JP2006047749A

JP2006047749A - レンズ装置および撮像システム

Info

Publication number: JP2006047749A
Application number: JP2004229307A
Authority: JP
Inventors: Seiya Ota; 盛也太田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】温度変化により、ピント位置がずれてしまう問題がある。特に、無限位置にピントを固定可能な無限モードを有する装置においては前期モードの実行時に無限位置が保証できなくなるばかりでなく、装置としての信頼性を著しく欠くことになる。
【解決手段】無限モードのとき、制御手段は温度と被写体距離深度の計算結果から無限の位置にフォーカスを駆動する際、無限位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズを有するレンズ装置及び、撮像装置とから構成されるビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像システムに関するものである。

温度が変化するとレンズやレンズを構成する構成部材の伸縮によりピント位置がずれる。それを保証するために、温度を検出してピント移動量をあらかじめ計算し補正を行う提案がされている。

特開平８−２９２３５９号公報

近年、レンズ装置及び撮像システムにおいては、撮影素子の高画素化と共に急速に高画質化が進んでいる。一方、温度が変化するとレンズやレンズを構成する構成部材の伸縮によりピント位置がずれてしまう問題がある。従って温度などの環境変化によるレンズのピント移動が撮像画に与える影響が益々大きなものになっている。

しかしながら、上記従来例では、温度の変化が継続的にあるような場合に、所定のピント位置にしてもすぐにピントズレが生じてしまったり、また、何度も補正動作を行う必要が生じたりする為、レンズ装置として極めて好ましくない。

特に、無限位置にピントを固定可能な無限モードを有する装置においては前期モードの実行時に無限位置が保証できなくなるばかりでなく、装置としての信頼性を著しく欠くことになる。

また、無限モードだけでなく、２ｍや３ｍといった所定の被写体距離位置にフォーカスを固定するような機能を有する場合も同様な課題を有している。

上記の課題を解決するため、本発明では、撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、無限被写体にフォーカス位置を移動させる無限モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該無限モードのときは該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から無限の位置にフォーカスを駆動する際、無限位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システムを提供する。

また、該制御手段は該温度検出手段の出力が変化中であるか否かを検出し、変化がないときは無限位置の深度の中心にし、変化があるときは、深度の中心でない位置に位置に駆動する。

また、該深度の中心でない位置は引き続き温度変化が継続したときに深度の中心方向にピントが来ると思われる位置であるとする。

あるいは、無限でなく所定の被写体距離位置に駆動する機能を有する場合は撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、所定の被写体距離にフォーカス位置を移動させる被写体距離モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該被写体距離モードのときは該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から被写体距離の位置にフォーカスを駆動する際、被写体距離位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システムを提供する。

以上説明したように、本発明によれば、本発明では、撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、無限被写体にフォーカス位置を移動させる無限モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該無限モードのときは該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から無限の位置にフォーカスを駆動する際、無限位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システムを提供することで、無限モード時のフォーカス位置を温度の変化中であっても良好にピントを保持することが可能となった。

あるいは、無限でなく所定の被写体距離位置に駆動する機能を有する場合は撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、所定の被写体距離にフォーカス位置を移動させる被写体距離モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該被写体距離モードのときは該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から被写体距離の位置にフォーカスを駆動する際、被写体距離位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システムを提供することで所定被写体距離に駆動する機能実行時、温度の変化中であっても良好にピントを保持することが可能となった。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１は光学系であり、４つのレンズ群よりなる４群構成のリアフォーカスズームレンズ（以下、ＲＦＺレンズと称する）により構成されている。すなわち、ＲＦＺレンズ１は、固定レンズ群である第１レンズ群（以下、前玉と称する）１０１、移動レンズ群であり変倍機能を有する第２のレンズ（以下、バリエータと称する）１０２、固定レンズ群である第３のレンズ群（以下、アフォーカルと称する）１０３、および移動レンズ群でありフォーカス機能と、変倍動作に伴う結像面位置の変動を補正するコンペンセータとしての機能を有する第４のレンズ群（以下、フォーカスコンペレンズと称する）により構成されている。

２はＣＣＤ等の光電変換素子、３は光電変換素子２への入射光量を調節するための絞り、４は絞り３の開口度を変化させるための絞り駆動部、５は絞り３の位置を検出する絞り位置検出部、６は絞り位置検出部５の出力信号に基づいて絞り３の開口度（絞り量）を検出する検出回路、７は本撮像装置による撮像動作を統括的に制御する制御部である。

