JP2010107711A - Focal point control device and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に用いられる焦点制御装置に関し、特に動きのある被写体を撮影する際に、レリーズ操作から撮影開始までのタイムラグに対応した焦点制御装置に関するものである。 The present invention relates to a focus control device used in an imaging device, and more particularly to a focus control device that responds to a time lag from a release operation to the start of shooting when shooting a moving subject.
従来のカメラで用いられる焦点制御において、撮影者の操作に対して、カメラが動作する際に発生するタイムラグによって、焦点ずれが発生するという課題がある。このようタイムラグに対応するものとして、特許文献1に開示の技術がある。特許文献1では、位相検出方式において、測距開始からレンジ駆動完了までの時間(AFタイムラグ)、又はレリーズスイッチオンから撮影までの時間(レリーズタイムラグ)の間にピントがずれる課題に対応して、複数のデフォーカス量のデータを用いて、所定時間後の像面位置に関するデータを、高次の関数式を用いて求める技術が開示されている。
しかしながら、上記従来の方法は、位相検出方式を用いた焦点制御を対象に、あるタイミングでデフォーカス量を一意に決めることができる技術を対象としたものである。 However, the above-described conventional method is intended for a technique capable of uniquely determining the defocus amount at a certain timing for focus control using a phase detection method.
一方、コントラスト検出法を用いた焦点制御では、コントラストが最大となる合焦位置を探すために、レンズ位置を小刻みに移動させる必要があり、上記従来の方法を適用することができない。コントラスト検出法を用いた焦点制御において、レリーズ操作から撮影開始までの間に焦点がずれてしまう課題がある。 On the other hand, in focus control using the contrast detection method, it is necessary to move the lens position in small increments in order to find a focus position where the contrast is maximized, and the conventional method cannot be applied. In focus control using the contrast detection method, there is a problem that the focus is shifted between the release operation and the start of shooting.
本発明の焦点制御装置は、上記課題を解決するものであり、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、所定のタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、前記生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値に基づき合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、前記合焦状態判定手段により合焦状態と判定された時点における前記位置検出手段の出力であるフォーカス位置を格納する合焦情報保持手段と、レリーズ操作を含む操作指示を受け付ける操作手段と、レリーズ操作がなされる前までに前記合焦状態保持手段に格納された前記フォーカス位置を基に、撮影時における前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を算出し、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える。 The focus control device of the present invention solves the above-mentioned problem, a focus lens that changes the focus state of a subject image by moving back and forth in the optical axis direction, and a driving unit for driving the focus lens; Position detection means for detecting the position of the focus lens or a mechanism member interlocked with the focus lens, an image sensor for generating image data by exposing at a predetermined timing, and auto-detection based on the generated image data. An evaluation value calculation means for calculating an evaluation value for focus; a focus state determination means for determining a focus state based on the evaluation value; and the position at which the focus state is determined by the focus state determination means Focusing information holding means for storing a focus position as an output of the detecting means, and operating means for receiving an operation instruction including a release operation; Based on the focus position stored in the in-focus state holding means before the release operation is performed, the position of the focus lens at the time of shooting or the mechanism member interlocked with the focus lens is calculated, and the drive means is Control means for controlling.
上記の構成によって、被写体に動きのある場合でも、コントラスト方式のオートフォーカス動作の精度を向上できる。 With the above configuration, the accuracy of the contrast type autofocus operation can be improved even when the subject is moving.
