JP2008227799A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体距離値に補間データを加え、カメラからのフォーカス制御をレンズ依存のない状態で行う。
【解決手段】電源投入後に（Ｓ２００）、初期化動作としてフォーカスレンズを予め定められている位置に導く（Ｓ２０１）。通常のレンズ作動処理を一定周期で繰り返し処理し、入力される各種データの取り込みを行い（Ｓ２０２）、被写体距離指令値ＣＤとズーム位置情報値ＺＰから、フォーカスレンズ位置指令値ＣＬを計算する（Ｓ２０３）。
カメラユニット２０に送信するための被写体距離戻値ＰＬを計算する（２０４）。現在のレンズ位置ＣＦ、ズーム位置情報値ＺＰから被写体距離戻値ＰＬを求め、レンズ位置指令値ＣＬとレンズ位置ＣＦが一致しているか否か判定を行う（Ｓ２０５）。一致していない場合は、フォーカスレンズをレンズ位置指令値ＣＬで指定された位置に駆動するための処理を行う（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。一方、一致している場合は、レンズ駆動処理を行わない（Ｓ２０８）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、テレビカメラなどの被写体映像を利用してＡＦ（自動焦点検出）制御を行う撮影装置に関するものである。

近年、民生用デジタルカメラやビデオカメラ等の撮影装置においては、ＡＦ機能を備えることが必須となっている。この種のＡＦとしては、撮像信号中から被写体の鮮鋭度に応じた信号を抽出して評価し、光学系の焦点検出動作を行う自動焦点検出方式が主流となっている。

また、高画質化の需要も高く、交換レンズ型式も多用されており、このカメラにレンズを着脱可能とするカメラシステムの場合に、引用文献１のようにＡＦ処理をカメラで行い、レンズに駆動指令を送信する形態のものがある。レンズとカメラ間の通信におけるフォーカス位置の指示は、レンズの物理的な位置つまりレンズ位置とするものや、被写体距離とするものがあるが、レンズの光学倍率等で指示範囲が変化しない後者の被写体距離で指示した方が互換性に適している。

図７はこのようなフォーカス駆動指令やフォーカス位置情報を通信する交換レンズ型式のカメラシステムにおけるＡＦ方式のブロック回路構成図である。カメラユニット１に対しレンズユニット２が着脱可能となっており、カメラユニット１のＣＣＤ３で光電変換された信号は、映像信号生成部４で映像信号に加工される。そして、ＡＦ処理部５で映像信号からエッジ成分を抽出する。このエッジ成分が最大になるように、レンズユニット２のフォーカスレンズを駆動するための被写体距離指令値をレンズユニット２との通信フォーマットに適合するようにデータ加工を行い、レンズユニット２に出力する。

レンズユニット２では、カメラインタフェイス部７に入力された通信データ列から被写体距離指令値を検出し、距離・レンズ位置変換部８において被写体距離指令値をフォーカスレンズ位置指令値に変換する。この際に距離・レンズ位置変換部８では、ズームレンズ９の位置情報をズーム位置検出部１０で読み取り、ズーム位置情報と被写体距離指令値を変換テーブルを用いてフォーカスレンズ位置指令値として算出する。

距離・レンズ位置変換部８で変換されたフォーカスレンズ位置指令値は、フォーカス駆動部１１に与えられる。フォーカス駆動部１１ではフォーカスレンズ位置指令値で指定された位置に、フォーカスレンズ１２を導くための駆動パルスを発生し、フォーカスモータ１３を駆動する。

フォーカス駆動部１１の出力、ズーム位置検出部１０の出力は、レンズ位置・距離変換部１４において被写体距離値が算出され、カメラインタフェイス部７、レンズインタフェイス部６を介してＡＦ処理部５に入力される。

ＡＦ処理部５では、フォーカスレンズ１２の現在位置の確認や、駆動中、停止中の判断等を行い、現在の映像信号に含まれるエッジ成分情報から更に被写体距離指令値をレンズユニット２に送信する。この一連の動作を繰り返し行うことで、フォーカスレンズ１２を合焦位置に導くことができる。

特開２００５−１０６９４９号公報

上述の従来例では、カメラがＡＦ動作時に被写体距離間を把握しながら距離指令をレンズに送信するため、次のような課題がある。即ち、リアフォーカスタイプのレンズでは、ズーム位置によって被写体距離が至近〜無限を網羅するフォーカスレンズの移動距離値が変化する。例えば、望遠端で至近〜無限を網羅するために必要なフォーカスレンズ１２の移動距離がステップモータの駆動量２０００パルスに対し、広角端では１０パルスとなる。

