JP2004191424A - Imaging unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に銀塩カメラで使用される測距手段としてのAFセンサーの方式には、パッシブ方式とアクティブ方式などがあり、被写体までの距離に匹敵する測距情報を直接検出することから、その情報をAFレンズの駆動制御系に反映させることでAF制御をスピーディーに行うことが可能である。しかし撮像系に投射される像を検出しながら制御するフィードバック制御系でない為、デジタルカメラ等で一般的に用いられる山登りコントラストAFより精度が劣る。
【0003】
一方、先の山登りコントラストAFでは、電子撮像系に投射された像のコントラストを検出し、そのコントラスト値がピークとなるようAFレンズを徐々に駆動させながら制御を行うため精度は高いが、AF完了(合焦)までにコントラスト検出とAFレンズ駆動で累積した時間が掛ることから、前述のAFセンサーによる方式より時間が掛かり、方式によって精度とタイムラグの好ましくない被写体に対してシャッターチャンスを逃すことがある。
【0004】
以上のような課題に対して、特開2001−255456号公報に示されているような、山登りコントラストAFと外光AF(例パッシブ方式)を備え、合焦時間の短縮を優先させるモードの有無により方式を切換え、上記問題を改善する方法が提案されている。その他に、特開平10−229516号公報では、温度により外光AFに誤差が生じると判断した場合山登りAFに切換える方法、特開平10−293245号公報では、接写用のマクロモードの設定に合せAF方式を切換える方法等により状況に応じて使い分け、高速且つ高精度に制御する方法が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−255456号公報(第1−3頁、図1)
【0006】
【特許文献2】
特開平10−229516号公報(第1−3頁、図2)
【0007】
【特許文献3】
特開平10−293245号公報(第1−3頁、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の先行技術のような単なるAF方式の切り換えでは、検出手段より得られた情報をもとに、AFレンズを光軸方向に駆動してAF動作を行っていることから、繰出し方向の確認とレンズ駆動とに要する時間のロスが依然として大きく残り、高速化に限界がある。特に従来のAFレンズ(フォーカシングレンズ)は、透過率の高い材料を使用しその屈折により像を合焦させる主旨からレンズ駆動空間と重量により、駆動に必要な体積と消費電力が大きくなっていた。
【0009】
本発明は上記の課題を解決する為になされるものであり、レンズ駆動空間の削減と、合焦に要する時間と消費電力の改善、且つAFセンサーによる測距機能と山登りコントラストAF機能をともに備えることにより両者の欠点を補い、よりいっそうの高精度化とAFの高速化が可能な撮像装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項1に記載の撮像装置は、被写体までの距離を測定する測距手段と、印加される駆動信号に応じて、入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたアクティブ光学素子を含む撮影光学系と、前記撮影光学系を経て結像された被写体像を光電変換し、撮像信号として出力する撮像素子と、異なるタイミングにおける前記撮像信号間のコントラスト変化量に応じた信号を生成するコントラスト検出手段と、前記アクティブ光学素子に印加する駆動信号を発生するアクティブ光学素子駆動手段と、前記測距手段または前記コントラスト検出手段の、何れか一方から出力される第1の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御し、さらに、他方から出力される第2の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするものである。
【0011】
また、請求項2に記載の撮像装置は、請求項1において、前記アクティブ光学素子が、反射面の形状が可変可能な形状可変ミラーであることを特徴とするものである。
【0012】
以上のように、請求項1及び請求項2に記載の撮像装置によれば、フォーカシングレンズに代わりに、アクティブ光学素子、殊に、反射面の形状が可変可能な形状可変ミラーを有する撮影光学系を用い、且つ、前記測距手段または前記コントラスト検出手段の、何れか一方から出力される第1の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御し、さらに、他方から出力される第2の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御することにより、通常必要であったフォーカシングレンズ駆動に必要な空間を光路内に必要としないことによるレンズ駆動空間の削減と、より早い合焦動作の実現が可能となり、且つ、測距手段とコントラスト検出手段を相補的に用いることで、高精度で且つ合焦動作の高速化及び低消費電力化が可能となる。
【0013】
また、請求項3に記載の撮像装置は、請求項2において、前記形状可変ミラーが、非駆動時、反射面の形状は平面であることを特徴とするものである。
【0014】
