(57)【要約】【課題】ビデオＡＦでは被写体の位置が絶対値として認識できないため、コントラストピークを求めるためにピントピークの前後にフォーカスレンズを移動させる必要があり、撮影者がレリーズ釦を押下してから、合焦するまでに時間がかかり、撮影チャンスを逃したり、思わぬ瞬間の画像を取得したり、ビデオカメラでは、撮影を開始しているにも係らずピントが合わない画像の撮影を強いることがあった。【解決手段】被写体像を３つに分割する光分離部３と、分割した被写体像をそれぞれ光電変換する３つの撮像素子をもち、この撮像素子の内１つは被写体像の輝度信号のみを取得し、他２つは色信号を取得し、色信号を取得する撮像素子は、輝度信号を取得する撮像素子の撮影光学系からの光学距離に対し、光軸方向前後に配置されている。【選択図】図１
2009092909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、
前記集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部と、
前記第１色信号取得用撮像部により取得された前記第１色信号から前記第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、前記輝度信号取得用撮像部により取得された前記輝度信号から前記輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、前記第２色信号取得用撮像部により取得された前記第２色信号から前記第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を調整するフォーカス制御部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記フォーカス制御部は、前記輝度用コントラスト値がピーク値となるように、前記フォーカスレンズの位置を調整する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１色信号取得用撮像部は、前記第１色用撮像素子の撮像素子面上に設置されている第１色用カラーフィルタを有し、
前記第２色信号取得用撮像部は、前記第２色用撮像素子の撮像素子面上に設置されている第２色用カラーフィルタを有し、
前記輝度信号取得用撮像部は、撮像素子面上にカラーフィルタが設置されていない前記輝度信号用撮像素子を有する、
請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１色用撮像素子、前記輝度用撮像素子、および前記第２色用撮像素子は、前記第１の光路長をＬＣ１とし、前記第２の光路長をＬＹとし、前記第３の光路張をＬＣ２としたとき、
ＬＣ１＜ＬＹ＜ＬＣ２
または
ＬＣ２＜ＬＹ＜ＬＣ１
の関係を満たす位置に、それぞれ、配置されている、
請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記輝度用撮像素子は、画素数が第１の数であり、
前記第１色用撮像素子は、画素数が前記第１の数以下の第２の数であり、
前記第２色用撮像素子は、画素数が前記第１の数以下の第３の数である、
請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記フォーカス制御部は、
前記第１色用コントラスト値を検出する第１色用コントラスト検出部と、
前記輝度用コントラスト値を検出する輝度用コントラスト検出部と、
前記第２色用コントラスト値を検出する第２色用コントラスト検出部と、
前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズを駆動する駆動量および前記フォーカスレンズの駆動方向を決定するフォーカスレンズ駆動量決定部と、
前記駆動量に基づいて、前記駆動方向に前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
を有する、
請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記フォーカスレンズ駆動量決定部は、前記第１色用コントラスト値に第１オフセット値を加えた補正第１色用コントラスト値と、前記第２色用コントラスト値に第２オフセット値を加えた補正第２色用コントラスト値と、前記輝度用コントラスト値と、に基づいて、前記フォーカスレンズを駆動する駆動量および前記フォーカスレンズの駆動方向を決定する、
請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記集光レンズが同一被写体からの光を集光している場合において、
前記補正第１色用コントラスト値の最大値と、前記補正第２色用コントラスト値の最大値と、前記輝度用コントラスト値と、が略同一値となるように、前記第１オフセット値および前記第２オフセット値が設定されている、
請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１色信号、前記第２色信号および前記輝度信号に対して、Ｌａｂ変換を施すことで、前記第１色信号および前記第２色信号からａ成分信号およびｂ成分信号を、前記輝度信号からＬ成分信号を、それぞれ、生成するＬａｂ変換部と、
前記Ｌ成分信号、前記ａ成分信号および前記ｂ成分信号から撮像画像データを生成する画像データ生成部と、
をさらに備える、
請求項１から８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１色用撮像素子および前記第２色用撮像素子は、前記輝度用撮像素子の前記集光レンズからの光学距離に対し、光軸方向前後１〜４Ｆδ内の位置に配置されている、
請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、
前記集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法であって、
前記第１色信号取得用撮像部により取得された前記第１色信号から前記第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、
前記輝度信号取得用撮像部により取得された前記輝度信号から前記輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、
前記第２色信号取得用撮像部により取得された前記第２色信号から前記第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、
前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を調整する、
フォーカス制御方法。
【請求項１２】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、
前記集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるプログラムであって、
前記第１色信号取得用撮像部により取得された前記第１色信号から前記第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、
前記輝度信号取得用撮像部により取得された前記輝度信号から前記輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、
前記第２色信号取得用撮像部により取得された前記第２色信号から前記第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、
前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を調整する、
フォーカス制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１３】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路であって、
前記集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部と、
前記第１色信号取得用撮像部により取得された前記第１色信号から前記第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、前記輝度信号取得用撮像部により取得された前記輝度信号から前記輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、前記第２色信号取得用撮像部により取得された前記第２色信号から前記第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を調整するフォーカス制御部と、
を備える集積回路。
【請求項１４】
被写体からの光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、
前記集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部と、
前記集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、前記光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部と、を備える集積回路であって、
前記第１色信号取得用撮像部により取得された前記第１色信号から前記第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、前記輝度信号取得用撮像部により取得された前記輝度信号から前記輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、前記第２色信号取得用撮像部により取得された前記第２色信号から前記第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、前記第１色用コントラスト値、前記輝度用コントラスト値および前記第２色光用コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を調整するフォーカス制御部を、
を備える集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の撮像素子を用いて画像を取得する撮像装置（カメラ等）において、それぞれの撮像素子で取得される被写体のコントラスト値により、オートフォーカス機能を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型センサなどの撮像素子を用いて、光学像を電気信号に変換し、変換した電気信号をデジタル化して記録するデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置が普及している。
