JP2009239460A - Focus control method, distance measuring equipment, imaging device - Google Patents

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達郎 牧井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that deviation will arise in matching of an image and distance information when the distance information is acquired by picking up the image at a plurality of focusing positions. <P>SOLUTION: An imaging device comprises an optical block 1a including an imaging optical system, an image sensor 1c provided in the post-stage thereof, an optical block driver 1e for driving the optical block 1a, and a CPU 2a for extracting a pixel based on an image signal outputted from the image sensor at optical block driving, creating the image of an object by compounding focused pixels thus extracted, storing the focused pixels extracted by contrast determination in association with the information on photography distance to which the imaging optical system is focused, changing the focusing position by driving the imaging optical system, and controlling to drive other lens group provided independently from a lens group for changing the focusing position in the imaging optical system. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、複数合焦位置で撮像して距離情報を取得するときに、合焦位置を変化させた際の焦点距離変化を補正する焦点制御方法、測距装置、撮像装置に関する。   The present invention relates to a focus control method, a distance measuring device, and an imaging device that correct a change in focal length when the focus position is changed, for example, when distance information is acquired by imaging at a plurality of focus positions.

従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置では、撮像画像における被写体までの距離情報(撮像画像における物体までの距離を画素単位で対応付けたもの)を取得することがなされている。そして、この距離情報としては、例えばデプス・マップ(Depth Map)等が用いられている。この「デプス・マップ」とは、画像における物体までの距離を画素単位で対応付けて取得する距離情報である。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging apparatus such as a digital still camera or a digital video camera, distance information to a subject in a captured image (what associates a distance to an object in a captured image in pixel units) has been acquired. As this distance information, for example, a depth map is used. This “depth map” is distance information acquired by associating the distance to an object in an image in units of pixels.

一方、合焦位置を変化させながら画像を取得する際、コントラスト判定で合焦画素のみを抽出することもなされている。例えば、特許文献1では、合焦位置を変化させながら画像を取得して、コントラスト判定で合焦画素のみを抽出することによって、奥行き方向すべてにピントの合っている画像を取得する技術が開示されている。   On the other hand, when acquiring an image while changing the in-focus position, only in-focus pixels are extracted in contrast determination. For example, Patent Document 1 discloses a technique for acquiring an image that is in focus in all depth directions by acquiring an image while changing the in-focus position and extracting only in-focus pixels in contrast determination. ing.

しかしながら、複数の合焦位置で撮像して距離情報を取得するとき、一般的な光学系においては焦点距離が変わってしまい、画角が変化してしまうために、画像と距離情報との対応付けに誤差が生じてしまうという問題があった。これを解決するものとして、キャリブレーション技術も用いられているが、処理が煩雑である。さらに、これを利用して距離情報を演算する技術も開発されているが、その演算過程での発生誤差を十分抑えるものではない。また、演算処理負荷が大きいといった問題がある。   However, when capturing distance information by capturing images at a plurality of in-focus positions, the focal length changes and the angle of view changes in a general optical system. There was a problem that errors would occur. To solve this, a calibration technique is also used, but the processing is complicated. Furthermore, although a technique for calculating distance information using this has been developed, it does not sufficiently suppress errors generated in the calculation process. There is also a problem that the processing load is heavy.

これらの問題を解決する手段の1つとして、テレセントリック光学系を用いることが挙げられる。一般に、光学系は、そのテレセントリック性に着目すると、
・像側(像面側)テレセントリック光学系
・物側(物体側)テレセントリック光学系
・両側テレセントリック光学系
・非テレセントリック光学系
に分類することができる。
One means for solving these problems is to use a telecentric optical system. In general, the optical system focuses on its telecentricity,
・ Image side (image side) telecentric optical system
-Object side (object side) telecentric optical system
・ Both telecentric optics
・ Non-telecentric optics
Can be classified.

これらのうち、物側テレセントリック光学系及び両側テレセントリック光学系を用いれば、複数合焦位置で撮像して距離情報を取得するときの画角変化(被写体像における形状変化)を抑えることが可能である。従って、画像と距離情報との対応付けに生じる誤差を抑えることができる。
特開平6−311411号公報
Among these, if the object side telecentric optical system and the both side telecentric optical system are used, it is possible to suppress the change in the angle of view (the shape change in the subject image) when the distance information is acquired by imaging at a plurality of focusing positions. . Therefore, it is possible to suppress an error that occurs in association between an image and distance information.
JP-A-6-311411

しかしながら、物側テレセントリック光学系を用いるためには射出瞳位置と像側(像面側)焦点位置とを一致させることによって物体側で主光線と光軸とを平行にしなくてはならない。つまり、設計制約が大きいために小型化を優先する機器(例えばデジタルカメラ等)では実現が困難であるという問題があった。   However, in order to use the object side telecentric optical system, the principal ray and the optical axis must be made parallel on the object side by matching the exit pupil position and the image side (image plane side) focal position. In other words, there is a problem that it is difficult to realize with a device (for example, a digital camera) that prioritizes miniaturization due to large design constraints.

さらに、両側テレセントリック光学系を用いる為には、入射瞳位置と前側(物体側)焦点位置とを一致させることによって像面側で主光線と光軸とを平行にする。その上で射出瞳位置と後側(像面側)焦点位置とを一致させることによって物体側で主光線と光軸とを平行にしなくてはならない。その為、やはり設計制約が大きいために小型化を優先する機器(例えばデジタルカメラ等)では実現が困難であるという問題があった。   Further, in order to use the double telecentric optical system, the principal ray and the optical axis are made parallel on the image plane side by matching the entrance pupil position with the front (object side) focal position. Then, the principal ray and the optical axis must be parallel on the object side by matching the exit pupil position and the rear (image plane side) focal position. For this reason, there is a problem that it is difficult to realize with a device (for example, a digital camera) that prioritizes miniaturization because design constraints are large.

特に近年ズームレンズの高倍率化ニーズ並びに小型化ニーズが高まっているが、これを達成するためにはテレセントリック性を設計制約に加えることは困難である。   In particular, in recent years, there is a growing need for higher magnification and a smaller size of a zoom lens. In order to achieve this, it is difficult to add telecentricity to design constraints.

そこで、本発明は、複数合焦位置で撮像して距離情報を取得するとき、一般的な光学系においては焦点距離が変わってしまい、画角が変化してしまうために、画像と距離情報との対応付けには誤差が生じてしまうという問題を解決することを課題とする。   Therefore, in the present invention, when acquiring distance information by imaging at a plurality of in-focus positions, the focal length changes and the angle of view changes in a general optical system. It is an object of the present invention to solve the problem that an error is caused in the association of.

本発明の第1の観点による焦点制御方法は、画像信号に基づいて画素のコントラストを判定し、このコントラスト判定の判定結果に基づいて、合焦画素の距離情報を生成し、該合焦画素と該距離情報とを対応付けて記憶する。そして、合焦位置を変化させると共に該合焦位置を変化させる第1のレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの第2のレンズ群を、第1のレンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動する。   The focus control method according to the first aspect of the present invention determines a pixel contrast based on an image signal, generates distance information of a focused pixel based on a determination result of the contrast determination, The distance information is stored in association with the distance information. Then, at least one second lens group that is provided separately from the first lens group that changes the in-focus position and the in-focus position is changed between the movement amount of the first lens group and the effective focal length. Drive according to the amount of movement to keep the effective focal length constant according to the relationship with the amount of change.

本発明の第2の観点による測距装置は、画像信号に基づいて画素のコントラストを判定するコントラスト判定手段と、このコントラスト判定手段による判定結果に基づいて、合焦画素の距離情報を生成し、該合焦画素と該距離情報とを対応付けて記憶する距離情報生成手段を有する。そして、特に合焦位置を変化させると共に、該合焦位置を変化させる第1のレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの第2のレンズ群を、該第1のレンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動するレンズ駆動手段を有する。   A distance measuring device according to a second aspect of the present invention generates a distance information of a focused pixel based on a determination result by a contrast determination unit that determines a pixel contrast based on an image signal, and a determination result by the contrast determination unit, Distance information generating means for storing the focused pixel and the distance information in association with each other is provided. In particular, at least one second lens group that is provided separately from the first lens group that changes the in-focus position and changes the in-focus position is used as the amount of movement of the first lens group. Lens driving means for driving according to the amount of movement for keeping the effective focal length constant according to the relationship with the amount of change in focal length.

本発明の第3の観点による撮像装置は、撮像光学系と、この撮像光学系の後方に配置された撮像素子と、この撮像光学系を駆動するレンズ駆動手段を有する。そして、このレンズ駆動手段による撮像光学系の駆動に伴って撮像素子から出力された画像信号に基づいて画素を抽出するコントラスト判定手段と、このコントラスト判定手段によって抽出された合焦画素を合成して被写体の画像を生成する画像生成手段を有する。更に、コントラスト判定手段によって抽出された合焦画素とレンズ駆動手段によって撮像光学系が合焦している撮影距離の情報とを関連付けて記憶する距離情報生成手段を有する。そして、特にレンズ駆動手段は、合焦位置を変化させると共に、該合焦位置を変化させる合焦位置変化用レンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの他のレンズ群を、該合焦位置変化用レンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動する。   An image pickup apparatus according to a third aspect of the present invention includes an image pickup optical system, an image pickup element disposed behind the image pickup optical system, and lens driving means for driving the image pickup optical system. Then, a contrast determination unit that extracts pixels based on an image signal output from the image pickup device as the imaging optical system is driven by the lens driving unit, and a focused pixel extracted by the contrast determination unit are combined. Image generation means for generating an image of a subject is included. Furthermore, it has distance information generation means for storing the in-focus pixel extracted by the contrast determination means and information on the shooting distance at which the imaging optical system is focused by the lens driving means in association with each other. In particular, the lens driving unit changes the in-focus position and changes at least one other lens group provided separately from the in-focus position changing lens group for changing the in-focus position. In accordance with the relationship between the moving amount of the lens group and the change amount of the effective focal length, the driving is performed according to the moving amount for keeping the effective focal length constant.

従って、以上の第1乃至第3の観点によれば、合焦位置を変化させる第1のレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの第2のレンズ群が駆動されることで、たとえば画角等が一定とされたままで焦点制御がなされる。   Therefore, according to the above first to third aspects, at least one second lens group provided separately from the first lens group that changes the in-focus position is driven, for example, an angle of view. The focus control is performed while the parameters are kept constant.