これにより、形状可変ミラーの駆動時は平面形状からの駆動となるため、通常必要としていたフォーカシングレンズの繰出し方向検出が必要なくなり、よりいっそう合焦動作の高速化が可能となる。
【0015】
また、請求項4に記載の撮像装置は、請求項1において、前記制御手段が、前記第1の信号として前記測距手段からの出力を、前記第2の信号として前記コントラスト検出手段から出力を用いることを特徴とするものである。
【0016】
また、請求項5に記載の撮像装置は、請求項1において、前記制御手段が、前記第2の信号に基づいて前記第1の信号を補正するパラメータを演算して記憶することを特徴とするものである。
【0017】
また、請求項6に記載の撮像装置は、請求項1において、さらに、被写体を撮影するモードとして、静止画を取り込む静止画モード、連続的に静止画を取り込む連写モード、或いは動画を取り込む動画モードの何れかを設定する手段を備えることを特徴とするものである。
【0018】
また、請求項7に記載の撮像装置は、請求項1において、前記制御手段が、前記第1の信号が異常値の場合、第2の信号を用いて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【0019】
また、請求項8に記載の撮像装置は、請求項1において、さらに、閃光を生成する閃光手段を備え、前記制御手段が、前記第1の信号が異常値の場合、第2の信号を用いて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御して合焦動作を行わせた後、撮影に先立って、前記閃光手段を制御して、調光を行うための閃光を発光させることを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。ここでは、撮像装置を電子カメラに適応した場合について説明する。
【0021】
図1に示す本実施の形態の撮像装置は、レンズ1,2,3と反射面の形状を可変可能なアクティブ光学素子たる形状可変ミラー4とからなる撮影光学系と、この撮影光学系を介して結像された被写体像を受光し、光電変換して撮像信号を生成する撮像手段20と、撮影光学系1,2,3,4とは異なる光路で被写体からの反射光を受光して被写体までの距離を測定し、その結果を測距信号として出力する測距手段たるAFセンサー60と、撮像信号から得られる輝度(Y)信号から、或るタイミングで取得された撮像信号のコントラストに係るコントラスト信号を生成すると共に、異なるタイミングにおけるコントラスト信号間の変化量を求め、その変化量に応じた信号を合焦判定信号として出力するコントラスト検出手段30と、形状可変ミラー4を制御する制御信号がアドレスに対応させて記憶されている記憶手段70と、記憶手段70から読み出された制御信号に基づいて形状可変ミラー4を駆動するアクティブ光学素子駆動手段たる可変ミラー駆動手段80と、コントラスト検出手段30からの信号に応じてアドレスを指定して記憶手段70から制御信号を読み出し、形状可変ミラー4を駆動する可変ミラー駆動手段80を制御する制御手段たるCPU40と、測距動作と撮影動作をそれぞれ開始させる レリーズスイッチ(以下、レリーズSW)90,91と、動画モード,静止画(スチル)モード,連写モード等の撮影モードを設定するモードスイッチ(以下、モードSW)92と、閃光発光を制御する閃光発光制御手段100と、を備えている。
【0022】
上記形状可変ミラー4は、反射面と、この反射面の形状を変化させるように該反射面の裏側に設けられた複数の駆動電極4aとを有して構成されている。
【0023】
上記可変ミラー駆動手段80は、記憶手段70から読み出された制御信号に基づいて形状可変ミラー4を駆動する駆動信号を電極4aに供給する可変ミラー駆動回路81と、CPU40の制御に基づき動作され、前記可変ミラー駆動回路81に電源電圧を供給する昇圧回路82とで構成されている。
【0024】
また、上記の形状可変ミラー4,撮像手段20,コントラスト検出手段30、CPU40、記憶手段70及び可変ミラー駆動手段80とで、先に述べた山登りコントラストAF手段を構成している。CPU40は、モードSW92の設定条件の基づき、測距手段によるAFと、山登りコントラストAFとの切換え制御を行い、何れか一方若しくは双方のAF検出信号に基づいて可変ミラー駆動手段80を制御する。
【0025】
図2及び図3は、上記AFセンサー60の構成例を説明する図である。図2はAFセンサー60を三角測距アクティブ方式(赤外線方式)にて構成した例を示し、図3(a),(b)は三角測距パッシブ方式(像合致式)にて構成した例を示している。
【0026】
図2のアクティブ方式では、投光用の赤外線ダイオード(IRED)と位置検出デバイス(PSDと呼ばれる、Position Sensitive Deviceの略)を使用し、三角測距の原理で被写体距離を求める方式で、以下の関係で測距を可能としている。
【0027】
L/S=f/x 即ち L=S×(f/x)
ここで、Lは投光レンズ63から被写体までの被写体距離、Sは基線長すなわち投受光レンズ63,64間隔、fは受光レンズ64の焦点距離、xはPSD62の面上で∞相当受光位置から受光位置までの長さである。
【0028】
図3(a)のパッシブ方式は、ラインセンサーを用いて三角測距の原理で被写体距離を求める方式である。ラインセンサーとしての2列のフォトダイオードアレイ65,66を用い、この左右2つのセンサー列65,66の出力から像位相差を得ることにより、以下の関係で距離情報を求めることが可能となる。
