【手続補正書】
【提出日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【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】
フォーカスレンズ群を含む撮像光学系と、
該フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
該フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、
該撮像光学系を通過した光束により被写体像を撮像する撮像手段と、
被写体からの光束を用いて位相差方式により焦点を検出する焦点検出手段と、
該撮像手段で撮像された撮像信号を用いてコントラスト評価値を取得するコントラスト取得手段と、
該コントラスト評価値に基づいて合焦を判定する合焦判定手段と、
を有するオートフォーカス装置であって、
該焦点検出手段による焦点情報をもとに被写体の周期性パターンの有無を判定する周期性判定手段と、
該フォーカスレンズ群の駆動の目標位置を設定する目標位置設定手段と、
合焦点の方向を判定する合焦方向判定手段と、
をさらに有し、
該周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、該合焦方向判定手段により合焦点の方向を判定し、該目標位置設定手段は該合焦点の方向の前記焦点検出手段による検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれか１つを該フォーカスレンズ群の目標位置として設定し、該フォーカス駆動手段は該フォーカスレンズ群を該目標位置に向けて駆動し、該合焦判定手段によって合焦を判定すること、
を特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記目標位置設定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置におけるコントラスト評価値と、該フォーカスレンズ群の該位置とは異なる位置におけるコントラスト評価値とに基づいて、前記目標位置を、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれかに設定するか、前記合焦点の方向の端に設定するか、を切り替えることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記フォーカス駆動手段は、前記コントラスト評価値が更新されるタイミングに、前記目標位置に到達するように、前記フォーカスレンズ群を任意の速度で駆動すること、を特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、前記目標位置設定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置のうち、前記フォーカスレンズ群の位置より前記合焦点の方向でかつ該フォーカスレンズ群の位置に最も近い合焦候補位置に基づいて前記目標位置を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記合焦判定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく合焦候補位置における前記コントラスト評価値を所定の閾値と比較して合焦か否かを判定する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記合焦判定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく合焦候補位置における前記コントラスト評価値と、該合焦候補位置の近傍における該コントラスト評価値とに基づいて合焦か否かを判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の可動範囲のうち、前記フォーカスレンズ群の位置が該可動範囲の中点よりも無限側である場合は、合焦点の方向を至近側と判定し、前記フォーカスレンズ群の位置が該可動範囲の中点よりも至近側である場合は、合焦点の方向を無限側と判定する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置が、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置よりも無限側である場合は、合焦点の方向を至近側と判定し、前記フォーカスレンズ群の位置が、前記焦点検出手段の検出に基づく該複数の合焦候補位置よりも至近側である場合は、合焦点の方向を無限側と判定する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置。
【請求項９】
前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置における前記コントラスト評価値と、前記フォーカスレンズ群とは別の位置におけるコントラスト評価値とに基づいて合焦点の方向を判定する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のオートフォーカス装置は、
