JP2013174635A

JP2013174635A - 焦点調節装置及び光学機器

Info

Publication number: JP2013174635A
Application number: JP2012037416A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sato; 高広佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-09-05

Abstract

【課題】動画撮影を行う場合に、不要な作動音を減少させることを可能にする。
【解決手段】フォーカス光学系５と、フォーカス光学系を駆動する第１駆動部７と、フォーカス光学系を含む撮影光学系を通して被写体像を撮像する撮像部３と、撮像部に設けられ、その撮像部を光軸方向に微小移動させる第２駆動部２１と、静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り替えるモード切替部１３と、モード切替部が動画撮影モードに切り替えられたときに、第１駆動部及び第２駆動部を用いて、焦点調節を行う焦点調節制御部２とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点調節装置及び光学機器に関するものである。

デジタル一眼レフカメラは、動画撮影機能が最新機種に盛り込まれてきている。このようなカメラには、撮影モードが動画撮影モードならば、記憶した表から決定した起動周波数を振動波モータに印加して、ウォブリング動作を開始するものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１５３２８６号公報

上述した従来のカメラは、動画撮影時には、被写体の動きにフォーカスを追従させるため、ＡＦモータの間欠駆動を継続する必要がある。ＡＦモータに用いられる超音波モータ（ＳＷＭ）は、圧電素子に対して駆動するための電源を入力すると、その瞬間に音（動き始めの音）が発生すると共に、弾性体と移動体の摩擦駆動時に駆動音（摺動音）や、レンズ駆動機構の作動音（動き出してからの音）が発生するという課題があった。また、超音波モータは、駆動方向を変更する場合に、位相の逆転時の急激な変化時にも、ノイズ（反転時の音）が発生するという課題があった。
発生する音は、短時間の場合が多く、今までの静止画の撮影のときには、ユーザーが耳障りと感じるレベルではなく、問題となることはなかった。

しかし、従来のカメラは、動画を撮影する場合には、前述のように、間欠駆動を継続するために、音が連続で発生することと、マイクにより集音するため、カメラ本体から伝わる振動が音として記録されてしまうことがある。その結果として、撮影した映像を見たときに、ＡＦモータの作動音が不自然に聞こえるということになる。このため、静かなシーンにおいては、ＡＦモータの作動音が強調されて聞こえてしまうこととなる。

本発明の課題は、動画撮影を行う場合に、不要な作動音を減少させることができる焦点調節装置及び光学機器を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、フォーカス光学系（５）と、前記フォーカス光学系を駆動する第１駆動部（７）と、前記フォーカス光学系を含む撮影光学系を通して被写体像を撮像する撮像部（３）と、前記撮像部に設けられ、その撮像部を光軸方向に微小移動させる第２駆動部（２１）と、静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り替えるモード切替部（１３）と、前記モード切替部が動画撮影モードに切り替えられたときに、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を用いて、焦点調節を行う焦点調節制御部（２）と、を含む焦点調節装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点調節装置において、前記焦点調節制御部は、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させ（Ｓ１０４）、合焦のための移動方向と移動距離を求めること（Ｓ１０５）、を特徴とする焦点調節装置である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置において、前記焦点調節制御部は、前記第１駆動部を制御して前記フォーカス光学系を所定のフォーカス範囲に移動させること（Ｓ１０６）、を特徴とする焦点調節装置である。
請求項４は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、前記焦点調節制御部は、前記フォーカス光学系が前記フォーカス範囲に移動した後に、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させて（Ｓ１０７）、合焦させること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、前記焦点調節制御部は、前記フォーカス範囲で被写体像が移動したときには、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させて（Ｓ１０７）、合焦させること、を特徴とする焦点調節装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、前記第１駆動部は、超音波モータであること、を特徴とする焦点調節装置である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、前記第２駆動部は、ステッピングモータ又はヴォイスコイルモータであること、を特徴とする焦点調節装置である。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の焦点調節装置を用いた光学機器である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、動画撮影を行う場合に、不要な作動音を減少させることができる、という効果がある。

本発明による焦点調節装置の実施形態が搭載されたカメラを模式的に示す断面図である。本実施形態に係る焦点調節装置の動作を示すフローチャートである。本実施形態に係る焦点調節装置のウォブリング動作を示すイメージ図である。