このような撮像装置において、オートフォーカス機能は必須の機能として、一般消費者にも広く認知されている。そして、撮像装置のオートフォーカス機能の高速／高精度化は、ユーザー満足度（顧客満足度）を評価するための一つの指標となっている。一般的に、ほとんどのコンパクトデジタルカメラでは、ビデオＡＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）と呼ばれる方式によりオートフォーカス機能が実現される。ビデオＡＦ方式は、コンパクトデジタルカメラのフォーカスレンズを駆動しながら、被写体のコントラスト値を検出し、コントラスト値のピーク値を求める方式である。具体的には、一度ジャストピント位置（コンパクトデジタルカメラの合焦位置）を通り越すようにフォーカスレンズを駆動して、さらにフォーカスレンズをジャストピント位置に戻すように駆動することでコントラスト値のピーク値を求める方式である。
【０００３】
また、デジタルビデオカメラにおいては、フォーカスレンズを微小な振動（ウォブリング）により動かすことで、コントラスト値の変化を時系列で検出しながら、フォーカスレンズをコントラスト値の高いほうに駆動し続ける、いわゆるウォブリング方式により、動画に対応したオートフォーカス機能を実現している。
コンパクトデジタルカメラにおけるビデオＡＦでは、被写体の３次元空間内の位置情報を絶対的な位置情報として認識できないため、コントラスト値のピーク値を求めるためにピントピークの前後（光軸の前後方向）にフォーカスレンズを移動させ、往復運動させる必要がある。そのため、コンパクトデジタルカメラでは、撮影者がレリーズ釦を押下してから、合焦するまでに時間がかかり、撮影チャンスを逃したり、撮影者が意図しない思わぬ瞬間の画像を取得したりすることがある。
【０００４】
また、デジタルビデオカメラにおいても、撮り始めには被写体の３次元空間内の位置情報が、絶対的な位置情報として認識できないため（３次元空間内でデジタルビデオカメラと被写体との位置関係を特定することができないため）、ウォブリング動作を行う前にコントラスト値のピーク値を求めるために、ピントピークの前後（光軸の前後方向）にフォーカスレンズを移動させ、往復運動させる必要があり、コンパクトカメラの場合と同様に撮影者に不満足な結果を強いることになるおそれがある。
また、デジタルビデオカメラにおいて、高精細の映像信号（例えば、ＨＤＴＶ形式の映像信号）を取得する場合、ウォブリング方式によりオートフォーカス機能を実現させると、フォーカスレンズをウォブリングすることによるピント変化や像倍率変化による変動成分がデジタルカメラにより取得された映像信号上に発生する。そして、この映像信号を表示装置に表示させると、表示された映像上に目視確認できるレベルの変動成分（ピント変化や像倍率変化に起因する変動成分）が発生するという問題点がある。
【０００５】
一方、カメラ（コンパクトデジタルカメラまたはデジタルビデオカメラ）に外光パッシブモジュールを別途設け、ピント位置の方向を検出する方式も提案されている。しかしながら、この方式では、カメラに別途モジュールを配置しなくてはならず、小型化を求められるコンパクトデジタルカメラにおいては、大型化してしまい、また、デジタルビデオカメラにおいても、高倍率ズームの各焦点距離で撮影者が満足するレベルのオートフォーカス機能を実現することは困難である。さらに、カメラに別途モジュールを付けることになるので、コストアップになるという問題点がある。
また、別途モジュールを付けることなく、オートフォーカス機能を実現することができる技術として、特開２００１−６１１５５号公報に開示されている撮像装置（自動合焦装置）がある。
【０００６】
この撮像装置では、被写体からの光をＲ色成分光、Ｇ色成分光およびＢ色成分光に分離する色分解プリズムと、Ｒ色用撮像素子、Ｇ色用撮像素子およびＢ色用撮像素子の３つの撮像素子をそれぞれ光路長が異なるように配置し、各色毎にボケ特性情報を算出することでオートフォーカス機能を実現する。
【特許文献１】特開２００１−６１１５５号公報（第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の撮像装置では、取得した画像（映像）がぼけるという問題点を有している。つまり、従来の撮像装置では、被写体からの光をＲ成分光、Ｇ成分光およびＢ成分光に分離した後、Ｒ色用撮像素子、Ｇ色用撮像素子およびＢ色用撮像素子により、Ｒ成分信号、Ｇ成分信号およびＢ成分信号を取得する。そして、Ｒ成分信号、Ｇ成分信号およびＢ成分信号を合成することで映像信号を取得する。Ｒ色用撮像素子、Ｇ色用撮像素子およびＢ色用撮像素子の３つの撮像素子は、それぞれ光路長が異なるように配置されているので、例えば、Ｇ色用撮像素子に焦点を合わせた場合、Ｒ色用撮像素子およびＢ色用撮像素子については焦点が合っていない状態でＲ成分信号およびＢ成分信号が取得されることになる。この状態で、Ｒ成分信号、Ｇ成分信号およびＢ成分信号を合成して得られた映像信号は、ボケ成分を含むことになる。
【０００８】
特に、撮像装置において、高精細の映像信号（例えば、ＨＤＴＶ形式の映像信号）を取得する場合、このボケ成分による表示映像の劣化が顕著となるという問題点がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、取得される画像（映像）がぼけることなく、かつ、高精度で高速なオートフォーカス機能を実現する撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路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】
【０００９】
第１の発明は、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、フォーカス制御部と、を備える撮像装置である。集光レンズは、被写体からの光を集光する。フォーカスレンズは、集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのレンズである。光分離部は、フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する。第１色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する。輝度信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する。第２色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する。フォーカス制御部は、第１色信号取得用撮像部により取得された第１色信号から第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、輝度信号取得用撮像部により取得された輝度信号から輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、第２色信号取得用撮像部により取得された第２色信号から第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を調整する。
【００１０】
この撮像装置では、それぞれ、光路長の異なる位置に第１色用撮像素子、第２色用撮像素子および輝度用撮像素子は配置されており、それぞれの撮像素子から取得されるコントラスト値の関係（大小関係等）に基づいて、フォーカス制御部により、フォーカスレンズの位置調整が行われる。つまり、この撮像装置では、光路長の異なる位置に配置された撮像素子から取得されるコントラスト値の関係からフォーカスレンズを移動させる方向および移動量が分かるため、高速かつ高精度のオートフォーカス機能を実現させることができる。
なお、この撮像装置において、第１色用撮像素子、第２色用撮像素子および輝度用撮像素子は光路長がそれぞれ異なる位置に配置されていればよく、上記では、光路長の測定基準点（起点）を集光レンズ（集光レンズ（群）の光軸上の中心点とすることが好ましい。）としたが、これに限定されることはなく、光軸上の他の点であってもよいことは言うまでもない。
【００１１】
また、光軸上の基準点から輝度用撮像素子までの光路長が、光軸上の基準点から第１色用撮像素子までの光路長と、光軸上の基準点から第２色用撮像素子までの光路長との間の値であることが好ましいが、これに限定されることはなく、例えば、光軸上の基準点から第１色用撮像素子までの光路長が、光軸上の基準点から輝度用撮像素子までの光路長と、光軸上の基準点から第２色用撮像素子までの光路長との間の値となるように配置されるものであってもよい。
第２の発明は、第１の発明であって、フォーカス制御部は、輝度用コントラスト値がピーク値となるように、フォーカスレンズの位置を調整する。
この撮像装置において、フォーカス制御部は、輝度用コントラスト値がピーク値となるように、フォーカスレンズの位置を調整するので、高精度の画像（映像）を取得することができる。この撮像装置では、輝度用コントラスト値がピーク値となるようにフォーカス制御を行う。つまり、この撮像装置では、輝度用撮像素子に合焦させるように、フォーカス制御を行うので、第１色用撮像素子および第２色用撮像素子には合焦していない状態での信号が取得されることになる。色情報に対する人間の視覚特性上の感度は、輝度情報に対する感度に比べて低いため、このような状態により取得された輝度信号（合焦状態で取得される信号）、第１色信号（合焦状態から若干ずれた状態で取得される信号）および第２色信号（合焦状態から若干ずれた状態で取得される信号）から取得される画像（映像）は高精度なものとすることができる。
【００１２】
なお、「ピーク値」とは、最大値および極大値を含む概念である。
第３の発明は、第１または第２の発明であって、第１色信号取得用撮像部は、第１色用撮像素子の撮像素子面上に設置されている第１色用カラーフィルタを有する。そして、第２色信号取得用撮像部は、第２色用撮像素子の撮像素子面上に設置されている第２色用カラーフィルタを有する。そして、輝度信号取得用撮像部は、撮像素子面上にカラーフィルタが設置されていない輝度信号用撮像素子を有する。
この撮像装置では、輝度用撮像素子の撮像素子面上にはカラーフィルタが設置されていないため、カラーフィルタにより光損失のない輝度信号を取得することができる。これにより、この撮像装置により取得される画像（映像）が高精度のもの（特に輝度情報において高精度のもの）となる。