このため、パルスカウントから被写体距離値を算出すると、望遠端で２０００段階の値の変化があるのに対し、広角端では僅か１０段階の変化になる。つまり、至近位置を０ｘ００００、無限位置を０ｘＦＦＦＦの１６ビットで表現した場合に、望遠端では１パルスで０ｘ２０変化するが、広角端では１パルスで０ｘ１９９９変化する。このため、カメラユニット１でのフォーカスレンズ１２の状態判別のための閾値を、ズーム位置に依存させて変化させなければならないことになる。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、算出される被写体距離値に補間データを加え、カメラからのフォーカス制御をレンズに依存しない状態で実行できる撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る撮影装置の技術的特徴は、カメラユニットとレンズユニットから成る撮影装置において、前記レンズユニットは、前記カメラユニットからの光学機構の状態を変化させるための駆動指令を受信する手段と、前記駆動指令により前記光学機構を駆動させる移動手段と、前記光学機構の位置情報を検出する手段と、該検出した位置情報又は前記駆動指令の何れかを前記カメラユニットに送信する手段とを有することにある。

本発明に係る撮影装置によれば、カメラユニットからのフォーカス制御をレンズ依存のない状態で行える上に、実際のレンズユニット動作とカメラユニットの位置情報誤差を抑制でき、精度の高い位置情報をカメラユニットに送信できる。

本発明を図１〜図６に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例の構成図であり、カメラユニット２０にはレンズユニット３０が着脱可能に連結されている。カメラユニット２０において、ＣＣＤ２１の出力は映像信号生成部２２を介してＣＰＵから成り、カメラユニット２０におけるカメラ制御手段であるＡＦ処理部２３に接続されている。また、ＡＦ処理部２３はレンズインタフェイス部２４と接続されている。

映像信号生成部２２はＣＣＤ２１で光電変換された信号に対して処理を施し映像信号に変換する。ＡＦ処理部２３は映像信号生成部２２からの映像情報及びレンズユニット３０からの各種レンズ状態情報に基づいて、レンズユニット３０にＡＦ駆動指令情報を発生する。レンズインタフェイス部２４はレンズユニット３０が有する情報を受信したり、各種レンズ駆動指令を送信する。

レンズユニット３０において、カメラユニット２０のレンズインタフェイス部２４と接続するＣＰＵから成り、レンズユニット３０におけるレンズ制御を行うレンズマイコン３１の出力は、フォーカス駆動部３２に接続されている。フォーカス駆動部３２の出力はフォーカスレンズ３３を駆動し離散的に作動するステップモータから成るフォーカスモータ３４に接続されている。また、ズームレンズ３５の位置を例えば離散的に検出するエンコーダから成るズーム位置検出部３６の出力は、レンズマイコン３１に接続されている。

カメラユニット２０のＣＣＤ２１で光電変換された信号は、映像信号生成部２２で映像信号に加工される。ＡＦ処理部２３では、映像信号からＨＰＦ（high pass filter）などによりエッジ成分を抽出し、そのエッジ成分が最大になるようにフォーカスレンズ３３を駆動するための被写体距離指令値ＣＤをレンズインタフェイス部２４に出力する。レンズインタフェイス部２４では入力された被写体距離指令値ＣＤを、レンズユニット３０との通信フォーマットに適合するようにデータ加工を行い、レンズユニット３０に出力する。

図２はレンズユニット３０内のレンズマイコン３１での動作フローチャート図である。電源投入後に（ステップＳ２００）、初期化動作としてフォーカスレンズ３３を予め定められている位置に導き、その後にフォーカスレンズ位置ＣＦをリセットする（ステップＳ２０１）。

次に、通常のレンズ作動処理を一定周期で繰り返し処理し、先ずレンズマイコン３１に入力される各種データの取り込みを行う（ステップＳ２０２）。ここでは、被写体距離指令値ＣＤ、ズーム位置情報値ＺＰを変数としてそれぞれレンズマイコン３１に入力する。そして、被写体距離指令値ＣＤとズーム位置情報値ＺＰから、フォーカスレンズ位置指令値ＣＬを関数Ｆｃにより計算する（ステップＳ２０３）。

この計算は図３に示すような特性をテーブルデータ化しておき、フォーカスレンズ位置指令値ＣＬを導き出す手法が一般的である。例えば、ズーム位置情報値ＺＰがＡ、被写体距離指令値ＣＤがＢである場合にフォーカスレンズ位置指令値ＣＬはＣの値となる。