【0029】
L/S=f/(x1+x2) 即ち L=S×(f/(x1+x2))
ここで、x1+x2(=x)は像位相差と呼ばれる。Sは基線長すなわちAFレンズ67,68間隔、Lは基線から被写体までの被写体距離、fはAFレンズ67,68の各焦点距離、x1,x2はセンサー列65,66の各面上で∞相当受光位置から受光位置までの長さである。
【0030】
センサー列65,66について、横軸に像位置、縦軸に出力をとると、図3(b)に示すように、センサー列65,66における∞相当受光位置での像合成波形(実線)に対する実際の受光位置での像合成波形(点線)との像位相差xを求めることにより、距離Lが求められる。
【0031】
なお、AFセンサー60としては、パッシブ型TTL方式を採用しても良い。
また、可変ミラー駆動手段80としては、DC駆動型、又はPWM駆動型のいずれの方式が使用されても良い。
【0032】
図4及び図5は、上記可変ミラー駆動手段80の構成例を示しており、図4はDC駆動型の構成例を、図5はPWM駆動型の構成例を示している。いずれの図においても、形状可変ミラー4に配設された複数の電極4aのうちの1つの電極を駆動する可変ミラー駆動回路の構成を示している。残りの電極を駆動する可変ミラー駆動回路の構成についても同様である。但し、直流電源E及び昇圧回路82については、複数の電極4aを駆動するのに共通に用いることができる。
【0033】
図4の構成は、可変ミラー4の1つの電極4aに対して駆動信号として直流電圧(DC)を供給するための可変ミラー駆動回路81の構成を示している。すなわち、CPU40からデジタルの制御信号がD/Aコンバータ81aに入力され、アナログの制御信号に変換された後、昇圧回路82からの電源電圧にて動作する増幅手段81bで増幅され、DC駆動信号として図示しない電極4aへ供給される。
【0034】
図5の構成は、可変ミラー4の1つの電極4aに対して駆動信号としてPWM電圧を供給するための可変ミラー駆動回路81の構成を示している。すなわち、CPU40からPWMの制御信号が直接に及び反転回路(インバータ)81cを通して、2つのスイッチングトランジスタTr1,Tr2からなるスイッチング回路81dの各制御端子に供給され、PWM信号のロウレベルでTr1がオンし、ハイレベルでTr2がオンし、Tr1,Tr2が交互にオン,オフ制御されるようになっている。従って、Tr1がオン,Tr2がオフのときは、Tr1,Tr2の接続点からは昇圧回路82からの電源電圧が出力され、Tr1がオフ,Tr2がオンのときは、直流電源Eの基準電位に相当する電位が出力され、Tr1,Tr2の接続点からはPWM駆動信号として図示しない電極4aへ供給される。
【0035】
なお、図1における撮影光学系の光路上に、収差補正ミラーや、もう1つの別の形状可変ミラーを、さらに配置した構成としてもよい。
【0036】
図6は、図1における撮影光学系1〜4と撮像手段20を構成する撮像素子21との間の、光路上に収差補正ミラー5をさらに配置した例である。これにより、収差補正機能の向上を図ることができる。尚、収差補正ミラー5は複数個配置してもよい。
【0037】
図7は、図1における撮影光学系1〜4と撮像手段20を構成する撮像素子21との間の、光路上に形状可変ミラー6をさらに配置した例である。これにより、形状可変ミラーの機能性(収差補正機能も含む)の向上を図ることができる。
【0038】
〔第1の実施の形態〕
次に、図8のフローチャートを参照しながら、第1の実施の形態の動作を説明する。
まず、CPU40は、ステップS1で第1のレリーズ(以下、1stレリーズ)手段であるレリーズスイッチ(以下、レリーズSW)90のオン/オフを判断し、オンであれば、昇圧回路82を動作させる。そして、図2または図3のようなAFセンサー60によりAFセンサー測距を行なう(ステップS2)。次に、ステップS3で測距判定の結果が良好であるか否かを判定し、測距判定の良好(すなわち、判定結果が異常値でない)であれば、その測距結果をもとに記憶手段70から合焦となる手前(近傍)のアドレスデータを参照し、可変ミラー駆動回路81を介して形状可変ミラー4を駆動する(ステップS4)。
【0039】
続いて、CPU40は、ステップS5で、モードSW92がスチルモードに設定されているか否かの判定を行い、設定されている場合には、山登りコントラストAFに移行する(ステップS8)。先ず、ステップS9で、形状可変ミラー4が駆動され、この際の撮像信号から得られる輝度信号から、コントラスト検出手段30がコントラスト信号を生成すると共に、時間的に先行する時点で得られていたコントラスト信号に対する変化量を演算し、その変化量に対応する信号が合焦判定信号としてCPU40に出力される。そして、合焦判定信号が合焦を示すか否かを判定する(ステップS10)。合焦判定信号が合焦を示すものではない場合(ステップS10でNO)、ステップS8に戻って形状可変ミラー4が合焦判定信号に応じて駆動され、合焦判定信号が生成される。このループは、合焦判定信号が「合焦」となるまで繰り返される。通常、コントラスト信号がピーク値となる箇所が合焦状態となる。
【0040】
