JP2008052191A - Focusing device and camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は焦点調節装置およびカメラに関する。 The present invention relates to a focus adjustment device and a camera.
位相差検出方式オートフォーカス(以下、AFという)とコントラスト検出方式AFとを組み合わせたハイブリッド方式AFを備え、位相差検出方式AFの合焦位置からいったん前ピン側に−5Fδ(F;焦点調節レンズの開放絞り値、δ;撮像径の最少分解能)だけ駆動し、その位置から+5Fδの位置までFδ/2ずつ後ピン側に焦点調節レンズを駆動しながらコントラスト検出方式AFを行い、最大コントラスト評価値の位置へ焦点調節レンズを駆動するようにした焦点調節装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A hybrid AF that combines phase difference detection autofocus (hereinafter referred to as AF) and contrast detection AF is provided, and -5Fδ (F; focus adjustment lens) is once on the front pin side from the focus position of the phase difference detection AF. The maximum aperture value, δ (minimum resolution of the imaging diameter), and the contrast detection method AF is performed while driving the focusing lens on the rear pin side by Fδ / 2 from that position to the position of + 5Fδ, and the maximum contrast evaluation value There is known a focus adjustment device that drives a focus adjustment lens to a position (for example, see Patent Document 1).
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
しかしながら、上述した従来の焦点調節装置では、コントラスト検出方式AFの開始位置にレンズを駆動するようにレンズの駆動方向が反転するので、レンズ駆動機構のガタなどの影響で正確な焦点調節ができないという問題がある。 However, in the conventional focus adjustment apparatus described above, the lens drive direction is reversed so as to drive the lens to the start position of the contrast detection method AF, so that accurate focus adjustment cannot be performed due to the backlash of the lens drive mechanism. There's a problem.
(1) 請求項1の発明は、焦点調節レンズを駆動するレンズ駆動手段と、レンズ駆動手段によりレンズを駆動しながら合焦位置を探し、レンズの焦点調節を行う第1の焦点調節手段と、第1の焦点調節手段とは異なる焦点調節方式でレンズ駆動手段によりレンズを駆動して焦点調節を行う第2の焦点調節手段と、第2の焦点調節手段による焦点調節が完了した時点のレンズの位置から、レンズ駆動手段により初期駆動量だけレンズを駆動した後、第1の焦点調節により焦点調節を行う制御手段と、レンズ駆動手段の駆動特性に応じて初期駆動量を決定する初期駆動量決定手段とを備える。
(2) 請求項2の焦点調節装置は、初期駆動量決定手段によって、レンズ駆動手段の種類に応じて初期駆動量を決定するようにしたものである。
(3) 請求項3の焦点調節装置は、初期駆動量決定手段によって、レンズ駆動手段のガタ量に応じて初期駆動量を決定するようにしたものである。
(4) 請求項4の焦点調節装置は、第1の焦点調節手段はコントラスト検出方式の焦点調節手段であり、第2の焦点調節手段は位相差検出方式の焦点調節手段である。
(5) 請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の焦点調節装置を備えたカメラである。
(1) The invention of
(2) In the focus adjusting apparatus according to the second aspect, the initial driving amount is determined by the initial driving amount determining unit according to the type of the lens driving unit.
(3) In the focus adjustment apparatus according to the third aspect, the initial drive amount is determined by the initial drive amount determination means in accordance with the amount of play of the lens drive means.
(4) In the focus adjusting apparatus according to claim 4, the first focus adjusting means is a contrast detecting focus adjusting means, and the second focus adjusting means is a phase difference detecting focus adjusting means.
(5) The invention of claim 5 is a camera including the focus adjusting apparatus according to any one of
本発明によれば、正確な焦点調節が可能になる。 According to the present invention, accurate focus adjustment is possible.
本発明を、位相差検出方式AFとコントラスト検出方式AFのハイブリッド方式AFを備えたディジタル一眼レフカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明はディジタル一眼レフカメラに限定されず、ハイブリッド方式の焦点調節装置を備えたあらゆる種類のカメラに適用することができる。また、本発明は位相差検出方式AFとコントラスト検出方式AFのハイブリッド方式AFに限定されず、あらゆる方式のAFを組み合わせたハイブリッド方式AFに適用することができる。 An embodiment in which the present invention is applied to a digital single-lens reflex camera provided with a hybrid AF of phase difference detection AF and contrast detection AF will be described. The present invention is not limited to a digital single-lens reflex camera, and can be applied to all types of cameras provided with a hybrid focus adjustment device. Further, the present invention is not limited to the hybrid AF of the phase difference detection AF and the contrast detection AF, and can be applied to a hybrid AF combining all types of AF.