【００１３】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明であって、第１色用撮像素子、輝度用撮像素子、および第２色用撮像素子は、第１の光路長をＬＣ１とし、第２の光路長をＬＹとし、第３の光路張をＬＣ２としたとき、
ＬＣ１＜ＬＹ＜ＬＣ２
または
ＬＣ２＜ＬＹ＜ＬＣ１
の関係を満たす位置に、それぞれ、配置されている。
これにより、輝度用撮像素子の光軸上の位置が、第１色用撮像素子の光軸上の位置と第１色用撮像素子の光軸上の位置との間となるので、撮像装置の合焦動作をさらに高速かつ正確に行うことができる。
【００１４】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明であって、輝度用撮像素子は、画素数が第１の数であり、第１色用撮像素子は、画素数が第１の数以下の第２の数であり、第２色用撮像素子は、画素数が第１の数以下の第３の数である。
この撮像装置では、色用撮像素子の画素数が少ないため、撮像装置の製造コストを低減することができる。なお、色情報に対する人間の視覚特性上の感度は、輝度情報に対する感度に比べて低いため、色用撮像素子の画素数を少なくしても、この撮像装置により取得される画像（映像）は、十分な精度のものとすることができる。
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明であって、フォーカス制御部は、第１色用コントラスト値を検出する第１色用コントラスト検出部と、輝度用コントラスト値を検出する輝度用コントラスト検出部と、第２色用コントラスト値を検出する第２色用コントラスト検出部と、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズを駆動する駆動量およびフォーカスレンズの駆動方向を決定するフォーカスレンズ駆動量決定部と、駆動量に基づいて、駆動方向にフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、を有する。
【００１５】
第７の発明は、第６の発明であって、フォーカスレンズ駆動量決定部は、第１色用コントラスト値に第１オフセット値を加えた補正第１色用コントラスト値と、第２色用コントラスト値に第２オフセット値を加えた補正第２色用コントラスト値と、輝度用コントラスト値と、に基づいて、フォーカスレンズを駆動する駆動量およびフォーカスレンズの駆動方向を決定する。
第８の発明は、第７の発明であって、集光レンズが同一被写体からの光を集光している場合において、補正第１色用コントラスト値の最大値と、補正第２色用コントラスト値の最大値と、輝度用コントラスト値と、が略同一値となるように、第１オフセット値および第２オフセット値が設定されている。
この撮像装置では、補正第１色用コントラスト値と、補正第２色用コントラスト値とが、輝度用コントラスト値と同レベルになるように補正されているため、補正第１色用コントラスト値、補正第２色用コントラスト値、および輝度用コントラスト値の大小関係を比較するだけでフォーカスレンズを移動させる方向を決定することができる。
【００１６】
第９の発明は、第１から第８のいずれかの発明であって、Ｌａｂ変換部と、画像データ生成部と、をさらに備える。Ｌａｂ変換部は、第１色信号、第２色信号および輝度信号に対して、Ｌａｂ変換を施すことで、第１色信号および第２色信号からａ成分信号およびｂ成分信号を、輝度信号からＬ成分信号を、それぞれ、生成する。画像データ生成部は、Ｌ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号から撮像画像データを生成する。
この撮像装置では、焦点の合っている輝度用撮像素子から取得される信号からＬ成分信号を取得し、焦点が若干ずれている色用撮像素子から取得される信号からａ成分信号およびｂ成分信号を取得する。そして、高精度のＬ成分信号と、人間の視覚特性上それ程高い精度を要求されない色信号であるａ成分信号およびｂ成分信号とから合成処理により撮像画像データが取得されるので、十分精度の高い撮像画像データを取得することができる。
【００１７】
また、この撮像装置では、撮像画像データを輝度情報と色情報との合成処理、いわゆるＬａｂ合成処理によって生成するため、画素位置の合わせ込みが不要である。つまり、例えば、従来のＲＧＢ用の３つの撮像素子を有する撮像装置では、画素位置の厳密な位置合わせが必要となるが、この撮像装置では、従来程の厳密な画素位置合わせの必要はない。
第１０の発明は、第１から第９のいずれかの発明であって、第１色用撮像素子および第２色用撮像素子は、輝度用撮像素子の集光レンズからの光学距離に対し、光軸方向前後１〜４Ｆδ内の位置に配置されている。
第１１の発明は、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法である。集光レンズは、被写体からの光を集光する。フォーカスレンズは、集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのレンズである。光分離部は、フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する。第１色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する。輝度信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する。第２色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する。そして、このフォーカス制御方法では、第１色信号取得用撮像部により取得された第１色信号から第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求める。そして、輝度信号取得用撮像部により取得された輝度信号から輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求める。そして、第２色信号取得用撮像部により取得された第２色信号から第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求める。そして、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を調整する。
【００１８】
これにより、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏するフォーカス制御方法を実現することができる。
第１２の発明は、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられるフォーカス制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
集光レンズは、被写体からの光を集光する。フォーカスレンズは、集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのレンズである。光分離部は、フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する。第１色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する。輝度信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する。第２色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する。そして、フォーカス制御方法では、第１色信号取得用撮像部により取得された第１色信号から第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求める。そして、輝度信号取得用撮像部により取得された輝度信号から輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求める。そして、第２色信号取得用撮像部により取得された第２色信号から第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求める。そして、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を調整する。
【００１９】
これにより、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏するフォーカス制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを実現することができる。
第１３の発明は、被写体からの光を集光する集光レンズと、集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのフォーカスレンズと、フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する光分離部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路である。
第１色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する。輝度信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する。第２色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する。フォーカス制御部は、第１色信号取得用撮像部により取得された第１色信号から第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、輝度信号取得用撮像部により取得された輝度信号から輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、第２色信号取得用撮像部により取得された第２色信号から第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を調整する。
【００２０】
これにより、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、を備える撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。
第１４の発明は、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路である。
