【手続補正書】
【提出日】平成21年11月13日(2009.11.13)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
光軸方向に沿ってスライド自在に設置されたフォーカスレンズと、被写体像からの光を映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される出力信号を増幅する可変利得増幅器と、前記撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成手段と、前記焦点評価値に応じて、前記フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて前記撮像素子に結像する被写体像の焦点あわせを行うフォーカス制御手段と、
を備えたフォーカス装置において、
前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算手段と、
前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号の高域成分の絶対値を積算する第二積算手段と、を備え、
前記第二積算手段において、前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成すると共に、前記可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成し、
前記評価値生成手段が、前記第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、前記第一の積算値及び前記可変利得増幅器に設定された利得で除算し、前記焦点評価値を生成するように構成されている、
ことを特徴とするフォーカス装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
光軸方向に沿ってスライド自在に設置されたフォーカスレンズと、被写体像からの光を映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される出力信号を増幅する可変利得増幅器とを備えた撮像装置のフォーカス制御方法であって、
前記可変利得増幅器を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算値生成ステップと、
前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成する第二積算値生成ステップと、
前記可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成する第三積算値生成ステップと、
前記第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、前記第一の積算値及び前記可変利得増幅器に設定された利得で除算し、前記撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成ステップと、
前記焦点評価値に応じて、前記フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて前記撮像素子に結像する被写体像の焦点合わせを行うフォーカス制御ステップと、
を備えることを特徴とするフォーカス制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
また、ズーム機能を備えた撮像装置では、ズーム倍率が大きくなると、ズームの望遠側ではフォーカスレンズの移動範囲が広くなり、フォーカスレンズを合焦位置に移動させる際の所要時間が一般的に長くなる。そして、所要時間を短縮するためにフォーカスレンズの移動速度を速くすると、焦点評価値の算出及びフォーカスレンズ制御の周期を撮像素子から映像信号を出力する周期よりも短くできないので、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎた際のピントボケが大きくなるという問題がある。
【手続補正４】
【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】
そこで、本発明は、コントラスト検出方式のオートフォーカスにおいて、フォーカスレンズを合焦位置に向かって移動させる際に、被写体又は撮像装置に動きが生じても、フォーカスレンズが合焦位置から近いか否かを正しく判定してフォーカスレンズの移動速度を適切に制御し、合焦時間を短縮できると共に、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎた際のピントボケを抑制できるフォーカス装置及びフォーカス制御方法を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、光軸方向に沿ってスライド自在に設置されたフォーカスレンズと、被写体像からの光を映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される出力信号を増幅する可変利得増幅器と、前記撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成手段と、前記焦点評価値に応じて、前記フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて前記撮像素子に結像する被写体像の焦点あわせを行うフォーカス制御手段と、を備えたフォーカス装置において、前記可変利得増幅器を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算手段と、前記可変利得増幅器を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算する第二積算手段と、を備え、前記第二積算手段において、前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成すると共に、前記可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成し、前記評価値生成手段が、前記第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、前記第一の積算値及び前記可変利得増幅器に設定された利得で除算し、前記焦点評価値を生成するように構成されている、ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項１に記載のフォーカス装置によれば、可変利得増幅器を介して撮像素子から出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算手段と、可変利得増幅器を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算する第二積算手段と、を備え、第二積算手段において、可変利得増幅器を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成すると共に、可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成し、評価値生成手段が、第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、第一の積算値及び前記可変利得増幅器に設定された利得で除算し、焦点評価値を生成するように構成されているので、フォーカスレンズを合焦位置に向かって移動させる際に、被写体又は撮像装置に動きが生じても、フォーカスレンズが合焦位置から近いか否かを正しく判定してフォーカスレンズの移動速度を適切に制御し、合焦時間を短縮できると共に、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎた際のピントボケを抑制できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