なお、制御部７は、マイクロコンピュータにより構成され、図示省略したＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、ＲＡＭをワークエリア等として利用しながら、バリエータ１０２、フォーカスコンペレンズ１０４の移動制御等の各種動作を制御する。

８、９は、それぞれバリエータ１０２、フォーカスコンペレンズ１０４を移動させるためのステッピングモータ等のモータであり、これらモータ８、９は、それぞれモータドライバ１０、１１により駆動される。１２は光電変換素子２の出力信号を増幅させるアンプ、１３は増幅された信号をＮＴＳＣ映像信号等の映像信号に変換するプロセス回路である。

１４はレンズ装置の温度を検出する温度検出手段で、サーミスタ、ＩＣなど多種の部材が存在し、特に限定するものでない。

１５は無限スイッチで、スイッチがＯＮされると無限モードになり、フォーカス位置を無限位置に駆動させるための機能である。

本発明はこの無限モード時に、無限位置を保証するための提案で、温度などの環境変化があっても良好に無限位置を保証することを目的としている。

温度が変化するとレンズやレンズを構成する構成部材の伸縮によりピント位置がずれてしまう問題があり、このズレ量を計算する為に単位温度あたりのピントズレ量をあらかじめ持ち、温度変化を検出することで補正量を算出する手法は既に特開平８−２９２３５９のように提案されている。

本発明は温度変化を時間軸上で比較することで、変化が大きい場合、継続的に温度の変化及びピントずれが継続的に生じるかを判定し、更に、その時の補正位置をあらかじめピントの経時的なズレを見込み温度変化によってピントのピークが来るように駆動位置を設定することを特徴とするものである。また、その位置はボケがわからないように深度の範囲で行なうものである。このときの深度はレンズの開放Ｆ値を使用するば、撮影状況が最も深度が浅いときでもボケが検出されないで行なえることはいうまでもない。絞りが固定であるようなモードがあらかじめ分かっていれば絞り値に応じて深度計算をすることで継続的な温度変化があるような場合でもピント保持時間が長くできることになる。

図２ａ、ｂは本発明主旨を図にしたもので、図中装置の計測している温度が変化中の場合、ピントのピークは所定時間後に来ることがあらかじめ予想される為、温度を検出した時点で求める無限位置よりも更にピント移動方向に補正位置とすることで無限位置の精度を長い時間保つことができることを説明するものである。
下記に示す式となる。

現在温度：ｔｅｍｐ＿ｎｏｗ
過去の温度：ｔｅｍｐ＿ｐａｓｔ
現在位置：ＰＯＳ
温度検出時間間隔：Δｔｉｍｅ１
所定経過時間：Δｔｉｍｅ２
温度変化量：Δｔｅｍｐ＝ｔｅｍｐ＿ｎｏｗ − ｔｅｍｐ＿ｐａｓｔ
温度係数：ｔｒｒ
現在の温度から算出される位置：ｔｅｍｐＰＯＳ＝ＰＯＳ+Δｔｅｍｐ×ｔｒｒ
温度変化速度：ｔｅｍｐＶ＝Δｔｅｍｐ／Δｔｉｍｅ１
所定時間後予想位置：ｔａｒｇｅｔＰＯＳ＝ｔｅｍｐＰＯＳ×Δｔｉｍｅ２
温度ピント変化速度：ｔｅｍｐＰＯＳＶ＝（Δｔｅｍｐ×ｔｒｒ）／Δｔｉｍｅ１
絞り値：ｆ
ボケ認識係数：δ
深度：ｆ・δ
補正位置：ｃｒｒｃｔＰＯＳ
例えば、図２ａのように無限位置を現在の温度から補正位置の中心に場合、温度変化が仮に図のように２時間で１０℃上昇するとすると深度範囲を超えてしまう事がわかる。ところが、図２ｂのようにあらかじめ補正方向側の深度内にフォーカス位置としておくことで、２時間が経過しても深度内に有り、深度の中央にするよりも長時間にわたり深度内にフォーカス位置を保持することができる。

図３にフローを示す。３０１において温度を検出し、３０２において所定時間を計測し、３０３において所定時間が経過したら３０１において検出した温度をメモリーし、現在の温度を検出する。３０４において所定時間前の温度と比較し、温度差Δｔｅｍｐがあらかじめ決めたスレッシュよりも大きな変化が有る場合は継続的な温度変化が生じていると判断し、無い場合は温度変化がないあるいは小さいと判断を行なう。