本発明によれば、複数合焦位置で撮像して距離情報を取得するとき、一般的な光学系においては焦点距離が変わってしまい、画角が変化してしまうために、画像と距離情報との対応付けには誤差が生じてしまうという問題を解決する焦点制御方法、測距装置、撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, when acquiring distance information by imaging at a plurality of in-focus positions, the focal length changes and the angle of view changes in a general optical system. Thus, it is possible to provide a focus control method, a distance measuring device, and an imaging device that solve the problem that an error occurs in the association.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、単に実施の形態と称する)について詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described below in detail with reference to the drawings.

図1には本発明の一実施の形態に係る測距装置を撮像装置に適用した場合の構成を示し説明する。図1に示されるように、この実施の形態に係る撮像装置は、カメラ部1と、制御部2と、カメラDSP(Digital Signal Processor)3と、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)4と、媒体インターフェース(以下、媒体I/Fという)5と、操作部7と、LCD(Liquid Crystal Display)コントローラ8及びLCD9と、外部インターフェース(以下、外部I/Fという)10を備え、記録媒体6が着脱可能とされている。   FIG. 1 shows a configuration when a distance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to an imaging apparatus. As shown in FIG. 1, an imaging apparatus according to this embodiment includes a camera unit 1, a control unit 2, a camera DSP (Digital Signal Processor) 3, an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) 4, and a medium. An interface (hereinafter referred to as a medium I / F) 5, an operation unit 7, an LCD (Liquid Crystal Display) controller 8 and an LCD 9, and an external interface (hereinafter referred to as an external I / F) 10, and a recording medium 6 are attached and detached. It is possible.

記録媒体6は、半導体メモリを用いた所謂メモリカード、記録可能なDVD(Digital Versatile Disk)や記録可能なCD(Compact Disc)等の光記録媒体、磁気ディスク等の種々のものを用いることができる。   The recording medium 6 may be a so-called memory card using a semiconductor memory, an optical recording medium such as a recordable DVD (Digital Versatile Disk) or a recordable CD (Compact Disc), or a magnetic disk. .

カメラ部1は、光学ブロック1a、絞り1b、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子1c、A/D変換回路1d、光学ブロック用ドライバ1e、絞り用ドライバ1f、撮像素子用ドライバ1g、タイミング生成回路1h、駆動部1i、検出部1j、ブレ検出部1k等を備える。ここで、光学ブロック1aは、レンズ、撮像光学系を含み、例えばフォーカス機構、シャッター機構、手振れ駆動部等を備えている。そして、光学ブロック1a中のレンズには、ズームレンズが使用される。   The camera unit 1 includes an optical block 1a, an aperture 1b, an imaging device 1c such as a CCD (Charge Coupled Device), an A / D conversion circuit 1d, an optical block driver 1e, an aperture driver 1f, an imaging device driver 1g, and timing generation. The circuit 1h, the drive part 1i, the detection part 1j, the blur detection part 1k, etc. are provided. Here, the optical block 1a includes a lens and an imaging optical system, and includes, for example, a focus mechanism, a shutter mechanism, a camera shake driving unit, and the like. A zoom lens is used as the lens in the optical block 1a.

制御部2は、CPU(Central Processing Unit)2a、RAM(Random Access Memory)2b、フラッシュROM(Read Only Memory)2c、時計回路2d等がシステムバス2eを通じて接続されて構成されたマイクロコンピュータであり、この実施の形態の撮像装置の各部の制御を司るものである。   The control unit 2 is a microcomputer configured by connecting a CPU (Central Processing Unit) 2a, a RAM (Random Access Memory) 2b, a flash ROM (Read Only Memory) 2c, a clock circuit 2d, etc. through a system bus 2e, It controls the respective parts of the imaging apparatus of this embodiment.

RAM2bは、処理の途中結果を一時記憶する等主に作業領域として用いられるものである。フラッシュROM2cは、CPU2aにおいて実行する種々のプログラムや、処理に必要になるデータ等が記憶されたものである。時計回路2dは、現在年月日や現在曜日、現在時刻を提供することができると共に、撮影日時等を提供する等のことができる。   The RAM 2b is mainly used as a work area such as temporarily storing intermediate results of processing. The flash ROM 2c stores various programs executed by the CPU 2a, data necessary for processing, and the like. The clock circuit 2d can provide the current date, the current day of the week, and the current time, as well as the shooting date and time.

画像の撮像時においては、光学ブロック用ドライバ1eは、制御部2からの制御に応じて、光学ブロック1aを動作させるようにする駆動信号を形成し、これを光学ブロック1aに供給して、光学ブロック1aを動作させるようにする。光学ブロック1aは、光学ブロック用ドライバ1eからの駆動信号に応じて、被写体の画像を取り込んで、これを撮像素子1cに対して提供する。この場合、光学ブロック用ドライバ1eとCPU2aはレンズ駆動機能を実現することになる。   At the time of image capturing, the optical block driver 1e forms a drive signal for operating the optical block 1a in accordance with the control from the control unit 2, and supplies the drive signal to the optical block 1a to provide the optical block 1a. The block 1a is operated. The optical block 1a captures an image of a subject in response to a drive signal from the optical block driver 1e and provides it to the image sensor 1c. In this case, the optical block driver 1e and the CPU 2a realize a lens driving function.

撮像素子1cは、光学ブロック1aからの画像を光電変換して出力するものであり、撮像素子用ドライバ1gからの駆動信号に応じて動作し、光学ブロック1aからの被写体の画像を取り込む。更に、制御部2によって制御されるタイミング生成回路1hからのタイミング信号に基づいて、取り込んだ被写体のアナログ画像データをA/D変換回路1dに供給する。A/D変換回路1dは、A/D変換を行って、ディジタル信号とされた画像データを形成する。   The image pickup device 1c photoelectrically converts an image from the optical block 1a and outputs the image. The image pickup device 1c operates according to a drive signal from the image pickup device driver 1g, and captures an image of a subject from the optical block 1a. Further, based on the timing signal from the timing generation circuit 1h controlled by the control unit 2, the captured analog image data of the subject is supplied to the A / D conversion circuit 1d. The A / D conversion circuit 1d performs A / D conversion to form image data converted into a digital signal.

このディジタル信号とされた画像データは、カメラDSP3に供給される。カメラDSP3は、これに供給された画像データに対して、AF(Auto Focus)、AE(Auto Exposure)、AWB(Auto White Balance)等のカメラ信号処理を施す。このようにして種々の調整がされた画像データは、所定の圧縮方式でデータ圧縮され、システムバス2e、媒体I/F5を通じて、記録媒体6に供給され、記録される。尚、カメラDSP3がCPU2aの制御の下、測距動作を実行する場合、測距装置として機能する。   The image data converted into the digital signal is supplied to the camera DSP 3. The camera DSP 3 performs camera signal processing such as AF (Auto Focus), AE (Auto Exposure), and AWB (Auto White Balance) on the image data supplied thereto. The image data adjusted in this way is compressed by a predetermined compression method, supplied to the recording medium 6 through the system bus 2e and the medium I / F 5, and recorded. When the camera DSP 3 performs a distance measuring operation under the control of the CPU 2a, it functions as a distance measuring device.

この記録媒体6に記録された画像データは、タッチパネルやコントロールキー等からなる操作部7を通じて受け付けたユーザからの操作入力に応じて、目的とする画像データが媒体I/F5を通じて記録媒体6から読み出され、カメラDSP3に供給される。   The image data recorded on the recording medium 6 is read from the recording medium 6 through the medium I / F 5 in accordance with the operation input from the user received through the operation unit 7 including a touch panel and control keys. And supplied to the camera DSP3.

カメラDSP3は、記録媒体6から読み出され、媒体I/F5を通じて供給されたデータ圧縮されている画像データについて、データ圧縮等の解凍処理(伸張処理)を行い、解凍後の画像データを、システムバス2eを通じて、LCDコントローラ8に供給する。LCDコントローラ8は、これに供給された画像データからLCD9に供給する画像信号を形成し、これをLCD9に供給する。これにより、記録媒体6に記録されている画像データに応じた画像が、LCD9の表示画面に表示される。   The camera DSP 3 performs decompression processing (decompression processing) such as data compression on the image-compressed image data read from the recording medium 6 and supplied through the medium I / F 5, and the decompressed image data is stored in the system The data is supplied to the LCD controller 8 through the bus 2e. The LCD controller 8 forms an image signal to be supplied to the LCD 9 from the image data supplied thereto, and supplies this to the LCD 9. As a result, an image corresponding to the image data recorded on the recording medium 6 is displayed on the display screen of the LCD 9.

外部I/F10を通じて、例えば、外部のパーソナルコンピュータと接続して、パーソナルコンピュータから画像データの供給を受けて、これを記録媒体6に記録することもできる。また、外部I/F10を通じて、記録媒体6に記録されている画像データを外部のパーソナルコンピュータ等に供給することもできる。   It is also possible to connect to an external personal computer through the external I / F 10, receive image data from the personal computer, and record it on the recording medium 6. Further, the image data recorded on the recording medium 6 can be supplied to an external personal computer or the like through the external I / F 10.

また、外部I/F10に通信モジュールを接続することにより、例えば、インターネット等のネットワークに接続して、ネットワークを通じて種々の画像データやその他の情報を取得し、記録媒体6に記録することもできる。あるいは、記録媒体6に記録されているデータを、ネットワークを通じて目的とする相手先に送信することもできる。   Further, by connecting a communication module to the external I / F 10, for example, it is possible to connect to a network such as the Internet, acquire various image data and other information through the network, and record them on the recording medium 6. Alternatively, the data recorded on the recording medium 6 can be transmitted to the intended destination through the network.

なお、この外部I/F10は、例えば、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1394、USB(Universal Serial Bus)等の有線用インターフェースとして設けることもできる。或いは、この外部I/F10は、光や電波による無線インターフェースとして設けることもできる。即ち、外部I/F10は、有線、無線のいずれのインターフェースでもよい。   The external I / F 10 may be provided as a wired interface such as IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1394 and USB (Universal Serial Bus). Alternatively, the external I / F 10 can be provided as a wireless interface using light or radio waves. That is, the external I / F 10 may be a wired or wireless interface.