集光レンズは、被写体からの光を集光する。フォーカスレンズは、集光レンズにより集光された光のフォーカス位置を調整するためのレンズである。光分離部は、フォーカスレンズを通過した光を、少なくとも３つの経路に分離する。第１色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第１の光路長となる位置に配置された第１色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する。輝度信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第２の光路長となる位置に配置された輝度用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する。第２色信号取得用撮像部は、集光レンズからの距離が第３の光路長となる位置に配置された第２色用撮像素子を有し、光分離部により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する。
【００２１】
フォーカス制御部は、第１色信号取得用撮像部により取得された第１色信号から第１色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第１色用コントラスト値を求め、輝度信号取得用撮像部により取得された輝度信号から輝度用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する輝度用コントラスト値を求め、第２色信号取得用撮像部により取得された第２色信号から第２色用撮像素子に入射された光のコントラスト値に対応する第２色用コントラスト値を求め、第１色用コントラスト値、輝度用コントラスト値および第２色光用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を調整する。
これにより、集光レンズと、フォーカスレンズと、光分離部と、第１色信号取得用撮像部と、輝度信号取得用撮像部と、第２色信号取得用撮像部と、を備える撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、取得される画像（映像）がぼけることなく、かつ、高精度で高速なオートフォーカス機能を実現する撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路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】
【００２３】
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
＜１．１：撮像装置の構成＞
図１に、第１実施形態に係る撮像装置１００の概略構成図を示す。図２に、撮像装置１００の撮影レンズ系ＬＥＮと、光分離部３と、輝度信号取得用撮像部４０と、第１色信号取得用撮像部４１と、第２色信号取得用撮像部４２と、概略構成図を示す。
撮像装置１００は、被写体からの光を集光する集光レンズ１およびフォーカスを調整するためのフォーカスレンズ２を含む撮影レンズ系ＬＥＮと、撮影レンズ系ＬＥＮからの光を３つの経路に分離する光分離部３と、光分離部３により分離された光を光電変換により輝度信号として取得する輝度信号取得用撮像部４０と、光分離部３により分離された光を光電変換により第１色信号として取得する第１色信号取得用撮像部４１と、光分離部３により分離された光を光電変換により第２色信号として取得する第２色信号取得用撮像部４２と、を備える。また、撮像装置１００は、輝度信号取得用撮像部４０により取得された輝度信号から輝度用コントラスト値を検出する輝度用コントラスト検出部５０と、第１色信号取得用撮像部４１により取得された第１色信号から第１色用コントラスト値を検出する第１色用コントラスト検出部５１と、第２色信号取得用撮像部４２により取得された第２色信号から第２色用コントラスト値を検出する第２色用コントラスト検出部５２と、を備える。さらに、撮像装置１００は、輝度用コントラスト値、第１色用コントラスト値および第２色用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズ駆動量を決定するフォーカスレンズ駆動量決定部６と、フォーカスレンズ駆動量決定部６により決定されたフォーカスレンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズ２を駆動するフォーカスレンズ駆動部７と、を備える。また、撮像装置１００は、Ｌａｂ変換部８と、撮像画像データ生成部９と、を備える。
【００２４】
撮影レンズ系ＬＥＮは、被写体からの光を集光する集光レンズ１およびフォーカスを調整するためのフォーカスレンズ２を有しており、被写体からの光を集光し、光分離部３へ出力する。集光レンズ１およびフォーカスレンズは、単独のレンズから構成されても良く、また、複数のレンズ群から構成されてもよい。
フォーカスレンズ２は、フォーカスレンズ駆動部７により、光軸の前後方向に移動することができるように設置されている。そして、フォーカスレンズ駆動部７により、フォーカスレンズ２を光軸の前後方向に移動することで、撮像装置１００において、フォーカス調整機能が実現される。
光分離部３は、撮影レンズ系ＬＥＮからの光を３つの異なる経路に分離し、分離した光を輝度信号取得用撮像部４０、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２に、それぞれ、出力する。光分離部３として、光学プリズムを用いることが好ましい。
【００２５】
輝度信号取得用撮像部４０は、撮像素子を有しており、光分離部３により分離された光を受け、光電変換により、輝度信号として取得し、取得した輝度信号を輝度用コントラスト検出部５０およびＬａｂ変換部８に出力する。そして、輝度信号取得用撮像部４０は、図２に示す輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面の中心点（光軸に直交する点）であるＦ点と図２に示すＢ点との光路長が、Ｌ１＋Ｌ２となる位置に配置されている。また、輝度信号取得用撮像部４０は、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面にカラーフィルタを設置しない構成とする。これにより、輝度信号取得用撮像部４０では、カラーフィルタによる光のロス（損失）がないので、輝度信号取得用撮像部４０における光電変換効率を高くすることができ、輝度信号取得用撮像部４０により取得される輝度信号を精度の高いもの（高コントラスト、高Ｓ／Ｎ比を実現することができる信号）とすることができる。なお、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサを用いることが好ましい。
【００２６】
第１色信号取得用撮像部４１は、撮像素子を有しており、光分離部３により分離された光を受け、光電変換により、第１色信号として取得し、取得した第１色信号を第１色用コントラスト検出部５１およびＬａｂ変換部８に出力する。そして、第１色信号取得用撮像部４１は、図２に示す第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面の中心点（光軸に直交する点）であるＧ点と図２に示すＢ点との光路長が、Ｌ１＋Ｃ１となる位置に配置されている。また、第１色信号取得用撮像部４１は、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面にカラーフィルタを設置する構成とする。なお、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサを用いることが好ましい。また、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子は、色信号取得用であるので、輝度信号ほどの精度は必要ないので、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子として、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子より画素数が少ない撮像素子を用いるようにしてもよい。カラーフィルタとしては、例えば、ベイヤ配列のカラーフィルタを用いることが好ましい。
【００２７】
第２色信号取得用撮像部４２は、撮像素子を有しており、光分離部３により分離された光を受け、光電変換により、第２色信号として取得し、取得した第２色信号を第２色用コントラスト検出部５２およびＬａｂ変換部８に出力する。そして、第２色信号取得用撮像部４２は、図２に示す第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面の中心点（光軸に直交する点）であるＤ点と図２に示すＢ点との光路長が、Ｃ２＋Ｃ３となる位置に配置されている。また、第２色信号取得用撮像部４２は、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面にカラーフィルタを設置する構成とする。なお、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサを用いることが好ましい。また、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子は、色信号取得用であるので、輝度信号ほどの精度は必要ないので、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子として、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子より画素数が少ない撮像素子を用いるようにしてもよい。カラーフィルタとしては、例えば、ベイヤ配列のカラーフィルタを用いることが好ましい。
【００２８】
そして、輝度信号取得用撮像部４０と、第１色信号取得用撮像部４１と、第２色信号取得用撮像部４２とは、
Ｌ１＋Ｃ１＜Ｌ１＋Ｌ２＜Ｃ２＋Ｃ３
あるいは、
Ｃ２＋Ｃ３＜Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌ１＋Ｃ１
を満足する位置に、それぞれ、配置されている。
輝度用コントラスト検出部５０は、輝度信号取得用撮像部４０により取得された輝度信号を入力とし、輝度信号から輝度用コントラスト値を検出し、検出した輝度用コントラスト値をフォーカスレンズ駆動量決定部６のフォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力する。