フォーカスレンズ群と、該フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、該フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、撮像光学系を通過した光束による像を撮像する撮像手段と、被写体からの光束を用いて位相差方式により焦点を検出する焦点検出手段と、該撮像手段で撮像された撮像信号を用いてコントラスト情報を取得するコントラスト取得手段と、該コントラスト情報に基づいて合焦を判定する合焦判定手段と、を有する装置であって、該オートフォーカス装置はさらに、該焦点検出手段による焦点情報をもとに被写体の周期性パターンの有無を判定する周期性判定手段と、該フォーカスレンズ群の目標位置を設定する目標位置設定手段と、合焦点の方向を判定する合焦方向判定手段と、を備え、該周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、該合焦方向判定手段により合焦点の方向を判定し、該目標位置設定手段は該合焦点の方向の前記焦点検出手段による検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれか１つを該フォーカスレンズ群の目標位置として設定し、該フォーカス駆動手段は該フォーカスレンズ群を該目標位置に向けて駆動し、該合焦判定手段によって合焦を判定すること、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】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
オートフォーカス装置１００に電源が入ると、レンズＣＰＵ１３０の処理は、ステップＳ１０１から処理を実行する。ステップＳ１０１において、レンズ制御部１３４は、フォーカス位置検出部１１４を通して、フォーカスレンズ群１１１の位置Ｆ（０）を取得する。
【手続補正４】
【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】
周期性パターンの判定例を示すサブルーチンのフローチャートを図６に示す。まず、ステップＳ１７１では、ステップＳ１０３で算出した合焦候補点数が２点以上であるかどうかを判定する。合焦候補点数が２点以上である場合はステップＳ１７２に進み、２点未満である場合はステップＳ１７７に進む。ステップＳ１７２およびステップＳ１７３では、各相関評価値の最小値と最大値をサーチし記憶する。次に、ステップＳ１７４に進み、ステップＳ１７２およびステップＳ１７３で得た相関評価値の最大値と最小値の差分を取り、これを相関評価値範囲として記憶する。そして、ステップＳ１７５に進み、相関評価値範囲を所定の閾値βで評価する。ステップＳ１７５において、相関評価値範囲が閾値β未満である場合は真と判定し、ステップＳ１７６に進む。ステップＳ１７５が偽である場合は、ステップＳ１７７に進む。ステップＳ１７６では、周期性パターンであるという結果を格納し、周期性パターン判定サブルーチンを終了する。ステップＳ１７７では、通常パターンであるという結果を格納し、周期性パターン判定サブルーチンを終了する。なお、βは任意であり、所定の値をあらかじめプログラムに書き込んでも良いし、不図示のボリュームやスイッチを設けて、外部からの指定・選択が可能な構成にしても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ステップＳ１２２のサブルーチンを図８に示す。まず、ステップＳ１９１にて、ステップＳ１２１で判定した合焦方向を参照する。合焦方向が無限側である場合はステップＳ１９２に進み、合焦方向が至近側である場合はステップＳ１９６に進む。ステップＳ１９２では、インデックス変数ｊに１を設定し、ステップＳ１９４に進む。ステップＳ１９４では、デフォーカス量演算部１３３は、合焦候補点Ｃ（ｊ）に対応するフォーカスレンズ群１１１の合焦候補位置Ｆ（ｊ）を算出する。そして、Ｆ（０）とＦ（ｊ）の位置関係を判定する。Ｆ（０）がＦ（ｊ）よりも至近つまり真である場合は、ステップＳ１９５に進む。また、ステップＳ１９４が偽である場合は、ステップＳ１９３に進む。ステップＳ１９３では、インデックス変数ｊをインクリメントする。そしてステップＳ１９４から再び処理を実行する。ステップＳ１９６では、インデックス変数ｊに合焦候補数を設定する。つまり、図３のステップＳ１０３で算出した合焦候補点のうちの最後のインデックスとなる合焦候補点に該当するインデックスを変数ｊに設定することとなる。そして、ステップＳ１９７に進み、ステップＳ１９４と同様にＦ（ｊ）を算出して、Ｆ（０）とＦ（ｊ）の位置関係を判定する。Ｆ（０）がＦ（ｊ）よりも無限である場合、つまり真である場合はステップＳ１９５に進み、偽である場合はステップＳ１９８に進む。ステップＳ１９８ではインデックス変数ｊをデクリメントし、ステップＳ１９７から再び処理を実行する。