【手続補正書】
【提出日】平成22年2月15日(2010.2.15)
【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】
それぞれ独立して光軸方向に移動可能な第１レンズユニット及び第２レンズユニットを含む撮像光学系と、
映像信号から得られたコントラスト情報に基づいて合焦位置に関する情報を得るために前記第１レンズユニットを振動動作させる制御手段とを有し、
前記撮像光学系は、該撮像光学系の射出瞳位置が像面に最も近い場合における該像面から該射出瞳位置までの距離をｔｋとし、該撮像光学系の像面位置での像の有効対角線長をＬとするとき、
｜ｔｋ／Ｌ｜＜１５
を満足し、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットの振動動作に伴う前記撮像光学系の射出瞳位置の変動を低減させるように前記第２レンズユニットを振動動作させることを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記撮影光学系は変倍光学系であり、前記第１レンズユニットの位置敏感度の最小値をＥｓｍとするとき、
｜Ｅｓｍ｜＜０．５
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記撮像光学系は変倍光学系であり、
前記制御手段は、ズーム全域において、前記第１の振動量に対する前記第２レンズユニットの振動量の比率を一定とするように前記第２レンズユニットを振動動作させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記撮像光学系は変倍光学系であり、
前記制御手段は、前記第１の振動量に対する前記第２レンズユニットの振動量の比率がズーム状態に応じて変化するように前記第２レンズユニットを振動動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１レンズユニットが振動動作を開始してから０．２秒以内に前記第２レンズユニットの振動動作を開始させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項６】
前記撮像光学系は、絞り量が可変である絞りユニットを含み、
前記制御手段は、前記第１レンズユニットの振動動作に伴い前記絞りの絞り量を変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
｜ｔｋ／ｆｔｋ｜＜１５
ただし、ｔｋは前記撮像光学系の射出瞳位置が像面に最も近い場合における該像面から該射出瞳位置までの距離であり、ｆｔｋはその場合における前記撮像光学系の焦点距離である。
【手続補正２】
【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】
図１に示すように、撮像光学系としてテレセントリック光学系ではないズーム光学系（変倍光学系）１００を用いると、補正レンズであるコンペンセータや焦点調節レンズであるフォーカスレンズの移動に伴い、像面ＩＰに対する像の位置及び大きさが変化する。例えば、位置Ｉ０からＩ１，Ｉ２，Ｉ１とコントラスト値が最大（あるコントラスト情報に基づく値が極値）となるようにコンペンセータ又はフォーカスレンズを移動させた場合、ある一定の物点に対し、像面ＩＰ上での像の位置及び大きさが変化する。そして、このような変化がコントラストＡＦにおけるコンペンセータ又はフォーカスレンズの微小振動動作によって引き起こされると、画像のちらつきや画角変化として目立つ。なお、図１において、ＳＰは絞りである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本実施例での画像のちらつきや画角の変化の評価方法は、
１）所定量だけピントがずれた像の面積の重心
２）所定量だけピントがずれた像の光強度の重心
の動きを用いる方法とする。上記２つの評価方法について、図１と、図２Ａのスポットダイアグラムとを参照して説明する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
像の大きさは、図２Ａに示すスポットダイアグラムの径Φｇで与えられる。オートフォーカス時の微小振動に伴って径Φｇが変化する。射出瞳位置の変動及び像倍率の変動は、径Φｇを有するスポットダイアグラムの面積の重心Ｓｇが動くことで表現できる。射出瞳位置の変動及び像倍率の変動を低減するためには、図１に示す像位置Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２において、重心Ｓｇを一定とすることである。なお、ここにいう一定とは、一定とみなせる程度にわずかに変動する場合も含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