また、カメラユニット２０に送信するための被写体距離戻値ＰＬを関数Ｆｒとして計算する（ステップ２０４）。この計算は上述の関数Ｆｃの逆演算であり、現在のフォーカスレンズ位置ＣＦ、ズーム位置情報値ＺＰの位置情報である被写体距離戻値ＰＬを求める。

図３において、フォーカスレンズ位置ＣＦがＤ、ズーム位置情報値ＺＰがＡである場合、被写体距離戻値ＰＬはＥの値をとる。なお、ステップＳ２０４の被写体距離戻値ＰＬは、そのフォーカスレンズ位置ＣＦの前方被写界距離から後方被写界距離の間の何れかの値を算出すればよく、中心値でなくとも支障はない。

次に、レンズマイコン３１はフォーカスレンズ位置指令値ＣＬとフォーカスレンズ位置ＣＦが一致しているか否か判定を行う（ステップＳ２０５）。一致していない場合は、フォーカスレンズ３３をレンズ位置指令値ＣＬで指定された位置に駆動するための処理を行う（ステップＳ２０６）。即ち、ステップＳ２０６でフォーカスモータ３４を回転させるためのパルスをレンズマイコン３１から発生させると共に、レンズ位置ＣＦの更新を行う。基本的には、レンズ位置ＣＦは駆動パルスを計数し、加減算することで得られるので、その後に被写体距離戻値ＰＬをカメラユニット２０に送信する（ステップＳ２０７）。

一方、ステップＳ２０５でレンズ位置指令値ＣＬとレンズ位置ＣＦが一致している場合は、レンズ駆動処理は実行しない。そして、レンズマイコン３１はカメラユニット２０から入力された被写体距離指令値ＣＤを被写体距離戻値ＰＬとしてカメラユニット２０に送信する（ステップＳ２０８）。

図４は被写体距離戻値ＰＬの挙動の説明図である。現在のフォーカスレンズ３３が被写体距離無限位置に停止しており、カメラユニット２０から或る位置の被写体距離指令値ＣＤが送信される場合を示し、矢印で指定した位置は送信された被写体距離指令値ＣＤを示している。また、被写体距離算出値は階段状の軌跡を示し、階段が上がる時点でフォーカスレンズ３３が次のパルス位置に移動したことを示している。フォーカスレンズ３３が太線の位置指令位置に達するまでは、被写体距離戻値ＰＬは被写体距離算出値となり、到達時点で被写体距離戻値ＰＬに被写体距離指令値ＣＤを戻すので、黒丸のような一定方向変化の軌跡を取ることになる。

算出された被写体距離戻値ＰＬは、レンズインタフェイス部２４を介してカメラユニット２０に送信される。そして、ＡＦ処理部２３ではフォーカスレンズ３３の現在位置の確認や、駆動中停止中の判断等を行い、現在の映像信号に含まれるエッジ成分情報から、更に合焦に向かうための被写体距離指令値ＣＤをレンズユニット３０に送信する。この一連の動作を繰り返し行うことで、合焦点にフォーカスレンズ３３を導くことができる。

この構成によれば、例えばカメラユニット２０からの被写体距離指令値ＣＤにフォーカスレンズ３３が達した際に、逐次にカメラユニット２０で指定した被写体距離戻値ＰＬを返すことになる。従って、被写体距離指令値ＣＤの変化に対する被写体距離戻値ＰＬの状態が、図５で示すような従来の望遠端（ａ）、従来の広角端（ｂ）で示す階段状になるのに対し、本実施例（ｃ）に示すように直線となる。これにより、カメラユニット２０側でのフォーカスレンズ３３の挙動判断のための閾値設定を、ズーム位置情報値ＺＰに拘わりなく一意的に設定できるため処理が容易になる。

また本実施例では、被写体の距離情報を通信に使用しているが、無限端から至近端までのフォーカスレンズ３３の物理的な位置を正規化した値での通信であってもよい。そして、前玉フォーカス構成のようなズーム位置によってフォーカス駆動領域が変化しない光学構成であっても問題はない。

更に、フォーカス以外のアイリス、ズームの駆動のように、光学機構の少なくともこれらの状態の１つをアクチュエータがステップモータなどの離散的に対象を移動させる場合にも、同様な効果が得られる。