《発明の第1の実施の形態》
図1は、第1の実施の形態の焦点調節装置を備えたディジタル一眼レフカメラの構成を示す。このカメラの焦点調節装置は、位相差検出方式AFとコントラスト検出方式AFのハイブリッド方式AFである。一実施の形態のカメラは、カメラボディ10にレンズ鏡筒200が装着される。なお、この一実施の形態ではレンズ交換式カメラを例に上げて説明するが、本発明はレンズ交換式カメラに限定されず、レンズ固定式カメラに対しても適用できる。
<< First Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 shows a configuration of a digital single-lens reflex camera provided with the focus adjustment apparatus of the first embodiment. This camera focus adjustment device is a hybrid AF of a phase difference detection AF and a contrast detection AF. In the camera of one embodiment, a
カメラボディ10は、撮像素子20、ファインダー構成部材25〜60、クイックリターンミラー70、ミラーアップスイッチ75、サブミラー80、固定ミラー90、位相差検出方式AF検出装置100、デフォーカス量演算部300、レンズ駆動量設定部310、焦点評価値算出部320、レンズ種別判定部330などを備えている。撮像素子20はレンズが結像した像を電気信号に変換して出力する。なお、図示を省略するが、撮像素子20の撮像面の前面には赤外光をカットするための赤外カットフィルタや画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。
The
カメラボディ10のファインダー部は、フォーカシングスクリーン25、ペンタプリズム30、測光素子40、リレーレンズ50、接眼部60などを備えている。測光素子40は像の明るさを測定し、シャッタースピードや絞り値を決定するための測光値を出力する。
The finder portion of the
クイックリターンミラー70は、露光前は、図示するように、後述するレンズ光学系210を透過した被写体光を撮像素子20へ導く撮影光路中に設定され、レンズ光学系210からの被写体光をカメラボディ10の上方に配置したペンタプリズム30へ導く。一方、露光時は、フォーカシングスクリーン25の下側まで跳ね上がり、レンズ光学系210からの被写体光を撮像素子20へ導く。また、クイックリターンミラー70の中心付近はハーフミラーになっており、被写体光の一部はハーフミラー部を透過し、サブミラー80と固定ミラー90を介して位相差検出方式AF検出素子100へ導かれる。なお、ミラーアップスイッチ75はクイックリターンミラー70が撮影光路から退避されるとオンするスイッチである。
As shown in the figure, the
位相差検出方式AF検出素子100は、レンズ光学系210からの被写体光をマスクにより2つに分けた後、2つのラインセンサー上に再結像させる。この2つのラインセンサー上の再結像された像のずれ量がピントのズレ量(デフォーカス量)に相当する。位相差検出方式AF検出素子100の出力はデフォーカス量演算部300へ送られる。
The phase difference detection
レンズ鏡筒200は、レンズ光学系210、ズームエンコーダー220、距離エンコーダー230、フォーカシング(焦点調節)レンズ駆動モーター240、絞り250などを備えている。
The
レンズ光学系210は被写体像を撮像素子20の撮像面上に結像させるための光学系である。ズーミング(焦点距離調節)レンズ210bは光軸方向に移動可能な構成となっており、通常は撮影者がレンズ鏡筒200のズーム環(不図示)を回すことによってズーミングレンズ210bの位置が変化し、それに応じてレンズ光学系210全体の焦点距離が変わる。なお、ズーミングレンズ210bの位置はズームエンコーダー220によりモニターされる。
The lens optical system 210 is an optical system for forming a subject image on the imaging surface of the
フォーカシング(焦点調節)レンズ210cは光軸方向に移動可能な構成となっており、カメラボディ10のレンズ駆動量設定部310で演算されたレンズ駆動信号にしたがってフォーカシングレンズ駆動モーター240により駆動される。なお、フォーカシングレンズ210cの位置は距離エンコーダー230によりモニターされ、距離情報としてレンズ駆動量設定部310へ送られる。なお、この距離は撮像素子20の撮像面からピントが合う被写体までの距離と等価である。
The focusing (focus adjustment)
絞り250は撮像素子20に届く被写体光の量を調整する開口絞りである。絞り250の設定は、カメラが自動的に行う場合と、撮影者が手動で行う場合とがある。プログラムモードやシャッタースピード優先モードの場合は、測光素子40の出力などから絞り値を決定する。絞り優先モードやマニュアルモードの場合は、撮影者が設定する。絞り250は、カメラもしくは撮影者が設定した値に応じて絞り駆動モーター(不図示)などにより駆動される。
The
デフォーカス量演算部300、レンズ駆動量設定部310、焦点評価値算出部320、レンズ種別判別部330は、それぞれマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成される。デフォーカス量演算部300は、位相差検出方式AF検出素子100の出力に基づいてピントのズレ量を表すデフォーカス量を算出する。
The defocus
レンズ駆動量設定部310は、デフォーカス量や焦点評価値の算出結果に基づいて焦点調節レンズの駆動量を設定する。位相差検出方式AFでは、デフォーカス量=0となる位置から現在のレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量に設定する。なお、現在のレンズ位置は距離エンコーダー230により検出した位置である。一方、コントラスト検出方式AFでは、フォーカシングレンズ210cを予め設定した所定量(以下、ステップ量またはステップ幅という)ずつ駆動して焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置を合焦位置とする。したがって、合焦位置を見つけるまではステップ量を駆動量とし、合焦位置が見つかったら焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置から現在のレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量とする。