ステップS10で、「合焦」となった場合(ステップS10でYES)、その時点における形状可変ミラー4の反射面の形状が保持される。そして、第2のレリーズ(以下、2ndレリーズ)手段であるレリーズSW91のオン/オフが判断され(ステップS12)、オンの場合、撮像動作(ステップS14)、記録動作(ステップS15)が行われる。レリーズSW91がオフの場合、1stレリーズのオン/オフが判断され(ステップS13)、オンの場合にはステップS8に、オフのときにはステップS2に戻る。
【0041】
なお、以上の山登りコントラストAF動作は、スチルモードが選択されておらず(ステップS5でNO)、さらに、連写モードが選択されていない場合(ステップS7でNO)にも、行われる。
【0042】
一方、モードSW92で連写モードが設定されている場合(ステップS7)、レリーズSW91が押されている間(ステップS16及びS19で共にYES)、AFセンサー60による測距(ステップS2)、撮影動作(ステップS17)、記録動作(ステップS18)が繰返し行われる。これにより、動体被写体の撮影を行う際の連写に対応したAFが実現される。
【0043】
以上のように構成し、動作させることにより、以下のような利点がある。
まず、フォーカシングレンズを通常の光学系で構成し、山登りコントラストAFによる制御を行う場合には、初期光軸の前後どちらに合焦点があるか定かではない。この為、図9のように、必ずフォーカシングレンズを前後に駆動させ合焦方向を確認する必要が生じる。図9において、山登りコントラストAFによりフォーカシングレンズを、例えば至近位置(初期位置)から無限側方向(∞)に移動させていくと、被写体に合焦するポイントでコントラスト信号はピーク値となる。つまり、CPU40は、このコントラスト信号がピーク値となるように、レンズ駆動手段を駆動するように制御する。なお、図9に示すようにフォーカシングレンズ使用時にはレンズ繰出し方向検出が行われ、レンズ繰出し方向の確認がなされた後、初期位置からのフォーカスレンズの駆動が実施されるようになっている。また、形状可変ミラーにより、終始、山登りコントラストAFを行う場合、合焦状態であるピーク値を検出するまで、繰返し記憶手段70からアドレスを参照し、ミラー駆動回路81を介して可変ミラー4を駆動させなければならず、且つAF検波部のAF情報を読み出すためには、CCD撮像素子の場合、全画素を読み出し、検波部の情報を抽出しなければならない為、時間が掛る。
【0044】
これに対し、本発明の実施の形態では、フォーカシングレンズの代わりに、形状可変ミラー4を用いて焦点合わせの動作を行うようにしている。駆動前、駆動信号を供給していない状態では、形状可変ミラー4の反射面は、平面の状態を保っているため、AF動作の開始は平面からとなり、フォーカシングレンズ使用時のレンズ繰出し方向の確認動作が不要となり、さらに、重量のあるレンズを駆動させないことから、無駄な時間や消費電力を抑えることが可能となる。
【0045】
さらに、図8に示すように、AFセンサー60で測距を行い(ステップS2)、測距判定で測距が良好と判断された場合(ステップS3でYES)に、形状可変ミラー4を一度に合焦近傍まで駆動させることで、山登りコントラストAFでは必要であった、記憶手段70に対する繰り返しアドレス参照と、AF検波部のAF情報を読み出し時間を削減し、よりいっそうの高速化が実現可能となると共に、山登りコントラストAFの特徴である、精度の高いAF機能を実現させることが可能となる。
【0046】
さらに、図8に示すように、測距判定でAFセンサー60による測距が異常と判断された場合(ステップS3でNO)に、山登りコントラストAF(ステップS8)に移行することで正確なAF動作を達成できる。
【0047】
以上、第1の実施の形態によれば、従来用いられていたフォーカシングレンズの代わりに、形状可変ミラー4を用いて構成することにより、フォーカシングレンズが存在することでネックとなっていたレンズの駆動空間と重量が削減され、AFの高速化及び低消費電力を実現でき、且つ、図8に示すように、AFセンサー60による測距(ステップS2)と、山登りコントラストAF(ステップS8)とをともに備えることによって、両AFの長所を生かしたAFの高精度化と高速化を実現できる。
【0048】
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態の動作について説明する。
本実施形態の構成は、第1の実施の形態と同一のため、構成の説明は省略する。
【0049】
図10は第2の実施の形態の動作を説明するフローチャートを示している。
【0050】
図10では、図8のフローチャートにおけるステップS1とステップS2の間に、モードSW92の設定が動画モードか否かを判定するステップS6を設けたものである。ステップS6で、動画モードのとき、コントラスト検出手段30を用いたコントラストAF(ステップS8)に移行するようにしたものである。それ以外は図8のフローと同様である。
【0051】
本実施の形態は、CPU40が、ユーザー操作による設定が可能なモードSW92の設定条件の基づき、AFの手段の切換え制御を行う動作に特徴がある。
【0052】
本実施の形態では、スチルモード設定時は、AFセンサー60によりAF動作(ステップS2〜S4)を行った後、スチルモード判定を行い(ステップS5)、スチルモードであれば、コントラスト検出手段30を用いた山登りコントラストAFでAF動作を実行する(ステップS8)。一方、動画モード設定時は、山登りコントラストAFでAF動作を実行し(ステップS8)、連写モード設定時は、AFセンサー60によりAF動作のみを行う(ステップS7,S16〜S19)。
