【手続補正書】
【提出日】平成20年8月5日(2008.8.5)
【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】
複数の焦点検出視野に対応する複数対の受光部を有し、各対の受光部上に形成された一対の物体像を光電変換するセンサと、
前記複数の焦点検出視野のうち特定焦点検出視野に対応する一対の受光部からの信号に基づいて焦点調節に用いる焦点検出情報を生成する演算手段とを有し、
前記演算手段は、前記焦点検出視野ごとに演算した前記物体像のシャープネスおよび前記物体像の明暗比のうち少なくとも一方に基づいて前記特定焦点検出視野を選択することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記焦点検出視野ごとに演算した、前記一対の物体像の一致度および前記物体像のエッジ数と、前記物体像のシャープネスおよび前記物体像の明暗比のうち少なくとも一方とに基づいて前記特定焦点検出視野を選択することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記被写体像のシャープネスは、前記受光部における隣接画素の出力の絶対和と二乗和との比であることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記被写体像の明暗比は、前記受光部の画素出力のピーク値をＰＥＡＫ、画素出力のボトム値をＢＯＴＴＯＭ、ダーク値をＤＡＲＫとしたときに、以下の式で表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
明暗比＝（ＰＥＡＫ−ＢＯＴＴＯＭ）／（ＰＥＡＫ−ＤＡＲＫ）
【請求項５】
前記一致度は、前記一対の物体像の差分の絶対値の和であることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記エッジ数は、前記一対の物体像の相対位置関係を合焦状態から所定の受光画素数分シフトさせた場合の相関量の変化量であることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記複数の焦点検出視野のうち、同一視野領域を含む複数の前記焦点検出視野のそれぞれに対して演算を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の焦点検出装置を備え、前記焦点検出情報に基づいて焦点調節制御を行う制御手段を有することを特徴とする光学機器。
【請求項９】
複数の焦点検出視野に対応する複数対の受光部を有し、各対の受光部上に形成された一対の物体像を光電変換するセンサから信号を得る第１のステップと、
前記複数の焦点検出視野のうち特定焦点検出視野に対応する一対の受光部からの信号に基づいて焦点調節に用いる焦点検出情報を生成する第２のステップとを有し、
前記第２のステップにおいて、前記焦点検出視野ごとに演算した前記物体像のシャープネスおよび前記物体像の明暗比のうち少なくとも一方に基づいて前記特定焦点検出視野を選択することを特徴とする焦点検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一側面としての焦点検出装置は、複数の焦点検出視野に対応する複数対の受光部を有し、各対の受光部上に形成された一対の物体像を光電変換するセンサと、複数の焦点検出視野のうち特定焦点検出視野に対応する一対の受光部からの信号に基づいて焦点調節に用いる焦点検出情報を生成する演算手段とを有する。そして、演算手段は、焦点検出視野ごとに演算した物体像のシャープネスおよび物体像の明暗比のうち少なくとも一方に基づいて特定焦点検出視野を選択することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の他の側面としての焦点検出方法は、複数の焦点検出視野に対応する複数対の受光部を有し、各対の受光部上に形成された一対の物体像を光電変換するセンサから信号を得る第１のステップと、複数の焦点検出視野のうち特定焦点検出視野に対応する一対の受光部からの信号に基づいて焦点調節に用いる焦点検出情報を生成する第２のステップとを有する。そして、第２のステップにおいて、焦点検出視野ごとに演算した物体像のシャープネスおよび物体像の明暗比のうち少なくとも一方に基づいて特定焦点検出視野を選択することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、複数の焦点検出視野のうち、より精度の高い適切な焦点検出情報が得られる焦点検出視野を選択することができる。したがって、焦点検出精度の向上を図ることができる。そして、このような焦点検出情報を用いて焦点調節制御を行えば、より高い合焦精度を得ることができる。
【手続補正５】
【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】
再結像レンズ１４は、絞り１３の一対の開口に対応した一対のレンズを備え、撮影光学系１の異なる瞳領域からの光束をそれぞれ焦点検出センサ１７上に結像させる。再結像レンズ１４は２つの位置決めダボを備え、該ダボが保持部材８に設けられた基準穴と絞り１３に設けられた基準穴とに係合することで、再結像レンズ１４が保持部材８と絞り１３に対して位置決めされる。保持部材８の受け面で絞り１３を挟んで保持部材８と当接することで、再結像レンズ１４の光軸方向の位置も決まる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