The lens drive
詳細を後述するが、この第1の実施の形態では、位相差検出方式AFによりフォーカシングレンズ210cの焦点調節を行い、位相差検出方式AFによる焦点調節が完了した時点のフォーカシングレンズ210cの位置から、フォーカシングレンズ駆動モーター240により“初期駆動量”だけフォーカシングレンズ210cを駆動した後、コントラスト検出方式AFにより焦点調節を行う。初期駆動量は、位相差検出方式AFからコントラスト検出方式AFへ切り換えるときに、位相差検出方式AFの合焦位置(以下、検出合焦位置という)からコントラスト検出方式AFを開始する位置までフォーカシングレンズ210cの位置をずらす量であり、フォーカシングレンズ210cの駆動機構の駆動特性に応じて初期駆動量を決定する。
Although details will be described later, in the first embodiment, the focus adjustment of the focusing
フォーカシングレンズ210cの駆動機構の駆動特性は、レンズ鏡筒200に内蔵されるレンズ光学系210の種類に応じて異なる。したがって、レンズ種別判定部330からレンズ種別信号を入力し、予め記憶されているレンズ種別に応じた駆動機構の駆動特性マップからレンズ種別信号に対応する駆動特性を読み出す。駆動機構の駆動特性には、駆動機構のガタ量の大小あるいはガタ量自体が含まれている。
The driving characteristics of the driving mechanism of the focusing
焦点評価値算出部320は、撮像素子20の画像出力のうちの一部領域(=測距エリア)に該当する部分の焦点評価値を算出する。具体的には、焦点調節レンズ210bを少しずつ動かしながら焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置を合焦位置とする。なお、焦点評価値を算出する方法は、画像に高周波強調フィルタ処理を施し、その結果を積算する方法が一般的であるが、特にこの方法に限定されず、種々の方法を採用することができる。
The focus evaluation
レンズ種別判定部330は、取り付けられたレンズ光学系210の駆動機構に関する情報をレンズ鏡筒200に内蔵されるレンズROM(不図示)から取得し、この情報をレンズ駆動量設定部310へ送信する。駆動機構に関する情報には、駆動機構のガタ量が大きいか、または小さいかの情報や、ガタ量自体が含まれる。
The lens
図2は第1の実施の形態のカメラのAF動作を示すフローチャートである。この第1の実施の形態では、位相差検出方式AFとコントラスト検出方式AFの切り換えを次のように行う。まず、ミラーアップスイッチ75がオフしているとき、すなわちクイックリターンミラー70がダウンしているときは位相差検出方式AFを行う。ミラーアップスイッチ75がオンし、クイックリターンミラー70のアップ状態が検出された後はコントラスト検出方式AFを行う。上述したように、通常は位相差検出方式AFによりフォーカシングレンズ210cのピント調整を行った後にミラーアップし、コントラスト検出方式AFによりさらに細かいピント調整を行う。
FIG. 2 is a flowchart showing the AF operation of the camera according to the first embodiment. In the first embodiment, switching between the phase difference detection AF and the contrast detection AF is performed as follows. First, when the mirror up
ステップ100において、シャッターボタン(不図示)の半押し状態でオンする半押しスイッチ(不図示)がオンしたか否かを判別し、シャッターボタンが半押しされたらステップ200へ進む。ステップ200ではミラーアップスイッチ75によりクリックリターンミラー70がミラーアップ中であるか否かを判別する。ミラーアップ中のときはステップ300へ進み、モーター240によりフォーカシングレンズ210cを駆動する。ここではコントラスト検出方式AFによるレンズ駆動である。
In
続くステップ400で予め設定した所定量、すなわちステップ量だけフォーカシングレンズ210cを駆動したか否かを確認し、駆動量が足りない場合はステップ300へ戻りフォーカシングレンズ210cの駆動を続ける。なお、ステップ量は、フォーカシングレンズ210cの駆動機構のガタ量よりも大きい値に設定される。フォーカシングレンズ210cがステップ量だけ駆動されたらステップ500へ進み、モーター240によるフォーカシングレンズ210cの駆動を停止する。
In step 400, it is checked whether or not the focusing
ステップ600においてフォーカシングレンズ210cが合焦位置にあるか否かを判別する。合焦位置にある場合はAF動作を終了する。合焦位置にない場合はステップ700へ進み、焦点評価値を算出する。続くステップ800で今回算出した焦点評価値とこれまで算出した焦点評価値から焦点評価値が最大の位置、すなわち合焦位置を検出する演算を行う。この合焦位置検出演算については後述する。ステップ900では合焦位置検出演算結果に基づいて合焦位置が見つかったか否かを判別する。
In
合焦位置が見つかった場合はステップ1000へ進み、次回のレンズ駆動量を次式により設定する。
(レンズ駆動量)=(検出された合焦位置)−(現在のレンズ位置) ・・・(1)
一方、合焦位置が見つかっていない場合はステップ1100へ進み、次回のレンズ駆動量に上述したステップ量を設定する。
(レンズ駆動量)=(ステップ量) ・・・(2)
If the in-focus position is found, the process proceeds to step 1000, and the next lens driving amount is set by the following equation.
(Lens drive amount) = (Detected focus position) − (Current lens position) (1)
On the other hand, if the in-focus position is not found, the process proceeds to step 1100 to set the above-described step amount as the next lens drive amount.