なお、絞り1bは、入射光量を調整する役割を担い、検出された絞り位置、絞り形状に基づいて好適な絞り量となるように、絞り用ドライバ1fにより駆動制御される。光学ブロック1aには、入射光量を減衰させる(調整する)フィルタも含まれ、光学ブロック用ドライバ1aによりフィルタ位置も駆動制御される。
以上の構成により、CPU2aが画像信号に基づいて画素のコントラストを判定し、このコントラスト判定手段による判定結果に基づいて、合焦画素の距離情報を生成し、該合焦画素と該距離情報とを対応付けてRAM2bに記憶し、合焦位置を変化させると共に該合焦位置を変化させるレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つのレンズ群を光学ブロック用ドライバ1eにより駆動する。
The diaphragm 1b plays a role of adjusting the amount of incident light, and is driven and controlled by the diaphragm driver 1f so as to have a suitable diaphragm amount based on the detected diaphragm position and diaphragm shape. The optical block 1a also includes a filter that attenuates (adjusts) the amount of incident light, and the filter position is also driven and controlled by the optical block driver 1a.
With the above configuration, the CPU 2a determines the contrast of the pixel based on the image signal, generates the distance information of the focused pixel based on the determination result by the contrast determination unit, and sets the focused pixel and the distance information. Correspondingly stored in the RAM 2b, the focus position is changed, and at least one lens group provided separately from the lens group that changes the focus position is driven by the optical block driver 1e.

図2には撮像装置をデジタルカメラに適用した場合の該デジタルカメラの外観構成図を示し説明する。図2(a)はデジタルカメラを前面から見た斜視図、図2(b)はデジタルカメラを後面から見た斜視図である。デジタルカメラ30には、レンズ31、シャッターボタン32、メニューボタン33、決定ボタン34、露出補正ボタン35、タッチパネル36、十字キー37が設けられている。ボタン等は、操作部7に概念上含まれる。   FIG. 2 shows and describes an external configuration diagram of the digital camera when the imaging apparatus is applied to the digital camera. 2A is a perspective view of the digital camera viewed from the front, and FIG. 2B is a perspective view of the digital camera viewed from the rear. The digital camera 30 is provided with a lens 31, a shutter button 32, a menu button 33, an enter button 34, an exposure correction button 35, a touch panel 36, and a cross key 37. Buttons and the like are conceptually included in the operation unit 7.

図3には光学ブロック1aに含まれる光学系の構成を示し説明する。
この図3に示されるように、光学系は、物体より順に正の第1レンズ群L1、負の第2レンズ群L2、正の第3レンズ群L3、正の第4レンズ群L4からなる。光学系は、第1レンズ群L1及び第3レンズ群L3が固定されており、第2レンズ群L2及び第4レンズ群L4を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである。
FIG. 3 shows and describes the configuration of the optical system included in the optical block 1a.
As shown in FIG. 3, the optical system includes a positive first lens unit L1, a negative second lens unit L2, a positive third lens unit L3, and a positive fourth lens unit L4 in order from the object. The optical system is a zoom lens in which the first lens group L1 and the third lens group L3 are fixed, and the focal length is changed by moving the second lens group L2 and the fourth lens group L4.

第2レンズ群L2を物体側から像面側に移動させることによってWide(広角)側からTele(望遠)側へのズーム(変倍)を行う。この観点から、第2レンズ群L2はズーム群とも称される。また、第2レンズ群L2の移動によってずれてしまう結像位置を補正するために第4レンズ群L4を移動させることによって、合焦位置を保持したまま変倍動作を行う。この観点から、第4レンズ群L4はフォーカス群とも称される。   By moving the second lens unit L2 from the object side to the image plane side, zooming (magnification) from the Wide (wide angle) side to the Tele (telephoto) side is performed. From this viewpoint, the second lens unit L2 is also referred to as a zoom group. Further, by moving the fourth lens unit L4 in order to correct the imaging position that is shifted due to the movement of the second lens unit L2, the zooming operation is performed while maintaining the in-focus position. From this viewpoint, the fourth lens unit L4 is also referred to as a focus group.

それとは別に、第4レンズ群L4を像面側から物体側に移動させることによってFar(遠景)側からNear(近景)側へのフォーカスを行う。このとき、第2レンズ群L2の位置によって、第4レンズ群L4の移動範囲は異なる。即ち、ズームポジション毎にフォーカス群の移動範囲が変わる。   Separately, the fourth lens unit L4 is moved from the image plane side to the object side to focus from the Far (far view) side to the Near (near view) side. At this time, the moving range of the fourth lens unit L4 varies depending on the position of the second lens unit L2. That is, the moving range of the focus group changes for each zoom position.

光学系は、像側で主光線が光軸とは平行ではないものとする。すなわち、非テレセントリック光学系か、もしくは像側テレセントリック光学系(像面側で光軸と主光線が平行となる光学系)であるものとする。一般には、テレセントリック光学系とは、入射瞳または射出瞳が光学系の焦点面にある光学系のことをいうが、特に入射瞳位置と前側焦点位置が一致する場合を像側テレセントリック光学系という。   The optical system assumes that the principal ray is not parallel to the optical axis on the image side. That is, it is assumed that it is a non-telecentric optical system or an image side telecentric optical system (an optical system in which the optical axis and the principal ray are parallel on the image plane side). In general, the telecentric optical system refers to an optical system in which the entrance pupil or the exit pupil is in the focal plane of the optical system, and in particular, the case where the entrance pupil position coincides with the front focal position is referred to as an image side telecentric optical system.

尚、仮に、光学系が物側テレセントリック光学系(物体側で光軸と主光線が平行)であっても両側テレセントリック光学系(主光線が物体側、像面側で光軸と平行)であっても構わない。但し、この実施の形態の撮像装置にて焦点制御を行うときには、そうである必要はなく、むしろテレセントリック光学系を用いることなく画角変化、被写体像形状変化を抑えることを目的としているので、不要であるといえる。   Even if the optical system is an object-side telecentric optical system (the optical axis and the principal ray are parallel on the object side), it is a both-side telecentric optical system (the principal ray is parallel to the optical axis on the object side and the image plane side). It doesn't matter. However, this is not necessary when performing focus control with the image pickup apparatus of this embodiment, and is rather unnecessary because it aims to suppress changes in field angle and subject image shape without using a telecentric optical system. You can say that.

フォーカス群が光軸方向に移動するときに、主光線が光軸と平行でない場合、実効焦点距離が変化することによって、画角が変化し、被写体像の形状が変化する。この実施の形態に係る撮像装置が採用した光学系では、4群を像面側から物体側に移動させることによってFar(遠景)側からNear(近景)側へのフォーカスを行うときには、実効焦点距離が長くなり、画角が狭くなり、被写体像が大きく写るように変化する。   If the principal ray is not parallel to the optical axis when the focus group moves in the optical axis direction, the effective focal length changes to change the angle of view and the shape of the subject image. In the optical system employed by the imaging apparatus according to this embodiment, when focusing from the Far (distant view) side to the Near (near view) side by moving the fourth group from the image plane side to the object side, the effective focal length Becomes longer, the angle of view becomes narrower, and the subject image changes so as to appear larger.

図1のフラッシュROM2c若しくはRAM2bには、ズームポジション毎のフォーカス群の移動範囲だけではなく、各ズームポジションにおけるフォーカス群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つためのズーム群の移動量が記憶されている。即ち、フラッシュROM2c若しくはRAM2bには、フォーカス群を移動させたときに実効焦点距離を一定に保ち、画角の変化、被写体像の形状変化を抑えるためにズーム群を移動させる量が記憶されている。   The flash ROM 2c or RAM 2b in FIG. 1 keeps the effective focal length constant according to the relationship between the movement amount of the focus group at each zoom position and the change amount of the effective focal length, as well as the movement range of the focus group at each zoom position. The amount of movement of the zoom group is stored. That is, the flash ROM 2c or the RAM 2b stores the amount by which the zoom group is moved in order to keep the effective focal length constant when the focus group is moved and to suppress the change in the angle of view and the shape change of the subject image. .

図4には、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の光学系におけるズーム・ストロークとフォーカス・ストロークの関係を示し説明する。この光学系においては、ズームポジションによって無限遠(∞)から最至近撮影距離(この例では80cm)までフォーカスの移動範囲が異なる。即ち、所謂電子カムのデータであって、通常はこれを電子的なアドレスデータとしてRAM2bやフラッシュROM2c等に保持している。   FIG. 4 shows and describes the relationship between the zoom stroke and the focus stroke in the optical system of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this optical system, the focus movement range varies from infinity (∞) to the closest shooting distance (80 cm in this example) depending on the zoom position. That is, it is so-called electronic cam data, which is usually held in the RAM 2b, flash ROM 2c, etc. as electronic address data.

Wide(広角)端のズームポジションにおいては、フォーカス群を像面側に近い位置で非常に短い移動範囲で動かすことによって、無限遠(∞)から最至近撮影距離(この例では80cm)までフォーカスの範囲を動かすことができる。   At the wide-angle zoom position, the focus group is moved from infinity (∞) to the closest shooting distance (80 cm in this example) by moving the focus group at a position close to the image plane with a very short moving range. You can move the range.

一方、Tele(望遠)側のズームポジションにおいては、フォーカス群を物体側に近い位置であって、且つWide端よりも長い移動範囲で動かさなければ、無限遠(∞)から最至近撮影距離(この例では80cm)までピントを合わせることができない。   On the other hand, in the tele (zoom) side zoom position, if the focus group is close to the object side and is not moved within a moving range longer than the wide end, this is the distance from infinity (∞) to the closest shooting distance (this In the example, it is not possible to focus up to 80cm).

この光学系においては、Wide側(Wide端からMidを少し超えたあたりまで)で、例えば1cmまでピントを合わせることができるが、ズームポジション全域で最至近撮影距離を保証することができるのは、80cmである。この80cmという数値は設計事項における一例であって、本実施の形態による撮像及び距離情報の取得は、この最短(最至近)撮影距離80cmという数値に限定されるものではない。   In this optical system, it is possible to focus up to, for example, 1 cm on the Wide side (from the Wide end to a point slightly beyond Mid), but it is possible to guarantee the closest shooting distance over the entire zoom position. 80 cm. The numerical value of 80 cm is an example in the design matter, and the imaging and the acquisition of distance information according to the present embodiment are not limited to the numerical value of the shortest (closest) imaging distance of 80 cm.

次に図5には、各ズームポジションにおいてフォーカス群を移動させるときに、実効焦点距離を一定に保つために、フォーカス群の移動とズーム群の移動とを関連付ける方法を図示して説明する。   Next, FIG. 5 illustrates a method of associating the movement of the focus group with the movement of the zoom group in order to keep the effective focal length constant when the focus group is moved at each zoom position.