以下、本発明の焦点制御装置をカメラに適用した一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
(実施の形態1)
(1.構成)
(1−1.概要)
図1は、本発明の実施の形態1に係るカメラシステム1の構成を示すブロック図である。カメラシステム1は、カメラボディ100とそれに着脱可能な交換レンズ200とから構成される。カメラシステム1は、CCDイメージセンサー110で生成された画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス動作が可能である。本発明は、より精度よくコントラスト方式のオートフォーカス動作を行うためになされた発明である。
(1−2.カメラボディの構成)
カメラボディ100は、CCDイメージセンサー110と液晶モニタ120とカメラコントローラー140とボディマウント150と電源160とカードスロット170とを備える。
Hereinafter, an embodiment in which a focus control apparatus of the present invention is applied to a camera will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
(1. Configuration)
(1-1. Overview)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
(1-2. Configuration of camera body)
The
カメラコントローラー140は、レリーズ釦130等の操作部材からの指示に応じて、CCDイメージセンサー110等のカメラシステム1全体を制御する。カメラコントローラー140は、垂直同期信号をタイミング発生器112に送信する。これと並行して、カメラコントローラー140は、垂直同期信号に基づいて、露光同期信号を生成する。カメラコントローラー140は、生成した露光同期信号を、ボディマウント150及びレンズマウント250を介して、レンズコントローラー240に周期的に繰り返して送信する。カメラコントローラー140は、制御動作や画像処理動作の際に、DRAM141をワークメモリとして使用する。
The
CCDイメージセンサー110は、交換レンズ200を介して入射される被写体像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データは、ADコンバーター111でデジタル化される。ADコンバーター111でデジタル化された画像データは、カメラコントローラー140で様々な画像処理が施される。ここで言う様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、YC変換処理、電子ズーム処理、JPEG圧縮処理等である。
The
CCDイメージセンサー110は、タイミング発生器112で制御されるタイミングで動作する。CCDイメージセンサー110の動作としては、静止画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。ここで、スルー画像とは、撮像後、メモリーカード171に記録しない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ120に表示されるものである。
The
液晶モニタ120は、カメラコントローラー140で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ120は、動画像も静止画像も選択的に表示可能である。
The
カードスロット170は、メモリーカード171を装着可能である。カードスロット170は、カメラコントローラー140からの制御に基づいて、メモリーカード171を制御する。メモリーカード171は、カメラコントローラー140の画像処理により生成された画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード171は、JPEG画像ファイルを格納できる。また、メモリーカード171は、内部に格納する画像データ又は画像ファイルを出力できる。メモリーカード171から出力された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラー140で画像処理される。例えば、カメラコントローラー140は、メモリーカード171から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。
The
電源160は、カメラシステム1で消費するための電力を供給する。電源160は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源コードにより外部から供給される電力をカメラシステム1に供給するものであってもよい。
The
ボディマウント150は、交換レンズ200のレンズマウント250と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント150は、レンズマウント250を介して、交換レンズ200との間で、データを送受信可能である。ボディマウント150は、カメラコントローラー140から受信した露光同期信号をレンズマウント250を介してレンズコントローラー240に送信する。また、カメラコントローラー140から受信したその他の制御信号をレンズマウント250を介してレンズコントローラー240に送信する。また、ボディマウント150は、レンズマウント250を介してレンズコントローラー240から受信した信号をカメラコントローラー140に送信する。また、ボディマウント150は、電源160から受けた電力をレンズマウント250を介して交換レンズ200全体に供給する。
(1−3.交換レンズの構成)
交換レンズ200は、光学系とレンズコントローラー240とレンズマウント250とを備える。交換レンズ200の光学系はズームレンズ210、OISレンズ220、フォーカスレンズ230を含む。
The
(1-3. Configuration of interchangeable lens)
The
ズームレンズ210は、交換レンズ200の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ210は、1枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構211は、使用者が操作可能なズームリング等を含み、使用者による操作をズームレンズ210に伝え、ズームレンズ210を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器212は、駆動機構211における駆動量を検出する。レンズコントローラー240は、この検出器212における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率を把握することができる。