次に、請求項４に記載の発明は、光軸方向に沿ってスライド自在に設置されたフォーカスレンズと、被写体像からの光を映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力される出力信号を増幅する可変利得増幅器とを備えた撮像装置のフォーカス制御方法であって、前記可変利得増幅器を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算値生成ステップと、前記可変利得増幅器を介して出力される前記映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成する第二積算値生成ステップと、前記可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成する第三積算値生成ステップと、前記第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、前記第一の積算値及び前記可変利得増幅器に設定された利得で除算し、前記撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成ステップと、前記焦点評価値に応じて、前記フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて前記撮像素子に結像する被写体像の焦点合せを行うフォーカス制御ステップと、を備えることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項４に記載のフォーカス制御方法によれば、可変利得増幅器を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成する第一積算値生成ステップと、可変利得増幅器を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成する第二積算値生成ステップと、可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成する第三積算値生成ステップと、第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、第一の積算値及び可変利得増幅器に設定された利得で除算し、撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成ステップと、焦点評価値に応じて、フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて撮像素子に結像する被写体像の焦点合わせを行うフォーカス制御ステップと、を備えているので、請求項１に記載の発明と同様に、フォーカスレンズを合焦位置に向かって移動させる際に、被写体又は撮像装置に動きが生じても、フォーカスレンズが合焦位置から近いか否かを正しく判定してフォーカスレンズの移動測度を適切に制御し、合焦時間を短縮できると共に、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎた際のピントボケを抑制できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明のフォーカス装置及びフォーカス制御方法は、可変利得増幅器を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値を生成し、且つ、可変利得増幅器を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値を生成すると共に、可変利得増幅器を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値を生成し、第二の積算値と第三の積算値との差分に対して、第一の積算値及び可変利得増幅器に設定された利得で除算して、撮像素子に結像した被写体像の合焦度の焦点評価値を生成し、焦点評価値に応じて、フォーカスレンズを光軸方向にスライドさせて撮像素子に結像する被写体像の焦点合せを行うように構成されているので、フォーカスレンズを合焦位置に向かって移動させる際に、被写体又は撮像装置に動きが生じても、フォーカスレンズが合焦位置から近いか否かを正しく判定してフォーカスレンズの移動測度を適切に制御し、合焦時間を短縮できると共に、フォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎた際のピントボケを抑制できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
次に、フォーカス制御部２００は、撮像部１００から入力されたデジタル画素信号に基づいて輝度信号（所謂、本発明における映像信号である）を生成する輝度信号生成部２１、所定の画像領域における輝度信号（所謂、可変利得増幅器１１を介して撮像素子８から出力される映像信号である）を積算する映像信号積算手段２２、輝度信号の高域成分を抽出する高域成分抽出手段２３、高域成分抽出手段２３で抽出された輝度信号の絶対値を積算する高域成分積算手段２６、映像信号積算手段２２及び高域成分積算手段２６で生成された積算値に基づいて被写体像の合焦度の焦点評価値を生成する評価値生成手段２９、評価値生成手段２９で生成された焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ６の移動及び移動速度を制御するフォーカス制御手段３２、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）４１等によって構成され、ＣＰＵ４０がＲＯＭ４１に格納された制御用プログラムに従って、当該フォーカス制御部２００の各処理を制御する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
評価値生成手段２９は、第二積算手段２７で積算された高域成分の積算値に対応つけて（所謂、第一のハイパスフィルタを通過して抽出された高域成分の大きさに対応つけられる）第一の焦点評価値を生成する第一評価値生成手段３０と、第三積算手段２８で積算された高域成分の積算値に対応つけて（所謂、第二のハイパスフィルタを通過して抽出された高域成分の大きさに対応つけられる）第二の焦点評価値を生成する第二評価値生成手段３１と、によって構成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
詳しくは、第一焦点評価値をＶ１、撮像素子８へ被写体を結像させた際に第二の積算手段２７で生成した映像信号の高域周波数成分の積算値をＣ１、撮像素子８への入射光を遮光した際に第二の積算手段２７で生成した高域周波数の積算値をＤ１、映像信号積算手段２２で積算された映像信号の積算値をＬ、可変利得増幅器１１の利得をＧ、と表した際に、第一の焦点評価値Ｖ１を（式９）記載の演算式を用いて算出する。
【数９】
2009237327.tif 000001
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
また、第二焦点評価値をＶ２、撮像素子８へ被写体を結像させた際に第三の積算手段２８で生成した映像信号の高域周波数成分の積算値をＣ２、撮像素子８への入射光を遮光した際に第三積算手段２８で生成した高域周波数の積算値をＤ２、映像信号積算手段２２で積算された映像信号の積算値をＬ、可変利得増幅器１１の利得をＧ、と表した際に、第二焦点評価値Ｖ２を（式１０）記載の演算式を用いて算出する。
【数１０】
2009237327.tif 000002
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
一方、第二閾値ＴＨ２を小さく設定しすぎると、フォーカスレンズ６が低速で移動している区間が長くなり、合焦位置に達する時間が長くなる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
以上、本実施例に記載のフォーカス装置１及びフォーカス制御方法によれば、映像信号積算手段２２において、可変利得増幅器１１を介して出力される映像信号を積算して第一の積算値Ｌを生成し、高域成分積算手段２６において、可変利得増幅器１１を介して出力される映像信号の高域成分の絶対値を積算して第二の積算値Ｃを生成すると共に、可変利得増幅器１１を介して出力される読み出し雑音の高域成分の絶対値を積算して第三の積算値Ｄを生成し、評価値生成手段２９が、第二の積算値Ｃと第三の積算値Ｄとの差分に対して、第一の積算値Ｌ及び可変利得増幅器１１に設定された利得Ｇで除算し、焦点評価値Ｖを生成するように構成されているので、フォーカスレンズ６を合焦位置に向かって移動させる際に、被写体又は撮像部１００に動きが生じても、フォーカスレンズ６が合焦位置から近いか否かを正しく判定してフォーカスレンズ６の移動速度を適切に制御し、合焦時間を短縮できると共に、フォーカスレンズ６が合焦位置を通り過ぎた際のピントボケを抑制できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
１…フォーカス装置、２…前部レンズ、３…ズームレンズ、４…Ｉｒｉｓ、５…補正レンズ、６…フォーカスレンズ、７…フィルタ、８…撮像素子、９…ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）、１０…相関二重サンプリング回路、１１…可変利得増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、１２…Ａ／Ｄ変換器、１３…ズーム駆動部、１４…検出部、１５…Ｉｒｉｓ駆動部、１６…検出部、１７…フォーカス駆動部、１８…検出部、１９…ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、２１…輝度信号生成部、２２…映像信号積算手段（第一積算手段）、２３…高域成分抽出手段、２４…第一ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、２５…第二ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、２６…高域成分積算手段、２７…第二積算手段、２８…第三積算手段、２９…評価値生成手段、３０…第一評価値生成手段、３１…第二評価値生成手段、３２…フォーカス制御手段、３３…第一の比較手段、３４…第二の比較手段、３５…フォーカス速度設定手段、４０…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４１…ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、４３…シャッタ。