A1〜A7の特性(実線)に沿って、フォーカス群とズーム群とを合わせて移動させることによって、実行焦点距離を一定に保ち、画角の変化/被写体像の形状変化を抑えながら合焦位置(ピント位置/物体面の位置)を変えることができる。   By moving the focus group and the zoom group together along the characteristics of A1 to A7 (solid line), the focus position is maintained while keeping the effective focal length constant and suppressing the change in the angle of view / the change in the shape of the subject image. (Focus position / object plane position) can be changed.

特に、本実施の形態に係る撮像装置が採用する光学系では、4群を像面側から物体側に移動させることで、Far(遠景)側からNear(近景)側へのフォーカスを行うときに、実効焦点距離が長くなり、画角が狭くなって、被写体像が大きく写るように変化する。ゆえに、長くなった実効焦点距離を相殺(補償)するようズーム群をTele(望遠)側からWide(広角)側へと動かすよう、互いの位置関係をフラッシュROM2cもしくはRAM2bにアドレスデータに変換して記憶している。   In particular, in the optical system employed by the imaging apparatus according to the present embodiment, when focusing from the Far (far view) side to the Near (near view) side by moving the fourth group from the image plane side to the object side, The effective focal length becomes longer, the angle of view becomes narrower, and the subject image changes so as to appear larger. Therefore, the positional relationship of each other is converted into address data in the flash ROM 2c or RAM 2b so that the zoom group is moved from the tele (telephoto) side to the wide (wide angle) side so as to cancel (compensate) the effective focal length that has become longer. I remember it.

図5においては、フォーカス群の移動とズーム群の移動とを関連付けをA1〜A7の特性(実線)で示したが、テーブル(データ)保持の方法はこれに限定されない。   In FIG. 5, the movement of the focus group and the movement of the zoom group are shown by the characteristics A1 to A7 (solid line), but the table (data) holding method is not limited to this.

例えば、あるズーム位置(100mm)で無限遠(∞)にフォーカスがあるところを開始点として∞/20m/10m/5m/3m/2m/1.5m/1.2m/1m/80cmなどのフォーカス位置でのズーム群の位置を、アドレスデータとして保持しておく(表1参照)。   For example, a focus position such as ∞ / 20m / 10m / 5m / 3m / 2m / 1.5m / 1.2m / 1m / 80cm starting from the point where the focus is at infinity (∞) at a certain zoom position (100mm) The position of the zoom group at is stored as address data (see Table 1).

Figure 2009239460
Figure 2009239460

こうしたデータを、ズーム全域(A1〜A7)について網羅する範囲でフラッシュROM2cもしくはRAM2bにアドレスデータに変換して保持しておく。   Such data is converted into address data and stored in the flash ROM 2c or RAM 2b within a range covering the entire zoom range (A1 to A7).

さらに、フレーミングの際にフォーカスを合わせていた距離を起点として、無限遠(∞)から最短撮影距離までのフォーカス群の位置とそれに対応したズーム群の位置とをテーブル(データ)として保持しておくとよい。   Furthermore, the position of the focus group from the infinity (∞) to the shortest shooting distance and the position of the corresponding zoom group are stored as a table (data) starting from the distance at which focus was achieved during framing. Good.

フォーカス群の移動とズーム群の移動とを関連付ける位置情報は、全てのフォーカス群の位置とズーム群の位置とを保持しておく必要はなく、互いに関連付けて移動させるときにフラッシュROM2c(もしくはRAM2b)に記憶されているデータを読み出した後に、位置情報を補間することも可能である。   The position information that associates the movement of the focus group with the movement of the zoom group does not need to hold the positions of all the focus groups and the positions of the zoom group, and the flash ROM 2c (or RAM 2b) when moving in association with each other. It is also possible to interpolate the position information after reading the data stored in.

つまり、A1〜A7のデータを保持しておくだけで、後は位置情報を補間して焦点制御を行うことにより、例えばA3とA4の間のフレーミングを行うことができる。こうすることにより、膨大な位置情報を保持しておく必要がなくなるため、メモリを節約することが可能になる。   That is, only by holding the data of A1 to A7, framing between A3 and A4, for example, can be performed by interpolating position information and performing focus control thereafter. By doing so, it is not necessary to store a large amount of position information, so that memory can be saved.

また、画素単位で(もしくは画素に対応した)距離情報を得るとき、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことと、自在なズーム操作によるフレーミングとを両立することができる。   Further, when obtaining distance information in units of pixels (or corresponding to pixels), it is possible to achieve both the correspondence between the distance information and the image with high accuracy and framing by a flexible zoom operation.

また、フォーカス群と関連付けてズーム群を移動できる可動範囲に関する情報もフラッシュROM2c(もしくはRAM2b)に記憶されており、2つの群を関連付けて動かすことのできる範囲を制限することができる。   In addition, information regarding a movable range in which the zoom group can be moved in association with the focus group is also stored in the flash ROM 2c (or RAM 2b), and the range in which the two groups can be moved in association with each other can be limited.

この光学系におけるA1の位置では(図4に示すように)フォーカス群だけであれば1cmまで送り込むことができるが、実効焦点距離を補償するために移動させるズーム群の可動範囲を超えてしまう。そこで、フォーカス群の移動を80cmまでに制限する。つまり、この位置のズームポジションでは最短撮影距離を80cmに設定する。   At the position of A1 in this optical system (as shown in FIG. 4), if it is only the focus group, it can be sent up to 1 cm, but it exceeds the movable range of the zoom group that is moved to compensate for the effective focal length. Therefore, the movement of the focus group is limited to 80 cm. That is, the shortest shooting distance is set to 80 cm at this zoom position.

A2〜A4の位置では、フォーカス群を無限遠(∞)から1センチまで移動させるのと対応するようにズーム群を移動させることができるので、フォーカス群の移動範囲は制限しない。   At the positions A2 to A4, the zoom group can be moved so as to correspond to moving the focus group from infinity (∞) to 1 centimeter, and therefore the movement range of the focus group is not limited.

また、A5〜A7の位置では、フォーカス群を80cmより至近距離に送り込むことができないので、A5〜A7のズームポジションではフォーカス群の移動を無限遠(∞)から80cmまでに制限する。つまり、この範囲のズームポジションでは、最短撮影距離を80cmに設定する。   Further, at the positions A5 to A7, the focus group cannot be sent closer than 80 cm. Therefore, at the zoom positions A5 to A7, the movement of the focus group is limited to infinity (∞) to 80 cm. That is, at the zoom position in this range, the shortest shooting distance is set to 80 cm.

A1よりも広角側の位置では、より狭い範囲でしかフォーカス群の移動とズーム群の移動とを関連付けることができないので、より狭い移動範囲(例えば、フォーカス群の移動を無限遠(∞)から2mまで)に制限する。   Since the movement of the focus group and the movement of the zoom group can be associated only in a narrower range at a position on the wide-angle side than A1, a narrower movement range (for example, the movement of the focus group is 2 m from infinity (∞). Limit).

そして、A7よりも望遠側の位置でも同様に、より狭い移動範囲(例えば、フォーカス群の移動を2mから80cmまで)に制限する。   Similarly, even at a position on the telephoto side from A7, a narrower movement range (for example, movement of the focus group from 2 m to 80 cm) is limited.

ユーザに意識させることなく自然に撮像および距離情報の取得を行えるようにするために、この撮像装置においてはフォーカス群とズーム群とが連動して移動できる範囲(つまり無限遠(∞)から80cmまで)を保証するよう、ユーザ操作におけるズーミング範囲をA1〜A7の間に制限する。即ち、A1よりも広角側にはズーム操作できないよう、リミットを設定する。   In order to enable natural imaging and distance information acquisition without making the user aware of this, in this imaging apparatus, the range in which the focus group and the zoom group can move in conjunction (that is, from infinity (∞) to 80 cm) ) Is limited between A1 and A7 to ensure the zooming range in the user operation. That is, the limit is set so that the zoom operation cannot be performed on the wide angle side from A1.

さらに、本実施の形態に係る撮像装置が採用する光学系では、第4レンズ群L4を像面側から物体側に移動させて、Far(遠景)側からNear(近景)側へのフォーカスを行うときには、実効焦点距離が長くなり、画角が狭くなって、被写体像が大きく写るように変化する。そこで、第2レンズ群L2を像面側から物体側に移動させて、Tele(望遠)側からWide(広角)側へのズーム(変倍)を行うことで、実効焦点距離を短くして、画角を広くして、被写体像が小さく写るように変化させる。このように、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4とを関連付けて移動させることで、実効焦点距離を一定に保ち、画角を一定に保ち、被写体像の形状変化を抑えることができる。   Further, in the optical system employed by the imaging apparatus according to the present embodiment, the fourth lens unit L4 is moved from the image plane side to the object side to focus from the Far (far view) side to the Near (near view) side. In some cases, the effective focal length becomes longer, the angle of view becomes narrower, and the subject image changes so as to appear larger. Therefore, by moving the second lens unit L2 from the image plane side to the object side and performing zooming (magnification) from the Tele (telephoto) side to the Wide (wide angle) side, the effective focal length is shortened, Widen the angle of view and change it so that the subject image appears small. Thus, by moving the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 in association with each other, the effective focal length can be kept constant, the field angle can be kept constant, and the shape change of the subject image can be suppressed.

このような動作を行うためには、第4レンズ群L4が像面側から物体側に移動するときに第2レンズ群L2も像面側から物体側に移動可能としなければならない。そこで、第4レンズ群L4の移動による実効焦点距離の変化を補正するのに必要な第2レンズ群L2の移動量を確保できる位置に(A1〜A7の間に)ズーム駆動のリミットを設定する。このとき、フォーカス駆動についてはA1およびA5〜A7の間は無限遠(∞)から80cmまでに制限し、それ以外の位置(A1’〜A5’)では無限遠(∞)から1cmまで制限なく駆動する。   In order to perform such an operation, when the fourth lens unit L4 moves from the image plane side to the object side, the second lens unit L2 must also be movable from the image plane side to the object side. Therefore, a zoom driving limit is set (between A1 and A7) at a position where the amount of movement of the second lens unit L2 necessary for correcting the change in the effective focal length due to the movement of the fourth lens unit L4 can be secured. . At this time, the focus drive is limited from infinity (∞) to 80 cm between A1 and A5 to A7, and is driven from infinity (∞) to 1 cm without limitation at other positions (A1 ′ to A5 ′). To do.