The zoom lens 210 is a lens for changing the magnification of a subject image formed by the optical system of the
OISレンズ220は、交換レンズ200の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。OISレンズ220は、カメラシステム1のぶれを相殺する方向に移動することにより、CCDイメージセンサー110上の被写体像のぶれを小さくする。OISレンズ220は、1枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ221は、OIS用IC223からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でOISレンズ220を駆動する。アクチュエータ221は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサー222は、光学系の光軸に垂直な面内におけるOISレンズ220の位置を検出するセンサーである。位置検出センサー222は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。OIS用IC223は、位置検出センサー222の検出結果及びジャイロセンサーなどのぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ221を制御する。OIS用IC223は、レンズコントローラー240からぶれ検出器の検出結果を得る。また、OIS用IC223は、レンズコントローラー240に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。
The OIS lens 220 is a lens for correcting blurring of a subject image formed by the optical system of the
フォーカスレンズ230は、光学系でCCDイメージセンサー110上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ230は、1枚又は複数枚のレンズで構成される。
The focus lens 230 is a lens for changing the focus state of the subject image formed on the
フォーカスモータ233は、レンズコントローラー240の制御に基づいて、フォーカスレンズ230が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系でCCDイメージセンサー110上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。フォーカスモータ233は、本実施の形態1では、DCモータを用いることができる。但し、本発明は、これに限定されず、ステッピングモータやサーボモータ、超音波モータなどによっても実現できる。
The
第1エンコーダ231及び第2エンコーダ232は、フォーカスレンズ230の駆動状態を示す信号を生成するエンコーダである。第1エンコーダ231及び第2エンコーダ232は、例えば、フォーカスモータ233の回転軸に取り付けられた回転子とフォトカプラーとで実現可能である。ここで、回転子は、所定間隔で孔が開いた円盤体である。フォトカプラーは、回転子の一方面から検出用光を発し、他方面から受光する。そのため、回転子が回転することにより、フォトカプラーのON/OFF状態が相互に切り替わる。レンズコントローラー240は、内部にカウンタ243を設けており、このカウンタ243は、フォトカプラーからのON/OFF状態の切り替え回数をカウントする。第1エンコーダ231と第2エンコーダ232とは、位相がずれている。そのため、第1エンコーダ231の状態がOFFからONに切り替わったときのフォーカスレンズ230の移動方向を判別することができる。すなわち、第1エンコーダ231の状態がOFFからONに切り替わったときの第2エンコーダ232の状態としては、ONの状態とOFFの状態とがある。そこで、カウンタ243は、第2エンコーダ232の状態がONのときに、第1エンコーダ231の状態がOFFからONに切り替わった場合、これを正転と判断して「+1」とカウントし、第2エンコーダ232の状態がOFFのときに、第1エンコーダ231の状態がOFFからONに切り替わった場合、これを逆転と判断して「−1」とカウントする。このカウント数を加算することにより、レンズコントローラー240は、フォーカスレンズ230の移動量を把握できる。
The
レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140からの制御信号に基づいて、OIS用IC223やフォーカスモータ233などの交換レンズ200全体を制御する。また、検出器212、OIS用IC223、第1エンコーダ231、第2エンコーダ232などから信号を受信して、カメラコントローラー140に送信する。レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140との送受信の際には、レンズマウント250及びボディマウント150を介して行う。レンズコントローラー240は、制御の際、DRAM241をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ242は、レンズコントローラー240の制御の際に使用するプログラムやパラメータを保存する。
(1−4.本発明の構成との対応関係)
フォーカスモータ233は、本発明の駆動手段の一例である。第1エンコーダ231、第2エンコーダ232及びカウンタ243からなる構成は、本発明の位置検出手段の一例である。CCDイメージセンサー110は、本発明の撮像素子の一例である。カメラコントローラー140は、本発明の評価値算出手段の一例である。カメラコントローラー140は、本発明の合焦状態判定手段の一例である。DRAM141は、本発明の合焦情報保持手段の一例である。レリーズ釦130は、本発明の操作手段の一例である。カメラコントローラー140は、本発明の制御手段の一例である。OIS用IC223は、本発明の手振れ検出手段の一例である。
(2.動作)
(2−1.撮像準備動作)
まず、撮像準備のためのカメラシステム1の動作を説明する。図2は、カメラシステム1の撮像準備動作を説明するための信号送受信を示す図である。
