JP2011232684A - レンズ装置 - Google Patents
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Abstract
レンズの焦点距離に依らず素早く合焦することが出来る自動焦点調整機能を有するレンズ装置を提供する。
【解決手段】
レンズ装置は、フォーカスレンズ及びズームレンズを含む撮像光学系と、該撮像光学系の合焦状態を検出する焦点検出手段と、該焦点検出手段による検出結果に基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、該デフォーカス量算出手段にて算出されたデフォーカス量に基づいて、合焦位置までフォーカスレンズを駆動するために必要な駆動量を算出する駆動量算出手段と、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記デフォーカス量算出手段にて算出されたデフォーカス量と前記駆動量算出手段にて算出された駆動量に応じて、前記フォーカスレンズの駆動速度を制御することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
特許文献1には、被写体画像のコントラストに基づいてフォーカスレンズを移動させるオートフォーカスシステムにおいて、フォーカスレンズを駆動する速度や、コントラストを検出するためのフィルタのカットオフ周波数を手動で設定できるフォーカスデマンドを備え、該フォーカスデマンドによって指示された速度でフォーカスレンズを合焦位置に駆動するオートフォーカスシステムが開示されている。
後方被写界深度d1=δ×Fno×L2/(f2−δ×Fno×L) (1)
前方被写界深度d2=δ×Fno×L2/(f2+δ×Fno×L) (2)
ここで、fはレンズの焦点距離、Lは被写体距離を表す。
上式から被写体距離Lが短くなるほど被写界深度は浅くなり、レンズの焦点距離fが長くなるほど被写界深度d1、d2は小さくなることになる。
時刻t0〜t1においては、デフォーカス量が0となる方向へフォーカスレンズを高速で駆動している。フォーカスレンズの駆動中においても随時合焦状態を監視し、ある所定値のデフォーカス量(±焦点深度に対応する閾値)となった時にフォーカスレンズの駆動速度を低速に切り替える。この閾値内のデフォーカス量である時刻t1〜t2の間、フォーカスレンズを低速で駆動し、合焦点であるデフォーカス量0となる位置でフォーカスレンズを停止させている。このようにフォーカスレンズを駆動させることにより、高速駆動により迅速に、かつ、合焦点近傍においては低速駆動させることにより、合焦点を通り過ぎることなく高精度で合焦することができる。
本発明は、レンズの焦点距離によらず、迅速に合焦することが出来る自動焦点調整装置を提供することを目的とする。
ズームレンズ装置100は、フォーカスレンズ101、ズームレンズ105、可動絞り109を含む撮像光学系を含む。
フォーカスレンズ101は、光軸方向に移動してズームレンズ装置100の結像面の位置を変化させる。
ズームレンズ105は、光軸方向に移動してズームレンズ100の焦点距離を変化させる。ズームレンズ105には、ズームモータ106が接続されている。ズームモータ106はズームドライバ107によって駆動され、ズームレンズ105を光軸方向に移動させる。ズームレンズ105の位置は、ズーム位置検出部108によって検出される。
可動絞り109には、アイリスモータ110が接続されている。アイリスモータ110はアイリスドライバ111によって駆動され、可動絞り109を駆動する。可動絞り109の位置は、アイリス位置検出部112によって検出される。
ズームレンズ制御部117は、焦点検出演算部119の結果を基に、フォーカスレンズ101を駆動し、ズームレンズ105、可動絞り109を制御する、レンズ制御部121を含む。
レンズ制御部121は制御手段として、焦点検出演算部119にて算出されたデフォーカス量および目標位置算出部120にて算出されたフォーカスレンズの目標位置に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御する。レンズ制御部121は、目標位置算出部120にて算出されたフォーカスレンズの目標位置から、合焦位置までフォーカスレンズを移動するために必要な駆動量を演算する駆動量算出手段を有する。
図2のステップS201では焦点検出制御部118からの位相差センサ蓄積開始命令により、焦点検出部116の位相差センサにおいて光電変換した電荷の蓄積を開始し、ステップS202へ移行する。ステップS202では焦点検出制御部118が焦点検出部116の位相差センサからの蓄積終了の合図を監視し、蓄積が終了したらステップS203へ移行する。
ステップS203では、焦点検出制御部118は焦点検出部116の位相差センサに必要量だけ電荷が蓄積された一対の像信号を読み出し、ステップS204へ移行する。ステップS204では、焦点検出演算部119にて焦点検出部116の位相差センサから読み出された一対の像信号に対して相関演算を施すことにより2像の位相差量を算出し、ステップS205へ移行する。ステップS205では、焦点検出演算部119にて算出された位相差量から合焦度合いを示すデフォーカス量を算出し、ステップS206へ移行する。
ステップS206では、レンズ制御部121が焦点検出演算部119にて算出されたデフォーカス量を判定し、デフォーカス量が0の時、ステップS207へ移行する。ステップS207では焦点検出演算部119にて算出されたデフォーカス量が0であるため合焦と判断し、レンズ制御部121がフォーカスレンズ101の駆動を停止し、ステップS201へ移行する。
|デフォーカス量|<|閾値D| (3)
を満たす場合はステップS209へ移行し、満たさない場合はステップS212へ移行する。ステップS209では焦点検出演算部119にて算出されたデフォーカス量を基に、目標位置算出部120にて目標フォーカス位置を算出し、ステップS210へ移行する。ステップS210では目標位置算出部120にて算出された目標フォーカス位置からレンズ制御部121が現在のフォーカスレンズ位置を基にフォーカスレンズの駆動量を算出し、所定の閾値Pと比較して、
|目標フォーカス位置−現フォーカス位置|<|閾値P| (4)
