２を持ち、この結像位置の移動動作を用いた画像の撮像を行うことで、従来技術より少ない枚数の撮像画像の取得で合焦検出を行なうことが出来る。
【００５１】
即ち、上記結像位置移動手段２２による結像位置の移動によって、ぶれている画像３６を撮像することが出来る。そして、ぶれている画像３６及びぶれていない画像３４より、ぶれている画像３６のぶれ幅を検出する。また、このようにして撮像されたぶれている画像３６のぶれ幅と被写体距離との関係をテーブルとして予め取得しておき、その関係をルックアップテーブルとして保持しておく。而して、そのルックアップテーブルを参照することで、求められたぶれ幅より被写体の距離情報を算出し、さらにその被写体の距離情報より合焦位置を検出する。
【００５２】
従って、本実施形態では、撮像素子１２によって合焦検出を行うにあたり、従来技術の様にレンズ光学系１０内のフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させることなく、また合焦検出動作にて撮像される画像の枚数を少なくすることができるため、合焦位置を検出する精度の向上、速度の向上を成し遂げることができる。
【００５３】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、該撮像装置は、レンズ光学系１０、撮像素子１２、輝度信号制御部１４、輝度信号記憶部１６、被写体距離算出手段１８、及び光学系制御手段２０から成る。本実施形態に係る撮像装置は、被写体距離算出手段１８の構成と光学系制御手段２０の機能を除いては、上記第１実施形態に係る撮像装置と同様のものである。よって、以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】
即ち、上記光学系制御手段２０は、上記第１実施形態と同様、光学系制御部２４及び結像位置移動手段制御部２６を有しているが、本実施形態においては、結像位置移動手段制御部２６は、図８に示すように、重像でない画像（ぶれていない画像３４）と、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光によって撮像することで２重像画像（ずれている画像３８）との、２枚の画像を取得する。
【００５５】
なお、本明細書において、「画像のずれ」とは、撮像素子１２によって撮像された被写体像が、結像位置移動手段２２の移動と多重露光によって横方向・縦方向などにずれて結像露光され、撮像された画像内に被写体像が多数存在している状態を示す。そして、撮像された画像内にて多数の被写体像がそれぞれ“ずれている”と示すことのできる幅を「ずれ幅」とする。
【００５６】
また、本実施形態における被写体距離算出手段１８は、ずれ幅演算手段４０、ＬＵＴ記憶部３０及び被写体距離計算手段３２を有している。ここで、該被写体距離算出手段１８のずれ幅演算手段４０は、輝度信号記憶部１６に記憶された上記ぶれていない画像３４とずれている画像３８との２つの画像より、ずれている画像３８の推定ずれ幅を出力する。また、該被写体距離算出手段１８のＬＵＴ記憶部３０は、上記ずれ幅演算手段４０にて推定されたずれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量と、レンズ光学系１０の設定と、被写体距離との関係を既知のものとしてテーブル化したルックアップテーブルを記憶している。そして、該被写体距離算出手段１８の被写体距離計算手段３２は、上記ずれ幅演算手段４０にて推定されたずれ幅と、上記ＬＵＴ記憶部３０に記憶されているずれ幅と上記結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算し、得られた被写体の距離情報を上記光学系制御部２４に出力する。上記光学系制御部２４は、その距離情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ＡＦ）。
【００５７】
以下、本実施形態に係る撮像装置の動作を更に詳細に説明する。
【００５８】
図９は、本実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【００５９】
先ずはじめに、撮像素子１２にて撮像し、輝度信号制御部１４にて１枚目の輝度情報（第１画像の画像信号）を取得して、第１取得画像即ち重像でない画像（ぶれていない画像３４）として輝度信号記憶部１６に記憶する（ステップＳ１０）。
【００６０】
次に、結像位置移動手段制御部２６及び結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させながら（ステップＳ１４）、２回、撮像素子１２の撮像（露光）を行うことで（ステップＳ３４）、輝度信号制御部１４にて２枚目の輝度情報（第２画像の画像信号）を取得して、第２取得画像即ち２重像画像（ずれている画像３８）として輝度信号記憶部１６に記憶する（ステップＳ３６）。つまり、図１０に示すように、結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光によって、２重像画像（ずれている画像３８）を取得する。
【００６１】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる速度は、図２（Ｂ）に示すように等速運動であることを想定しているが、実際には、図２（Ｃ）に示すように、結像位置を移動させる速度を変化させても良い。
【００６２】
また、本実施形態では、はじめに重像でない輝度情報（ぶれていない画像３４）を取得し、次に２重像である輝度情報（ずれている画像３８）を取得しているが、反対に、はじめに２重像である輝度情報（ずれている画像３８）を取得し、次に重像でない輝度情報（ぶれていない画像３４）を取得するようにしても良い。
【００６３】
そして次に、ずれ幅演算手段４０にて、輝度信号記憶部１６に記憶されたこれらの輝度情報を用いて相互相関を算出し（ステップＳ３８）、その結果より２重像画像の重像のずれ幅を推定する（ステップＳ４０）。
【００６４】
以下に、２重像画像（ずれている画像３８）の重像のずれ幅の推定方法を説明する。
【００６５】
２枚の画像を用いた２重像画像（ずれている画像３８）の重像のずれ幅の推定法には、画像の相互相関を用いた方法を用いる。
【００６６】