(Lens drive amount) = (Step amount) (2)
ステップ200においてクイックリターンミラー70がミラーアップ中でないと判別された場合はステップ1200へ進み、ミラーアップスイッチ75がオフしているか否かを判定する。ミラーアップスイッチ75がオフしているときはステップ1300へ進み、位相差検出方式AF検出素子100による検出動作を行う。例えば、素子に内蔵されているCCDの電荷蓄積などを行う。ステップ1400では位相差検出方式AF検出素子100の出力に基づいてデフォーカス量を算出する。
If it is determined in
ステップ1500においてレンズ駆動量を次式により設定する。
(レンズ駆動量)=(デフォーカス量が0となる位置)−(現在のレンズ位置) ・・・(3)
ステップ1600で合焦位置に向けてレンズを駆動する。ここでは位相差検出方式AFによるレンズ駆動である。ステップ1700でレンズ駆動量が上記(3)式により設定したレンズ駆動量に達したか否かを確認し、駆動量が不足している場合はステップ1600へ戻る。フォーカシングレンズ210cが設定されたレンズ駆動量だけ駆動されたらステップ1800へ進み、モーター240によるフォーカシングレンズ210cの駆動を停止する。
In step 1500, the lens driving amount is set by the following equation.
(Lens drive amount) = (position where the defocus amount is 0) − (current lens position) (3)
In step 1600, the lens is driven toward the in-focus position. Here, lens driving is performed by phase difference detection AF. In step 1700, it is confirmed whether or not the lens driving amount has reached the lens driving amount set by the above equation (3). If the driving amount is insufficient, the process returns to step 1600. When the focusing
ステップ1200でミラーアップスイッチ75がオフしていないと判別されたときはステップ1900へ進み、クイックリターンミラー70をミラーアップする。ステップ2000では、レンズ種別判定部330から入力したフォーカシングレンズ210cの駆動機構に関する情報に基づいて、駆動機構のガタ量が大きいか小さいかを判別し、ガタ量の大きさに応じてミラーアップ後の初回のレンズ駆動量、すなわち上述した初期駆動量を設定する。この初期駆動量は、位相差検出方式AFからコントラスト検出方式AFへ切り換えるときの最初のレンズ駆動量である。なお、ガタ量が(像面換算の焦点深度)/2以下の場合はガタ量が小さいとし、ガタ量が(像面換算の焦点深度)/2より大きい場合はガタ量が大きいとする。
ガタ量が小さい;(初期駆動量)=(ステップ量) ・・・(4),
ガタ量が大きい;(初期駆動量)=(ステップ量)×2−(ガタ量) ・・・(5)
If it is determined in step 1200 that the mirror up
The backlash amount is small; (initial drive amount) = (step amount) (4),
Large amount of play; (Initial drive amount) = (Step amount) × 2- (Backlash amount) (5)
ミラーアップ後の初回のレンズ駆動量、すなわち初期駆動量は、ミラーアップ時のレンズ位置、すなわち位相差検出方式AFによる検出合焦位置からガタ量が小さい場合はステップ量だけ離れた位置に、ガタ量が大きい場合は((ステップ量)×2−(ガタ量))だけ離れた位置にそれぞれフォーカシングレンズ210cをずらすための駆動量であり、初期駆動量だけずらした位置がコントラスト検出方式AFの開始位置になる。
The first lens drive amount after mirror up, that is, the initial drive amount, is set at a position separated by a step amount when the backlash is small from the lens position at the time of mirror up, that is, the focus position detected by phase difference detection AF. If the amount is large, this is a drive amount for shifting the focusing
図3および図4は第1の実施の形態のAFによるレンズの動きを示す図であり、図3はレンズ駆動機構のガタ量が小さい場合の動きを示し、図4はレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合の動きを示す。図3および図4において、縦軸が焦点評価値を表し、横軸が至近端から無限端までのレンズ位置を表す。なお、フォーカシングレンズ210cが至近端にあるときは最至近の被写体にピントが合っている状態であり、無限端にあるときは無限遠の被写体にピントが合っている状態である。
3 and 4 are diagrams showing the movement of the lens by AF of the first embodiment, FIG. 3 shows the movement when the play amount of the lens driving mechanism is small, and FIG. 4 is the play amount of the lens drive mechanism. The movement when is large. 3 and 4, the vertical axis represents the focus evaluation value, and the horizontal axis represents the lens position from the closest end to the infinite end. When the focusing
レンズの動きには、(イ)位相差検出方式AFによる動き、(ロ)コントラスト検出方式AF開始位置への初期駆動による動き、(ハ)コントラスト検出方式AFによる動き、(二)最終的な合焦駆動による動きの4段階がある。 Lens movement includes (a) movement by phase difference detection AF, (b) movement by initial drive to contrast detection AF start position, (c) movement by contrast detection AF, and (2) final alignment. There are four stages of movement by focal drive.
