【手続補正書】
【提出日】平成29年3月24日(2017.3.24)
【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】
撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子を備え、蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する撮像手段と、
前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する増幅手段と、
前記所定の電圧レベルを設定する電圧レベル設定手段と、を有し、
前記電圧レベル設定手段は、前記複数の光電変換素子における相関演算方向の輝度変化率が第２の場合より緩やかな第１の場合であるとき、前記第２の場合と比較して、前記所定の電圧レベルを大きく設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記撮像手段で生成された前記像信号を増幅する増幅手段を更に有し、
前記第１の信号は、前記増幅手段により増幅された前記像信号のコントラストを示す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】
前記増幅手段における前記像信号の増幅率を設定する増幅率設定手段を更に有し、
前記増幅率設定手段は、前記第１の場合の前記増幅率を、前記第２の場合の前記増幅率より小さく設定す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４】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記増幅率設定手段により前記増幅率が設定されるまでの時間を設定する時間設定手段を更に有し、
前記時間設定手段は、前記第１の場合の前記時間を、前記第２の場合の前記時間より長く設定することを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記時間設定手段により設定された時間が経過したときの前記第１の信号の電圧レベルに応じて、前記増幅率設定手段は前記増幅率を設定することを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記時間設定手段により設定された時間が経過したときの前記第１の信号の電圧レベルに応じて、前記電圧レベル設定手段は前記所定の電圧レベルを設定することを特徴とする請求項４に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記増幅手段により増幅された前記像信号を読み出す読み出し手段を更に有し、
前記増幅手段は、第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号に基づいて前記光電変換素子の電荷蓄積を制御し、当該第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号の電圧レベルが所定の閾値を超える場合、前記読み出し手段は、前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅された前記像信号を読み出すことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記読み出し手段により読み出された前記像信号を用いて相関演算を行い、デフォーカス量を検出する焦点検出手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記焦点検出手段は、前記読み出し手段により読み出された前記像信号の信頼性を判定し、前記信頼性の判定に用いる閾値は、前記読み出し手段により前記像信号を読み出す際の増幅率に応じて変わることを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
隣接する前記光電変換素子間の輝度差を二乗した値の総和と、前記隣接する前記光電変換素子間の輝度差の総和との比率を示す評価値を算出する算出手段を更に有し、
前記電圧レベル設定手段は、前記算出手段により算出された前記評価値に応じて、前記所定の電圧レベルを変更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１１】
撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子を備え、蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像手段で生成された前記像信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する制御手段と、
前記増幅手段における前記像信号の増幅率を設定する増幅率設定手段と、を有し、
前記増幅率設定手段は、前記複数の光電変換素子における相関演算方向の輝度変化率が第２の場合より緩やかな第１の場合であるとき、前記第２の場合と比較して、前記増幅率を小さく設定することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項１２】
前記所定の電圧レベルを設定する電圧レベル設定手段を更に有し、
前記電圧レベル設定手段は、前記第１の場合の前記所定の電圧レベルを、前記第２の場合の前記所定の電圧レベルより大きく設定することを特徴とする請求項１１に記載の焦点検出装置。
【請求項１３】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記増幅率設定手段により前記増幅率が設定されるまでの時間を設定する時間設定手段を更に有し、
前記時間設定手段は、前記第１の場合の前記時間を、前記第２の場合の前記時間より長く設定することを特徴とする請求項１１に記載の焦点検出装置。
【請求項１４】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記時間設定手段により設定された時間が経過したときの前記第１の信号の電圧レベルに応じて、前記増幅率設定手段は前記増幅率を設定することを特徴とする請求項１３に記載の焦点検出装置。
【請求項１５】