本実施例ではステップモータを使用し、オープンループ制御を意図して説明したが、エンコーダなどのフォーカスレンズ位置検出機構を構成し、位置情報に使用してもよい。

また、上述の説明ではレンズユニットを着脱可能なカメラユニットについて述べた。しかし、組み込みマイコンなどの処理部が、カメラ処理部とレンズ処理部として個別に行われていて、レンズ位置情報をカメラ処理部に送受信する構成であれば、レンズユニットとカメラユニットとが一体構成の撮影装置であってもよい。

駆動指令の方式は一般的に位置指令と速度指令の２種類がある。位置指令は実施例１で述べたような目標位置を与える指令方式であり、レンズユニット３０は最高駆動速度で指令された目標位置にフォーカスレンズ３３を移動させる。一方、速度指令はフォーカスモータ３４に移動方向と駆動速度を与えることで、フォーカスレンズ３３を移動させる方式である。

本実施例２はこの速度指令時における作動に関するものであり、図６はその動作フローチャートである。なお、ブロック回路構成は図１と同様であり、また、実施例１と同等な処理ステップについては説明を省略する。

図６において、初期化終了後に（ステップＳ２０１）、データ取り込みにより変数である速度指令値ＣＳをレンズマイコン３１に入力する（ステップＳ６０１）。そして、周期処理の周期で速度指令値ＣＳで示される速度により、フォーカスレンズ３３を移動させるべき被写体距離指令値ＣＤに換算する（ステップＳ６０２）。この演算は速度指令値ＣＳを所定周期で積分処理することであり、速度指令値ＣＳを被写体距離指令値ＣＤに変換した後に、実施例１と同様の処理を行う。

このような構成とすることにより、広角端でのスロー移動の際の被写体距離戻値ＰＬが、従来では階段的に変化していたものが、連続的な変化を持つようにすることができる。

また、本実施例２では速度指令値ＣＳを例に説明したが、レンズ位置指令、被写体距離指令値ＣＤの場合においても、処理周期の微分処理を行い、単位時間当りの目標位置を設定することで、より細かい変化を持たせた被写体距離戻値を送信することが可能となる。

実施例１のブロック回路構成図である。 動作フローチャート図である。 フォーカスレンズ位置、ズーム位置及び被写体距離の関係のグラフ図である。 作動時の被写体距離戻値の変化過程の説明図である。 被写体距離指令値と被写体距離戻値の従来の望遠端、広角端、実施例における説明図である。 実施例２の動作フローチャート図である。 従来例のブロック回路構成図である。

符号の説明

２０ カメラユニット
２１ ＣＣＤ
２２ 映像信号生成部
２３ ＡＦ処理部
２４ レンズインタフェイス部
３０ レンズユニット
３１ レンズマイコン
３２ フォーカス駆動部
３３ フォーカスレンズ
３４ フォーカスモータ
３５ ズームレンズ
３６ ズーム位置検出部

Claims (9)

1. カメラユニットとレンズユニットから成る撮影装置において、前記レンズユニットは、前記カメラユニットからの光学機構の状態を変化させるための駆動指令を受信する手段と、前記駆動指令により前記光学機構を駆動させる移動手段と、前記光学機構の位置情報を検出する手段と、該検出した位置情報又は前記駆動指令の何れかを前記カメラユニットに送信する手段とを有することを特徴とする撮影装置。
2. 前記光学機構の状態は前記カメラユニットにおけるズーム、フォーカス、アイリスの位置の少なくとも１つとする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記レンズユニットは前記ズームの位置により前記フォーカスの駆動量が変化し、前記光学機構の状態は前記フォーカスの位置とする請求項２に記載の撮影装置。
4. 前記送信する手段は、前記移動手段が前記光学機構を駆動している場合には前記位置情報を検出する手段による前記位置情報を前記カメラ制御手段に送信し、前記移動手段が前記光学機構を駆動していない場合には前記駆動指令を前記カメラユニットに送信することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
5. 前記駆動指令は駆動速度を演算して求める手段を有し、前記位置情報を送信する手段は前記位置情報を検出する手段による前記位置情報又は前記駆動速度を基に求めた前記駆動指令の何れかを前記カメラユニットに送信することを特徴とする請求項１又は３に記載の撮影装置。
6. 前記駆動速度により前記駆動指令を求める手段は積分処理又は微分処理により行うことを特徴とする請求項５に記載の撮影装置。
7. 前記移動手段は離散的に駆動及び停止を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の撮影装置。
8. 前記位置情報を検出する手段は離散的に位置情報を検出することを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の撮影装置。
9. 前記レンズユニットを前記カメラユニットに着脱可能としたことを特徴とする請求項１〜８の何れか１つの請求項に記載の撮影装置。

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