(イ)位相差検出方式AFによる動きは、ミラーダウン状態における位相差検出方式AFによるフォーカシングレンズ210cの動きである。図中に“検出合焦位置”とあるのは位相差検出方式AFにより検出された合焦位置であり、検出合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量に設定し、位相差検出方式AFによりフォーカシングレンズ210cを駆動してこの検出合焦位置に設定する。
(A) The movement by the phase difference detection method AF is the movement of the focusing
(ロ)コントラストAF開始位置への初期駆動による動きは、ミラーアップにともなって位相差検出方式AFからコントラスト検出方式AFに切り換えるときに、検出合焦位置から上述した初期駆動量だけフォーカシングレンズ210cを駆動したときの動きである。なお、上述したように初期駆動量はフォーカシングレンズ210cの駆動機構の駆動特性に応じて上記(4)式または(5)式により決定される。
(B) The movement by the initial drive to the contrast AF start position is determined by moving the focusing
(ハ)コントラスト検出方式AFによる動きは、フォーカシングレンズ210cをステップ量ずつ駆動して焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置が見つかるまでこのステップ駆動を続けるときの動きである。(ニ)最終的な合焦駆動による動きは、コントラスト検出方式AFにより焦点評価値が最大になる位置が見つかったときに、焦点評価値が最大の位置すなわち最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置を減算した値だけフォーカシングレンズ210cを駆動したときの動きである。
(C) The movement by the contrast detection method AF is a movement when the focusing
図3、図4によりレンズの動きを説明する前に、図6によりコントラスト検出方式AFによる最大焦点評価値の位置の検出方法を説明する。焦点評価値が最大の最終的な合焦位置を検出するためには、レンズ駆動機構のガタの影響を排除するためにレンズを同一方向にステップ幅づつ駆動しながら焦点評価値を算出しなければならない。また、ステップ幅を小さくすれば焦点評価値が最大の最終的な合焦位置を精度よく検出することができるが、ステップ幅を小さくすると焦点評価値を算出する回数が増加し、合焦速度が遅くなる。この実施の形態では、同一方向にレンズ駆動した3カ所P1、P2、P3において焦点評価値を算出し、短時間で精度よく最終的な合焦位置を検出する。 Before explaining the movement of the lens with reference to FIGS. 3 and 4, a method for detecting the position of the maximum focus evaluation value by the contrast detection method AF will be described with reference to FIG. In order to detect the final focus position with the maximum focus evaluation value, the focus evaluation value must be calculated while driving the lens step by step in the same direction in order to eliminate the influence of the play of the lens drive mechanism. Don't be. Also, if the step width is reduced, the final in-focus position with the maximum focus evaluation value can be accurately detected. However, if the step width is reduced, the number of times the focus evaluation value is calculated increases and the focusing speed is reduced. Become slow. In this embodiment, focus evaluation values are calculated at three locations P1, P2, and P3 that are lens-driven in the same direction, and the final in-focus position is detected accurately in a short time.
今、図6に示すように、P1、P2、P3の3カ所で焦点評価値を算出したとすると、P1とP2を通る直線の傾きとP2とP3を通る直線の傾きとを比較し、傾きが大きいP1とP2を通る直線L1を選択する。次に、直線L1の傾きと絶対値が同じで符号の異なる傾きを有する直線の内のP3を通る直線L2を選択する。そして、直線L1とL2の交点を最終的な合焦位置とする。ここで、中央の焦点評価値算出位置P2が位相差検出方式AFの検出合焦位置に近いほど、コントラスト検出方式AFによる最終的な合焦位置の真の合焦位置からの検出誤差が最小になることがシュミレーション等で確認されており、しかもわずか3カ所における焦点評価値算出で最終的な合焦位置を決定することができ、合焦位置の検出精度と合焦速度をともに向上させることができる。 As shown in FIG. 6, if the focus evaluation values are calculated at three locations P1, P2, and P3, the slope of the straight line passing through P1 and P2 is compared with the slope of the straight line passing through P2 and P3. A straight line L1 passing through P1 and P2 having a large value is selected. Next, a straight line L2 passing through P3 is selected from the straight lines having the same absolute value as that of the straight line L1 but having different signs. Then, the intersection of the straight lines L1 and L2 is set as the final focusing position. Here, the closer the central focus evaluation value calculation position P2 is to the detection focus position of the phase difference detection method AF, the detection error from the true focus position of the final focus position by the contrast detection method AF is minimized. It is confirmed by simulation and the like, and the final focus position can be determined by calculating the focus evaluation values at only three locations, and both the detection accuracy and the focus speed of the focus position can be improved. it can.