【0053】
以上のように、スチルモードで撮影を行う場合は、次の撮影まで間隔があり、AFセンサー60によりAF動作を行った後、コントラスト検出手段30を用いた山登りコントラストAFを行うことができる。
【0054】
一方、動画モードで撮影をする場合は、多くの場合、動きの遅い被写体を追従しながら撮影することが多いため、山登りコントラストAFで対応可能である。しかし、山登りコントラストAFでは、連写時のようなより動きの速い被写体の撮影では、追随させることが難しく、AFセンサー60によるAF動作のみを行う。
【0055】
さらに、本実施形態の変形例として、動画モード判定(ステップS6)をステップS1とステップS2の間ではなく、該ステップS6をステップS5とステップS7の間に設け、モードSW92で動画モードが設定された場合、スチルモードと同様のAF駆動制御を行っても良い。
【0056】
〔第3の実施の形態〕
次に、第3の実施の形態の動作について説明する。
本実施形態の構成は、第1の実施の形態と同一のため、構成の説明は省略する。
【0057】
本実施形態の動作は図8又は図10のフローチャートと同様である。
【0058】
本実施の形態は、AFセンサーによる撮影動作ではAFセンサーによる測距情報に基づく閃光発光制御を行い、山登りコントラストAFによる撮影動作では本発光の発光量を求めるために予備の閃光発光(以下、プリ閃光発光)に基づく閃光発光制御を行うように、閃光制御することに特徴がある。
【0059】
AFセンサー60の場合、AFセンサー60より距離情報が求まり、その距離情報からCPU40を介して記憶手段70のデータ(すなわち、距離情報の変化に対する発光量の対応関係を示すテーブル)から本発光量を求めることができるため、閃光制御に要するタイムラグがなく、閃光発光までの時間が短くて済む。
【0060】
一方、山登りコントラストAFでは、基準光となるプリ閃光発光を行ない、被写体からの反射光を撮像手段20で受け、CPU40を介して記憶手段70のデータ(すなわち、(プリ閃光発光)基準光の反射光量に対する適正露光量となる発光量の対応関係を示すテーブル)から本発光量を求め、制御命令を閃光発光制御手段100に送り閃光発光させるプリ調光制御を使用する為、時間が掛かりタイムラグが大きくなる。
【0061】
図8又は図10で、測距判定(ステップS3)において異常と判断したとき(ステップS3でNO)には、山登りコントラストAF(ステップS8)に移行後、閃光発光制御手段100によって、撮影時(ステップS14)にプリ調光制御により閃光を発光させる。一方、図8又は図10で、測距判定が適値である場合には(ステップS3でYES)、撮影時(ステップS17)にAFセンサー60による測距値から閃光の調光制御を行うことによって正確な閃光調光が可能となる。
【0062】
以上のように、本実施の形態では、AFセンサー60によるAF動作が適確に機能している状況では、主にAFセンサー60の距離情報に基づく閃光制御を用い、AFセンサー60の情報が異常の場合には、プリ調光制御による閃光制御を用いることによって、破綻のない閃光発光制御を可能としている。
【0063】
なお、任意の距離の被写体を山登りコントラストAFで合焦させ、そのときの可変ミラー駆動制御値をもとにAFセンサー60の測距データを補正することも可能である。
【0064】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、レンズ駆動空間の削減と、合焦に要する時間と消費電力の改善を行え、且つAFセンサーによる測距機能と山登りコントラストAF機能をともに備えることにより両者の欠点を補い、よりいっそうの高精度化とAFの高速化が可能となる、高速で精度の高いAF機能を備えた撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図。
【図2】図1におけるAFセンサーの構成例を説明する図。
【図3】図1におけるAFセンサーの他の構成例を説明する図。
【図4】図1における可変ミラー駆動手段の構成例を説明する図。
【図5】図1における可変ミラー駆動手段の他の構成例を説明する図。
【図6】形状可変ミラーを用いた他の光学系の構成例を示す図。
【図7】形状可変ミラーを用いたもう1つの他の光学系の構成例を示す図。
【図8】本発明に係る撮像装置の第1の実施の形態の動作を説明するフローチャート。
【図9】山登りコントラストAF実行時における説明図。
【図10】本発明に係る撮像装置の第2の実施の形態の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
1…第一群レンズ
2…第二群ズーミングレンズ
3…第三群レンズ
4…形状可変ミラー(アクティブ光学素子)
5…収差補正ミラー
6…形状可変ミラー
20…撮像手段
21…撮像素子
30…コントラスト検出手段
40…CPU(制御手段)
60…AFセンサー(測距手段)
70…記憶手段
80…可変ミラー駆動手段
81…可変ミラー駆動回路
82…昇圧回路
90…1stレリーズSW
91…2ndレリーズSW
92…モードSW
100…閃光発光制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging device such as a digital camera.