の関係を満たせば、ステップS211へ移行する。すなわち、フォーカスレンズを合焦位置まで駆動するために必要な駆動量(|目標フォーカス位置−現フォーカス位置|)が所定の駆動量より小さい場合は、ステップS211へ移行する。(4)式の関係を満たさない場合、すなわち、合焦位置までフォーカスレンズを駆動するために必要な駆動量が所定の駆動量以上の場合は、ステップS212へ移行する。ここで、必要な駆動量は、所定の周期でフォーカスレンズの位置を検出し、その検出結果を用いて算出し続けても構わないし、最初に算出した駆動量と、フォーカスレンズへの指令の積算値との差から求めても構わない。ステップS211ではレンズ制御部121がフォーカスレンズ101の駆動速度を低速駆動(高速駆動より低い速度での駆動)に切替え、ステップS201へ移行する。
ステップS212ではレンズ制御部121がフォーカスレンズ101の駆動速度を高速駆動(前述の低速駆動より高い速度での駆動)に切替え、ステップS201へ戻り、一連の動作を繰り返す。
時刻t0から時刻t1までは、デフォーカス量が所定のデフォーカス量以上(ここでは±焦点深度に対応する閾値D以上)であるので、デフォーカス量が0となる方向へフォーカスレンズを高速(第1の駆動速度)で駆動する。フォーカスレンズの駆動中においても随時合焦状態を監視し、ある所定値のデフォーカス量(ここでは±焦点深度に対応する閾値D)より小さくなった時にフォーカスレンズの駆動速度を低速(第2の駆動速度)に切り替える。時刻t1においてステップS208にて条件を満たし、ステップS209にて目標フォーカス位置が算出され、ステップS210へ移行する。ステップS210でも条件を満たしておりステップS211へ移行し、時刻t1から時刻t2までの間、フォーカスレンズを低速駆動し、合焦点である、デフォーカス量が0となる位置で、フォーカスレンズの駆動は停止する。
閾値Dは、焦点深度に対応するデフォーカス量に基づいて決められる。本実施例においては、上記したように、合焦位置±焦点深度に対応するデフォーカス量を閾値とした。前述したように、焦点深度は焦点距離に依らず一定であるが、焦点深度に対応する被写界深度は、(1)及び(2)式で示したように焦点距離fの関数であるため、閾値Dに対応するフォーカスレンズの駆動量は、望遠側における駆動量よりも広角側における駆動量の方が大きい。
閾値Pは、フォーカスレンズの駆動量に対応する量であり、広角端において、焦点深度に対応するフォーカスレンズの駆動量PWideに基づいて決められる量である。例えば、
P=PWide×n (n:0<n<1である定数) (5)
のように設定することができる。この閾値Pについては、前側被写界深度、後側被写界深度を考慮し、無限遠側から合焦させる場合の閾値PFarと、至近側から合焦させる場合に対する閾値PNearと、して区別して使用してもよい。図3,4中には、合焦位置に対し両側(広角側及び望遠側)の閾値Pを含んだ2×Pを範囲として記載している。この様に設定した閾値Pを、図2に示したフローチャートに従って全ズーム範囲において適用する。
以上のように、本実施例によれば、レンズの焦点距離に関わらず常に迅速に合焦動作が可能となる。
第2実施例における構成は、速度制御手段122を有する点が第1実施例の構成とは異なる。速度制御手段122は、レンズ制御手段121に接続され、フォーカスレンズの駆動速度及びその変化点の閾値を設定変更可能とする。
速度制御手段122には、駆動速度変化点であるデフォーカス量の閾値の設定値を変更することができる設定手段としての機能を持たせることができる。
上記の実施例に記載のレンズ装置と、該レンズ装置に接続された撮像装置を有する撮像システムを構成することにより、カメラやビデオカメラ等に好適な撮像システムを提供することができる。
105:ズームレンズ
116:焦点検出部
119:焦点検出演算部
121:レンズ制御部
Claims (8)
- フォーカスレンズ及びズームレンズを含む撮像光学系と、
該撮像光学系の合焦状態を検出する焦点検出手段と、
該焦点検出手段による検出結果に基づいてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手段と、
該デフォーカス量算出手段にて算出されたデフォーカス量に基づいて、前記フォーカスレンズを合焦位置まで駆動するために必要な駆動量を算出する駆動量算出手段と、
該フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、
を有するレンズ装置であって、
該制御手段は、該デフォーカス量算出手段にて算出されたデフォーカス量と該駆動量算出手段にて算出された駆動量に応じて、前記フォーカスレンズの駆動速度を制御する、
ことを特徴とするレンズ装置。 - 前記制御手段は、前記デフォーカス量が所定の閾値デフォーカス量以上、又は、前記駆動量が所定の駆動量以上の時には、第1の駆動速度で前記フォーカスレンズを駆動し、前記デフォーカス量が所定のデフォーカス量より小さく、かつ、前記駆動量が所定の駆動量より小さい時には、第2の駆動速度で該フォーカスレンズを駆動し、
該第2の駆動速度は該第1の駆動速度より遅い、
ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。 - 前記所定の駆動量は、前記ズームレンズの広角端における、焦点深度に対応する前記フォーカスレンズの駆動量よりも小さい、ことを特徴とする請求項2に記載のレンズ装置。
- 前記所定の駆動量を任意に設定することが可能である設定手段を有する、ことを特徴とする請求項2又は3に記載のレンズ装置。
- 前記所定のデフォーカス量は任意に設定することが可能である設定手段を有する、ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 前記フォーカスレンズの前記第1の駆動速度は、速度制御手段によって任意に変更することが可能なことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 前記フォーカスレンズの前記第2の駆動速度は、速度制御手段によって任意に変更することが可能なことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のレンズ装置と該レンズ装置に接続された撮像装置を有する撮像システム。
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