また、事前にはリミットを設けてない場合においては、第4レンズ群L4が移動を開始するときに第2レンズ群L2が十分な可動範囲のあるポジションであるかどうかを判断する。そして、仮に第2レンズ群L2が第4レンズ群L4の移動による実効焦点距離の変化を補正するのに必要な第2レンズ群L2の移動量を確保できる位置ではないときには、第2レンズ群L2を移動させることによって移動量を確保する。   If no limit is provided in advance, it is determined whether the second lens unit L2 is in a position having a sufficient movable range when the fourth lens unit L4 starts to move. If the second lens unit L2 is not in a position where the amount of movement of the second lens unit L2 necessary for correcting the change in effective focal length due to the movement of the fourth lens unit L4 is not a position, the second lens unit L2 can be secured. The amount of movement is secured by moving.

すなわち、A1の位置において、無限遠(∞)から1cmまでの間で撮像および距離情報の取得を行うときには、ズーム群の可動範囲外となってしまうので、A1’の位置までズーム群を移動させる。それからフォーカス群を無限遠(∞)から1cmまで動かし、ズーム群をフォーカス群に連動させて移動させることで、撮像及び距離情報の取得を行う。   That is, at the position of A1, when imaging and distance information acquisition are performed between infinity (∞) and 1 cm, the zoom group is outside the movable range of the zoom group, so the zoom group is moved to the position of A1 ′. . Then, the focus group is moved from infinity (∞) to 1 cm, and the zoom group is moved in conjunction with the focus group, thereby performing imaging and obtaining distance information.

また、A5の位置において、無限遠(∞)から1cmまでの間で撮像および距離情報の取得を行うときには、フォーカス群の可動範囲外となってしまうので、フォーカス群が1cmまで移動することができるA5’の位置までズーム群を移動させる。それからフォーカス群を無限遠(∞)から1cmまで動かし、ズーム群をフォーカス群に連動させて移動させることによって、撮像および距離情報の取得を行う。   Further, at the position of A5, when imaging and distance information acquisition are performed between infinity (∞) and 1 cm, the focus group is outside the movable range of the focus group, so that the focus group can move to 1 cm. The zoom group is moved to the position of A5 ′. Then, the focus group is moved from infinity (∞) to 1 cm, and the zoom group is moved in conjunction with the focus group, thereby performing imaging and obtaining distance information.

これらの動作を行うと、ユーザ操作によるズーミングとは異なる画角設定で撮像および距離情報の取得を行うことになってしまう。そこで、A1やA5の位置で無限遠(∞)から1cmまで間で撮像および距離情報の取得を行おうとしたときには、LCD9に「1cmまでのDepth Mapを生成することができない」旨の警告を表示する。これにより、ユーザ操作によるズーミングを促しても良い。   When these operations are performed, imaging and distance information acquisition are performed with a field angle setting different from zooming by a user operation. Therefore, when an attempt is made to capture and acquire distance information from infinity (∞) to 1 cm at the position of A1 or A5, a warning that “a depth map of up to 1 cm cannot be generated” is displayed on the LCD 9 To do. Thereby, zooming by a user operation may be promoted.

また、A1の位置においては、画角が狭くなる方向に動作する。そこで、LCD9に「1cmまでのDepth Mapを生成することができない」旨の警告を表示した上、A1’に相当する画角を示す枠をLCD9の画面の中に表示する。これにより、ズームポジションを変更しても良いかの判断をユーザに促してもよい。   Further, at the position of A1, it operates in a direction in which the angle of view becomes narrower. Therefore, a warning that “a depth map of up to 1 cm cannot be generated” is displayed on the LCD 9, and a frame indicating an angle of view corresponding to A 1 ′ is displayed on the screen of the LCD 9. Thereby, the user may be prompted to determine whether or not to change the zoom position.

次に、図6のフローチャートを参照して、本発明の一実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得の処理手順について説明する。この処理手順の一部又は全部は本実施の形態に係る焦点制御方法にも相当する。   Next, with reference to a flowchart of FIG. 6, a processing procedure of imaging and distance information acquisition by the imaging device according to an embodiment of the present invention will be described. Part or all of this processing procedure also corresponds to the focus control method according to the present embodiment.

CPU2aは、第4レンズ群L4を像面側から物体側に移動させることによってFar(遠景)側からNear(近景)側へ合焦位置を変化させながら、第2レンズ群L2を第4レンズ群L4の移動量に対応させて実効焦点距離(画角/被写体像)を一定に保つように像面側から物体側に移動させる(ステップS1)。   The CPU 2a moves the fourth lens unit L4 from the image plane side to the object side, thereby changing the focus position from the Far (distant view) side to the Near (near view) side, and moving the second lens unit L2 to the fourth lens unit. In correspondence with the amount of movement of L4, the effective focal length (view angle / subject image) is moved from the image plane side to the object side so as to be kept constant (step S1).

このように合焦位置を変化させながら、CPU2aは、撮像素子1cにより撮像し、画像を取得して、各画像をRAM2bに格納する(ステップS2)。   While changing the focus position in this way, the CPU 2a captures an image with the image sensor 1c, acquires images, and stores each image in the RAM 2b (step S2).

そして、合焦位置をFar(遠景)側からNear(近景)側まで、即ち無限遠(∞)から最短撮影距離まで変化させながら、CPU2aは、ステップS1,S2を繰り返し、画像を取得する。例えば、∞/20m/10m/5m/3m/2m/1.5m/1.2m/1m/80cm、について画像を取得し、RAM2bに格納する(ステップS3)。   The CPU 2a repeats steps S1 and S2 to acquire an image while changing the in-focus position from the Far (far view) side to the Near (near view) side, that is, from infinity (∞) to the shortest shooting distance. For example, an image is acquired for ∞ / 20m / 10m / 5m / 3m / 2m / 1.5m / 1.2m / 1m / 80cm and stored in the RAM 2b (step S3).

次いで、合焦位置変化を終了すると(ステップS3をYesに分岐)、CPU2aはRAM2bに格納された各画像から、コントラスト判定で合焦画素のみを抽出し(ステップS4)、画像全体にピントが合っている画像を生成する(ステップS5)。   Next, when the focus position change is completed (step S3 branches to Yes), the CPU 2a extracts only the focused pixel by contrast determination from each image stored in the RAM 2b (step S4), and the entire image is focused. The generated image is generated (step S5).

CPU2aは、ステップS4でコントラスト判定を行う際に、合焦位置(撮影距離)を合焦画素と対応付けてRAM2bに記憶することにより、画素単位(もしくは画素に対応した)距離情報(Depth Map)を生成する(ステップS6)。   When the CPU 2a determines the contrast in step S4, the CPU 2a stores the in-focus position (shooting distance) in association with the in-focus pixel in the RAM 2b, thereby storing the distance information (Depth Map) in units of pixels (or corresponding to the pixels). Is generated (step S6).

CPU2aは、ステップS4のコントラスト判定で、画像全体について合焦画素が得られなかった場合(コントラスト検出がうまくできなかった場合)は、次のようにして距離情報を得る。即ち、合焦画素が得られなかった画素(以下、エラー画素と称する)について、近接する両側に合焦画素を得ることができた画素がある場合には、それらの画素を取得した画像同士についてエラー画素の位置の画素を平均化する。これにより、エラー画素の画素値を得て、距離情報を補間することで距離情報を得る。   The CPU 2a obtains the distance information as follows when the focused pixel is not obtained for the entire image in the contrast determination in step S4 (when the contrast detection is not successful). That is, for pixels for which focused pixels could not be obtained (hereinafter referred to as error pixels), if there are pixels that were able to obtain focused pixels on both sides close to each other, images obtained by acquiring these pixels are related to each other. The pixels at the error pixel positions are averaged. Thereby, the distance information is obtained by obtaining the pixel value of the error pixel and interpolating the distance information.

CPU2aは、エラー画素について、近接する両側には合焦画素を得ることができた画素がない場合(つまり片側にしか合焦画素を得られていない場合)には、近接した合焦画素を取得した画像についてはエラー画素の位置の画素で代用する。これにより、エラー画素の画素値と距離情報を得る。   The CPU 2a obtains the close in-focus pixel when there is no in-focus pixel on both sides of the error pixel (that is, the in-focus pixel is obtained only on one side). For the obtained image, the pixel at the position of the error pixel is substituted. Thereby, the pixel value and distance information of the error pixel are obtained.

コントラスト判定で合焦画素が得られない場合は、被写体がコントラストの低い平坦な壁であるとか暗い画像であることが多いので、上記の方法で取得することによって、処理負荷を大きくすることなく実用上問題のない画素値および距離情報を得る。   If in-focus pixels cannot be obtained by contrast judgment, the subject is often a flat wall with a low contrast or a dark image, so it is practical to use the above method without increasing the processing load. Obtain pixel values and distance information without any problems.

こうして、CPU2aは、生成された画像と距離情報(Depth Map)を、媒体I/F5を介して記憶媒体5に記録する(ステップS7)。以上の処理によれば、画素単位で(もしくは画素に対応した)距離情報を得るとき、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができることとなる。   In this way, the CPU 2a records the generated image and distance information (Depth Map) on the storage medium 5 via the medium I / F 5 (step S7). According to the above processing, when distance information is obtained in units of pixels (or corresponding to pixels), distance information can be associated with images with high accuracy.

ここで、図6の処理手順は、次のように改良することも可能である。
以下、図7のフローチャートを参照して、本発明の一実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得の他の処理手順について説明する。この処理手順の一部又は全部は本実施の形態に係る焦点制御方法にも相当する。
Here, the processing procedure of FIG. 6 can be improved as follows.
Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 7, another processing procedure of imaging and distance information acquisition by the imaging device according to the embodiment of the present invention will be described. Part or all of this processing procedure also corresponds to the focus control method according to the present embodiment.

CPU2aは、第4レンズ群L4を像面側から物体側に移動させることによってFar(遠景)側からNear(近景)側へ合焦位置を変化させながら、第2レンズ群L2を第4レンズ群L4の移動量に対応させて実効焦点距離(画角/被写体像)を一定に保つように像面側から物体側に移動させる(ステップS11)。   The CPU 2a moves the fourth lens unit L4 from the image plane side to the object side, thereby changing the focus position from the Far (distant view) side to the Near (near view) side, and moving the second lens unit L2 to the fourth lens unit. The effective focal length (view angle / subject image) is moved from the image plane side to the object side in correspondence with the amount of movement of L4 (step S11).