[0002]
[Prior art]
In general, there are a passive method and an active method as an AF sensor as a distance measuring means used in a silver halide camera. Since the AF sensor directly detects distance measuring information equivalent to a distance to a subject, the information is used as an AF sensor. The AF control can be performed speedily by reflecting the result in the lens drive control system. However, since it is not a feedback control system for controlling while detecting an image projected on the imaging system, the accuracy is lower than that of a hill-climbing contrast AF generally used in a digital camera or the like.
[0003]
On the other hand, the hill-climbing contrast AF detects the contrast of the image projected on the electronic imaging system and performs control while gradually driving the AF lens so that the contrast value reaches a peak. Since it takes time accumulated by contrast detection and AF lens driving until (focusing), it takes more time than the above-described method using the AF sensor, and depending on the method, a shutter chance may be missed for a subject with unfavorable accuracy and time lag. is there.
[0004]
In order to solve the above problem, there is a mode as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-255456, which includes a hill-climbing contrast AF and an external light AF (for example, a passive method) and gives priority to shortening the focusing time. There has been proposed a method for switching the system by using the method described above and improving the above problem. In addition, JP-A-10-229516 discloses a method of switching to hill-climbing AF when it is determined that an error occurs in external light AF due to temperature, and JP-A-10-293245 discloses an AF method in accordance with the setting of a macro mode for close-up photography. There has been proposed a method of performing high-speed and high-precision control by selectively using a method according to a situation by a method of switching the method.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-255456 A (pages 1-3, FIG. 1)
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-10-229516 (pages 1-3, FIG. 2)
[0007]
[Patent Document 3]
JP-A-10-293245 (pages 1-3, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the mere switching of the AF method as in the prior art described above, the AF operation is performed by driving the AF lens in the optical axis direction based on the information obtained from the detection means. The loss of time required for confirmation and lens driving remains large, and there is a limit to speeding up. In particular, a conventional AF lens (focusing lens) uses a material having a high transmittance and focuses an image by refraction, so that the volume and power consumption required for driving are increased due to the lens driving space and weight.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and has both a distance measurement function and a hill-climbing contrast AF function using an AF sensor, reducing a lens driving space, improving focusing time and power consumption. Accordingly, an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus which can compensate for the drawbacks of both of them, and which can achieve higher accuracy and faster AF.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An image pickup apparatus according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the active optical element is a shape variable mirror capable of changing a shape of a reflection surface.
[0012]
As described above, according to the imaging apparatus according to the first and second aspects, instead of the focusing lens, an imaging optical system including an active optical element, particularly, a shape-variable mirror whose shape of a reflecting surface can be changed. And controlling the active optical element driving means based on a first signal output from one of the distance measuring means and the contrast detecting means, and further, a second signal output from the other. By controlling the active optical element driving means based on the signal, it is possible to reduce the lens driving space by not requiring the space necessary for driving the focusing lens, which is normally required, in the optical path, and to achieve a faster focusing operation. It is possible to achieve high precision, high speed focusing operation, and low power consumption by using the distance measuring means and the contrast detecting means complementarily. The ability.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, when the shape-variable mirror is not driven, the shape of the reflection surface is flat.
[0014]
Accordingly, when the variable shape mirror is driven, it is driven from a planar shape, so that it is not necessary to detect the extension direction of the focusing lens which is normally required, and it is possible to further speed up the focusing operation.
[0015]
Also, in the imaging apparatus according to claim 4, in
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the control means calculates and stores a parameter for correcting the first signal based on the second signal. Things.
[0017]
The imaging device according to
[0018]
In the imaging apparatus according to a seventh aspect, in the first aspect, the control unit controls the active optical element driving unit using a second signal when the first signal is an abnormal value. It is characterized by the following.