相互相関関数とは、２枚の取得画像の類似性を表すために使われる。
【数１】
2009031431.tif 000003
【００６７】
これは、２枚の取得画像をそれぞれｘ（ｔ）、ｘ’（ｔ＋τ）とし、上記（７）式に代入し、Ｒ’（τ）がピークになる状態を算出するものである。即ち、図１１に示すように、上記（７）式のピーク位置を取るτの値を算出する。
【００６８】
ずれ幅演算手段４０は、この相互相関演算の結果より重像のずれ幅を推定する。この推定された重像のずれ幅は、被写体距離計算手段３２に出力され、被写体距離の計算に用いられる。
【００６９】
被写体距離は、上記ずれ幅演算手段４０にて推定された重像のずれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、１つの値として定まる。この関係を、関係テーブル（ＬＵＴ記憶部３０）には予め保持しておく。被写体距離計算手段３２では、この関係を、ＬＵＴ記憶部３０から読み出し（ステップＳ４２）、上記ずれ幅演算手段４０にて推定された重像のずれ幅と結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算する（ステップＳ４４）。
【００７０】
そして、この被写体距離計算手段３２により計算された被写体距離を示す距離情報が光学系制御部２４に送られ、該光学系制御部２４は、その情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ステップＳ３２）。
【００７１】
以上のように、本第２実施形態によれば、合焦検出を行う手段として、レンズ光学系１０内に新たに結像位置を上下左右に移動可能（少なくとも１次元方向に移動可能）とする結像位置移動手段２２を持ち、この結像位置の移動動作を用いた画像の撮像を行うことで、従来技術より少ない枚数の撮像画像の取得で合焦検出を行なうことが出来る。
【００７２】
即ち、上記結像位置移動手段２２による結像位置の移動によって、ずれている画像３８を撮像することが出来る。そして、ずれている画像３８及びぶれていない画像３４より、ずれている画像３８のずれ幅を検出する。また、このようにして撮像されたずれている画像３８のずれ幅と被写体距離との関係をテーブルとして予め取得しておき、その関係をルックアップテーブルとして保持しておく。而して、そのルックアップテーブルを参照することで、求められたずれ幅より被写体の距離情報を算出し、さらにその被写体の距離情報より合焦位置を検出する。
【００７３】
従って、本実施形態では、撮像素子１２によって合焦検出を行うにあたり、従来技術の様にレンズ光学系１０内のフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させることなく、また合焦検出動作にて撮像される画像の枚数を少なくすることができるため、合焦位置を検出する精度の向上、速度の向上を成し遂げることができる。
【００７４】
更に、本第２実施形態では、上記第１実施形態のぶれている画像３６を用いる場合と異なり、結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光（図１０）によって撮像された２重像を用いているので、上記第１実施形態の場合と比べ、被写体距離算出精度の向上・計算処理を軽量化することが可能となる。
【００７５】
［第３実施形態］
図１２（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る撮像装置は、上記第１実施形態に係る撮像装置から輝度信号記憶部１６を省略した構成を有している。
【００７６】
以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
即ち、本実施形態においては、図１２（Ｂ）に示すように、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させながら撮像素子１２にて撮像することでぶれている画像３６のみを取得し、該の１枚の画像よりぶれ幅を推定するようにしたものである。
【００７８】
以下、本実施形態に係る撮像装置の動作を、図１３に示す本実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを参照して、より詳細に説明する。
【００７９】
先ず、撮像素子１２の撮像を開始すると共に（ステップＳ４６）、結像位置移動手段制御部２６及び結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる（ステップＳ１４）。このように結像位置を移動させながら撮像素子１２にて撮像することで、輝度信号制御部１４にて輝度情報（画像の画像信号）を、取得画像即ちぶれている画像３６として取得する（ステップＳ４８）。
【００８０】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる速度は、図２（Ｂ）に示すように等速運動であることを想定しているが、実際には、図２（Ｃ）に示すように、結像位置を移動させる速度を変化させても良い。
【００８１】
この様に、ぶれている画像３６においても多重像画像の様なずれに近い画像を撮影可能なことから、速度変化による露光変化画像（図４（Ａ））を用いることで、被写体距離算出の精度を向上することが可能である。このとき、被写体距離算出手段１８として、画像の自己相関を取る必要がある。この自己相関の手法の詳細については、第４実施形態において後述する。
【００８２】
また、結像位置を等速移動させ撮像を行う際に、絞り値の変更やゲインを変化させて露光状態・露光量を変化させることで、結像位置移動手段２２を変速運動させた場合と同様の効果を得ることが出来ることは、上記第１実施形態で説明した通りである。
【００８３】
ぶれ幅演算手段２８では、こうして撮像されたぶれている画像３６より、ぶれている画像３６のぶれ幅を推定して出力する。本実施形態では、このぶれ幅の推定法として、上記第１実施形態で説明したようなＦＦＴ方式を用いる。
【００８４】
本実施形態では、上記第１実施形態で説明したような縞の周期１／Ｌを検出することにより（ステップＳ５０）、ぶれの幅Ｌを算出する（ステップＳ２２）。
【００８５】