【００２９】
第１色用コントラスト検出部５１は、第１色信号取得用撮像部４１により取得された第１色信号を入力とし、第１色信号から第１色用コントラスト値を検出し、検出した第１色用コントラスト値をフォーカスレンズ駆動量決定部６の第１色用加算器６１に出力する。
第２色用コントラスト検出部５２は、第２色信号取得用撮像部４２により取得された第２色信号を入力とし、第２色信号から第２色用コントラスト値を検出し、検出した第２色用コントラスト値をフォーカスレンズ駆動量決定部６の第２色用加算器６２に出力する。
フォーカスレンズ駆動量決定部６は、第１色用加算器６１と、第２色用加算器６２と、フォーカスレンズ駆動量算出部６３と、を有する。
第１色用加算器６１は、第１色用コントラスト検出部５１から出力される第１色用コントラスト値および第１オフセット値を入力とし、第１色用コントラスト値および第１オフセット値を加算し、加算した結果（以下、これを「補正第１色用コントラスト値」という。）をフォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力する。なお、第１オフセット値は、撮像装置１００のＲＯＭ等の記憶装置（不図示）に予め記憶しておくことが好ましい。第１オフセット値については、後述する。
【００３０】
第２色用加算器６２は、第２色用コントラスト検出部５２から出力される第２色用コントラスト値および第２オフセット値を入力とし、第２色用コントラスト値および第２オフセット値を加算し、加算した結果（以下、これを「補正第２色用コントラスト値」という。）をフォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力する。なお、第２オフセット値は、撮像装置１００のＲＯＭ等の記憶装置（不図示）に予め記憶しておくことが好ましい。第２オフセット値については、後述する。
フォーカスレンズ駆動量算出部６３は、輝度用コントラスト検出部５０から出力された輝度用コントラスト値、第１色用加算器６１から出力された補正第１色用コントラスト値、および第２色用加算器６２から出力された補正第２色用コントラスト値を入力とし、輝度用コントラスト値、補正第１色用コントラスト値および補正第２色用コントラスト値に基づいて、フォーカスレンズを移動（駆動）させる方向および駆動量を算出する。そして、フォーカスレンズ駆動量算出部６３は、算出したフォーカスレンズを移動（駆動）させる方向および駆動量についての情報をフォーカスレンズ駆動部７に出力する。
【００３１】
フォーカスレンズ駆動部７は、フォーカスレンズ駆動量算出部６３から出力されるフォーカスレンズを移動（駆動）させる方向および駆動量についての情報を入力とし、フォーカスレンズ２を、フォーカスレンズ駆動量算出部６３で決定された移動（駆動）方向に、フォーカスレンズ駆動量算出部６３で決定された駆動量だけ移動させることにより、撮像装置１００におけるフォーカス調整を行う。
Ｌａｂ変換部８は、輝度信号取得用撮像部４０から出力される輝度信号、第１色信号取得用撮像部４１から出力される第１色信号、および第２色信号取得用撮像部４２から出力される第２色信号を入力とし、輝度信号取得用撮像部４０から出力される輝度信号をＬａｂ色空間のＬ成分信号に変換する（輝度信号をそのままＬ成分信号としてもよい）。そして、Ｌａｂ変換部８は、第１色信号取得用撮像部４１から出力される第１色信号をＬａｂ色空間のａ成分信号に変換し、第２色信号取得用撮像部４２から出力される第２色信号をＬａｂ色空間のｂ成分信号に変換する。または、第１色信号取得用撮像部４１から出力される第１色信号と第２色信号取得用撮像部４２から出力される第２色信号を合成した上で、ａ成分信号、ｂ成分信号に変換しても良い。そして、Ｌａｂ変換部８は、Ｌ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号を撮像画像データ生成部９に出力する。
【００３２】
撮像画像データ生成部９は、Ｌａｂ変換部８から出力されるＬ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号を入力として、Ｌ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号を合成することにより撮像画像データを生成する。そして、撮像装置１００は、撮像画像データ生成部９により生成された撮像画像データを撮像装置１００の記憶部（不図示）に記憶する。また、撮像装置１００は、撮像画像データ生成部９により生成された撮像画像データを撮像装置１００の表示部（不図示）に表示する。
＜１．２：撮像装置の動作＞
以上のように構成された撮像装置１００の動作について、以下、説明する。
被写体からの光は、集光レンズ１で集光され、フォーカスレンズ２を通過し、光分離部３に入射される。なお、ここで、光分離部３は、図２に示すように、プリズム３ａ、プリズム３ｂおよびプリズム３ｃから構成されるものとして、以下説明する。
【００３３】
図２に示すように、フォーカスレンズ２を通過した光は、プリズム３ａにより、上方にその光路が折り曲げられ、第２色信号取得用撮像部４２に導かれる。また、プリズム３ｂにより、プリズム３ａとプリズム３ｂの接合面を透過した光は、下方にその光路が折り曲げられ、第１色信号取得用撮像部４１に導かれる。また、プリズム３ｃにより、プリズム３ｂとプリズム３ｃの接合面を透過した光は、輝度信号取得用撮像部４０に導かれる。
プリズム３ａとプリズム３ｂの接合面と光軸の交わる点であるＢ点を基準として、それぞれの撮像部の撮像素子の撮像素子面の中心点（光軸と直交する点）（図２のＤ点、Ｆ点およびＧ点）までの光学的光路長は以下の関係になっている。
つまり、Ｂ点からＧ点の距離（Ｂ点から第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子までの光学的光路長）がＬ１＋Ｃ１であり、Ｂ点からＤ点までの距離（Ｂ点から第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子までの光学的光路長）がＣ２＋Ｃ３であり、Ｂ点からＦ点までの距離（Ｂ点から輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子までの光学的光路長）がＬ１＋Ｌ２であるので、これらの光学的光路長が以下の関係になるように、光分離部（プリズム）３を構成するプリズム３ａ、３ｂおよび３ｃの大きさおよび形状が決定される。
【００３４】
Ｌ１＋Ｃ１＞Ｌ１＋Ｌ２＞Ｃ２＋Ｃ３
または
Ｌ１＋Ｃ１＜Ｌ１＋Ｌ２＜Ｃ２＋Ｃ３
なお、光学的光路長の関係は、上記のように、２つの色信号取得用撮像部（第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２）の撮像素子までの光学的光路長が輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子までの光学的光路長を挟んでいる条件を満たすものであれば、各撮像素子の位置関係は、図２に示した位置に限定されることはなく、他の組合せであっても良いことを言うまでもない。また、撮影レンズ系ＬＥＮからの光を３つに分離する光分離部（プリズム）３の構成も、上記条件を満たすものであればよく、図２の構成に限定されないことは言うまでもない。
【００３５】
光分離部３により分離された３つの光は、それぞれ、輝度信号取得用撮像部４０により輝度信号に、第１色信号取得用撮像部４１により第１色信号に、第２色信号取得用撮像部４２により第２色信号に、変換される。
輝度信号は、輝度用コントラスト検出部５０に入力され、輝度用コントラスト検出部５０により輝度信号のコントラスト値である輝度用コントラスト値が検出される。
第１色信号は、第１色用コントラスト検出部５１に入力され、第１色用コントラスト検出部５１により第１色信号のコントラスト値である第１色用コントラスト値が検出される。
第２色信号は、第２色用コントラスト検出部５２に入力され、第２色用コントラスト検出部５２により第２色信号のコントラスト値である第１色用コントラスト値が検出される。
【００３６】
ここで、コントラスト値の検出方法として、例えば、それぞれの撮像部の撮像素子の撮像面上の一定数の画素（一定領域に存在する画素）から取得される信号値の積分値とすることでコントラスト値を検出することができる。
第１色用コントラスト値は、第１色用加算器６１で、第１オフセット値と加算され、補正第１色用コントラスト値としてフォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力される。
第２色用コントラスト値は、第２色用加算器６２で、第２オフセット値と加算され、補正第２色用コントラスト値としてフォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力される。
また、輝度用コントラスト値は、フォーカスレンズ駆動量算出部６３に出力される。
（１．２．１：第１オフセット値と第２オフセット値について）
ここで、第１オフセット値と第２オフセット値について説明する。
【００３７】
図３に、光軸方向の位置とコントラスト値との関係を表すグラフを示す。
図４から図６に、各撮像部（輝度信号取得用撮像部４０、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２）の撮像素子とフォーカスレンズ２との位置関係を示した模式図を示す。なお、図４から図６は、屈曲する光路を直線として表示させ、光路長と各撮像部の撮像素子とフォーカスレンズ２との位置関係を比較しやすいように便宜的に表示させたものである。そして、図４から図６に示すように光軸方向を設定する。
図３は、各撮像部４０、４１および４２とフォーカスレンズ２との位置関係が図４の状態にある場合の光軸方向の位置とコントラスト値との関係を示している。
図３（ａ）〜（ｃ）は、横軸に光軸上の位置をとり、縦軸にコントラスト値をとったグラフである。図３（ａ）は、第２色信号取得用撮像部４２によるコントラスト値（第１色用コントラスト値）と光軸位置との関係を示すグラフである。図３（ｂ）は、輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）と光軸上の位置との関係を示すグラフである。そして、図３（ｃ）は、第１色信号取得用撮像部４１によるコントラスト値（第１色用コントラスト値）と光軸上の位置との関係を示すグラフである。
【００３８】