まず、図3に示すように、レンズ駆動機構のガタ量が小さい場合には、上記(4)式により初期駆動量=ステップ量が得られ、位相差検出方式AFで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同じ方向へ、検出合焦位置からステップ幅分だけフォーカシングレンズ210cを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置P1からレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してコントラスト検出方式AFを開始する。
First, as shown in FIG. 3, when the play amount of the lens drive mechanism is small, the initial drive amount = step amount is obtained by the above equation (4), and the lens is driven to the detection focus position by the phase difference detection method AF. The focusing
レンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなるが、レンズ駆動機構のガタ量が小さい場合にはガタ量を無視することができるので、位置P1で最初の焦点評価値を算出し、その後ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してP2とP3で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置P2は位相差検出方式AFによる検出合焦位置に近く、したがって3カ所P1〜P3の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置P3を減算した値だけフォーカシングレンズ210cを駆動する。なお、図3では、位相差検出方式AFによる検出合焦位置とコントラスト検出方式AFによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。
When the lens driving direction is reversed, the actual movement of the lens is reduced by the amount of play of the lens drive mechanism. However, when the amount of play of the lens drive mechanism is small, the amount of play can be ignored. The focus evaluation value is calculated, and then the focusing
次に、図4に示すように、レンズ駆動機構のガタ量が大きい場合には、上記(5)式により初期駆動量=ステップ量×2−ガタ量が得られ、位相差検出方式AFで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同じ方向へ、検出合焦位置から初期駆動量分だけフォーカシングレンズ210cを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置P0からレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してコントラスト検出方式AFを開始する。
Next, as shown in FIG. 4, when the backlash amount of the lens drive mechanism is large, the initial drive amount = step amount × 2−backlash amount is obtained by the above equation (5) and detected by the phase difference detection method AF. The focusing
レンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなる。つまり、位置P0においてフォーカシングレンズ駆動用モーター240にステップ幅分のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ210cは動かず、実際のレンズの動きは(ステップ幅−ガタ量)になる。フォーカシングレンズ210cは、位置P0から(ステップ幅−ガタ量)だけ動いて位置P1に到達する。位置P1以降のレンズ駆動ではすでにガタが詰められているので、フォーカシングレンズ210cはステップ幅づつ移動する。
When the lens driving direction is reversed, the actual movement of the lens is reduced by the amount of play of the lens driving mechanism. That is, even if the lens driving command value for the step width is given to the focusing
位置P1で最初の焦点評価値を算出し、その後ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してP2とP3で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置P2は位相差検出方式AFによる検出合焦位置に近く、したがって3カ所P1〜P3の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置P3を減算した値だけフォーカシングレンズ210cを駆動する。なお、図4では、位相差検出方式AFによる検出合焦位置とコントラスト検出方式AFによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。
The first focus evaluation value is calculated at the position P1, and then the focusing
図3および図4では、位相差検出方式AFによる検出合焦位置から、位相差検出方式AFで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同一方向へ初期駆動量だけレンズ駆動し、コントラスト検出方式AFの開始位置へフォーカシングレンズ210cを設定する例を示した。位相差検出方式AFによる検出合焦位置から、位相差検出方式AFで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と反対方向へ初期駆動量だけレンズ駆動し、換言すれば初期駆動量だけレンズ位置を戻してコントラスト検出方式AFの開始位置へフォーカシングレンズ210cを設定する例を説明する。
3 and 4, the lens is driven by the initial driving amount in the same direction as the lens driving direction from the detection focus position by the phase difference detection method AF to the detection focus position by the phase difference detection method AF, and the contrast detection method AF. An example is shown in which the focusing
図5は、位相差検出方式AFの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行い、かつレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合のレンズの動きを示す。位相差検出方式AFの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行い、かつレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合には、次式により初期駆動量を求める。
(初期駆動量)=(ステップ量)×2 ・・・(6)
そして、位相差検出方式AFで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と反対の方向へ、検出合焦位置から上記初期駆動量分だけフォーカシングレンズ210cを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置P0からレンズ駆動方向をふたたび反転させてコントラスト検出方式AFを開始する。
FIG. 5 shows the movement of the lens when the initial driving is performed in the direction opposite to the driving direction of the phase difference detection method AF and the backlash of the lens driving mechanism is large. When initial driving is performed in the direction opposite to the driving direction of the phase difference detection method AF and the backlash amount of the lens driving mechanism is large, the initial driving amount is obtained by the following equation.
(Initial drive amount) = (Step amount) × 2 (6)
Then, the focusing
初期駆動においてレンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなる。つまり、検出合焦位置においてフォーカシングレンズ駆動用モーター240に(ステップ幅分×2)のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ210cは動かず、実際のレンズの動きは(ステップ幅×2−ガタ量)になる。したがって、フォーカシングレンズ210cは検出合焦位置から(ステップ幅×2−ガタ量)だけ動いて位置P0に到達する。
When the lens driving direction is reversed in the initial driving, the actual movement of the lens is reduced by the amount of play of the lens driving mechanism. That is, even when the lens driving command value (step width × 2) is given to the focusing
この位置P0からふたたびレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してコントラスト検出方式AFを開始する。レンズ駆動方向をふたたび反転するので、フォーカシングレンズ駆動用モーター240にステップ幅分のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ210cは動かず、実際のレンズの動きは(ステップ幅−ガタ量)になり、位置P1に到達する。位置P1以降のレンズ駆動ではすでにガタが詰められているので、フォーカシングレンズ210cはステップ幅づつ移動する。
The lens driving direction is reversed again from this position P0, and the focusing
位置P1で最初の焦点評価値を算出した後、ステップ幅づつフォーカシングレンズ210cを駆動してP2とP3で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置P2は位相差検出方式AFによる検出合焦位置に近く、したがって3カ所P1〜P3の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置P3を減算した値だけフォーカシングレンズ210cを駆動する。なお、図5では、位相差検出方式AFによる検出合焦位置とコントラスト検出方式AFによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。
After calculating the first focus evaluation value at the position P1, the focusing
《発明の第2の実施の形態》
図7は、中央の焦点評価値算出位置P2の真の合焦位置からのズレ量に対する合焦位置検出誤差を示したグラフである。中央の焦点評価値算出位置P2が真の合焦位置にあるときは、図6により説明した方法により3カ所P1〜P3の焦点評価値に基づいて算出される焦点評価値が最大の位置は、正しく真の合焦位置に一致し、検出誤差は0になる。一方、中央の焦点評価値算出位置P2が真の合焦位置から前後に±(ステップ幅)/2ずれた場合でも、図6により説明した方法で焦点評価値が最大の位置を求めると、真の合焦位置に一致し、検出誤差は0になる。
<< Second Embodiment of the Invention >>
FIG. 7 is a graph showing a focus position detection error with respect to a deviation amount from the true focus position of the central focus evaluation value calculation position P2. When the central focus evaluation value calculation position P2 is at the true focus position, the position where the focus evaluation value calculated based on the focus evaluation values at the three places P1 to P3 by the method described with reference to FIG. Correctly matches the true in-focus position, and the detection error is zero. On the other hand, even when the central focus evaluation value calculation position P2 is shifted ± (step width) / 2 back and forth from the true focus position, if the position having the maximum focus evaluation value is obtained by the method described with reference to FIG. The detection error is zero.