The
(1-4. Correspondence with Configuration of the Present Invention)
The
(2. Operation)
(2-1. Imaging preparation operation)
First, the operation of the
カメラボディ100に交換レンズ200を装着した状態で、使用者が、カメラボディ100の電源をONすると、電源160は、ボディマウント150及びレンズマウント250を介して、交換レンズ200に電力を供給する(S11)。次に、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、交換レンズ200の認証情報を要求する(S12)。ここで、交換レンズ200の認証情報には、交換レンズ200が装着されているか否かに関する情報及びアクセサリーが装着されているか否かに関する情報が含まれる。レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140からのレンズ認証要求に応答する(S13)。
When the user turns on the power supply of the
次に、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、初期化動作をするよう要求する(S14)。これを受けて、レンズコントローラー240は、絞りのリセット、OISレンズ220のリセット等の初期化動作を行う。そして、レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140に対して、レンズ初期化動作が完了した旨を返信する(S15)。
Next, the
次に、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、レンズデータを要求する(S16)。レンズデータは、フラッシュメモリ242に格納されている。そこで、レンズコントローラー240は、フラッシュメモリ242からレンズデータを読み出して、カメラコントローラー140に返信する(S17)。ここで、レンズデータとは、レンズ名称、Fナンバー、焦点距離等の交換レンズ200特有の特性値である。
Next, the
カメラコントローラー140が、カメラボディ100に装着されている交換レンズ200のレンズデータを把握すると、撮像可能な状態になる。この状態では、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、交換レンズ200の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する(S18)。レンズ状態データは、例えば、ズームレンズ210によるズーム倍率情報、フォーカスレンズ230の位置情報、絞り値情報などが含まれる。この要求に応えて、レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140に対して、要求されたレンズ状態データを返信する(S19)。
When the
また、この状態では、カメラシステム1は、CCDイメージセンサー110で生成した画像データが示す画像をスルー画像として液晶モニタ120に表示する制御モードで動作し得る。この制御モードをライブビューモードという。ライブビューモードでは、スルー画像が動画で液晶モニタ120に表示されるので、使用者は、液晶モニタ120を見ながら静止画像を撮像するための構図を決めることができる。ライブビューモードとするかどうかは使用者が選択可能である。ライブビューモードの他に、使用者が選択できる制御モードとしては、交換レンズ200からの被写体像を光学ビューファインダー(図示省略)に導く制御モードもある。この制御モードを実現するためには、被写体像を光学ビューファインダー(図示省略)に導くための可動ミラー等が必要である。ライブビューモードにおけるオートフォーカス動作の方式としては、コントラスト方式が適している。ライブビューモードでは、定常的に、CCDイメージセンサー110で画像データを生成しているので、その画像データを用いたコントラスト方式のオートフォーカス動作をするのが容易だからである。
In this state, the
コントラスト方式のオートフォーカス動作を行う際には、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、コントラストAF用データを要求する(S20)。コントラストAF用データは、コントラスト方式のオートフォーカス動作の際に必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストAF可否情報などが含まれる。
(2−2.コントラスト方式のオートフォーカス動作)
以上により、撮像準備が完了したカメラシステム1における、動きを伴う被写体に対するコントラスト方式のオートフォーカス動作について、図3、図4及び図5を用いて説明する。図3は、オートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。図4は、オートフォーカス動作の際のタイミングチャートである。図5は、オートフォーカス動作時の、フォーカスレンズの位置の時間変化を示す図である。
When performing the contrast autofocus operation, the
(2-2. Contrast autofocus operation)
With the above, the contrast-type autofocus operation for the subject with movement in the
カメラコントローラー140は、ライブビューモードで動作しているとする。この状態で、カメラコントローラー140は、図4Aに示すように、垂直同期信号を定期的に生成する。また、カメラコントローラー140は、これと並行して、垂直同期信号に基づいて、図4Cに示すように、露光同期信号を生成する。これは、カメラコントローラー140が垂直同期信号を基準にして、露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握しているために、露光同期信号を生成できるのである。カメラコントローラー140は、垂直同期信号をタイミング発生器112に出力し、露光同期信号をレンズコントローラー240に出力する。レンズコントローラー240は、露光同期信号に同期して、フォーカスレンズ230の位置情報を取得する。この点については、後述する。
Assume that the