また、光軸は、図４〜図６に示したようにとるものとし、撮像装置１００において、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面の位置が合焦点となる位置を光軸上の原点として、以下説明する。また、説明便宜のため、図４に示すように、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面の光軸上の位置が「−α」（αは正の数）であり、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面の光軸上の位置が「β」（βは正の数）であるものとして、以下説明する。つまり、光路長の関係が
Ｌ１＋Ｃ１＞Ｌ１＋Ｌ２＞Ｃ２＋Ｃ３
であり、
（Ｌ１＋Ｃ１）−（Ｌ１＋Ｌ２）＝β
（Ｌ１＋Ｌ２）−（Ｃ２＋Ｃ３）＝α
であるものとして、以下説明する。
【００３９】
図３（ａ）の実線は、フォーカスレンズ２を動かし焦点位置（合焦点）を光軸方向に移動させた場合に第２色信号取得用撮像部４２により取得されるコントラスト値（第１色用コントラスト値）の変化の様子（特性）の一例を示している。
図３（ｂ）の実線は、フォーカスレンズ２を動かし焦点位置（合焦点）を光軸方向に移動させた場合に輝度信号取得用撮像部４０により取得されるコントラスト値（輝度用コントラスト値）の変化の様子（特性）の一例を示している。
図３（ｃ）の実線は、フォーカスレンズ２を動かし焦点位置（合焦点）を光軸方向に移動させた場合に第１色信号取得用撮像部４１により取得されるコントラスト値（第１色用コントラスト値）の変化の様子（特性）の一例を示している。
図３から分かるように、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面にはカラーフィルタが設置されていないので、コントラスト値の値が高い。一方、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面には、それぞれ、カラーフィルタが設置されているため、第１色信号取得用撮像部によるコントラスト値（最大値はＢ点のコントラスト値で、Ｂ点のコントラスト値は、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面が合焦点に位置する場合のコントラスト値に相当する。）は、輝度信号取得用撮像部４０により取得されるコントラスト値より低い値となっている。さらに、第１色信号取得用撮像部４１は、第２色信号取得用撮像部４２よりも光軸上の位置が遠い位置にあるので、第１色信号取得用撮像部４１により取得されるコントラスト値は、第２色信号取得用撮像部４２のコントラスト値（最大値は、Ｃ点のコントラスト値で、Ｃ点のコントラスト値は、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面が合焦点に位置する場合のコントラスト値に相当する。）よりも低い値となっている。
【００４０】
そこで、図３に示すように、Ａ点のコントラスト値とＣ点のコントラスト値との差を求め、その値を第２オフセット値とし、Ａ点のコントラスト値とＢ点のコントラスト値との差を求め、その値を第１オフセット値として求める。
この第１オフセット値および第２オフセット値は、例えば、撮像装置１００の製造時（あるいは製造後）に、所定のテストパターンを被写体としてコントラスト値の最大値（図３のＡ点のコントラスト値、Ｂ点のコントラスト値およびＣ点のコントラスト値）を求め、その求めた最大値に対して上述したような演算（差をとる演算）を行うことで算出される。そして、算出された第１オフセット値および第２オフセット値は、各コントラスト値の最大値（図３のＡ点のコントラスト値、Ｂ点のコントラスト値およびＣ点のコントラスト値）とともに、例えば、撮像装置１００のＲＯＭ等の記憶装置（不図示）に記憶しておく。なお、第１オフセット値、第２オフセット値、各コントラスト値の最大値、およびそれ以外の特徴点（光軸上の位置−コントラスト値特性を決定させる特徴点）のデータを撮像装置１００のＲＯＭ等の記憶装置（不図示）に記憶するようにしてもよい。このようにすることで、光分離部（プリズム）３による光量損失差、撮像素子の固体差、輝度用撮像素子と色用撮像素子の差であるカラーフィルタの有無などの影響により各撮像部により取得されるコントラスト値のばらつき等も吸収することができる。
【００４１】
なお、第１オフセット値および第２オフセット値は、各コントラスト値の最大値（図３のＡ点のコントラスト値、Ｂ点のコントラスト値およびＣ点のコントラスト値）は、撮像装置１００の使用時に求めるようにしてもよい。
以上のようにして求められた（設定された）第１オフセット値および第２オフセット値を加算されたコントラスト値である補正第１色用コントラスト値および補正第２色用コントラススト値は、フォーカスレンズ駆動量算出部６３に入力される。
そして、フォーカスレンズ駆動量算出部６３では、輝度用コントラスト値、補正第１色用コントラスト値および補正第２色用コントラススト値に基づいて、フォーカスレンズ２の光軸上の移動方向および移動量（駆動量）が決定される。
（１．２．２：フォーカスレンズの移動方向および移動量の決定方法について）
次に、フォーカスレンズ駆動量算出部６３でのフォーカスレンズ２の光軸上の移動方向および移動量（駆動量）の決定方法について説明する。
【００４２】
図７は、撮像装置１００において、ピント位置が光軸方向前方にある、いわゆる前ピン状態における光軸上の位置と各撮像部により取得されるコントラスト値との関係を示している。つまり、図５の状態における光軸上の位置と各撮像部により取得されるコントラスト値との関係を示している。なお、図７（ａ）が第２色信号取得用撮像部４２についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものであり、図７（ｂ）が輝度信号取得用撮像部４０についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものであり、図７（ｃ）が第１色信号取得用撮像部４１についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものである。
図８は、撮像装置１００において、ピント位置が光軸方向後方にある、いわゆる後ピン状態における光軸上の位置と各撮像部により取得されるコントラスト値との関係を示している。つまり、図６の状態における光軸上の位置と各撮像部により取得されるコントラスト値との関係を示している。なお、図８（ａ）が第２色信号取得用撮像部４２についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものであり、図８（ｂ）が輝度信号取得用撮像部４０についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものであり、図８（ｃ）が第１色信号取得用撮像部４１についての光軸上の位置とコントラスト値との関係を示すものである。
【００４３】
≪前ピン状態の場合≫
まず、図７の前ピン状態の場合について説明する。
この場合、図７（ａ）に示すように、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「−α」の位置にあるので、第２色信号取得用撮像部４２により取得されるコントラスト値（第２色用コントラスト値）は、Ｃ点に相当する値（この値を「Ｃ」と表現することにする。）である。そして、補正第２色用コントラスト値は、Ｃ＋（第２オフセット値）となる。
また、図７（ｂ）に示すように、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「０」の位置にあるので、輝度信号取得用撮像部４０により取得されるコントラスト値（輝度用コントラスト値）は、Ａ点に相当する値（この値を「Ａ」と表現することにする。）
である。
【００４４】
また、図７（ｃ）に示すように、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「＋β」の位置にあるので、第１色信号取得用撮像部４１により取得されるコントラスト値（第１色用コントラスト値）は、Ｂ点に相当する値（この値を「Ｂ」と表現することにする。）である。そして、補正第１色用コントラスト値は、Ｂ＋（第１オフセット値）となる。
この場合、
Ｃ＋（第２オフセット値）＞Ａ＞Ｂ＋（第１オフセット値）            （式１）
となるので、撮像装置１００の焦点位置（合焦点）が第２色信号取得用撮像部４２の近くに存在することが分かる。そして、第２色信号取得用撮像部４２は、輝度信号取得用撮像部４０よりも光軸上の位置が前方にあることは予め分かっているので、図５に示すように、光軸方向の（＋）方向（プラスの方向）に移動させれば良いことが分かる。
【００４５】
つまり、（式１）の関係となっていることが分かれば、フォーカスレンズ２の移動方向を決定することができる。そして、この決定処理は、フォーカスレンズ駆動量算出部６３により実行される。
そして、フォーカスレンズ駆動量算出部により決定された移動方向にフォーカスレンズ２を移動させると、輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）の値（出力）は大きくなり、図７のコントラスト値の特性を示すカーブ（曲線）が図７の右方向に移動していくことになる。
ここで、フォーカスレンズ駆動量決定部６により、第２色信号取得用撮像部４２のコントラスト値Ｃの値（出力）（あるいは、補正第２色用コントラスト値）をモニタすることで、輝度信号取得用撮像部４０のコントラスト値Ａの値（出力）が最大になる前に第２色信号取得用撮像部４２のコントラスト値Ｃが最大値を向かえ、更に低下していくことを確認することができる。
【００４６】
この時点で、第２色信号取得用撮像部４２における合焦位置（合焦点）が確認できたことになる。撮像装置１００において、輝度信号取得用撮像部４０と第２色信号取得用撮像部４２は、所定の光学的光路長ずらして配置していることが予め分かっている。そのため、撮像装置１００では、第２色信号取得用撮像部４２における合焦位置から、フォーカスレンズ２をどれだけ駆動すれば、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦するか、容易に演算することが可能となり、直ちに最適なピント位置に駆動することが可能なとなる。そして、撮像装置１００では、輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）と、第２色信号取得用撮像部４２における合焦位置のコントラスト値Ｃに第２オフセット値を加えた値とを比較することにより、正しく輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦しているか否かを判定することも可能となる。