続いて、CPU2aは、合焦位置を変化させながら画像を取得して、各画像をRAM2bに格納する(ステップS12)。そして、CPU2aは、この格納された各画像からコントラスト判定で合焦画素のみを抽出して(ステップS13)、画像全体にピントが合っている画像を生成し、RAM2b記憶する(ステップS14)。   Subsequently, the CPU 2a acquires images while changing the in-focus position, and stores each image in the RAM 2b (step S12). Then, the CPU 2a extracts only in-focus pixels from each stored image by contrast determination (step S13), generates an image in focus on the entire image, and stores it in the RAM 2b (step S14).

このコントラスト判定を行う際に、CPU2aは、合焦位置(撮影距離)を合焦画素と対応付けてRAM2bに記憶することにより、画素単位(もしくは画素に対応した)距離情報(Depth Map)を生成する(ステップS15)。そして、CPU2aは、このコントラスト判定によって画像全体(即ち、画像を構成する全ての画素)について合焦画素が得られるまで、画像を取得し、RAM2bに格納する(ステップS16)。   When this contrast determination is performed, the CPU 2a stores the in-focus position (shooting distance) in the RAM 2b in association with the in-focus pixel, thereby generating distance information (Depth Map) in units of pixels (or corresponding to the pixels). (Step S15). Then, the CPU 2a acquires an image and stores it in the RAM 2b until focused pixels are obtained for the entire image (that is, all pixels constituting the image) by this contrast determination (step S16).

ステップS14,S15において生成する画像及び距離情報(Depth Map)は、ステップS16でYes判定されるまで完成していない。このステップS16をYesに分岐すると、CPU2aは、生成された画像と距離情報(Depth Map)を、媒体I/F5を介して記憶媒体6に記録する(ステップS17)。こうして、撮像及び距離情報の取得の際に無駄のない撮像回数およびコントラスト判定の回数で処理を終了する。   The image and distance information (Depth Map) generated in steps S14 and S15 are not completed until a Yes determination is made in step S16. When step S16 is branched to Yes, the CPU 2a records the generated image and distance information (Depth Map) in the storage medium 6 via the medium I / F 5 (step S17). In this way, the processing ends with the number of times of imaging and the number of contrast determinations that are not wasted when imaging and distance information are acquired.

尚、図6の処理手順は図8に示されるように変更することもできる。即ち、図8の処理手順は、最初のイニシャライズ処理の段階で、駆動範囲の制限を行っている(リミッタ処理)(ステップS21)。これにより、フォーカス群、ズーム群が共に可動範囲内で適切な駆動がなされるように制御がなされる。その他のステップS22〜S28の処理は図6のステップS2〜S7と同様であるので、ここでは重複した説明は省略する。   The processing procedure in FIG. 6 can be changed as shown in FIG. That is, in the processing procedure of FIG. 8, the drive range is limited (limiter processing) at the initial initialization stage (step S21). Thus, control is performed so that both the focus group and the zoom group are appropriately driven within the movable range. The other processes in steps S22 to S28 are the same as those in steps S2 to S7 in FIG.

以上、本発明の一実施の形態に係る撮像装置について説明したが、第4レンズ群L4および第2レンズ群L2を駆動させる方向は、図3には限定されない。   Although the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above, the direction in which the fourth lens group L4 and the second lens group L2 are driven is not limited to FIG.

図9に示されるように、第4レンズ群L4をFar(遠景)側からNear(近景)側へ駆動し、第2レンズ群L2をTele(望遠)側からWide(広角)側に駆動させてもよい。或いは、第4レンズ群L4をNear(近景)側からFar(遠景)側に駆動し、第2レンズ群L2をWide(広角)側からTele(望遠)側に駆動してもよい。つまり、図3とは、逆の動かし方をしても良いことは勿論である。   As shown in FIG. 9, the fourth lens unit L4 is driven from the Far (far view) side to the Near (near view) side, and the second lens unit L2 is driven from the Tele (telephoto) side to the Wide (wide angle) side. Also good. Alternatively, the fourth lens unit L4 may be driven from the Near (near view) side to the Far (far view) side, and the second lens unit L2 may be driven from the Wide (wide angle) side to the Tele (telephoto) side. In other words, it is needless to say that the operation may be reversed from that in FIG.

また、光学系の設計事項であるが、例えば、第4レンズ群L4をFar(遠景)側からNear(近景)側へと駆動したときの画角の変化は上記に限定されない。光軸と主光線が平行でない場合、どのような角度をしているかで画角が変化する方向が決まる。要は、フォーカス群の駆動によって画角が変化してしまうのを補正するようズーム群を駆動するよう制御されればよいことになる。   Further, as a design matter of the optical system, for example, the change in the angle of view when the fourth lens unit L4 is driven from the Far (far view) side to the Near (near view) side is not limited to the above. When the optical axis and the principal ray are not parallel, the direction in which the angle of view changes depends on what angle is formed. In short, it is only necessary to control the zoom group to be driven so as to correct the change in the angle of view due to the driving of the focus group.

また、この実施の形態は、4群インナーフォーカスズームレンズ光学系に限定さるものではない。以下、5群インナーフォーカスズームレンズを適用した改良例を説明する。   Further, this embodiment is not limited to the four-group inner focus zoom lens optical system. Hereinafter, an improved example in which the fifth group inner focus zoom lens is applied will be described.

図10には5群インナーフォーカスズームレンズの構成例を示し説明する。
この図10に示されるように、光学系は、物体より順に正の第1レンズ群L1、負の第2レンズ群L2、正の第3レンズ群L3、正の第4レンズ群L4、正の第5レンズ群L5からなる。すなわち、この光学系は、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第5レンズ群L5が固定され、第2レンズ群L2および第4レンズ群L4を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである。この光学系であっても、前述の撮像および距離情報の取得に関する方法を用いることによって、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができる。
FIG. 10 shows a configuration example of a 5-group inner focus zoom lens.
As shown in FIG. 10, the optical system includes a positive first lens unit L1, a negative second lens unit L2, a positive third lens unit L3, a positive fourth lens unit L4, a positive unit in order from the object. Consists of a fifth lens unit L5. That is, in this optical system, the first lens group L1, the third lens group L3, and the fifth lens group L5 are fixed, and the zoom lens that changes the focal length by moving the second lens group L2 and the fourth lens group L4. It is a lens. Even in this optical system, the distance information and the image can be associated with high accuracy by using the above-described method relating to imaging and distance information acquisition.

図11には別の5群インナーフォーカスズームレンズの構成例を示し説明する。
この図11に示されるように、光学系は、物体より順に正の第1レンズ群L1、負の第2レンズ群L2、正の第3レンズ群L3、正の第4レンズ群L4、負の第5レンズ群L5からなる。すなわち、この光学系は、第1レンズ群L1、第3レンズ群L3、第5レンズ群L5が固定されていて、第2レンズ群L2および第4レンズ群L4を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである。この光学系であっても、前述の撮像および距離情報の取得に関する方法を用いることによって、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができる。
FIG. 11 shows a configuration example of another 5-group inner focus zoom lens.
As shown in FIG. 11, the optical system includes, in order from the object, a positive first lens unit L1, a negative second lens unit L2, a positive third lens unit L3, a positive fourth lens unit L4, and a negative Consists of a fifth lens unit L5. That is, in this optical system, the first lens unit L1, the third lens unit L3, and the fifth lens unit L5 are fixed, and the focal length is changed by moving the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4. This is a zoom lens. Even in this optical system, the distance information and the image can be associated with high accuracy by using the above-described method relating to imaging and distance information acquisition.

また、図3、9〜11には図示していないが、前述のように絞り1b、絞り用ドライバ1f、フィルタ、フィルタ位置検出部、フィルタ駆動部等を、光学ブロック1aの光学系内部もしくは前後に配置しても、この実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことに差し支えはない。   Although not shown in FIGS. 3 and 9-11, as described above, the diaphragm 1b, the diaphragm driver 1f, the filter, the filter position detecting unit, the filter driving unit, and the like are arranged inside or behind the optical system of the optical block 1a. Even if it arrange | positions, it does not interfere in performing the imaging by the imaging device which concerns on this embodiment, and acquisition of distance information.

さらに、撮像素子1cの前にIRカットフィルタやローパスフィルタなどを備えることが一般的であるが、これも本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことを妨げることはない。   In addition, an IR cut filter, a low-pass filter, and the like are generally provided in front of the image sensor 1c, but this also does not prevent the image capturing apparatus according to the present embodiment from performing image capturing and distance information acquisition. .

例えば、NDフィルタやIRカットフィルタなどを光路に出し入れする場合には、光路長が変化してしまう。従って、この場合には、光学フィルタが光路に挿入状態にあるときと退避状態にあるときのそれぞれについて、先に図4に示したような電子カムデータや先に図5に示したようなフォーカス群とズーム群とを関連付けた移動方向および量を示すデータをRAM2b等にて保持すればよいことになる。   For example, when an ND filter or an IR cut filter is taken in and out of the optical path, the optical path length changes. Therefore, in this case, when the optical filter is inserted into the optical path and when it is in the retracted state, the electronic cam data as shown in FIG. 4 and the focus as shown in FIG. Data indicating the movement direction and amount in which the group and the zoom group are associated with each other may be held in the RAM 2b or the like.

光学要素を光軸上に出し入れしたり、切り替えたりすることによって焦点距離を可変させる場合には、それぞれの焦点距離において先に図4、図5に示したようなテーブルをRAM2b等に保持する必要がある。   When the focal length is varied by moving the optical element in and out of the optical axis or switching, it is necessary to hold the table as shown in FIGS. 4 and 5 in the RAM 2b or the like at each focal length. There is.

また、本案の撮像および距離情報の取得に関する方法は、レンズ(光学系)のタイプには限定されない。レンズ(光学系)によるフォーカシング方式やズーミング方式は様々なものがある。そこで、以下では、好適な方式を説明する。   Further, the method related to the imaging and the acquisition of distance information of the present proposal is not limited to the type of the lens (optical system). There are various focusing methods and zooming methods using a lens (optical system). Therefore, a preferred method will be described below.