前記光電変換素子における電荷蓄積を開始してから前記時間設定手段により設定された時間が経過したときの前記第１の信号の電圧レベルに応じて、前記所定の電圧レベルを設定することを特徴とする請求項１３に記載の焦点検出装置。
【請求項１６】
前記増幅手段により増幅された前記像信号を読み出す読み出し手段を更に有し、
前記制御手段は、第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号に基づいて前記光電変換素子の電荷蓄積を制御し、当該第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号の電圧レベルが所定の閾値を超える場合、前記読み出し手段は、前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅された前記像信号を読み出すことを特徴とする請求項１１に記載の焦点検出装置。
【請求項１７】
前記読み出し手段により読み出された前記像信号を用いて相関演算を行い、デフォーカス量を検出する焦点検出手段を更に有することを特徴とする請求項１６に記載の焦点検出装置。
【請求項１８】
前記焦点検出手段は、前記読み出し手段により読み出された前記像信号の信頼性を判定し、前記信頼性の判定に用いる閾値は、前記読み出し手段により前記像信号を読み出す際の増幅率に応じて変わることを特徴とする請求項１７に記載の焦点検出装置。
【請求項１９】
隣接する前記光電変換素子間の輝度差を二乗した値の総和と、前記隣接する前記光電変換素子間の輝度差の総和との比率を示す評価値を算出する算出手段を更に有し、
前記電圧レベル設定手段は、前記算出手段により算出された前記評価値に応じて、前記所定の電圧レベルを変更することを特徴とする請求項１２に記載の焦点検出装置。
【請求項２０】
撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子を備え、蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像手段で生成された前記像信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する制御手段と、
前記増幅手段における前記像信号の増幅率を設定する増幅率設定手段と、
前記増幅手段により増幅された前記像信号を読み出す読み出し手段と、を有し、
前記増幅手段は、第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号に基づいて前記光電変換素子の電荷蓄積を制御し、当該第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号の電圧レベルが所定の閾値を超える場合、前記読み出し手段は、前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅された前記像信号を読み出すことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２１】
生成手段が、撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子に蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する生成工程と、
制御手段が、前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する制御工程と、
電圧レベル設定手段が、前記所定の電圧レベルを設定する電圧レベル設定工程と、を有し
前記電圧レベル設定工程では、前記複数の光電変換素子における相関演算方向の輝度変化率が第２の場合より緩やかな第１の場合であるとき、前記第２の場合と比較して、前記所定の電圧レベルを大きく設定することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項２２】
生成手段が、撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子に蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する生成工程と、
増幅手段が、前記生成工程で生成された前記像信号を増幅する増幅工程と、
制御手段が、前記増幅工程で増幅された前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する制御工程と、
増幅率設定手段が、前記増幅工程で用いる前記像信号の増幅率を設定する増幅率設定工程と、を有し
前記増幅率設定工程は、前記複数の光電変換素子における相関演算方向の輝度変化率が第２の場合より緩やかな第１の場合であるとき、前記第２の場合と比較して、前記増幅率を小さく設定することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項２３】
生成手段が、撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子に蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する生成工程と、
増幅手段が、前記生成工程で生成された前記像信号を増幅する増幅工程と、
制御手段が、前記増幅工程で増幅された前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する制御工程と、
増幅率設定手段が、前記増幅工程で用いる前記像信号の増幅率を設定する増幅率設定工程と、
読み出し手段が、前記増幅工程で増幅された前記像信号を読み出す読み出し工程と、を有し、
前記制御工程は、第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号に基づいて前記光電変換素子の電荷蓄積を制御し、当該第１の増幅率で増幅された前記像信号に基づく前記第１の信号の電圧レベルが所定の閾値を超える場合、前記読み出し工程は、前記第１の増幅率より小さい第２の増幅率で増幅された前記像信号を読み出す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】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】焦点検出装置及び方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は自動焦点検出に用いられる焦点検出装置及び方法に関する。