[0019]
The image pickup apparatus according to
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to the present invention. Here, a case where the imaging apparatus is applied to an electronic camera will be described.
[0021]
The imaging apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes an imaging optical
[0022]
The deformable mirror 4 has a reflecting surface and a plurality of driving electrodes 4a provided on the back side of the reflecting surface so as to change the shape of the reflecting surface.
[0023]
The variable mirror driving unit 80 is operated under the control of the
[0024]
The shape variable mirror 4, the imaging means 20, the contrast detection means 30, the
[0025]
FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating a configuration example of the
[0026]
The active method shown in FIG. 2 uses an infrared diode (IRED) for projecting light and a position detection device (PSD, abbreviation for Position Sensitive Device), and obtains a subject distance based on the principle of triangulation. Ranging is possible because of the relationship.
[0027]
L / S = f / x That is, L = S × (f / x)
Here, L is the subject distance from the light projecting lens 63 to the subject, S is the base line length, that is, the interval between the light projecting and receiving lenses 63 and 64, f is the focal length of the light receiving lens 64, and x is the ∞ equivalent light receiving position on the surface of the
[0028]
The passive method shown in FIG. 3A is a method for obtaining a subject distance based on the principle of triangulation using a line sensor. By using two rows of
[0029]
L / S = f / (x1 + x2) That is, L = S × (f / (x1 + x2))
Here, x1 + x2 (= x) is called an image phase difference. S is the base line length, that is, the distance between the
[0030]
With respect to the
[0031]
The
Further, as the variable mirror driving means 80, any of a DC driving type and a PWM driving type may be used.
[0032]
4 and 5 show a configuration example of the variable mirror driving means 80, FIG. 4 shows a configuration example of a DC drive type, and FIG. 5 shows a configuration example of a PWM drive type. In each of the drawings, the configuration of a variable mirror driving circuit that drives one of a plurality of electrodes 4a provided on the variable shape mirror 4 is shown. The same applies to the configuration of the variable mirror driving circuit for driving the remaining electrodes. However, the DC power supply E and the
[0033]
4 shows a configuration of a variable
[0034]
5 shows a configuration of a variable
[0035]
The aberration correcting mirror and another another variable shape mirror may be further arranged on the optical path of the photographing optical system in FIG.
[0036]
FIG. 6 shows an example in which the
[0037]
FIG. 7 is an example in which the shape
[0038]
[First Embodiment]
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the
[0039]
Subsequently, in step S5, the
[0040]
If "focusing" is achieved in step S10 (YES in step S10), the shape of the reflecting surface of the shape-variable mirror 4 at that time is maintained. Then, the on / off state of the
[0041]
The above-described hill-climbing contrast AF operation is also performed when the still mode is not selected (NO in step S5) and when the continuous shooting mode is not selected (NO in step S7).
[0042]
On the other hand, when the continuous shooting mode is set by the mode switch 92 (step S7), while the
[0043]
By configuring and operating as described above, there are the following advantages.
First, in the case where the focusing lens is formed of a normal optical system and control is performed by the hill-climbing contrast AF, it is not clear whether the focal point is located before or after the initial optical axis. Therefore, as shown in FIG. 9, it is necessary to always drive the focusing lens back and forth to check the focusing direction. In FIG. 9, when the focusing lens is moved from the closest position (initial position) to the infinity side (無限) by the hill-climbing contrast AF, for example, the contrast signal reaches a peak value at a point where the subject is focused. That is, the
[0044]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the focusing operation is performed using the deformable mirror 4 instead of the focusing lens. Before driving, when the driving signal is not supplied, the reflecting surface of the deformable mirror 4 is kept flat, so that the AF operation starts from the flat surface, and the lens extending direction when using the focusing lens is checked. No operation is required, and since a heavy lens is not driven, wasteful time and power consumption can be reduced.
[0045]
Further, as shown in FIG. 8, distance measurement is performed by the AF sensor 60 (step S2), and when it is determined that the distance measurement is good in the distance measurement determination (YES in step S3), the shape variable mirror 4 is simultaneously moved. By driving to the vicinity of the in-focus state, the repetitive address reference to the
[0046]
Further, as shown in FIG. 8, when it is determined that the distance measurement by the
[0047]
As described above, according to the first embodiment, by using the variable-shape mirror 4 instead of the conventionally used focusing lens, the driving of the lens which has been a bottleneck due to the presence of the focusing lens is performed. Space and weight can be reduced, high-speed AF and low power consumption can be realized, and distance measurement by the AF sensor 60 (step S2) and hill-climbing contrast AF (step S8) are both performed as shown in FIG. With the provision, it is possible to realize high-precision and high-speed AF utilizing the advantages of both AFs.