第１レンズユニットの移動に応じて第２レンズユニットを所定時間内に移動させ、重心Ｓｇの変動量を低減することにより、画像のちらつきや画角の変化を低減させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、射出瞳位置の変動及び像倍率の変動は、図２Ｂに示す像の光強度の重心Ｐｇが動くことでも表現できる。重心Ｐｇの動きは人間の眼が感じる画像のちらつきや画角の変化を表現している。第１レンズユニットの移動に応じて第２レンズユニットを所定時間内に移動させ、重心Ｐｇの変動を低減することにより、画像のちらつきや画角の変化を低減させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、オートフォーカス時の第１及び第２レンズユニットの最小振動量は、その振動によってピント位置が所定量以上ずれる量であることが望ましい。最小振動量での振動時に所定量以上のピント位置変化が生じないと、コントラスト値のレベルの変化量が不十分となり、十分な合焦性能が得られないからである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
１＜｜ｔｋ／ｆｔｋ｜＜１４  …（２ａ）
２＜｜ｔｋ／ｆｔｋ｜＜１３  …（２ｂ）
また、本発明の実施例では、フォーカスレンズユニット（第１レンズユニット）の位置敏感度の最小値をＥｓｍとするとき、
｜Ｅｓｍ｜＜０．５…（３）
なる条件を満たす光学系において、動画記録対応可能な自動合焦が実現される。ここでの位置敏感度の最小値とは、変倍光学系（ズーム光学系）の変倍中において位置敏感度が変化する（ズーム状態によって位置敏感度が変わる）場合、その中での位置敏感度の最小値と言う意味である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
従来、条件式（３）を満たすような光学系では、自動合焦を行い、かつ動画記録を行うことが困難であったが、本発明の実施例を適用することにより自動合焦を行い、かつ動画記録が行える。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
本実施例では、画像のちらつきや画角の変化の評価方法として、所定量だけピントがずれた像の光強度重心の動きを用いる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
本実施例では、上記のようにズーム位置に応じてコンペンセータ１０１の移動量に対するバリエータ１０２の移動量が異なる。つまり、ズーム位置（ズーム状態、ズーム情報））に応じて第１レンズユニットの移動量に対する第２レンズユニットの移動量の比率（相対比）が変化する。このため、本実施例では、コンペンセータ１０１及びバリエータ１０２を駆動する第１及び第２アクチュエータ１２５、１２１としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を用いて、コンペンセータ１０１及びバリエータ１０２の位置を高精度に制御する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
そして、ステップＳ５２３では、コントラスト値が所定値未満か否かを判定する。コントラスト値が所定値以上である場合は、該判定を繰り返す。一方、コントラスト値が所定値未満である場合は、ステップＳ５２４にてそのコントラスト値を記憶する。そして、ステップＳ５２５へ進み、コンペンセータ１０１の駆動方向を反転してステップＳ５１３にリターンする（ステップＳ５２６）。
【手続補正１３】
【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】
コンペンセータ１０１の駆動方向を反転することで、バリエータ１０２及び絞り１０３の駆動方向も反転する。以上の処理を繰り返すことで、コンペンセータ１０１及びバリエータ１０２はともに光軸方向に微小振動動作し、絞り１０３はその絞り量を増減させるように微小振動動作することになる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
こうして各ルーチンで得られたコントラスト値を比較して、コントラスト値が増加する方向、すなわち合焦位置が存在する方向（合焦方向：合焦位置に関する情報）を判別する。そして、合焦方向に所定量ずつコンペンセータ１０１及びバリエータ１０２を移動させ、得られるコントラスト値が最大付近となった時点で再度コンペンセータ１０１、バリエータ１０２及び絞り１０３を絞り値が変化するように微小振動動作させる。このとき、コントラスト値が増減する中心位置（合焦位置に関する情報）を判定し、その位置を合焦位置とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
本実施例でも、画像のちらつきや画角の変化の評価方法として、所定量だけピントがずれた像の光強度重心の動きを用いる。この場合も、ワイド端でコンペンセータ１０１を１０μｍだけ光軸方向に移動させた場合に、ピントのずれた像の光強度重心の動きを低減する（０に近づける）ためには、バリエータ１０２をコンペンセータ１０１と同一方向に４μｍだけ移動させればよい。また、望遠端では、コンペンセータを１０μｍだけ光軸方向に移動させた場合は、バリエータ１０２をコンペンセータ１０１と同一方向に６μｍだけ移動させればよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