ここで、フォーカシング方式には、以下のものが知られている。
・全体繰り出し方式
単焦点レンズに多く使用される方式であり、多条ネジと1条ネジを利用し、キーを取り付けて、介在する両方のネジを持ったリングの回転でレンズ全体を直進させる方式などが知られている。
・前玉繰り出し方式
レンズ群の焦点距離を変化させてピント合わせを行う方式であり、原理的には2枚のレンズの組み合わせで、1つは平凸レンズ、それに平凹レンズを付けた構成と考え、前群だけ移動し、後群を固定するものである。
・内焦方式(インナーフォーカス/リアフォーカス)
焦点距離を変化させてピント合わせをする点では前玉繰り出し方式と同様である。
・フローティング方式
全体繰り出し式と内焦式を組み合わせた方式である。
Here, the following are known as focusing methods.
・ Full payout system
This is a method often used for single-focus lenses. A multi-threaded screw and a single-threaded screw are used, a key is attached, and the entire lens goes straight by rotating a ring with both intervening screws. ing.
・ Front ball feeding method
This is a method of focusing by changing the focal length of the lens group. In principle, it is a combination of two lenses, one with a plano-convex lens and a plano-concave lens. The rear group is fixed.
・ Inner focus method (inner focus / rear focus)
It is the same as the front-lens pay-out method in that the focal length is changed for focusing.
・ Floating method
This is a combination of the whole pay-out type and the inner focus type.

これらの方式のうち、単焦点レンズにおける全体繰り出し方式では、光学系全体の構成を変化させないで全体に繰り出すことで合焦位置を変化させるが、光学系全体を繰り出したときの実効焦点距離を補正する手段がないため、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことができない。   Of these methods, the single-focal-lens total extension method changes the in-focus position by extending the entire optical system without changing the configuration of the entire optical system, but corrects the effective focal length when the entire optical system is extended. Since there is no means to do this, it is not possible to perform imaging and distance information acquisition by the imaging apparatus according to the present embodiment.

また、単焦点レンズにおける前玉繰り出し方式/内焦方式(インナーフォーカス/リアフォーカス)でも、前玉を繰り出したときの実効焦点距離を補正する手段がないため、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことができない。   In addition, even in the front lens payout method / inner focus method (inner focus / rear focus) in the single focus lens, there is no means for correcting the effective focal length when the front lens is extended, so that the imaging apparatus according to the present embodiment Imaging and distance information cannot be acquired.

そして、単焦点レンズにおけるフローティング方式では、光学系(レンズ)全体を繰り出すことで合焦位置を変化させるが、光学系全体を繰り出したときの実効焦点距離を補正する手段としてフローティングレンズ群を用いることができる。即ち、単焦点レンズにおいて本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うには、フローティング方式が好ましいといえる。   In the floating system for a single focus lens, the focusing position is changed by extending the entire optical system (lens), but the floating lens group is used as a means for correcting the effective focal length when the entire optical system is extended. Can do. That is, it can be said that the floating method is preferable for performing imaging and distance information acquisition by the imaging apparatus according to the present embodiment in a single focus lens.

ズームレンズにおける全体繰り出し方式/前玉繰り出し方式は、第1に、全体繰り出し/前玉繰り出しのいずれかが合焦位置を変化させる手段、つまり光学系の焦点距離を変化させる手段となること、第2にズーム(変倍)手段が合焦位置をb変化させた際の焦点距離変化を補正する手段となる。ゆえに、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことができる。   In the zoom lens, the entire extension system / front lens extension system is such that either the overall extension / front lens extension is a means for changing the in-focus position, that is, a means for changing the focal length of the optical system. 2 is a means for correcting a change in focal length when the zoom (magnification) means changes the focus position by b. Therefore, it is possible to perform imaging and distance information acquisition by the imaging apparatus according to the present embodiment.

ズームレンズにおける内焦方式(インナーフォーカス/リアフォーカス)は、本実施の形態における4群インナーフォーカスズームレンズがこれに当たるので、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことができる。   The inner focus method (inner focus / rear focus) in the zoom lens corresponds to the fourth group inner focus zoom lens in the present embodiment, so that the image pickup apparatus according to the present embodiment and the acquisition of distance information can be performed. it can.

また、インナーフォーカス群の駆動によって合焦位置を変化させ、全体繰り出しもしくは前玉繰り出しによって焦点距離変化を補正することも可能である。   It is also possible to change the focal position by driving the inner focus group, and to correct the focal length change by the entire extension or the front lens extension.

ズームレンズにおいてはフローティング方式と呼ぶことはないが、合焦位置を変化させる手段と実効焦点距離を補正する手段とを備えているのであるから、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得を行うことができる。   Although the zoom lens is not called a floating system, it has means for changing the in-focus position and means for correcting the effective focal length. Therefore, the imaging and distance information by the imaging apparatus according to the present embodiment is provided. Can be obtained.

以上のほか、ズーム方式は、2群ズームを始めとして様々な方式が開示され、実施されているが、本実施の形態に係る撮像装置による撮像および距離情報の取得は、どのようなズーム方式であっても実施に差し支えない。   In addition to the above, various zoom methods such as two-group zoom have been disclosed and implemented. What kind of zoom method is used for imaging and distance information acquisition by the imaging apparatus according to the present embodiment? Even if there is, there is no problem.

また、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の小型な撮像装置においては、特に近年、ズームレンズの高倍率化、小型化のニーズが高まっている。この点、全体繰り出し方式や前玉繰り出し方式は駆動部が大きいために装置全体の小型化には不利である。したがって、本実施の形態の実施においてはインナーフォーカスズームレンズが好適である。   Further, in recent years, there has been a growing demand for higher magnification and smaller size of zoom lenses in small imaging devices such as digital cameras and digital video cameras. In this respect, the whole payout method and the front ball payout method are disadvantageous in reducing the size of the entire apparatus because the drive unit is large. Therefore, an inner focus zoom lens is preferable in the implementation of the present embodiment.

以上詳述した本発明の実施の形態によれば、以下の効果が奏される。   According to the embodiment of the present invention described in detail above, the following effects are produced.

即ち、レンズを駆動するときに、フォーカス群とともに、それ以外の少なくても1つの群(前述したように、全体繰り出しや前玉繰り出しも含む)を駆動することによって、合焦位置(フォーカス位置/ピント位置)を変化させた際の焦点距離変化を補正することができる。これによって、合焦位置を変化させたときの画角の変化/被写体像の形状変化を抑えることが可能となる為、複数合焦位置で撮像することによって画素単位で(もしくは画素に対応した)距離情報を得るとき、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができるようになる。   That is, when the lens is driven, by driving at least one other group (including the entire payout and front ball payout as described above) together with the focus group, the focus position (focus position / It is possible to correct the focal length change when the focus position is changed. This makes it possible to suppress changes in the angle of view / changes in the shape of the subject image when the in-focus position is changed. Therefore, imaging is performed in units of pixels (or corresponding to pixels) by imaging at a plurality of in-focus positions. When obtaining the distance information, the distance information and the image can be associated with high accuracy.

複数合焦位置で撮像して距離情報を取得するとき、一般的な(つまり非テレセントリックな)光学系を用いても距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができるようになる。   When the distance information is acquired by imaging at a plurality of in-focus positions, the distance information and the image can be associated with high accuracy even using a general (that is, non-telecentric) optical system.

一般的な(つまり非テレセントリックな)光学系を用いたとしても、座標変換などの画像処理を用いることなく、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができるようになったので、処理負荷を大きくすることなく、距離情報と画像とを対応づけることができるようになる。尚、顕微鏡/デジタルマイクロスコープなどでは非テレセントリック光学系を用いていて、画像処理によって距離情報と画像との対応付けを行っているものもあるが、これらにも適用可能である。   Even if a general (that is, non-telecentric) optical system is used, the distance information and the image can be correlated with high accuracy without using image processing such as coordinate transformation. The distance information can be associated with the image without increasing the processing load. Note that some microscopes / digital microscopes use non-telecentric optical systems and associate distance information with images by image processing, but these are also applicable.

一般的な(つまり非テレセントリックな)光学系を用いたとしても、距離情報と画像との対応付けを高精度に行うことができるようになったので、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの小型の撮像装置においても、距離情報を得て、活用することができるようになる。尚、顕微鏡/デジタルマイクロスコープなどではテレセントリック光学系を用いているものもあるが、これらにも適用可能である。   Even if a general (that is, non-telecentric) optical system is used, the distance information and the image can be associated with high accuracy, so that a small-sized imaging such as a digital camera or a digital video camera can be performed. Also in the apparatus, distance information can be obtained and utilized. Some microscopes / digital microscopes and the like use a telecentric optical system, but are also applicable to these.

合焦位置を変化させるための駆動と、それ以外の少なくても1つの群の駆動とが行えるように、光学系の駆動範囲を制限することにより、確実に距離情報と画像とを対応付けることができる撮像装置を提供することができる。   By limiting the driving range of the optical system so that driving for changing the in-focus position and driving of at least one other group can be performed, distance information and images can be associated with each other reliably. An imaging device that can be provided can be provided.

合焦位置を変化させるための駆動を行う際に、それ以外の少なくても1つの群の駆動が行える位置にあるのかを判定して、駆動範囲を確保できる位置まで駆動することで、確実に距離情報と画像とを対応付けることができる撮像装置を提供することができる。   When driving to change the in-focus position, it is determined whether it is at a position where at least one other group can be driven, and driving to a position where a driving range can be secured is ensured. An imaging apparatus capable of associating distance information with an image can be provided.

なお、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良や変更が可能である。たとえば、前述した処理に係るプログラム、該プログラムを記録した記録媒体としての実施も可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention can be implemented as a program related to the processing described above and a recording medium that records the program.