センサホルダー１６は、焦点検出センサ１７を保持し、当接部材１５は、センサホルダー１６と保持部材８の間に介在して焦点検出センサ１７の傾き調整機構を構成する。当接部材１５には、被写体光束を透過させるための開口部１５ａと、保持部材８に当接するための一対の球面部１５ｂが形成されている。開口部１５ａは、被写体光束を制限する役割を持たないため、被写体光束の有効径より大きな開口として形成されている。球面部１５ｂは、当接部材１５の両端に形成されており、それぞれ球面の一部を切り出したような形を有する。つまり、当接部材１５の両端に球が２つ設けられて、これらが保持部材８と当接する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
センサホルダー１６は、焦点検出センサ１７を保持する。焦点検出センサ１７はセラミックパッケージである。１７ｂが積層タイプのセラミックパッケージ、１７ｃがカバーガラスであり、チップ１７ａをセラミックパッケージ１７ｂの中に置き、カバーガラス１７ｃで蓋をして周囲を接着剤で固定および封止することでパッケージが構成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
焦点検出センサ１７とセンサホルダー１６は、セラミックパッケージ１７ｂの光入射面側のカバーガラス１７ｃで覆われていない箇所で、瞬間接着剤などにより固定される。２３はその接着箇所である。接着箇所２３を確保するために、セラミックパッケージ１７ｂは、カバーガラス１７ｃよりも大きめに設定されている。これにより、接着箇所２３がカバーガラス１７ｃの光束透過領域から遠ざかるため、接着剤による白化などによりカバーガラス１７ｃの光束透過領域が汚れてしまうのを防ぐことができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
再結像レンズ１４は保持部材８に固定されている。一方、焦点検出センサ１７はセンサホルダー１６と一体となって、当接部材１５に対して光軸を中心とする回転と、光軸に垂直な面上を移動が可能となっている。さらに、焦点検出センサ１７とセンサホルダー１６と当接部材１５は一体となって、保持部材８に対して３０ａと３０ｂの向きに回転可能となっている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
レンズ部１４−１Ａ，１４−１Ｂは、画面中央の縦目の焦点検出光束を再結像するためのものであり、図４の焦点検出ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０に対応している。焦点検出ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０の光束はそれぞれ、レンズ部１４−１Ａ，１４−１Ｂで再結像され、焦点検出センサ１７の受光面上に縦方向に並んだ一対の被写体像を形成する。
【手続補正１１】
【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】
レンズ部１４−２Ａ，１４−２Ｂは、画面中央の横目の焦点検出光束を再結像するためのものであり、焦点検出ラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１１，Ｌ１２に対応している。焦点検出ラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１１，Ｌ１２に対応する光束はそれぞれ、レンズ部１４−２Ａ，１４−２Ｂで再結像され、焦点検出センサ１７の受光面上に横方向に並んだ一対の被写体像を形成する。
レンズ部１４−３Ａ，１４−３Ｂは、Ｆ２．８の焦点検出光束を再結像するためのものであり、焦点検出ラインＬ１９，Ｌ２０，Ｌ２１に対応している。Ｆ２．８目は基線長が長いため、レンズ部１４−３Ａ，１４−３Ｂの間隔はレンズ部１４−１Ａ，１４−１Ｂに比べて長く、レンズ部１４−３Ａ，１４−３Ｂはレンズ部１４−１Ａ，１４−１Ｂの外側に配置されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
横目についても同様である。焦点検出ラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ１１，Ｌ１２の光束は、レンズ部１４−２Ａにより受光部Ｌ３Ａ，Ｌ４Ａ，Ｌ５Ａ，Ｌ６Ａ，Ｌ１１Ａ，Ｌ１２Ａ上に再結像される。また、レンズ部１４−２Ｂにより受光部Ｌ３Ｂ，Ｌ４Ｂ，Ｌ５Ｂ，Ｌ６Ｂ，Ｌ１１Ｂ，Ｌ１２Ｂ上に再結像される。
【手続補正１３】
【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】
このため、本実施例の焦点検出装置２０では、焦点検出ラインごとに、１）一対の被写体像の一致度、２）被写体像のエッジの数、３）被写体像のシャープネス、および４）被写体像の明暗比をパラメータとした評価値であるＳレベル（ＳＥＬＥＣＴ ＬＥＶＥＬ）を算出する。そして、焦点検出ラインごとの該Ｓレベルの値に基づいて、画面中央においては、縦目（Ｌ１，Ｌ２）、横目（Ｌ３，Ｌ４）およびＦ２．８目（Ｌ１９）のうち、最終検出結果とすべき焦点検出結果を得る焦点検出ラインを決定する。なお、焦点検出ラインを決定することは、焦点検出センサ１７上での一対の受光部を決定すること、および最終的に焦点調節に用いる焦点検出結果を決定するという意味でもある。これにより、上記４つの要素（パラメータ）を考慮した焦点検出ラインの選択が可能になるため、焦点検出バラツキの少ない適切な焦点検出ラインを選ぶことができる。以下の説明において、最終検出結果とすべき焦点検出結果を得る焦点検出ラインを、特定焦点検出ライン（特定焦点検出視野）という。