タイミング発生器112は、垂直同期信号に基づいて、CCDイメージセンサー110の読み出し信号と図4Bに示すように電子シャッター駆動信号とを定期的に生成する。タイミング発生器112は、読み出し信号及び電子シャッター駆動信号に基づいて、CCDイメージセンサー110を駆動する。
The
すなわち、CCDイメージセンサー110は、読み出し信号に応じて、CCDイメージセンサー110内に多数存在する光電変換素子(図示省略)で生成された画素データを垂直転送部(図示省略)に読み出す。本実施の形態1では、読み出し信号と垂直同期信号とは一致しているが、本発明を実施する上で、このことは必須事項ではない。つまり、垂直同期信号と読み出し信号とがずれていてもよい。要するに、垂直同期信号と読み出し信号との同期がとれていればよい。
That is, the
また、CCDイメージセンサー110は、電子シャッター駆動信号に応じて、電子シャッター動作を行う。これにより、CCDイメージセンサー110は、不要電荷を外部に掃き出すことができる。電子シャッター駆動信号は、短時間の間に定期的に発信される複数の信号の群からなる。例えば、10個の信号を一群として発信する。CCDイメージセンサー110は、一群の電子シャッター駆動信号が発信されている間、一つの信号に対して、一回の電子シャッター動作を行う。一群の電子シャッター駆動信号に含まれる信号数を増やせば、CCDイメージセンサー110内に蓄積した電荷を確実に掃き出すことができる。しかし、CCDイメージセンサー110の駆動方法が煩雑になる。
Further, the
従って、CCDイメージセンサー110は、電子シャッター駆動信号により電荷を掃き出し、読み出し信号により画素データを垂直転送部(図示省略)に読み出すので、一群の電子シャッター駆動信号の最後の信号から垂直同期信号までの期間、スルー画像用の画像データのために露光動作を行うことになる(図4C参照)。
Therefore, the
以上の状態で、カメラコントローラー140は、レリーズ釦130が半押しされるかどうかを監視する。今、図4において、時間t1にレリーズ釦130が半押しされたとする。すると、カメラコントローラー140は、図4Dに示すように、レンズコントローラー240に対して、AF開始コマンドを発信する。AF開始コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する旨を示すコマンドである。
In the above state, the
カメラコントローラー140は、時間t2に、レンズコントローラー240に対して、山登り開始点移動コマンドを送信する。このコマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する際に、フォーカスレンズ230をどの位置に移動し、AF評価値を検出中にどの方向にフォーカスレンズ230を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー240は、これを受けて、フォーカスモータ233を制御する。フォーカスモータ233は、レンズコントローラー240の制御により、山登り開始点移動コマンドが示す位置にフォーカスレンズ230を移動させる(S301)。
The
次に、カメラコントローラー140は、時間t3に、レンズコントローラー240に対して、山登り開始コマンドを発信する(S302)。レンズコントローラー240は、フォーカスレンズ230の位置情報の周期的な送信を開始する。
Next, the
この期間では、図4Gに示すように、レンズコントローラー240は、フォーカスモータ233をカメラコントローラー140からの指示に応じて駆動すると共に、露光同期信号がOFFからONに切り替わったときのカウンタ243のパルス数と露光同期信号がONからOFFに切り替わったときのカウンタ243のパルス数とを順次DRAM241に保存する(S303)。
In this period, as shown in FIG. 4G, the
次に、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、周期的に、レンズ位置情報取得コマンドを送信する。これを受けて、レンズコントローラー240は、DRAM241に保存されたパルス数を露光同期信号と関連付けた状態でカメラコントローラー140に送信する(S304)。
Next, the
一方、CCDイメージセンサー110は、露光期間中に露光され、生成された画像データをADコンバーター111を介してカメラコントローラー140に送信する(S305)。
On the other hand, the
カメラコントローラー140は、受信した画像データに基づいて、オートフォーカス動作用の評価値(以下、便宜上、AF評価値という)を算出する。具体的には、CCDイメージセンサー110で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算して、AF評価値を求める方法が知られている。この算出したAF評価値は、露光同期信号と関連付けた状態でDRAM141に保存される。そして、レンズコントローラー240から取得したレンズ位置情報も露光同期信号と関連付けられている。そのため、カメラコントローラー140は、AF評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存することができる(S306)。例えば、図4C中の期間bにおいて露光された画像データを用いて算出されたAF評価値は、時間t4におけるフォーカスレンズ230の位置と時間t5におけるフォーカスレンズ230の位置との平均値と関連付けられて保存される。そのようにして、図4C中の期間bにおいて露光された画像データを用いて算出されたAF評価値は、時間t6にDRAM141に保存される。
The
次に、カメラコントローラー140は、DRAM141に保存されたAF評価値に基づいて、合焦点を抽出できたかどうかを監視する(S307)。具体的には、AF評価値が極大値となるフォーカスレンズ230の位置を合焦点として抽出する。合焦点を抽出できなかった場合には、ステップS303に戻る。そして、合焦点を抽出できるまで、ステップS303〜ステップS306までの動作を繰り返す。
Next, the
ステップS307において、カメラコントローラー140は合焦点を抽出できると、合焦点の位置と合焦時間を、合焦情報としてDRAM141上の別のエリアに記憶する。また、既に記憶されている合焦情報を用いて、動体速度を算出する。動体速度の算出方法については、後述する。
In step S307, when the
その後、カメラコントローラー140は、レンズコントローラー240に対して、レンジの移動方向反転コマンドを送出する。レンズの移動方向反転コマンドは、フォーカスレンズ230の移動方向をそれまでの移動方向から逆方向に反転させるコマンドである。レンズコントローラー240は、この移動方向反転コマンドに従って、フォーカスモータ233を駆動し、フォーカスレンズ230の移動方向を反転させる。その後、カメラコントローラー140は、レリーズ釦130の全押しが検出されるまで、ステップS303〜ステップS309までの動作を繰り返す。