ステップＳ１９５では、インデックス変数ｊを近傍の合焦候補点として変数ｉに設定し、サブルーチンを終了する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図１２にフォーカスレンズ群１１１の軌跡を示す。図１２は、横軸に時間軸をとり、縦軸にフォーカスレンズ群１１１の位置を示した。図１２に示すように、各時刻Ｔ（０）からＴ（３）において、フォーカスレンズ群１１１の位置Ｆ（０）からＦ（３）に駆動し、コントラスト評価値Ｖ（０）からＶ（３）を取得している。ある合焦候補点において合焦ではないと判定した場合は、各合焦候補点におけるフォーカスレンズ群１１１の駆動速度を落とすことなく、即座に次の合焦候補点へフォーカスレンズ群１１１を駆動することが可能である。また、各合焦候補点間のデフォーカス量に応じて、フォーカスレンズ群１１１の駆動速度を可変としている。
【手続補正７】
【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】
周期性パターンを有する被写体の位相差を算出した場合、合焦候補点の位相差間隔は、単位を位相差センサの画素とすると、原理上２画素以上となる。また、フォーカスレンズ群の位置によって敏感度が異なるため、図１２に示したように、合焦候補点間毎にデフォーカス量が異なる。よって、デフォーカス量が多い場合は、駆動可能な最大の速度でフォーカスレンズ群を駆動したとしても、次の合焦候補点へ駆動させる前に画像処理部１４１の映像更新周期を迎えてしまう可能性がある。すなわち、合焦候補点に該当するフォーカスレンズ群の位置でコントラスト評価を行うことが困難である場合がある。
そこで、合焦候補点以外で更新される映像のコントラスト評価値を利用することによって、近傍の合焦候補点が真の合焦点であるかを判定することが可能となる。
本実施例では、このような状況に適するオートフォーカスの方法について説明する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
このように、合焦候補点以外で更新される映像のコントラスト評価値を利用することによって、前後の合焦候補点が真の合焦点であるかを判定し、合焦位置までフォーカスレンズ群１１１を素早く駆動させることが可能である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
ステップＳ３１０では、合焦方向判定を行う。ステップＳ３１０のサブルーチンを図１８に示す。まず、ステップＳ３１１において、コントラスト焦点演算部１３２はコントラスト評価値Ｖ（０）を算出する。次にステップＳ３１２に進み、デフォーカス量演算部１３３はフォーカスレンズを所定の量駆動するためのデフォーカス量を算出する。このデフォーカス量は任意であり、あらかじめプログラム等に書き込んでも良いし、オートフォーカス装置の光学条件に基づいて算出しても良い。そして、レンズ制御部１３４によってフォーカスレンズ群１１１を順方向に駆動する。本実施例では順方向の例として、フォーカスレンズ群１１１を至近側に駆動することとする。次に、ステップＳ３１３に進み、コントラスト焦点演算部１３２はコントラスト評価値Ｖ（０）’を算出する。そして、ステップＳ３１４に進み、コントラスト評価値Ｖ（０）とＶ（０）’を比較する。Ｖ（０）’＞Ｖ（０）であればステップＳ３１５に進み、Ｖ（０）’≦Ｖ（０）であれば、ステップＳ３１６に進む。本実施例では、ステップＳ３１５では、合焦方向１は順方向つまり至近側となり、ステップＳ３１６では、合焦方向２は逆方向つまり無限側となる。このように合焦方向を決定し、合焦方向判定のサブルーチンを終了する。そして、図１７のフローチャートのステップＳ１２２へ進む。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
図２１のステップＳ１０１からＳ１０３、Ｓ１２０からＳ１２２、およびＳ１５０は、実施例１と同様の処理を実行するため、説明を省略する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
次にステップＳ４１０に進み、コントラスト評価値による山登り判定を行う。ステップＳ４１０のサブルーチンを図２２に示す。まず、図２２のステップＳ４１１にて、コントラスト焦点演算部１３２は、画像処理部１４１から映像を取得し、フォーカスレンズ群１１１の位置Ｆ（ｉ）−ΔＦにおけるコントラスト評価値Ｖ（ｉ）’を演算する。次に、ステップＳ４１２に進み、レンズ制御部１３４は、フォーカスレンズ群１１１を位置Ｆ（ｉ）へ駆動する。次に、ステップＳ４１３に進み、ステップＳ４１１と同様に、フォーカスレンズ群１１１の位置Ｆ（ｉ）におけるコントラスト評価値Ｖ（ｉ）を演算する。さらに、ステップＳ４１４に進み、位置Ｆ（ｉ）よりも所定の値オフセットした位置Ｆ（ｉ）＋ΔＦへ、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、ステップＳ４１５へ進み、ステップＳ４１１やＳ４１３と同様に、フォーカスレンズ群１１１の位置Ｆ（ｉ）＋ΔＦにおけるコントラスト評価値Ｖ（ｉ）’’を演算する。