[0048]
[Second embodiment]
Next, the operation of the second embodiment will be described.
Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, a description of the configuration will be omitted.
[0049]
FIG. 10 is a flowchart illustrating the operation of the second embodiment.
[0050]
In FIG. 10, a step S6 for determining whether or not the setting of the
[0051]
The present embodiment is characterized in an operation in which the
[0052]
In the present embodiment, when the still mode is set, the AF operation (steps S2 to S4) is performed by the
[0053]
As described above, when shooting in the still mode, there is an interval until the next shooting, and after performing the AF operation by the
[0054]
On the other hand, when shooting in the moving image mode, in many cases, shooting is performed while following a slow-moving subject, so that hill-climbing contrast AF can be used. However, in the hill-climbing contrast AF, it is difficult to follow a subject that moves faster, such as during continuous shooting, and only the AF operation by the
[0055]
Further, as a modification of the present embodiment, the moving image mode determination (step S6) is not provided between steps S1 and S2, but the step S6 is provided between steps S5 and S7, and the moving image mode is set by the
[0056]
[Third Embodiment]
Next, the operation of the third embodiment will be described.
Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, a description of the configuration will be omitted.
[0057]
The operation of the present embodiment is the same as the flowchart of FIG. 8 or FIG.
[0058]
In the present embodiment, in the photographing operation by the AF sensor, the flash light emission control is performed based on the distance measurement information by the AF sensor, and in the photographing operation by the hill-climbing contrast AF, a preliminary flash light emission (hereinafter, referred to as pre-flash) It is characterized in that flash control is performed so as to perform flash emission control based on (flash emission).
[0059]
In the case of the
[0060]
On the other hand, in the hill-climbing contrast AF, pre-flash light emission as reference light is performed, reflected light from a subject is received by the imaging means 20, and data of the storage means 70 (ie, (pre-flash light emission) reference light reflection) is received via the
[0061]
In FIG. 8 or FIG. 10, when it is determined that the distance measurement is abnormal (step S3) (NO in step S3), the process proceeds to the hill-climbing contrast AF (step S8), and the flash
[0062]
As described above, in the present embodiment, when the AF operation by the
[0063]
It is also possible to focus an object at an arbitrary distance by hill-climbing contrast AF and correct the distance measurement data of the
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the lens driving space can be reduced, the time required for focusing and the power consumption can be improved, and the distance measurement function using the AF sensor and the hill-climbing contrast AF function are both provided. It is possible to realize an imaging apparatus having a high-speed and high-precision AF function, which compensates for the drawback and enables higher precision and higher-speed AF.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an AF sensor in FIG. 1;
FIG. 3 is a view for explaining another configuration example of the AF sensor in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a variable mirror driving unit in FIG. 1;
FIG. 5 is a view for explaining another configuration example of the variable mirror driving means in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of another optical system using a deformable mirror.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of another optical system using a deformable mirror.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram when a hill-climbing contrast AF is executed.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. First group lens
2: Second group zooming lens
3. Third lens group
4. Variable shape mirror (active optical element)
5. Aberration correction mirror
6 ... deformable mirror
20 ... Imaging means
21 ... Imaging element
30 ... Contrast detecting means
40 ... CPU (control means)
60 AF sensor (distance measuring means)
70 ... storage means
80: Variable mirror driving means
81: Variable mirror drive circuit
82 ... Booster circuit
90 ... 1st release SW
91 ... 2nd release SW
92 Mode SW
100 flash light control means
Claims (8)
印加される駆動信号に応じて、入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたアクティブ光学素子を含む撮影光学系と、
前記撮影光学系を経て結像された被写体像を光電変換し、撮像信号として出力する撮像素子と、
異なるタイミングにおける前記撮像信号間のコントラスト変化量に応じた信号を生成するコントラスト検出手段と、
前記アクティブ光学素子に印加する駆動信号を発生するアクティブ光学素子駆動手段と、
前記測距手段または前記コントラスト検出手段の、何れか一方から出力される第1の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御し、さらに、他方から出力される第2の信号に基づいて前記アクティブ光学素子駆動手段を制御する制御手段と、
を有する撮像装置。Distance measuring means for measuring the distance to the subject;
An imaging optical system including an active optical element in which a functional region that generates output light obtained by converting optical characteristics of incident light in accordance with the applied drive signal,
An image sensor that photoelectrically converts a subject image formed through the imaging optical system and outputs the image as an image signal,
Contrast detection means for generating a signal corresponding to a contrast change amount between the imaging signals at different timings,
Active optical element driving means for generating a drive signal to be applied to the active optical element,
The active optical element driving unit is controlled based on a first signal output from one of the distance measuring unit and the contrast detection unit, and further based on a second signal output from the other. Control means for controlling the active optical element driving means,
An imaging device having:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Publications (1)
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