バリフォーカルレンズの特徴として、歪曲収差が大きいことが挙げられる。そこで、本実施例では、画像のちらつきや画角の変化の評価方法として、所定量だけピントがずれた像の面積の重心の動きを用いる。近似量で算出される像倍率では、所定量だけピントがずれた像の評価は困難である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
そして、ステップＳ７１９では、コントラスト値が所定値未満か否かを判定する。コントラスト値が所定値以上である場合は、該判定を繰り返す。一方、コントラスト値が所定値未満である場合は、ステップＳ７２０にてそのコントラスト値を記憶する。そして、ステップＳ７２１へ進み、コンペンセータ１０１の駆動方向を反転してステップＳ７１２にリターンする（ステップＳ７２２）。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
コンペンセータ１０１の駆動方向を反転することで、バリエータ１０２の駆動方向も反転する。以上の処理を繰り返すことで、コンペンセータ１０１及びバリエータ１０２はともに光軸方向に微小振動動作することになる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
こうして各ルーチンで得られたコントラスト値を比較して、コントラスト値が増加する合焦方向を判別する。そして、合焦方向に所定量ずつコンペンセータ１０１及びバリエータ１０２を移動させ、得られるコントラスト値が最大付近となった時点で再度コンペンセータ１０１及びバリエータ１０２を微小振動動作させる。このとき、コントラスト値が増減する中心位置を判定し、その位置を合焦位置とする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図９には、６割の像高において光の強度重心Ｐｇが一定となるコンペンセータとバリエータの移動量の相対比（バリエータ移動量／コンペンセータ移動量）を示す。横軸はズーム全域を１として正規化したズーム位置であり、縦軸はコンペンセータとバリエータの移動量の相対比である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
第２レンズユニットとしてのコンペンセータは面Ｒ１からＲ４で構成され、バリエータは面Ｒ６からＲ１０で構成される。コンペンセータは最も物体側の第１レンズ群Ｂ１であり、バリエータは第１レンズ群Ｂ１よりも像面側に配置された第２レンズ群である。また、第２レンズ群Ｂ２よりも像側には、第１レンズユニットとしてのフォーカスレンズである可動の第３レンズ群Ｂ３が配置されている。なお、本実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｂ１と第２レンズ群Ｂ２との間に絞りＳＰが配置され、第３レンズ群Ｂ３よりも像面側には、光学フィルタ等のガラスブロックＧが配置されている。ＩＰは像面である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
図１２において、２０はカメラ本体、２１は図１０及び図１１に示したズームレンズとしての撮像光学系である。２２はカメラ本体２０に内蔵され、撮像光学系２１によって形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する画像情報を記録する記録媒体であり、半導体メモリにより構成されている。２４は液晶パネル等によって構成され、被写体画像を観察したり撮像された画像を再生したりするためのディスプレイパネルである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
そして、ステップＳ１１９では、コントラスト値が所定値未満か否かを判定する。コントラスト値が所定値以上である場合は、該判定を繰り返す。一方、コントラスト値が所定値未満である場合は、ステップＳ１２０にてそのコントラスト値を記憶する。そして、ステップＳ１２１へ進み、フォーカスレンズの駆動方向を反転してステップＳ１１２にリターンする（ステップＳ１２２）。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
フォーカスレンズの駆動方向を反転することで、コンペンセータ１０１の駆動方向も反転する。以上の処理を繰り返すことで、フォーカスレンズ及びコンペンセータ１０１はともに光軸方向に微小振動動作することになる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
こうして各ルーチンで得られたコントラスト値を比較して、コントラスト値が増加する方向、すなわち合焦位置が存在する方向（合焦方向：合焦位置に関する情報）を判別する。そして、合焦方向に所定量ずつフォーカスレンズ及びコンペンセータ１０１を移動させ、得られるコントラスト値が最大付近となった時点で再度フォーカスレンズ及びコンペンセータ１０１を微小振動動作させる。このとき、コントラスト値が増減する中心位置（合焦位置に関する情報）を判定し、その位置を合焦位置とする。