上記第１実施形態で説明したように、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜は、上記（５）式のように表されるもので、これは、ぶれを起こさず撮影された場合の画像の振幅スペクトル｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜に、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜を掛け合わせたものである。そのため、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の、一定周期１／Ｌ毎に０となる縞模様の特徴は、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜にも現れる。その周期はぶれの幅Ｌによって決定される。図６は、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｇ（ｓ，ｔ）｜、ぶれを起こさず撮影された場合の画像の振幅スペクトル｜Ｆ（ｓ，ｔ）｜、ぶれ作用素の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の画像例である。
【００８６】
以上の特徴から、ぶれている画像３６の振幅スペクトル｜Ｈ（ｓ，ｔ）｜の縞模様の周期を測定することにより、ぶれ幅Ｌを求める。この縞の周期の測定方法については、特開２００６−２２１３４７号公報に開示されているぶれ情報検出方法と同様の処理を行う。
【００８７】
こうして求められた縞模様の周期１／Ｌより、ぶれ幅Ｌが求まる。そして、この求められたぶれ幅は、被写体距離計算手段３２に送られ、被写体距離の計算に用いられる。
【００８８】
被写体距離は、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、１つの値として定まる。この関係を、関係テーブル（ＬＵＴ記憶部３０）には予め保持しておく。被写体距離計算手段３２では、この関係を、ＬＵＴ記憶部３０から読み出し（ステップＳ２８）、上記ぶれ幅演算手段２８にて推定されたぶれ幅と結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算する（ステップＳ３０）。
【００８９】
そして、この被写体距離計算手段３２により計算された被写体距離を示す距離情報が光学系制御部２４に送られ、該光学系制御部２４は、その情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ステップＳ３２）。
【００９０】
以上のように、本第３実施形態によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段２２を用いてぶれている画像３６を撮像し、この撮像された１枚の画像よりぶれ幅を検出し、ＬＵＴ記憶部３０に記憶したＬＵＴより被写体位置を算出するため、合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【００９１】
［第４実施形態］
図１４（Ａ）は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る撮像装置は、上記第２実施形態に係る撮像装置から輝度信号記憶部１６を省略した構成を有している。
【００９２】
以下、上記第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９３】
即ち、本実施形態においては、図１４（Ｂ）に示すように、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を変化させている期間中に多重露光、または一定周期にて露光することで２重像画像（ずれている画像３８）のみを取得し、該１枚の画像よりぶれ幅を推定するようにしたものである。
【００９４】
以下、本実施形態に係る撮像装置の動作を、図１５に示す本実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを参照して、より詳細に説明する。
【００９５】
先ず、結像位置移動手段制御部２６及び結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させながら（ステップＳ１４）、２回、撮像素子１２の撮像（露光）を行うことで（ステップＳ５２）、輝度信号制御部１４にて輝度情報（第２画像の画像信号）を、取得画像即ち２重像画像（ずれている画像３８）として取得する（ステップＳ５４）。つまり、図１０に示すように、結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光によって、２重像画像（ずれている画像３８）を取得する。
【００９６】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、結像位置移動手段制御部２６の制御により結像位置移動手段２２にて結像位置を移動させる速度は、図２（Ｂ）に示すように等速運動であることを想定しているが、実際には、図２（Ｃ）に示すように、結像位置を移動させる速度を変化させても良い。
【００９７】
そして次に、ずれ幅演算手段４０では、こうして取得されたずれている画像３８を用いて自己相関を算出し（ステップＳ５６）、その結果より２重像画像の重像のずれ幅を推定する（ステップＳ４０）。
【００９８】
以下に、２重像画像（ずれている画像３８）の重像のずれ幅の推定方法を説明する。
【００９９】
１枚の画像を用いた２重像画像（ずれている画像３８）の重像のずれ幅の推定法には、画像の自己相関を用いた方法を用いる。
【０１００】
自己相関関数とは、１枚の取得画像信号が、時系列的な関係式にて自分自身の関係性を表すために使われる。
【数２】
2009031431.tif 000004
【０１０１】
これは、取得画像をｘ（ｔ）として上記（８）式に代入し、Ｒ（τ）が第２ピークになる状態を算出するものである。即ち、図１６に示すように、第２ピーク位置を取るτの値を算出する。
【０１０２】
ずれ幅演算手段４０は、この自己相関演算の結果より重像のずれ幅を推定する。この推定された重像のずれ幅は、被写体距離計算手段３２に出力され、被写体距離の計算に用いられる。
【０１０３】