【手続補正１４】
【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】
図８および式（１）に示すように、Ａ像とＢ像の画素出力差（一対の物体像の差分）の絶対値の和を一致度Ｕと定義することで、Ａ像とＢ像の一致度合いを的確に表現することができる。Ａ像とＢ像の一致度が低い場合には一致度Ｕは大きくなり、Ａ像とＢ像の一致度が高い場合には、一致度Ｕは小さくなる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
次に、２）被写体像のエッジの数について、図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。本実施例の焦点検出装置２０では、エッジの数を示すパラメータとして、相関演算において算出される相関変化量を用いる。図９Ａは、合焦状態のＡ像、Ｂ像である。これに対し図９Ｂは、Ａ像、Ｂ像の相対位置関係を、合焦状態から１画素ずらした（所定の画素数分シフトさせた）場合のＡ像、Ｂ像である。それぞれの状態における相関量を算出し、その変化量を計算ことで、相関変化量を求める。図９Ａの相関量をＶ１、図９Ｂの相関量をＶ２、相関変化量をΔＶとすると、それぞれ下記の通り求まる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
次に、３）被写体像のシャープネスについて、図１０を用いて説明する。本実施例でいうシャープネスとは、Ａ像、Ｂ像（信号値）があるボトム値からピーク値に変化するときに、急峻に値が変わるか、徐々に値が変わっていくかを表している。本実施例では、シャープネスをＡ像、Ｂ像から得られる１次コントラスト評価値Ｃ１と２次コントラスト評価値Ｃ２の比とする。１次コントラスト評価値とは、ＡＢ像における隣接画素の出力差の絶対値の和を、２次コントラスト評価値とはＡＢ像における隣接画素の出力差の二乗和とする。焦点検出センサ１７の受光部を構成する画素列の数をＮ、合焦時のＡ像、Ｂ像のｉ番目の画素出力をａ［ｉ］，ｂ［ｉ］すると、一次コントラスト評価値Ｃ１、二次コントラスト評価値Ｃ２は下記のように表せる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
ここで、二次コントラスト評価値Ｃ２でシャープネスＳＨを表現せず、一次コントラスト評価値Ｃ１で割った値とするのは、エッジの数の影響を排除するためである。例えば、半分が白、半分が黒、境界線で白と黒が接しているような被写体から得られる二次コントラスト評価値をＣ２＿１、両端が黒、中央が白、白と黒が２つの境界線で接しているような被写体から得られる二次コントラスト評価値をＣ２＿２とする。シャープネスとは、ＡＢ像があるボトム値からピーク値に変化するときに、急峻に値が変わるか、徐々に値が変わっていくかを表しているものであるため、エッジの数が１本であろうと２本であろうと、同じ値になるべきである。今、エッジチャートの二次コントラスト評価値Ｃ２＿１と１本バーチャートの二次コントラスト評価値Ｃ２＿２との間には以下の関係が成り立つ。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
ここで、９種類の被写体について説明する。「白黒Ｅ１」の「白黒」とは、被写体に白い部分と黒い部分があるという意味であり、「Ｅ１」とは、白い部分と黒い部分が１つのエッジを境界線として接しているという意味である。つまり「白黒Ｅ１」とは、白部と黒部が１つの境界線で接しているような被写体であるという意味である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４０】
このように汚れた「黒に線傷」は、ピーク・ボトム処理とナイキスト周波数以上の高周波数成分の影響により、一致度Ｕ／相関変化量ΔＶが小さいにもかかわらず、焦点検出バラツキ３σが大きくなってしまう。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４４】
本実施例の焦点検出装置２０では、図４、図５および図６の説明で述べたように、同一視野領域である画面中央には、縦目（Ｌ１，Ｌ２）、横目（Ｌ３，Ｌ４）およびＦ２．８目（Ｌ１９）の３つの焦点検出ラインが存在する。そして、該３つの焦点検出ライン（言い換えれば、３つの焦点検出結果）のそれぞれについて、一致度Ｕ、エッジ数（相関変化量ΔＶ）、シャープネスＳＨおよび明暗比ＰＢＤのすべてをパラメータとしたＳレベル（ＳＥＬＥＣＴ ＬＥＶＥＬ）を算出する。さらに、該３つの焦点検出ライン（焦点検出結果）のうち、このＳレベルの値が最も小さいものを特定焦点検出ライン（最終検出結果）として選択する。これにより、焦点検出バラツキの少ない適切な焦点検出ラインを選択することが可能となる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
実施例１では、一致度Ｕ、エッジ数（相関変化量ΔＶ）、シャープネスＳＨおよび明暗比ＰＢＤの４つのパラメータを考慮して複数の焦点検出ライン（焦点検出結果）から特定焦点検出ライン（最終検出結果）を導いた。本実施例では、一致度Ｕ、エッジ数（ΔＶ）およびシャープネスＳＨの３つのみを考慮して、複数の焦点検出ライン（焦点検出結果）から特定焦点検出ライン（最終検出結果）を導く。