Thereafter, the
この時のフォーカスレンズ230の動きを、図5を用いて、さらに詳細に説明する。図5において、フォーカスレンズ230は、時間t11においてレンズ位置p1から山登りを開始する。カメラコントローラー140は、順次AF評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存する。カメラコントローラー140は、レンズ位置p3、時間t13まで移動した際に、レンズ位置p2においてAF評価値が極大値であることを検出し、合焦点として、フォーカスレンズ230の位置p2、時間t12を記憶する。その後、レンズコントローラー240は、カメラコントローラー140からの移動方向反転コマンドを受信し、フォーカスレンズ230を逆方向に移動させる。カメラコントローラー140は、レンズ位置p5、時間t15において、レンズ位置p4においてAF評価値が極大値となることを検出し、合焦点として、フォーカスレンズ230の位置p4、時間t14を記憶する。このようにカメラコントローラー140は、フォーカスレンズ230を順次反転しつつ移動させ、合焦点を抽出する。
The movement of the focus lens 230 at this time will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 5, the focus lens 230 starts mountain climbing from the lens position p1 at time t11. The
次に動体速度の検出方法について説明する。カメラコントローラー140は、レンズ位置p7、時間t17において、合焦点としてフォーカスレンズ230のレンズ位置p6、時間t16を抽出し、記憶する。この際、合焦点p2における動体速度v2を、レンズ位置p2、時間t12と、レンズ位置p6、時間t16を用いて、その傾きより算出し、合焦点p2の合焦情報とともに、DRAM141上に記憶する。
Next, a method for detecting the moving body speed will be described. The
なお、ここでは、カメラコントローラー140は、フォーカスレンズ230を同一方向に移動させて求めた合焦点で、隣接するものを用いて動体速度を求めたが、本発明はこれに限定されず、移動方向に関わらず、隣接する2点の合焦点を用いて動体速度を求めてもよい。
Here, the
次に、レリーズ釦130が全押しされた以降の処理について説明する。カメラコントローラー140は、レリーズ釦130が全押しされたかどうかを監視し、全押しを検出すると、DRAM141上の合焦情報を用いて、実際の撮影時の合焦位置を予測する(S311)。
Next, processing after the
カメラコントローラー140が、合焦情報を用いて、合焦位置を予測する方法について、図6を用いて説明する。図6において、時間t27で、レリーズ釦130が全押しされたとする。カメラコントローラー140は、DRAM141上に保持した合焦点の動体速度を用いて、レリーズ釦130の全押し後の動体速度を予測する。予測動体速度vの算出方法として、以下に示す合焦点の動体速度の平均値を用いる。
A method in which the
v=(v1+v2+v3+v4+v5+v6)/6
なお、ここでは予測動体速度vを算出する際に、レリーズ釦130の全押し直前の合焦点の動体速度の内、6個の合焦点の平均値を取ったが、6である必要はなく、任意の数でよい。また、予測動体速度を、直前の合焦点の動体速度の平均値により求めたが、他の算術式を用いて求めてよい。
v = (v1 + v2 + v3 + v4 + v5 + v6) / 6
Here, when calculating the predicted moving body speed v, the average value of the six in-focus points is taken out of the in-focus moving body speeds immediately before the
カメラコントローラー140は、このようにして求めた動体速度vを用いて、以下の式により、動体予測合焦位置p28を求める。ここで、td(=t28-t27)は、シャッタータイムラグであり、レリーズ釦130の全押しから撮影が開始されるまでに要する時間である。tdは、カメラボディ100と交換レンズ200の組み合わせたカメラシステム1において、一意に決まる値である。
The
p28=p27+v×td
カメラコントローラー140は、このように求めた動体予測合焦位置p28にフォーカスレンズ230を移動させるために、レンズコントローラー240に対して、合焦位置移動コマンドを送信する。合焦位置移動コマンドは、どの方向からどの位置にフォーカスレンズ230を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー240は、この合焦位置移動コマンドに従って、フォーカスモータ233を駆動する。カメラコントローラー140は、合焦点への移動が完了すると、露光を開始し、被写体を撮影する。カメラコントローラー140の画像処理により生成された画像データは、メモリーカード171に格納される。
p28 = p27 + v × td
The
以上のように、動きのある被写体に対するオートフォーカス動作において、撮影前に格納した焦点情報を用いてレリーズ操作後の被写体の動体速度を予測し、被写体はその予測動体速度で移動することを想定し、その移動後の位置に合焦することによって、精度のよい合焦が可能となる。 As described above, in the autofocus operation for a moving subject, it is assumed that the moving body speed of the subject after the release operation is predicted using the focus information stored before shooting, and the subject moves at the predicted moving body speed. By focusing on the position after the movement, it is possible to focus with high accuracy.