被写体距離は、上記ずれ幅演算手段４０にて推定された重像のずれ幅と、結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、１つの値として定まる。この関係を、関係テーブル（ＬＵＴ記憶部３０）には予め保持しておく。被写体距離計算手段３２では、この関係を、ＬＵＴ記憶部３０から読み出し（ステップＳ４２）、上記ずれ幅演算手段４０にて推定された重像のずれ幅と結像位置移動手段２２で用いられている結像位置移動量との関係から、被写体距離を計算する（ステップＳ４４）。
【０１０４】
そして、この被写体距離計算手段３２により計算された被写体距離を示す距離情報が光学系制御部２４に送られ、該光学系制御部２４は、その情報に基づきレンズ光学系１０にてフォーカシングを行う（ステップＳ３２）。
【０１０５】
以上のように、本第２実施形態によれば、上記第３実施形態のぶれている画像３６を用いる場合と異なり、結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光によって撮像された２重像を用いているため、上記第３実施形態の場合と比べ、被写体距離算出精度の向上・計算処理を軽量化することが可能となる。
【０１０６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１０７】
例えば、上記実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムをコンピュータに供給し、当該コンピュータがこのプログラムを実行することによって、上記機能を実現することも可能である。
【０１０８】
また、上記第１又は第２実施形態では、ぶれていない画像３４とぶれている画像３６、ずれていない画像とずれている画像より、ぶれ幅も又はずれ幅を求めるものとしたが、２枚のぶれている画像３６から又は２枚のずれている画像３８から、ぶれ幅又はずれ幅を求めるようにしても良い。
【０１０９】
更に、上記第２又は第４実施形態では、結像位置移動手段２２が結像位置を変化させている期間中に２期間中での露光によって２重像画像（ずれている画像３８）を取得するものとしたが、変化させている期間の前後にそれぞれ露光するものとしても良いし、一方の露光を変化させている期間の前又は後とし、他方の露光を変化させている期間中に行うものとしても構わない。
【０１１０】
また、上記第２又は第４実施形態では、２重像画像を用いるものとしているが、更に多重像を用いることで、より多点での相関を用いて被写体距離算出の精度向上を図ることも可能である。
【０１１１】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【０１１２】
（１）  被写体からの光束を結像する撮像光学系と、
上記撮像光学系からの結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、
上記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、
上記撮像光学系を変化させることで、被写体からの光束が結像する結像位置を上記撮像光学系の光軸に対して垂直な面上で１次元的に移動させる結像位置移動手段と、
上記結像位置移動手段で結像位置を移動させながら露光させることで、上記画像信号生成手段から測距するための画像信号を取得する測距用画像信号取得手段と、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した上記測距するための画像信号を用いて、被写体までの距離を示す距離情報を算出する被写体距離情報算出手段と、
上記被写体距離情報算出手段で算出した上記距離情報に基づいて、被写体の合焦位置情報を生成する合焦位置情報生成手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【０１１３】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、レンズ光学系１０が上記撮像光学系に、撮像素子１２が上記光電変換手段に、輝度信号制御部１４が上記画像信号生成手段に、結像位置移動手段２２が上記結像位置移動手段に、ぶれている画像３６又はずれている画像３８が上記測距するための画像信号に、結像位置移動手段制御部２６が上記測距用画像信号取得手段に、被写体距離算出手段１８が上記被写体距離情報算出手段に、光学系制御部２４が上記合焦位置情報生成手段に、それぞれ対応する。
【０１１４】
（作用効果）
この（１）に記載の撮像装置によれば、合焦検出を行う手段として、撮影光学系内に新たに結像位置を上下左右に移動可能（少なくとも１次元方向に移動可能）とする結像位置移動手段を持ち、この結像位置の移動動作を用いた画像の撮像を行うことで、従来技術より少ない枚数の撮像画像の取得で合焦検出を行なうことが出来る。  
即ち、光電変換手段によって合焦検出を行うにあたり、従来技術の様に撮像光学系内のフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させることなく、また合焦検出動作にて撮像される画像の枚数を少なくすることができるため、合焦位置を検出する精度の向上、速度の向上を成し遂げることができる。
【０１１５】
（２）  上記測距用画像信号取得手段は、上記測距するための画像信号とは異なる第２の画像信号をさらに取得し、
上記被写体距離情報算出手段は、上記測距するための画像信号と上記第２の画像信号とを用いて、上記距離情報を算出することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１１６】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第１実施形態が対応する。その実施形態において、ぶれている画像３６が上記測距するための画像信号に、ぶれていない画像３４が上記第２の画像信号に、それぞれ対応する。
【０１１７】
（作用効果）
この（２）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段を用いて撮像された測距するための画像信号と、上記結像位置移動手段を用いずに撮像された第２の画像信号とから被写体距離を算出するため、従来技術に比べ合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１１８】