本発明の一実施の形態に係る測距装置を採用した撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device which employ | adopted the distance measuring device which concerns on one embodiment of this invention. (a)および(b)は本発明の一実施の形態に係る測距装置を採用した撮像装置の概観構成図である。(A) And (b) is a general | schematic block diagram of the imaging device which employ | adopted the distance measuring device which concerns on one embodiment of this invention. 撮影光学系の構成並びに駆動方式を説明する図である。It is a figure explaining the structure and drive system of an imaging optical system. 一般的な、ズーム・ストロークとフォーカス・ストロークの関係を示す図である。It is a figure which shows the general relationship between a zoom stroke and a focus stroke. 本発明の一実施の形態に係る焦点制御方法等が採用するズーム・ストロークとフォーカス・ストロークの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the zoom stroke and the focus stroke which the focus control method etc. which concern on one embodiment of this invention employ | adopt. 本発明の一実施の形態に係る測距装置を採用した撮像装置による処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence by the imaging device which employ | adopted the distance measuring device which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る測距装置を採用した撮像装置による他の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other process sequence by the imaging device which employ | adopted the distance measuring device which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る測距装置を採用した撮像装置による更に他の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the further another processing procedure by the imaging device which employ | adopted the distance measuring device which concerns on one embodiment of this invention. 撮影光学系の構成並びに駆動方式を説明する図である。It is a figure explaining the structure and drive system of an imaging optical system. 撮影光学系の他の構成並びに駆動方式を説明する図である。It is a figure explaining the other structure and drive system of an imaging optical system. 撮影光学系の更に他の構成並びに駆動方式を説明する図である。It is a figure explaining the further another structure and drive system of an imaging optical system.

符号の説明Explanation of symbols

1…カメラ部、1a…光学ブロック、1b…絞り、1c…撮像素子、1d…A/D変換回路、1e…光学ブロック用ドライバ、1f…絞り用ドライバ、1g…撮像素子用ドライバ、1h…タイミング生成回路、1i…検出部、1j…駆動部、1k…ブレ検出部、2…制御部、2a…CPU、2b…RAM、2c…フラッシュROM、2d…時計回路、2e…システムバス、3…カメラDSP、3a…AF/AE/AWB、3b…圧縮/解凍部、3c…SDRAMコントローラ、4…SDRAM、5…媒体I/F、6…記録媒体、7…操作部、8…LCDコントローラ、9…LCD、10…外部I/F   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Camera part, 1a ... Optical block, 1b ... Aperture, 1c ... Imaging device, 1d ... A / D conversion circuit, 1e ... Optical block driver, 1f ... Aperture driver, 1g ... Imaging device driver, 1h ... Timing Generation circuit, 1i ... detection unit, 1j ... drive unit, 1k ... blur detection unit, 2 ... control unit, 2a ... CPU, 2b ... RAM, 2c ... flash ROM, 2d ... clock circuit, 2e ... system bus, 3 ... camera DSP, 3a ... AF / AE / AWB, 3b ... compression / decompression unit, 3c ... SDRAM controller, 4 ... SDRAM, 5 ... media I / F, 6 ... recording medium, 7 ... operating unit, 8 ... LCD controller, 9 ... LCD, 10 ... External I / F

Claims (14)

画像信号に基づいて画素のコントラストを判定するステップと、
このコントラスト判定の判定結果に基づいて、合焦画素の距離情報を生成し、該合焦画素と該距離情報とを対応付けて記憶するステップと、
合焦位置を変化させると共に、該合焦位置を変化させる第1のレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの第2のレンズ群を、該第1のレンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動するステップとを有する
焦点制御方法。
Determining a pixel contrast based on an image signal;
Generating the distance information of the focused pixel based on the determination result of the contrast determination, and storing the focused pixel and the distance information in association with each other;
While changing the in-focus position, at least one second lens group provided separately from the first lens group for changing the in-focus position is used to change the amount of movement of the first lens group and the effective focal length. And a step of driving according to an amount of movement for keeping the effective focal length constant according to the relationship with the amount of change.
前記合焦位置を変化させるために駆動する際に発生する実効焦点距離の変化を補正するよう、前記第2のレンズ群を駆動するステップを有する
請求項1に記載の焦点制御方法。
The focus control method according to claim 1, further comprising a step of driving the second lens group so as to correct a change in an effective focal length that is generated when driving to change the focus position.
前記合焦位置を変化させるために駆動する際に画角が一定となるように、前記第2のレンズ群を駆動するステップを有する
請求項1に記載の焦点制御方法。
The focus control method according to claim 1, further comprising a step of driving the second lens group so that an angle of view is constant when driving to change the focus position.
前記合焦位置を変化させるための駆動と、前記第2のレンズ群の駆動とが行えるように駆動範囲を制限するステップを有する
請求項1に記載の焦点制御方法。
The focus control method according to claim 1, further comprising a step of limiting a driving range so that driving for changing the in-focus position and driving of the second lens group can be performed.
前記合焦位置を変化させるための駆動を行う際に、前記第2のレンズ群の駆動が行える位置にあるのかを判定することによって、駆動範囲を確保できる位置まで駆動するステップを有する
請求項1に記載の焦点制御方法。
2. The method of driving to a position where a driving range can be secured by determining whether the second lens group is in a position where driving can be performed when driving for changing the in-focus position is performed. The focus control method described in 1.
画像信号に基づいて画素のコントラストを判定するコントラスト判定手段と、
このコントラスト判定手段による判定結果に基づいて、合焦画素の距離情報を生成し、該合焦画素と該距離情報とを対応付けて記憶する距離情報生成手段と、
合焦位置を変化させると共に、該合焦位置を変化させる第1のレンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの第2のレンズ群を、該第1のレンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動するレンズ駆動手段とを有する
測距装置。
Contrast determination means for determining the contrast of a pixel based on an image signal;
Based on the determination result by the contrast determination unit, the distance information of the focused pixel is generated, and the distance information generating unit that stores the focused pixel and the distance information in association with each other;
While changing the in-focus position, at least one second lens group provided separately from the first lens group for changing the in-focus position is used to change the amount of movement of the first lens group and the effective focal length. A distance measuring device comprising: lens driving means for driving according to an amount of movement for keeping the effective focal length constant according to the relationship with the amount of change.
前記レンズ駆動手段は、前記合焦位置を変化させるために駆動する際に発生する実効焦点距離の変化を補正するよう、前記第2のレンズ群を駆動する
請求項6に記載の測距装置。
The distance measuring device according to claim 6, wherein the lens driving unit drives the second lens group so as to correct a change in an effective focal length that is generated when driving to change the in-focus position.
前記レンズ駆動手段は、前記合焦位置を変化させるために駆動する際に画角が一定となるように、前記第2のレンズ群を駆動する
請求項6に記載の測距装置。
The distance measuring device according to claim 6, wherein the lens driving unit drives the second lens group so that an angle of view becomes constant when driving to change the in-focus position.
前記レンズ駆動手段は、前記合焦位置を変化させるための駆動と、前記第2のレンズ群の駆動とが行えるように、駆動範囲を制限する
請求項6に記載の測距装置。
The distance measuring device according to claim 6, wherein the lens driving unit limits a driving range so that driving for changing the in-focus position and driving of the second lens group can be performed.
前記レンズ駆動手段は、前記合焦位置を変化させるための駆動を行う際に、前記第2のレンズ群の駆動が行える位置にあるのかを判定することによって、駆動範囲を確保できる位置まで駆動する
請求項6に記載の測距装置。
The lens driving means drives to a position where a driving range can be ensured by determining whether the second lens group is in a position where the second lens group can be driven when driving for changing the in-focus position. The distance measuring device according to claim 6.
撮像光学系と、
この撮像光学系の後方に配置された撮像素子と、
前記撮像光学系を駆動するレンズ駆動手段と、
このレンズ駆動手段による前記撮像光学系の駆動に伴って前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて画素を抽出するコントラスト判定手段と、
このコントラスト判定手段によって抽出された合焦画素を合成して被写体の画像を生成する画像生成手段と、
前記コントラスト判定手段によって抽出された合焦画素と前記レンズ駆動手段によって前記撮像光学系が合焦している撮影距離の情報とを関連付けて記憶する距離情報生成手段と、を有し、
前記レンズ駆動手段は、合焦位置を変化させると共に、該合焦位置を変化させる合焦位置変化用レンズ群とは別に設けられた少なくとも1つの他のレンズ群を、該合焦位置変化用レンズ群の移動量と実効焦点距離の変化量との関係に従って実効焦点距離を一定に保つための移動量に従って駆動する
撮像装置。
An imaging optical system;
An image sensor disposed behind the imaging optical system;
Lens driving means for driving the imaging optical system;
Contrast determination means for extracting pixels based on an image signal output from the image pickup device in accordance with driving of the imaging optical system by the lens driving means;
Image generating means for generating an image of a subject by combining the focused pixels extracted by the contrast determining means;
Distance information generating means for storing the in-focus pixel extracted by the contrast determining means and information on the shooting distance at which the imaging optical system is focused by the lens driving means;
The lens driving means changes the in-focus position, and at least one other lens group provided separately from the in-focus position changing lens group for changing the in-focus position is used as the in-focus position changing lens. An imaging device that is driven according to a movement amount for keeping the effective focal length constant according to a relationship between a movement amount of the group and a change amount of the effective focal length.
前記撮像光学系は、物体より順に正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第4レンズ群からなり、前記第1レンズ群および前記第3レンズ群が固定されており、前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである
請求項11に記載の撮像装置。
The imaging optical system includes a positive first lens group, a negative second lens group, a positive third lens group, and a positive fourth lens group in order from the object, and the first lens group and the third lens group. The imaging apparatus according to claim 11, wherein the zoom lens is fixed and changes a focal length by moving the second lens group and the fourth lens group.
前記撮像光学系は、物体より順に正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第4レンズ群、正の第5レンズ群からなり、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群、前記第5レンズ群が固定されており、前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである
請求項11に記載の撮像装置。
The imaging optical system includes, in order from the object, a positive first lens group, a negative second lens group, a positive third lens group, a positive fourth lens group, and a positive fifth lens group, and the first lens 12. The zoom lens according to claim 11, wherein the zoom lens is configured such that a group, the third lens group, and the fifth lens group are fixed, and a focal length is changed by moving the second lens group and the fourth lens group. Imaging device.
前記撮像光学系は、物体より順に正の第1レンズ群、負の第2レンズ群、正の第3レンズ群、正の第4レンズ群、負の第5レンズ群からなり、前記第1レンズ群、前記第3レンズ群、前記第5レンズ群が固定されており、前記第2レンズ群および前記第4レンズ群を移動させることで焦点距離を変化させるズームレンズである
請求項11に記載の撮像装置。
The imaging optical system includes, in order from the object, a positive first lens group, a negative second lens group, a positive third lens group, a positive fourth lens group, and a negative fifth lens group, and the first lens 12. The zoom lens according to claim 11, wherein the zoom lens is configured such that a group, the third lens group, and the fifth lens group are fixed, and a focal length is changed by moving the second lens group and the fourth lens group. Imaging device.
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