また、上述した位相差検出方式AFによる“検出合焦位置”は真の合焦位置に近いと考えられるから、中央の焦点評価値算出位置P2を位相差検出方式AFの検出合焦位置から±(ステップ幅)/2だけずれた位置に設定し、3カ所P1〜P3の焦点評価値に基づいて最大焦点評価値の位置を算出すれば、上述した第1の実施の形態と同様に短時間で正確に焦点調節を行うことができる。なお、この第2の実施の形態の構成は図1に示す構成と同様であり、カメラのAF動作は図2に示すAF動作と同様であるから、図示と説明を省略して相違点を中心に説明する。 Further, since the “detection focus position” by the phase difference detection method AF described above is considered to be close to the true focus position, the central focus evaluation value calculation position P2 is ±± from the detection focus position of the phase difference detection method AF. If the position is shifted by (step width) / 2 and the position of the maximum focus evaluation value is calculated based on the focus evaluation values at the three locations P1 to P3, the time is short as in the first embodiment described above. Can accurately adjust the focus. The configuration of the second embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1, and the AF operation of the camera is the same as the AF operation shown in FIG. Explained.
図8はレンズ駆動機構のガタ量が小さい場合のレンズの動きを示す。ガタ量が(像面換算の焦点深度)/2以下で小さい場合の初期駆動量は、上記(4)の初期駆動量に(ステップ幅)/2だけ加えた値であり、次式で求められる。
ガタ量が小さい;(初期駆動量)=(ステップ幅)×(1+1/2) ・・・(7)
図3に示す第1の実施の形態のガタ量が小さい場合に対し、初期駆動量が(ステップ幅)/2だけ大きくなる点以外は第1の実施の形態と同様である。図8に示すように、中央の焦点評価値算出位置P2は、位相差検出方式AFの検出合焦位置から(ステップ幅)/2だけ手前の位置に設定される。
FIG. 8 shows the movement of the lens when the backlash of the lens driving mechanism is small. The initial drive amount when the backlash amount is smaller than (focal depth in terms of image plane) / 2 or smaller is a value obtained by adding (step width) / 2 to the initial drive amount of (4) above, and is obtained by the following equation. .
The amount of play is small; (initial drive amount) = (step width) × (1 + 1/2) (7)
Compared to the case where the backlash amount of the first embodiment shown in FIG. 3 is small, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the initial drive amount is increased by (step width) / 2. As shown in FIG. 8, the central focus evaluation value calculation position P2 is set to a position that is (step width) / 2 before the detection focus position of the phase difference detection method AF.
ガタ量が(像面換算の焦点深度)/2より大きい場合の初期駆動量は、上記(5)の初期駆動量に(ステップ幅)/2だけ加えた値であり、次式で求められる。
ガタ量が小さい;(初期駆動量)=(ステップ幅)×(2+1/2) ・・・(8)
図4に示す第1の実施の形態のガタ量が大きい場合に対し、初期駆動量が(ステップ幅)/2だけ大きくなる点以外は第1の実施の形態と同様である。この場合のレンズの動きの図示を省略するが、中央の焦点評価値算出位置P2は、位相差検出方式AFの検出合焦位置から(ステップ幅)/2だけ手前の位置に設定される。
The initial driving amount when the backlash amount is larger than (focal depth in terms of image plane) / 2 is a value obtained by adding (step width) / 2 to the initial driving amount of (5) above, and is obtained by the following equation.
The amount of play is small; (initial driving amount) = (step width) × (2 + 1/2) (8)
Compared to the case where the backlash amount of the first embodiment shown in FIG. 4 is large, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the initial drive amount is increased by (step width) / 2. Although illustration of lens movement in this case is omitted, the central focus evaluation value calculation position P2 is set to a position that is (step width) / 2 before the detection focus position of the phase difference detection method AF.
同様に、位相差検出方式AFの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行う場合についても、初期駆動量を(ステップ幅)/2だけ大きくすればよい。 Similarly, in the case where the initial driving is performed in the direction opposite to the driving direction of the phase difference detection AF, the initial driving amount may be increased by (step width) / 2.