（３）  上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に継続的に露光し続けることで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１１９】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第３実施形態が対応する。その実施形態において、ぶれている画像３６が上記測距するための画像信号に対応する。
【０１２０】
（作用効果）
この（３）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段を用いて測距するための画像信号を取得し、該取得した１枚の画像の画像信号より被写体距離を算出するため、合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１２１】
（４）  上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に上記撮像光学系の移動速度を変化させながら露光することによって、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１２２】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１２３】
（作用効果）
この（４）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段を動作させる速度を変化させながら露光することで測距するための画像信号が取得され、該取得された画像測距するための画像信号より被写体距離を算出するため、従来技術に比べ合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１２４】
（５）  上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に露光量を変化させ露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１２５】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第１及び第３実施形態が対応する。
【０１２６】
（作用効果）
この（５）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段の動作中に露光量を変化させることで、露光変化した画像が測距するための画像信号として取得され、該取得された画像測距するための画像信号より被写体距離を算出するため、従来技術に比べ合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１２７】
（６）  上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中に露光量を変化させ露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１２８】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第２及び第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、ずれている画像３８が上記測距するための画像信号に対応する。
【０１２９】
（作用効果）
この（６）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段を動作させ複数回露光することで重像が撮像され、該撮像された画像を測距するための画像信号として被写体距離を算出するため、従来技術に比べ合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１３０】
（７）  上記測距用画像信号取得手段は、上記結像位置移動手段で結像位置を変化させている期間中の２期間中での露光によって多重露光を行うことで、上記測距するための画像信号を取得することを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１３１】
（対応する実施形態）
この（７）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第２及び第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、ずれている画像３８が上記測距するための画像信号に対応する。
【０１３２】
（作用効果）
この（７）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段を動作させ２期間のみ露光することで２重像が撮像され、該撮像された画像を測距するための画像信号として被写体距離を算出するため、従来技術に比べ合焦検出精度を向上させることが可能となる。
【０１３３】
（８）  上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した１枚の画像の測距するための画像信号より、ぶれ幅を示すぶれ幅情報を検出するぶれ幅検出手段と、
上記ぶれ幅検出手段で検出されるぶれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ぶれ幅検出手段によって検出した上記ぶれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の撮像装置。
【０１３４】
（対応する実施形態）
この（８）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第３実施形態が対応する。その実施形態において、ぶれている画像３６が上記測距するための画像信号に、ぶれ幅演算手段２８が上記ぶれ幅検出手段に、ＬＵＴ記憶部３０が上記関係テーブルに、被写体距離計算手段３２が上記算出手段に、それぞれ対応する。
【０１３５】
（作用効果）
この（８）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段において画像のぶれる幅と、被写体距離の関係を関係テーブルとして持つことで、撮像された１枚のぶれている画像より正確な被写体位置を算出可能となる。
【０１３６】