なお、本実施の形態1では、レリーズ釦130の半押し後に、オートフォーカス動作を開始するとしたが、本発明はこれに限定されず、レリーズ釦130の操作に関わらず、常に被写体に対してオートフォーカス動作を行う形態についても適用可能である。
(実施の形態2)
上述したように、本実施の形態1では、動きを伴う被写体に対して、レリーズ釦130の半押し後、オートフォーカス動作を行う形態について説明したが、本実施の形態2では、オートフォーカス動作を行っている最中に、手振れが発生した場合について説明する。なお、本発明の実施の形態2に係るカメラシステムは、実施の形態1に係るカメラシステム1と同様の構成であるため、図1に示すブロック図を用いて以下説明する。
In the first embodiment, the autofocus operation is started after the
(Embodiment 2)
As described above, in the first embodiment, a description has been given of a mode in which an autofocus operation is performed on a subject with movement after the
図7は、実施の形態2に係るカメラシステム1のコントラスト方式のオートフォーカス動作を行っている最中に、手振れが発生した場合における、フォーカスレンズの位置の時間変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in the position of the focus lens when a camera shake occurs during the contrast-type autofocus operation of the
カメラコントローラー140は、レリーズ釦130の半押しを検出すると、実施の形態1で説明した図3におけるS303〜S309で示されるオートフォーカス動作を行い、抽出した焦点情報を、DRAM141上に格納する。今、レンズコントローラー240がOIS用IC223より、補正可能な量を超える手振れが発生したことが通知されると、レンズコントローラー240は、そのことをカメラコントローラー140に通知する。カメラコントローラー140がこの通知により、時間t31において、手振れを検出すると、それまで実行していた図3のS303〜S309で示されるオートフォーカス動作を停止する。さらに、DRAM141上に格納した焦点情報を消去する。
When the
このように補正可能な量を超える手振れが発生した場合に、オートフォーカス動作を停止することにより、焦点制御が困難な状況において無駄な合焦動作を止めることができ、バッテリの消費を抑えるとともに、誤った合焦点を抽出することを回避することができる。さらに、RAM141上の焦点情報を消去することで、手振れが収まった後に、再度オートフォーカス動作を開始する際に、手振れ発生前の撮影状況の異なる焦点情報を用いて、誤った動体予測による合焦位置の算出を回避することができる。
In this way, when camera shake exceeding the correctable amount occurs, by stopping the autofocus operation, it is possible to stop the useless focusing operation in a situation where the focus control is difficult, and to reduce battery consumption, It is possible to avoid extracting an erroneous in-focus point. Further, by erasing the focus information on the
その後、レンズコントローラー240がOIS用IC223より、手振れが収まり、補正可能であることが通知されると、レンズコントローラー240は、そのことをカメラコントローラー140に通知する。カメラコントローラー140がこの通知により、手振れが収まったことを検出すると、時間t32より、図3におけるS303〜S309で示されるオートフォーカス動作を再開し、抽出した焦点情報を、DRAM141上に格納する。その後の撮影動作については、実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
(その他の実施の形態)
以上により、本発明の実施の形態として、実施の形態1、2を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施の形態を本欄にまとめて説明する。
Thereafter, when the
(Other embodiments)
As described above,
本発明の実施の形態1、2では、ズームレンズ210及びOISレンズ220を有する構成を例示したが、これらは、本発明に必須の構成ではない。すなわち、ズーム機能を有することのない単焦点レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能であるし、手振れ補正機能を有することのない交換レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能である。手振れ補正機能を有することのない交換レンズを装着したカメラシステムにおいて、手振れの検出は、動き検出手段等を用いて行うことができる。 In the first and second embodiments of the present invention, the configuration including the zoom lens 210 and the OIS lens 220 is illustrated, but these are not essential configurations of the present invention. In other words, the present invention can be applied to a camera system equipped with a single focus lens that does not have a zoom function, and can also be applied to a camera system equipped with an interchangeable lens that does not have a camera shake correction function. It is. In a camera system equipped with an interchangeable lens that does not have a camera shake correction function, camera shake can be detected using motion detection means or the like.
本発明の実施の形態1、2では、可動ミラーを備えないカメラボディを例示したが、本発明はこれには限定されない。例えば、カメラボディ内に可動ミラーを備えてもよいし、被写体像を分けるためのプリズムを備えてもよい。また、カメラボディ内ではなく、アダプター内に可動ミラーを備える構成でもよい。可動ミラーを備えたカメラボディからなるカメラシステムでは、レリーズ操作後に可動ミラーを退避し、撮影を開始するために、シャッタータイムラグは、可動ミラーのないカメラボディからなるカメラシステムと比較して、大きくなる。 In the first and second embodiments of the present invention, the camera body that does not include the movable mirror is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, a movable mirror may be provided in the camera body, or a prism for separating the subject image may be provided. Moreover, the structure provided with a movable mirror not in a camera body but in an adapter may be sufficient. In a camera system consisting of a camera body with a movable mirror, the shutter time lag is larger than a camera system consisting of a camera body without a movable mirror because the movable mirror is retracted after the release operation and shooting starts. .
本実施の形態1、2では、レンズ交換式のカメラシステムを用いて説明したが、本発明はこれに限られず、カメラボディとレンズとが一体となったカメラについても、適用可能である。 In the first and second embodiments, the description has been made using the interchangeable lens camera system. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a camera in which a camera body and a lens are integrated.