図４に本発明の無限モードのフローを示す。

４０１において無限モードを検出し、無限モードであれば４０２において上述したｔｅｍｐＰＯＳにあたる無限位置を算出し、４０３において温度検出状況が変化中か、変化が無いまたは小さいかをΔｔｅｍｐ、ｔｅｍｐＶ、ｔｅｍｐＰＯＳＶなどを用い判定し、変化が大きければ４０４において絞り値ｆとあらかじめ記憶している装置のボケ認識係数δとから深度ｆ・δを計算し、４０５においてその深度の所定範囲内の量でピント移動方向、例えば無限側がピント移動方向であれば無限側に無限モード実行時の停止位置となるよう演算を行なう。この際、所定経過時間Δｔｉｍｅ２を求めておき、所定時間後の予想位置ｔａｒｇｅｔＰＯＳを算出してもよい。また、深度内にずらすといっても、例えば前述したｆ・Δの約半分までとするなどしても良い。４０３において温度変化が無い場合、小さい場合は４０２によって得られた無限位置に駆動する。

このように本発明によれば、温度が過渡的に変化中であっても無限位置を保持することができる。

（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態における図で構成は第１の実施形態とは無限モードスイッチ１４が無く、所定被写体距離モード操作スイッチ１５があることの違いである。

本実施形態では前期第一の字指令に対して、無限モードでなく、所定の被写体距離にピントを設定するモードであることで、発明の主旨は前期第一の実施例と同様である。

図６に本発明の無限モードのフローを示す。

６０１において無限モードを検出し、無限モードであれば６０２において無限位置を算出し、６０３において温度検出状況が変化中か、変化が無いまたは小さいかを判定し、変化が大きければ６０４において深度を計算し、６０５においてその深度の所定範囲内の量で補正方向と反対側、例えば無限側が補正方向であれば至近側に無限モード実行時の停止位置となるよう演算を行なう。６０３において温度変化が無い場合、小さい場合は６０２によって得られた被写体距離位置に駆動する。

第１の実施例を示す。第１の実施例の説明のための図。第１の実施例の説明のためのフローチャート。第１の実施例の説明のためのフローチャート。第２の実施例の説明のための図。第３の実施例の説明のためのフローチャート。

Claims

撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、無限被写体にフォーカス位置を移動させる無限モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該無限モードのとき該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から無限の位置にフォーカスを駆動する際、無限位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システム。
該制御手段は該温度検出手段の出力が変化中であるか否かを検出し、変化がないときは無限位置の深度の中心にし、変化があるときは、深度の中心でない位置に位置に駆動することを特徴とする請求項１のレンズ装置および撮像システム。
該深度の中心でない位置は引き続き温度変化が継続したときに深度の中心方向にピントが来ると思われる位置であることを特徴とする請求項２のレンズ装置および撮像システム。
絞りを有し、深度は絞りが開放の時の状態で演算することを特徴とする請求項１，２，３のレンズ装置および撮像システム。
絞りを有し、深度は絞りが現在の絞りの状態で演算することを特徴とする請求項１，２，３のレンズ装置および撮像システム。
温度変化は少なくとも一つの過去の温度検出結果と比較して求めることを特徴とする請求項１，２，３レンズ装置および撮像システム。
温度変化は少なくととも２つ以上の異なる時間軸の過去の温度検出結果と比較して求めることを特徴とする請求項１，２，３レンズ装置および撮像システム。
深度の中心で無い位置にする場合、深度の中心から深度の半分の位置までとすることを特徴とする請求項１，２のレンズ装置および撮像システム。
撮像面に被写体像を結像させるレンズと、焦点調節を行うフォーカスと、該フォーカスを駆動する駆動手段と、所定の被写体距離にフォーカス位置を移動させる被写体距離モードと、温度を検出する温度検出手段と、レンズの被写体深度を計算する制御手段とを有し、該被写体距離モードのときは該制御手段は該温度と被写体距離深度の計算結果から被写体距離の位置にフォーカスを駆動する際、被写体距離位置の深度内のどの位置に停止させるかを判定する判定手段を有することを特徴とするレンズ装置および撮像システム。
該制御手段は該温度検出手段の出力が変化中であるか否かを検出し、変化がないときは無限位置の深度の中心にし、変化があるときは、深度の中心でない位置に位置に駆動することを特徴とする請求項9のレンズ装置および撮像システム。
該深度の中心でない位置は引き続き温度変化が継続したときに深度の中心方向にピントが来ると思われる位置であることを特徴とする請求項１０のレンズ装置および撮像システム。