（実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による焦点調節装置の実施形態が搭載されたカメラを模式的に示す断面図である。
カメラ１は、デジタル一眼レフカメラであり、カメラ筐体１Ａと、このカメラ筐体１Ａに対して着脱自在に装着されるレンズ鏡筒１Ｂとを備えている。
ＣＰＵ２は、ズームレンズ群４、フォーカスレンズ群５、ブレ補正レンズ群６等のレンズ群の移動量演算や、カメラ１の全体の制御を行う中央処理装置である。
撮像素子３は、撮影レンズ（４，５，６）により形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を露光して電気的な画像信号に変換し、信号処理回路１１へ出力する。撮像素子３は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの素子により構成されている。

フォーカスレンズ群５は、フォーカス群駆動機構７により駆動され、光軸方向に移動して、焦点を合わせるレンズ群である。フォーカス群駆動機構７は、例えば、円環型の超音波モータ等が使用される。

絞り８は、撮影レンズ（４，５，６）を通過する被写体光の光量を制御する機構である。
記録媒体９は、撮像された画像データ、録音データ等を記録するための媒体であり、ＳＤカード、ＣＦカード等が使用される。
ＥＥＰＲＯＭ１０は、レンズ鏡筒１Ｂの固有の情報等を記憶するメモリであって、ＣＰＵ２に出力する。
信号処理回路１１は、撮像素子３からの出力を受けて、ノイズ処理やＡ／Ｄ変換等の処理を行う回路である。
ＡＦセンサ１２は、静止画撮影時に、焦点位置を検出するためのセンサであって、例えば、位相差検出方式が採用され、フォーカスレンズ群５のズレ量を検出しており、ＣＣＤ等を用いることができる。
この実施形態では、動画撮影時には、後述するミラー１６がアップしてしまい、このＡＦセンサ１２は使うことができないので、撮像素子３を用いたコントラストＡＦ方式を採用している。
レリーズスイッチ１３は、カメラ１の撮影操作を行う部材であって、シャッタ駆動のタイミング等を操作するスイッチである。
動画スイッチ１４は、静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り替えるスイッチであり、例えば、１回押すことにより、ミラー１６がアップして、２回押すことにより、動画撮影が開始される。

表示部１５は、カメラ１のカメラ筐体１Ａの背面に設けられ、撮像素子３で撮影した被写体像（再生画像、ライブビュー画像）や操作に関連した情報（メニュー）などを表示するカラー液晶ディスプレイである。
ミラー１６は、観察時には、被写体光を上方に屈曲させ、不図示のファインダや測光部へ導き、サブミラー１６Ａは、ＡＦセンサ１２に被写体光を導く。一方、ミラー１６は、上へ回転して撮影可能状態（破線の状態）となったときに、被写体光がシャッタ１７に導かれる。
シャッタ１７は、ミラー１６の後方に配置されており、レリーズスイッチ１４などによる撮影指示に応じてシャッタ幕を走行させ、撮像素子３に入射する被写体光を制御する。
マイクロフォン１８は、動画撮影時に、音声を集音するためのものである。
スピーカ１０は、録音した音声を再生するためのものである。

アクチュエータ２１は、撮像素子３を光軸方向に微小移動（ウォブリング）させる部材であり、ステッピングモータやヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）等が使用することができる。このアクチュエータ２１は、撮像素子３を微小移動させるだけであるので、パワーが小さくて済み、音の静かなものを用いることができる。また、アクチュエータ２１は、１つでもよいが、複数個用いることにより、静寂でかつ十分な駆動力を持たせることができる。
ドライバ２２は、ＣＰＵ２からの制御信号を受けて、アクチュエータ２１を駆動する回路である。

図２は、本実施形態に係る焦点調節装置の動作を示すフローチャート、図３は、本実施形態に係る焦点調節装置のウォブリング動作を示すイメージ図である。
不図示の電源スイッチをオンすると、図２のフローが開始される。レリーズスイッチ１４が半押しされ（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、動画スイッチ１４が動画モードに切り替えられたときには（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ミラー１６がアップされる（Ｓ１０３）。

本実施形態では、Ｓ１０４において、ウォブリング１の動作が行われる。ウォブリング１は、図３の期間Ｔ１に示すように、光軸前方と後方への微動を、最低１サイクル（実際には３〜５回／ｓｅｃ程度）行う。そして、Ｓ１０５において、撮像素子３のボケの程度に応じて、フォーカスの範囲（方向と距離）Ｆを算出する。