本発明の実施の形態1、2では、フォーカスレンズ230の位置を直接検出せず、フォーカスモータ233の回転軸の回転角を検出することにより、間接的に検出した。このように、本発明においては、フォーカスレンズ230の位置を直接的に検出してもよいし、フォーカスレンズ230に連動する機構部材の位置を検出することによって間接的に検出してもよい。例えば、フォーカスモータ233の駆動出力を何パルス送ったかを、ソフトウェア若しくは専用ICで管理し、位置検出手段としてもよい。要するに、結果として、フォーカスレンズの位置を特定できればよい。
In
本発明の実施の形態1、2では、位相差検出センサーを搭載しないカメラシステムを例示した。しかし、本発明はこのような実施形態には限定されない。位相差検出センサーを搭載して、位相差方式のオートフォーカス動作とコントラスト方式のオートフォーカス動作を選択的に実行できるようにしてもよい。この場合、コントラスト方式のオートフォーカス動作を実行しているときに、本発明は適用可能である。
In
本発明の実施の形態1では、本発明のタイミング信号として、CCDイメージセンサー110の露光同期信号を用いた。しかし、本発明はこれには限らない。例えば、CCDイメージセンサー110のための垂直同期信号と電子シャッター駆動信号とを、タイミング信号としてレンズコントローラー240に送信するようにしてもよい。これにより、カメラコントローラー140は、露光同期信号を送信する必要がないので、制御を容易にすることができる。ただし、この場合、電子シャッター駆動信号の仕様(1群内における発信間隔や発信数等)を予め、カメラコントローラー140からレンズコントローラー240に通知しておく必要がある。レンズコントローラー240は、通知された仕様に従って、電子シャッター駆動信号と垂直同期信号とに基づいて、カウンタ243のパルス値を読み出す。
In
本発明は、レンズ交換式のカメラシステムに適用できる。具体的には、デジタルスチルカメラやムービーなどに適用可能である。 The present invention can be applied to an interchangeable lens camera system. Specifically, it can be applied to a digital still camera or a movie.
1 カメラシステム
100 カメラボディ
110 CCDイメージセンサー
112 タイミング発生器
130 レリーズ釦
140 カメラコントローラー
200 交換レンズ
230 フォーカスレンズ
231 第1エンコーダ
232 第2エンコーダ
233 フォーカスモータ
240 レンズコントローラー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、
前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、
所定のタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、
前記生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値に基づき合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、
前記合焦状態判定手段により合焦状態と判定された時点における前記位置検出手段の出力であるフォーカス位置を格納する合焦情報保持手段と、
レリーズ操作を含む操作指示を受け付ける操作手段と、
レリーズ操作がなされる前までに前記合焦状態保持手段に格納された前記フォーカス位置を基に、撮影時における前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を算出し、前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えた焦点制御装置。 A focus lens that changes the focus state of the subject image by moving back and forth in the direction of the optical axis;
Driving means for driving the focus lens;
Position detecting means for detecting a position of the focus lens or a mechanism member interlocked with the focus lens;
An image sensor that generates image data by exposing at a predetermined timing;
An evaluation value calculating means for calculating an evaluation value for autofocus based on the generated image data;
In-focus state determination means for determining an in-focus state based on the evaluation value;
In-focus information holding means for storing a focus position that is an output of the position detecting means at the time when the in-focus state is determined by the in-focus state determining means;
An operation means for receiving an operation instruction including a release operation;
Based on the focus position stored in the in-focus state holding means before the release operation is performed, the position of the focus lens at the time of shooting or the mechanism member linked to the focus lens is calculated, and the drive means is Control means for controlling;
A focus control device.
請求項1に記載の焦点制御装置。 The control means calculates the moving body speed of the subject from the release operation to photographing based on the focus position of the in-focus state holding means, and based on the moving body speed, the mechanism member interlocked with the focus lens or the focus lens The focus control device according to claim 1, wherein the position of the focus control device is calculated.
請求項2に記載の焦点制御装置。 The control unit calculates a moving body speed at the focus position of the in-focus state holding unit, and calculates the moving body speed of the subject from the release operation to photographing by averaging the calculated moving body speeds. The focus control device described.
前記制御手段は、前記手振れ検出手段による検出結果を基に、前記評価値算出手段、及び前記合焦状態判定手段の停止、若しくは再開を制御し、
前記合焦情報保持手段に格納されたフォーカス位置を削除する
請求項1から3の何れかに記載の焦点制御装置。 Provided with a camera shake detecting means for detecting camera shake,
The control means controls the stop or restart of the evaluation value calculation means and the focus state determination means based on the detection result by the camera shake detection means,
The focus control apparatus according to claim 1, wherein the focus position stored in the focus information holding unit is deleted.
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