【手続補正４】
【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】
上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、撮影光学系を通過した光を受光して電荷蓄積を行う複数の光電変換素子を備え、蓄積された電荷に基づいて焦点検出のための相関演算に用いる像信号を生成する撮像手段と、
前記像信号のコントラストを示す第１の信号が所定の電圧レベルに達したら電荷蓄積を停止するように前記光電変換素子を制御する増幅手段と、
前記所定の電圧レベルを設定する電圧レベル設定手段と、を有し、
前記電圧レベル設定手段は、前記複数の光電変換素子における相関演算方向の輝度変化率が第２の場合より緩やかな第１の場合であるとき、前記第２の場合と比較して、前記所定の電圧レベルを大きく設定することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【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】
Ｓ８０４において、ＣＰＵ１００は、得られた画素信号を用いて、撮影レンズ３００の焦点状態（デフォーカス量）を検出するための焦点検出演算を行い、デフォーカス量を算出する。Ｓ８０５において、ＣＰＵ１００は、Ｓ８０４で得られたデフォーカス量の絶対値がしきい値ｄｅｆｔｈ以下であるか否かを判定し、デフォーカス量の絶対値がしきい値ｄｅｆｔｈ以下であれば（合焦していれば）、焦点検出動作を終了する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
ここで、Ｖｃｏｍｐｘ５、Ｖｃｏｍｐｘ１０、Ｖｃｏｍｐｘ２０及びＶｃｏｍｐｘ４０は、次のように設定されている。即ち、出力回路１０８から画素信号をそれぞれのゲインで増幅して出力する際に、出力回路１０８のダイナミックレンジ及び、ＣＰＵ１００のＡ／Ｄ変換器の入力ダイナミックレンジをそれぞれ超えない（飽和しない）ように蓄積停止できるレベルに設定されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
Ｓ１２０１では、ＣＰＵ１００は、選択したラインセンサ対１０２−ｎのゲイン情報及び蓄積時間情報をＡＦセンサ１０１から読み出す。ゲイン情報はＳ９１２のゲイン決定処理でラインセンサ対毎に設定された値（ｇａｉｎ［ｎ］）である。蓄積時間情報は、後述するＳ８０７のｔｉｍｅ＿ｇｄの決定処理で使用する。そして、Ｓ１２０２では、ＣＰＵ１００は、画素信号を読み出す際に用いるゲインｇａｉｎ＿ｒｄとして、ＡＦセンサ１０１から読み出したゲイン情報ｇａｉｎ［ｎ］を設定する。
【手続補正９】
【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】
なお、Ｓ９１２のゲイン決定処理において、ゲインを２．５倍に設定しない理由は、蓄積時間の短縮のためである。２．５倍で読み出すための蓄積停止レベルＶｃｏｍｐは、Ｖｃｏｍｐｘ５の２倍となる。すなわち、図１１に示すように、ゲインをより低くするためには、蓄積停止判定までにかかる蓄積時間が長くなる。従って、本発明の実施形態においては、ゲイン決定処理におけるゲインと読み出しゲインの再設定における最小ゲインとを異ならせことにより、蓄積時間の短縮と精度の両立を実現している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次にＳ８０７で行われるゲイン決定タイミングｔｉｍｅ＿ｇｄの決定処理について、図１４を参照して詳細に説明する。Ｓ８０７では、ＣＰＵ１００は、Ｓ８０３で信頼性があると判定し、デフォーカス量を算出するのに用いた画素信号に基づき、焦点検出精度と応答性の観点からゲイン決定タイミングｔｉｍｅ＿ｇｄをｔｉｍｅ＿ｇｄ１とｔｉｍｅ＿ｇｄ２のどちらにするかを決定する。なお、ｔｉｍｅ＿ｇｄ１（第１のタイミング）はｔｉｍｅ＿ｇｄ２（第２のタイミング）よりも小さい値である。
【手続補正１１】
【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】
Ｓ１４０１では、ＣＰＵ１００は、Ｓ１４００で算出したシャープネスの値が所定値Ｓｔｈ以下であるか否かの判定を行う。シャープネスの値が所定値Ｓｔｈ以下であれば、ＣＰＵ１００はＳ１４０２へ処理を進める。一方、シャープネスの値が所定値Ｓｔｈより大きければ、ＣＰＵ１００はＳ１４０５へ処理を進め、ゲイン決定タイミングｔｉｍｅ＿ｇｄをｔｉｍｅ＿ｇｄ1とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
次に図１１（ａ）及び（ｂ）を用いて、ゲイン決定タイミングの違いによるゲイン決定の結果の違いを詳細に説明する。図１１（ｂ）に示す例では、時刻ｔｉｍｅ＿ｇｄ１において、ＰＢ信号はＶｃｏｍｐｘ４０より小さい。従って、前述した図１０のフローチャートに基づき、制御部１０３はｇａｉｎ［ｎ］を４０倍（×４０）として判定する。図９のＳ９０６では、制御部１０３は記憶回路１０９からゲイン情報（ｇａｉｎ［ｎ］＝４０倍）を読み出し、蓄積停止判定回路１０６の蓄積停止レベルＶｃｏｍｐにＶｃｏｍｐｘ４０を設定する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
一方、図１１（ａ）は時刻ｔｉｍｅ＿ｇｄ２において、ＰＢ信号はＶｃｏｍｐｘ１０とＶｃｏｍｐｘ２０の間にある。前述した図１０のフローチャートに基づき、制御部１０３はｇａｉｎ［ｎ］を１０倍（×１０）として判定する。すなわち、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ゲイン決定タイミングｔｉｍｅ＿ｇｄを長くすることで、低いゲインに設定することができる。図９のＳ９０６では、制御部１０３は記憶回路１０９からゲイン情報（ｇａｉｎ［ｎ］＝１０倍）を読み出し、蓄積停止判定回路１０６の蓄積停止レベルＶｃｏｍｐにＶｃｏｍｐｘ１０を設定する。