つぎに、図３の期間Ｔ２に示すように、超音波モータを備えたフォーカス群駆動機構７によって、フォーカスレンズ群５をフォーカス位置まで駆動する。なお、このときには、撮像素子３は、デフォルトの位置に戻っている。
ここで、Ｓ１０７において、ウォブリング２の動作が行われる。ウォブリング２は、焦点が合っているかの確認のために行うものであり、動画撮影中は、被写体を追いかけるので、フォーカス範囲Ｆ内に合焦点がある限り、Ｔ３時間連続して行われる（Ｓ１０８：ＹＥＳ）。フォーカス範囲Ｆを超えた場合には、動画スイッチ１４が動画モードである限り（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１０４〜Ｓ１０８を繰り返す。

一方、動画スイッチ１４がオフ（静止画モード）の場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、レリーズスイッチ１３が半押しされると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、測光・測距が行われ、超音波モータを備えたフォーカス群駆動機構７によって、フォーカスレンズ群５をフォーカス位置まで駆動する（Ｓ１１２）。
そして、レリーズスイッチ１３が全押しされると（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、露光が行われ（Ｓ１１４）、処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ウォブリング時には撮像素子３をアクチュエータ２１で駆動するので、作動音の発生が極めて小さい。また、大きくフォーカス位置に移動させるフォーカスレンズ群５の駆動時には、超音波モータを用いるようにしたので、超音波モータの起動と停止の２回のみの音しか発生することがなく、動作も速い。従って、従来と比較して駆動音が静かで、不要な音が録音されることが、少なくなった。

また、撮像素子３は、フォーカスレンズ群５よりも軽く移動距離が小さいので、アクチュエータ２１は、超音波モータを用いるよりも、駆動時間が短くなり省電力につながる。アクチュエータ２１は、電力消費の少ないものを用いることができるので、電池の消耗が大きい動画撮影時に作動させることが有用である。
超音波モータでフォーカスレンズ群５を移動させるよりも、アクチュエータ２１で撮像素子３を駆動するほうが、メカガタもなく、ダイレクトに精度よく駆動することができる。
さらに、アクチュエータ２１は、振動時間を短くすることにより、合焦時間を短縮することができる。

なお、図２のフローチャートにおいて、動画スイッチがＯＮでない場合（Ｓ１０２）には、超音波モータ（フォーカス群駆動機構７）によって、フォーカスレンズ群５を駆動してウォブリングを行なえばよい。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
アクチュエータ２１は、２つ設けた例で説明したが、一方をバネにして、他方の１つのみで駆動するようにしてもよい。

本実施形態では、デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、コンパクトカメラや携帯電話などにも適用可能である。

１；カメラ、２；ＣＰＵ、３；撮像素子、４；ズームレンズ群、５；フォーカスレンズ群、６；ブレ補正レンズ群、７；フォーカス群駆動機構、８；絞り、９；記録媒体、１０；ＥＥＰＲＯＭ、１１；信号処理回路、１２；ＡＦセンサ、１３；レリーズスイッチ、１４；動画スイッチ、１５；表示部、１６；ミラー、１７；シャッタ、１８；マイクロフォン、１９；スピーカ、２１；アクチュエータ、２２；ドライバ

Claims

フォーカス光学系と、
前記フォーカス光学系を駆動する第１駆動部と、
前記フォーカス光学系を含む撮影光学系を通して被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部に設けられ、その撮像部を光軸方向に微小移動させる第２駆動部と、
静止画撮影モードと動画撮影モードとを切り替えるモード切替部と、
前記モード切替部が動画撮影モードに切り替えられたときに、前記第１駆動部及び前記第２駆動部を用いて、焦点調節を行う焦点調節制御部と、
を含む焦点調節装置。
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節制御部は、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させ、合焦のための移動方向と移動距離を求めること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節制御部は、前記第１駆動部を制御して前記フォーカス光学系を所定のフォーカス範囲に移動させること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節制御部は、前記フォーカス光学系が前記フォーカス範囲に移動した後に、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させて、合焦させること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節制御部は、前記フォーカス範囲で被写体像が移動したときには、前記第２駆動部を制御して前記撮像部を微小移動させて、合焦させること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記第１駆動部は、超音波モータであること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
前記第２駆動部は、ステッピングモータ又はヴォイスコイルモータであること、
を特徴とする焦点調節装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の焦点調節装置を用いた光学機器。