【００４７】
さらに、撮像装置１００では、第１色信号取得用撮像部の撮像素子の撮像面の合焦位置のコントラスト値（第１色用コントラスト値）Ｂに第１オフセット値を加えた値と輝度用コントラスト値とを比較する処理を加えることで、より正確に輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦しているか否かを判定することができる。
≪後ピン状態の場合≫
次に、図８の後ピン状態の場合について説明する。
この場合、図８（ａ）に示すように、第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「−α」の位置にあるので、第２色信号取得用撮像部４２により取得されるコントラスト値（第２色用コントラスト値）は、Ｃ点に相当する値（この値を「Ｃ」と表現することにする。）である。そして、補正第２色用コントラスト値は、Ｃ＋（第２オフセット値）となる。
【００４８】
また、図８（ｂ）に示すように、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「０」の位置にあるので、輝度信号取得用撮像部４０により取得されるコントラスト値（輝度用コントラスト値）は、Ａ点に相当する値（この値を「Ａ」と表現することにする。）である。
また、図８（ｃ）に示すように、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子の撮像面は、光軸上の位置が「＋β」の位置にあるので、第１色信号取得用撮像部４１により取得されるコントラスト値（第１色用コントラスト値）は、Ｂ点に相当する値（この値を「Ｂ」と表現することにする。）である。そして、補正第１色用コントラスト値は、Ｂ＋（第１オフセット値）となる。
【００４９】
この場合、
Ｃ＋（第２オフセット値）＜Ａ＜Ｂ＋（第１オフセット値）            （式２）
となるので、撮像装置１００の焦点位置（合焦点）が第１色信号取得用撮像部４１の近くに存在することが分かる。そして、第１色信号取得用撮像部４１は、輝度信号取得用撮像部４０よりも光軸上の位置が後方にあることは予め分かっているので、図６に示すように、光軸方向の（−）方向（マイナスの方向）に移動させれば良いことが分かる。
つまり、（式２）の関係となっていることが分かれば、フォーカスレンズ２の移動方向を決定することができる。そして、この決定処理は、フォーカスレンズ駆動量算出部６３により実行される。
そして、フォーカスレンズ駆動量算出部により決定された移動方向にフォーカスレンズ２を移動させると、輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）の値（出力）は大きくなり、図７のコントラスト値の特性を示すカーブ（曲線）が図８の左方向に移動していくことになる。
【００５０】
ここで、フォーカスレンズ駆動量決定部６により、第１色信号取得用撮像部４１のコントラスト値Ｂの値（出力）（あるいは、補正第１色用コントラスト値）をモニタすることで、輝度信号取得用撮像部４０のコントラスト値Ａの値（出力）が最大になる前に第１色信号取得用撮像部４１のコントラスト値Ｂが最大値を向かえ、更に低下していくことを確認することができる。
この時点で、第１色信号取得用撮像部４１における合焦位置（合焦点）が確認できたことになる。撮像装置１００において、輝度信号取得用撮像部４０と第１色信号取得用撮像部４１は、所定の光学的光路長ずらして配置していることが予め分かっている。そのため、撮像装置１００では、第１色信号取得用撮像部４１における合焦位置から、フォーカスレンズ２をどれだけ駆動すれば、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦するか、容易に演算することが可能となり、直ちに最適なピント位置に駆動することが可能なとなる。そして、撮像装置１００では、輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）と、第１色信号取得用撮像部４１における合焦位置のコントラスト値Ｂに第１オフセット値を加えた値とを比較することにより、正しく輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦しているか否かを判定することも可能となる。
【００５１】
さらに、撮像装置１００では、第２色信号取得用撮像部の撮像素子の撮像面の合焦位置のコントラスト値（第２色用コントラスト値）Ｃに第２オフセット値を加えた値と輝度用コントラスト値とを比較する処理を加えることで、より正確に輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に合焦しているか否かを判定することができる。
撮像装置１００では、フォーカスレンズ２の移動方向（駆動方向）を検知すれば、フォーカスレンズ２をどちらに動かすと合焦するかがわかるため、従来のビデオＡＦ方式のように、一旦コントラストピークを通り越して、コントラスト値が低下することを確認してから、更に、フォーカスレンズを反転させる必要が無くなる。
以上のように、（式１）の関係となっているのか、あるいは（式２）の関係になっているのかをフォーカスレンズ駆動量決定部６により判断することで、撮像装置１００において、フォーカスレンズ２の移動方向および移動量を精度良く決定することができ、撮像装置１００において、高速かつ高精度のオートフォーカス機能を実現させることができる。
【００５２】
（１．２．３：Ｌａｂ変換）
撮像装置１００では、輝度信号取得用撮像部４０により取得された輝度信号、第１色信号取得用撮像部４１により取得された第１色信号、および第２色信号取得用撮像部４２により取得された第２色信号は、Ｌａｂ変換部８に入力される。
Ｌａｂ変換部８により、輝度信号取得用撮像部４０により取得された輝度信号からＬａｂ色空間のＬ成分信号が生成される。撮像装置１００では、オートフォーカス機能を実現させる場合、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に焦点が合うようにフォーカス制御を行う。つまり、輝度信号取得用撮像部４０により取得される輝度信号は、焦点の合った精度の高い輝度信号となる。さらに、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面にはカラーフィルタが設置されていないため、Ｌａｂ変換部で取得されるＬ成分信号は、高精度の信号（コントラストが高く、高Ｓ／Ｎ比の信号）となる。
【００５３】
また、Ｌａｂ変換部８により、第１色信号および第２色信号から、Ｌａｂ色空間のａ成分信号およびｂ成分信号が生成される。ここで、ａ成分信号およびｂ成分は、色情報のみを有する信号であるため、視覚特性上高い精度を要求されない。撮像装置１００では、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面に焦点を合わせるようにフォーカス制御を行うため、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面は、合焦点とは異なる位置に存在する。そのため、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２により取得される色信号は焦点が合っていない状態のものである。また、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子の撮像面には、カラーフィルタが設置されているため、光損失があるため、取得される色信号にその分の劣化が発生している。しかし、人間の色情報に対する感度は、輝度情報に比べてかなり低いため、焦点が完全に合っていない状態の色信号を用いても問題ないレベルのカラー画像（映像）を合成することが可能である。または、第１色信号取得用撮像部４１から出力される第１色信号と第２色信号取得用撮像部４２から出力される第２色信号を合成した上で、ａ成分信号、ｂ成分信号に変換しても良い。
【００５４】
Ｌａｂ変換部８により生成されたＬ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号は、撮像画像データ生成部９に入力される。撮像画像データ生成部９では、Ｌ成分信号、ａ成分信号およびｂ成分信号から撮像画像データが生成される。撮像画像データ生成部９により生成される撮像画像データは、上記で説明した通り、高精度のＬ成分信号と、若干精度の低い色信号であるａ成分信号とｂ成分信号との合成により生成されるものであるので、合成画像としては、十分精度の高いものとなる。
＜１．３：撮像装置における各撮像部の撮像素子の配置＞
撮像装置１００において、的確にフォーカスレンズ２の移動方向（駆動方向）を検知するためには、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子、第２色信号取得用撮像部の撮像素子、および輝度信号取得用撮像部の撮像素子の光学距離を最適な関係に配置する必要がある。
【００５５】
これについて、ビデオカメラ光学系を一例に説明する。
ビデオカメラの光学系では、Ｆナンバーが比較的明るい値に設定されているのが一般的である。ビデオカメラの光学系は、Ｆナンバーが、広角側でＦ＝１．８、望遠側でもＦ＝２．８程度で設計されている。
ここで、前提としてビデオの光学系に用いる撮像素子のピクセルサイズ（撮像素子の画素の1辺の長さ、つまり、画素ピッチ）を５［μｍ］とすると、許容最小錯乱円δは１０［μｍ］となる。
次に、コントラスト値検出能力として被写体のボケ量（錯乱円の直径）を、仮に１００［μｍ］まで可能とする。
被写界深度１Ｆδに関して定義すると、以下のようになる。
【００５６】
広角側：  １Ｆδ＝１．８×１０＝１８［μｍ］
望遠側：  １Ｆδ＝２．８×１０＝２８［μｍ］
コントラスト検知可能なボケ量である１００［μｍ］は、δ＝１０［μｍ］の１０倍であるため、光軸方向距離に置き換えると、
広角側：  １８×１０＝１８０［μｍ］＝１０Ｆδ
望遠側：  ２８×１０＝２８０［μｍ］＝１０Ｆδ
となる。
しかし、撮像装置１００では、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２により取得した色信号も撮像画像データの色情報として使用する。このため、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子に対し１０Ｆδも離して、第１色信号取得用撮像部４１および第２色信号取得用撮像部４２の撮像素子を配置すると、Ｌａｂ合成しても色が滲んだ画像データしか取得できない。