（９）  上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した２枚の画像の測距するための画像信号より、ぶれ幅を示すぶれ幅情報を検出するぶれ幅検出手段と、
上記ぶれ幅検出手段で検出されるぶれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ぶれ幅検出手段によって検出した上記ぶれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【０１３７】
（作用効果）
この（９）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段において画像のぶれる幅と、被写体距離の関係を関係テーブルとして持つことで、撮像された２枚のぶれている画像より正確な被写体位置を算出可能となる。
【０１３８】
（１０）  上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した１枚の画像の測距するための画像信号より、像のずれ幅を示すずれ幅情報を検出するずれ幅検出手段と、
上記ずれ幅検出手段で検出されるずれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ずれ幅検出手段によって検出した上記ずれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする（６）又は（７）に記載の撮像装置。
【０１３９】
（対応する実施形態）
この（１０）に記載の撮像装置に関する実施形態は、第４実施形態が対応する。その実施形態において、ずれている画像３８が上記測距するための画像信号に、ずれ幅演算手段４０が上記ずれ幅検出手段に、ＬＵＴ記憶部３０が上記関係テーブルに、被写体距離計算手段３２が上記算出手段に、それぞれ対応する。
【０１４０】
（作用効果）
この（１０）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段において画像のずれる幅と、被写体距離の関係を関係テーブルとして持つことで、撮像された１枚のずれ画像より求まる画像のずれ幅情報を用いて、正確な被写体位置を算出可能となる。
【０１４１】
（１１）  上記被写体距離算出手段は、
上記測距用画像信号取得手段により上記画像生成手段から取得した２枚の画像の測距するための画像信号より、像のずれ幅を示すずれ幅情報を検出するずれ幅検出手段と、
上記ずれ幅検出手段で検出されるずれ幅情報と上記撮像光学系の移動量と焦点距離との関係を保持する関係テーブルと、
上記関係テーブルを参照して、上記ずれ幅検出手段によって検出した上記ずれ幅情報より上記距離情報を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする（６）又は（７）に記載の撮像装置。
【０１４２】
（作用効果）
この（１１）に記載の撮像装置によれば、光学系内に配置された結像位置移動手段において画像のずれる幅と、被写体距離の関係を関係テーブルとして持つことで、撮像された２枚のずれ画像より求まる画像のずれ幅情報を用いて、正確な被写体位置を算出可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、図１（Ｂ）は、第１実施形態の動作概略を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、結像位置移動手段によって撮像位置が変化する様子を示す図であり、図２（Ｂ）は、結像位置移動手段の移動速度変化（等速運動の場合）の例を示す図であり、図２（Ｃ）は、結像位置移動手段の移動速度変化（変速運動の場合）の例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、結像位置移動手段が変速移動時の露光量変化の例を示す図であり、図４（Ｂ）は、露光量を変化させた画像の露光量（ぶれている画像）の変化の例を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、ぶれた撮影画像に関するＰＳＦを１次元にて表した図であり、図５（Ｂ）は、フーリエ変換を行ったＰＳＦを表した図であり、図５（Ｃ）は、フーリエ変換を行ったＰＳＦの振幅スペクトルを絶対値にて表した図である。
【図６】図６は、ＰＳＦの振幅スペクトルを画像例で表した図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、第２実施形態の動作概略を示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【図１０】図１０は、ずれている画像の撮影時の露光量（２重像の場合）の変化の例を示す図である。
【図１１】図１１は、相互相関関数を表す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、図１２（Ｂ）は、第３実施形態の動作概略を示す図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、図１４（Ｂ）は、第４実施形態の動作概略を示す図である。
【図１５】図１５は、第４実施形態に係る撮像装置における合焦位置検出動作の動作フローチャートを示す図である。
【図１６】図１６は、自己相関関数を表す図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…レンズ光学系、  １２…撮像素子、  １４…輝度信号制御部、  １６…輝度信号記憶部、  １８…被写体距離算出手段、  ２０…光学系制御手段、  ２２…結像位置移動手段、  ２４…光学系制御部、  ２６…結像位置移動手段制御部、  ２８…ぶれ幅演算手段、  ３０…ＬＵＴ記憶部、  ３２…被写体距離計算手段、  ３４…ぶれていない画像、  ３６…ぶれている画像、  ３８…ずれている画像、  ４０…ずれ幅演算手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009031431.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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