《発明の第3の実施の形態》
交換レンズの種類は多く、また、ガタ量の小さいレンズでも経年変化や温度変化によりガタ量が増加する場合がある。さらに、ガタ量はカメラの姿勢などの条件によって変化する。したがって、ガタ量を把握できないレンズ、あるいはガタ量の増加が予想されるレンズに対しては、上述した第1および第2の実施の形態の初期駆動量では不十分な場合がある。そこで、このようなレンズに対して初期駆動量を大きくする実施の形態を説明する。なお、この第3の実施の形態の構成は図1に示す構成と同様であり、カメラのAF動作は図2に示すAF動作と同様であるから、図示と説明を省略して相違点を中心に説明する。
<< Third Embodiment of the Invention >>
There are many types of interchangeable lenses, and even a lens with a small amount of play may increase the amount of play due to aging or temperature change. Furthermore, the amount of play varies depending on conditions such as the posture of the camera. Therefore, the initial drive amount of the first and second embodiments described above may not be sufficient for lenses that cannot grasp the amount of play or for lenses that are expected to increase in amount of play. Therefore, an embodiment in which the initial drive amount is increased for such a lens will be described. The configuration of the third embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 1, and the AF operation of the camera is the same as the AF operation shown in FIG. Explained.
図9は、初期駆動量を(ステップ幅×3)とした場合のレンズの動きを示す。この場合、コントラスト検出方式AFを開始した直後の第1ステップ駆動で位置P0まで駆動し、続く第2ステップ駆動で位置P1まで駆動すれば、2回のステップ駆動でガタ量を充分に詰めることができ、その後の位置P1〜P3において上述したように焦点評価値を算出すれば、正確な最大焦点評価値の位置を求めることができる。 FIG. 9 shows the movement of the lens when the initial drive amount is (step width × 3). In this case, if the first step drive immediately after the start of the contrast detection AF is driven to the position P0 and then the second step drive is driven to the position P1, the backlash amount can be sufficiently reduced by two step drives. If the focus evaluation value is calculated as described above at the subsequent positions P1 to P3, the accurate position of the maximum focus evaluation value can be obtained.
なお、初期駆動量は(ステップ幅×3)に限定されず、例えば、ガタがある場合は5倍にし、ガタがない場合は3倍にしてもよい。また、上述したように中央の焦点評価値算出位置P2が位相差検出方式AFの検出合焦位置から±(ステップ幅)/2だけずれていてもよいから、初期駆動量を(ステップ幅)/2だけ増加または低減してもよい。 Note that the initial drive amount is not limited to (step width × 3), and may be, for example, 5 times when there is play, and 3 times when there is no play. Further, as described above, since the central focus evaluation value calculation position P2 may be shifted by ± (step width) / 2 from the detection focus position of the phase difference detection method AF, the initial drive amount is set to (step width) / It may be increased or decreased by 2.
以上説明したように、一実施の形態によれば、短時間で正確な焦点調節を実行することができる。なお、コントラスト検出方式以外のAFは位相差検出方式に限定されず、例えば外光式パッシブAFや外光式アクティブAFとしてもよい。 As described above, according to the embodiment, accurate focus adjustment can be executed in a short time. The AF other than the contrast detection method is not limited to the phase difference detection method, and may be, for example, an external light passive AF or an external light active AF.
20 撮像素子
100 位相差検出方式AF検出素子
210c フォーカシングレンズ
240 フォーカシングレンズ駆動モーター
300 デフォーカス量演算部
310 レンズ駆動量設定部
320 焦点評価値算出部
330 レンズ種別判別部
20
Claims (5)
前記レンズ駆動手段により前記レンズを駆動しながら合焦位置を探し、前記レンズの焦点調節を行う第1の焦点調節手段と、
前記第1の焦点調節手段とは異なる焦点調節方式で前記レンズ駆動手段により前記レンズを駆動して焦点調節を行う第2の焦点調節手段と、
前記第2の焦点調節手段による焦点調節が完了した時点の前記レンズの位置から、前記レンズ駆動手段により初期駆動量だけ前記レンズを駆動した後、前記第1の焦点調節により焦点調節を行う制御手段と、
前記レンズ駆動手段の駆動特性に応じて前記初期駆動量を決定する初期駆動量決定手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。 Lens driving means for driving the focusing lens;
A first focus adjusting means for searching for a focus position while driving the lens by the lens driving means and adjusting the focus of the lens;
Second focus adjusting means for adjusting the focus by driving the lens by the lens driving means in a focus adjustment method different from the first focus adjusting means;
Control means for performing focus adjustment by the first focus adjustment after driving the lens by an initial drive amount by the lens driving means from the position of the lens when the focus adjustment by the second focus adjustment means is completed. When,
An initial drive amount determining unit that determines the initial drive amount in accordance with a drive characteristic of the lens driving unit.
前記初期駆動量決定手段は、前記レンズ駆動手段の種類に応じて前記初期駆動量を決定することを特徴とする焦点調節装置。 The focus adjustment apparatus according to claim 1,
The focus adjustment apparatus, wherein the initial drive amount determination unit determines the initial drive amount according to a type of the lens drive unit.
前記初期駆動量決定手段は、前記レンズ駆動手段のガタ量に応じて前記初期駆動量を決定することを特徴とする焦点調節装置。 The focus adjustment apparatus according to claim 1,
The focus adjustment apparatus, wherein the initial drive amount determination means determines the initial drive amount according to a backlash amount of the lens drive means.
前記第1の焦点調節手段はコントラスト検出方式の焦点調節手段であり、前記第2の焦点調節手段は位相差検出方式の焦点調節手段であることを特徴とする焦点調節装置。 In the focus adjustment apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The focus adjusting apparatus, wherein the first focus adjusting means is a contrast detecting focus adjusting means, and the second focus adjusting means is a phase difference detecting focus adjusting means.
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