【００５７】
そこで、仮に画像形成（撮像画像データの生成）に問題の無い許容ボケ量を許容錯乱円の倍と設定すると、
（ボケ量）＝１０×２＝２０［μｍ」＝２Ｆδ
となる。
従って、第１色信号取得用撮像部および第２色信号取得用撮像部の撮像素子は、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子に対し、光学距離で２０［μｍ］＝２Ｆδだけ前後（光軸方向の前後）にずらして配置すれば良いことになる。
≪フォーカスレンズ移動方向の検出限界について≫
次に、フォーカスレンズ移動方向の検出限界について、図９および図１０を用いて説明する。
【００５８】
図９および図１０は、上述の説明を図示したものである。
図９は、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面にコントラストピークが来る位置にフォーカスレンズ２をセットした場合（輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面が合焦点である場合）を示している。なお、図９（ａ）は、光軸上の位置と補正第２色用コントラスト値との関係を示しており、図９（ｂ）は、光軸上の位置と輝度用コントラスト値との関係を示しており、図９（ｃ）は、光軸上の位置と補正第１色用コントラスト値との関係を示している。
図１０は、撮像装置１００の合焦点が輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面の位置（光軸上の位置）からずれている状態を示している。なお、図１０（ａ）は、光軸上の位置と補正第２色用コントラスト値との関係を示しており、図１０（ｂ）は、光軸上の位置と輝度用コントラスト値との関係を示しており、図１０（ｃ）は、光軸上の位置と補正第１色用コントラスト値との関係を示している。
【００５９】
図１０では、第２色信号取得用撮像部４２によるコントラスト値（補正第２色用コントラスト値）と輝度信号取得用撮像部４０によるコントラスト値（輝度用コントラスト値）は、コントラスト値の検出限界値（図９における光軸上の位置が±１０Ｆδのときのコントラスト値）以下になってしまい、これらだけではフォーカスレンズ移動方向を決定することができない。
しかし、第１色信号取得用撮像部によりコントラスト値（補正第１色用コントラスト値）は、コントラスト値の検出限界値より大きな値となっている。
従って、コントラストピークが図１０の右方向にずれていることが検出でき、撮像装置１００において、フォーカスレンズ２の駆動（移動）すべき方向を決定することができる。
【００６０】
つまり、撮像装置１００におけるフォーカスレンズ移動方向の検出限界量は、
１０Ｆδ＋２Ｆδ＝１２Ｆδ
となる。すなわち、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の撮像面から合焦点が、光軸上の距離で１２Ｆδに相当するずれ量以下であれば、撮像装置１００においてフォーカスレンズ移動方向を決定することができる。
従って、撮像装置１００のコントラスト検出能力が高ければ、上記の場合の１０Ｆδをより大きな値とすることが可能となり、撮像装置１００において、フォーカスレンズ移動方向を決定することができる範囲は広くなる。
次に、どの程度の焦点距離まで全てのフォーカス範囲でフォーカスレンズ移動方向を検出（決定）できるかを計算する。
【００６１】
例えば、使用する撮影レンズの焦点距離をｆ５ｍｍ／Ｆ２．８（Ｆナンバー２．８のときの焦点距離が５［ｍｍ］）〜ｆ５０ｍｍ／Ｆ２．８（Ｆナンバー２．８のときの焦点距離が５０［ｍｍ］）とし、最近接撮影可能距離を１００［ｍｍ］としたとき、ｆ５ｍｍ（広角）での無限から最近接におけるデフォーカス量（合焦点から許容最小錯乱円まで光が広がる点までの距離）は、約０．３［ｍｍ］となる。
Ｆナンバーが２．８であるため、δ（許容最小錯乱円の直径）を１０［μｍ］と設定したとき、Ｆδに換算すると、
０．３［ｍｍ］／（２．８×１０）［μｍ］＝１．１Ｆδ
同様にｆ５０ｍｍ（望遠）では、無限から最近接におけるデフォーカス量は約５０［ｍｍ］となり、Ｆδに換算すると、
５０［ｍｍ］／（２．８×１０）［μｍ］＝１７９Ｆδ
１２Ｆδに対応できる焦点距離を逆算すると、
１２×（２．８×１０）＝３．３６［ｍｍ］
∴ｆ＝１６．７［ｍｍ］
となる。
【００６２】
従って、撮像装置１００において、広角から１６．７［ｍｍ］の焦点距離において、すぐにフォーカスレンズ移動方向を検知（決定）することが可能となり、速やかな合焦動作をすることが出来る。
また、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ共にカメラの電源を供給した時点では、ズームは広角側にセットすることが通常である。上記条件を満たす撮像装置１００では、上記結果から、すぐにフォーカスレンズ移動方向を検知（決定）でき、合焦付近にフォーカスレンズ２を移動させることが出来る。つまり、撮像装置１００では、望遠側においても、フォーカスレンズ２がすでに、合焦点近傍にあるため、上記計算のように１７９Ｆδものボケ量が発生していることは稀であり、望遠側でもすぐさまフォーカスレンズ移動方向の検知（決定）ができる確率は非常に高いことになる。
【００６３】
以上により、撮像装置１００では、取得される画像（映像）がぼけることなく、かつ、高精度で高速なオートフォーカス機能を実現することができる。
［他の実施形態］
上記実施形態では、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子、第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子、および第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子は、同じスペックの撮像素子（つまり、画素数、サイズ等が同じ。）ものであることを前提に説明しているが、これに限定されることはなく、例えば、輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の画素数より画素数の少ない撮像素子を第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子、および第１色信号取得用撮像部４１の撮像素子として用いるようにしてもよい。上記でも説明した通り、色情報に対する人間の視覚特性上の感度が、輝度情報に比べて低いため、このように、色信号取得用撮像部の撮像素子のスペックを落としても問題ない画像（映像）を撮像装置において取得することができる。これにより、撮像装置のコストを低減することができるという効果がある。
【００６４】
また、色信号取得用撮像部の撮像素子の画素の大きさを輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の画素の大きさをよりも大きく（あるいは輝度信号取得用撮像部４０の撮像素子の画素のサイズと同サイズの複数画素により色信号を取得）するようにしてもよい。これにより、色信号の解像度は落ちるが、カラーフィルタでの光損失分を補うことができ、コントラスト検出時の電荷量不足を補うことができる。
また、上記実施形態で説明した撮像装置において、各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。
なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００６５】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。
【００６６】
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路では、高精度で高速なオートフォーカス機能を提供することできる。このため、本発明に撮像装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび集積回路は、従来のオートフォーカス機能を用いたコンパクトデジタルカメラのレリーズタイムラグを短くすることだけでなく、デジタルビデオカメラにおいても、スピーディーな合焦を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の概略構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の撮影レンズ系ＬＥＮと、光分離部３と、輝度信号取得用撮像部４０と、第１色信号取得用撮像部４１と、第２色信号取得用撮像部４２と、概略構成図
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の各撮像部から取得されるコントラスト値と光軸上の位置との関係を示す図
【図４】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の合焦状態における各撮像部とフォーカスレンズ２との光軸上の位置関係を示す図
【図５】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の前ピン状態における各撮像部とフォーカスレンズ２との光軸上の位置関係を示す図
【図６】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の後ピン状態における各撮像部とフォーカスレンズ２との光軸上の位置関係を示す図
【図７】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の前ピン状態における各撮像部から取得されるコントラスト値と光軸上の位置との関係を示す図
【図８】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の後ピン状態における各撮像部から取得されるコントラスト値と光軸上の位置との関係を示す図
【図９】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００のコントラスト値の検出限界を説明するための図
【図１０】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００のコントラスト値の検出限界を説明するための図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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