JP2020171014A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様による焦点検出装置は、第1レンズと第2レンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された信号に基づいて生成された画像の評価値を算出する評価値算出部と、前記光学系の像を前記撮像素子へ合焦させる合焦動作を指示する指示部と、前記指示部により合焦動作が指示されると、前記第1レンズを一方向に移動させながら前記評価値を複数回算出し、前記評価値が減少に転じた後に、前記第2レンズ移動させる制御とを行う制御部と、を有する。
本発明の第3の態様による焦点検出装置は、第1レンズと第2レンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された信号に基づいて生成された画像の評価値を算出する評価値算出部と、前記光学系の像を前記撮像素子へ合焦させる合焦動作を指示する指示部と、前記指示部により合焦動作が指示されると、前記第1レンズを一方向に移動させながら前記評価値を算出し、前記第1レンズを停止させた後、前記撮像素子を移動させる制御を行う制御部と、を有する。
図1は本発明の第1の実施の形態による焦点調節装置を搭載したレンズ交換式デジタルカメラのブロック図である。図1のレンズ交換式デジタルカメラは、カメラボディ100と撮影レンズ200とを備える。撮影レンズ200は、カメラボディ100に着脱可能に装着される。
DOFS=LOVS/α×β ・・・(1)
LOVS=(TS×n×VFOCUS+L0) ・・・(2)
α=フォーカスレンズの移動量/フォーカスレンズの移動に伴う像面位置の移動量 ・・・(3)
β=ウォブリングレンズの移動量/ウォブリングレンズの移動に伴う像面位置の移動量 ・・・(4)
図1のカメラは、フォーカスレンズ210と、フォーカスレンズ210より質量の小さいウォブリングレンズ220とを有する撮影レンズ200を備える。カメラボディ100は、ボディコントローラ150が撮影レンズ200のレンズコントローラ250を介してフォーカスレンズ駆動部211を制御し、フォーカスレンズ210を駆動している。さらに、カメラボディ100は、ボディコントローラ150がレンズコントローラ250を介してウォブリングレンズ駆動部221を制御し、ウォブリングレンズ220を駆動している。ボディコントローラ150は、図3のステップS101において、フォーカスレンズ210の駆動方向を決定する。カメラボディ100は、撮影レンズ200により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子101を備える。また、カメラボディ100は、撮像素子101から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ200の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部151を備える。ボディコントローラ150は、ウォブリングレンズ220を合焦動作検出位置に停止させた(図3のステップS104)後に、フォーカスレンズ210を駆動方向に駆動させて(図3のステップS105)、焦点評価値がピーク値となったとき(時間T1)のフォーカスレンズ210の位置より所定量(L1)離れた位置にフォーカスレンズ210を停止させる(図3のステップS110)。その後、ボディコントローラ150は、フォーカスレンズ210が停止した状態で、ウォブリングレンズ220を駆動方向の反対方向に駆動して基準位置23まで駆動させる(図3のステップS111)。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ210を駆動させず、フォーカスレンズ210よりも質量の小さいウォブリングレンズ220を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。
(変形例1−1) 図3のフローチャートを用いた説明では、ステップS104でウォブリングレンズ220を合焦検出動作位置に駆動して、ステップS105でフォーカスレンズ210による山登り動作を開始し、ステップS111でウォブリングレンズ220を基準位置32に戻した。しかし、ウォブリングレンズ220を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ210の駆動方向とは反対方向に所定のオフセット量DOFSだけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ220の位置は基準位置のままでよい。
本発明の第2の実施の形態について説明する。本発明の第2の実施の形態による焦点調節装置は、山登りコントラスト方式の焦点検出処理が第1の実施の形態と異なる。本発明の第2の実施の形態での焦点検出処理は、図1のレンズ交換式デジタルカメラを用いて実施できる。
DAR=L1/α×β ・・・(5)
第2の実施の形態の焦点調節装置を備えたカメラは、フォーカスレンズ210と、フォーカスレンズ210より質量の小さいウォブリングレンズ220とを有する撮影レンズ200を備える。カメラボディ100は、ボディコントローラ150が撮影レンズ200のレンズコントローラ250を介してフォーカスレンズ駆動部211を制御し、フォーカスレンズ210を駆動している。さらに、カメラボディ100は、ボディコントローラ150がレンズコントローラ250を介してウォブリングレンズ駆動部221を制御し、ウォブリングレンズ220を駆動している。ボディコントローラ150は、図8のステップS101において、フォーカスレンズ210の駆動方向を決定する。カメラボディ100は、撮影レンズ200により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子101を備える。また、カメラボディ100は、撮像素子101から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ200の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部151を備える。ボディコントローラ150は、ウォブリングレンズ220を合焦動作検出位置に停止させた(図8のステップS104)後に、フォーカスレンズ210を駆動方向に駆動させて(図8のステップS105)、焦点評価値がピーク値となったとき(時間T1)のフォーカスレンズ210の位置より所定量(L1)離れた位置にフォーカスレンズ210を停止させる(図8のステップS110)。その後、ボディコントローラ150は、フォーカスレンズ210が停止した状態で、ウォブリングレンズ220を駆動方向の反対方向に合焦位置補正量DARだけ駆動させる(図8のステップS204)。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ210を駆動させず、フォーカスレンズ210よりも質量の小さいウォブリングレンズ220を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。また、合焦位置補正量DARは、実際に測定したオーバーシュート量L1に基づいて算出されているため、第1の実施の形態よりさらに精度よくフォーカスレンズ210のオーバーシュートによる合焦ずれを補正することができる。第2の実施の形態は、レンズコントローラ250がフォーカスレンズ210の駆動速度を精度よく制御できない場合にも利用できる。
(変形例2−1) 図8のフローチャートを用いた説明では、ステップS104でウォブリングレンズ220を合焦検出動作位置に駆動した後にステップS105でフォーカスレンズ210による山登り動作を開始して、ステップS110でフォーカスレンズ210が停止した後にステップS204でウォブリングレンズ220を合焦位置補正量DARだけ駆動した。しかし、ウォブリングレンズ220を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ210の駆動方向とは反対方向に合焦位置補正量DARだけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ220の位置は基準位置のままでよい。
本発明の第3の実施の形態について説明する。本発明の第3の実施の形態による焦点調節装置は、山登りコントラスト方式の焦点検出処理が第1の実施の形態と異なる。本発明の第3の実施の形態での焦点検出処理は、図1のレンズ交換式デジタルカメラを用いて実施できる。本発明の第3の実施の形態では、駆動速度VFOCUS(>0)へのフォーカスレンズ210の減速を開始した後、フォーカスレンズ210を駆動しながら焦点評価値のピーク値が検出されるまでウォブリングレンズ220によるウォブリング動作を行う。
第3の実施の形態の焦点調節装置を備えたカメラは、フォーカスレンズ210と、フォーカスレンズ210より質量の小さいウォブリングレンズ220とを有する撮影レンズ200を備える。カメラボディ100は、ボディコントローラ150が撮影レンズ200のレンズコントローラ250を介してフォーカスレンズ駆動部211を制御し、フォーカスレンズ210を駆動している。さらに、カメラボディ100は、ボディコントローラ150がレンズコントローラ250を介してウォブリングレンズ駆動部221を制御し、ウォブリングレンズ220を駆動している。ボディコントローラ150は、図11のステップS101において、フォーカスレンズ210の駆動方向を決定する。カメラボディ100は、撮影レンズ200により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子101を備える。また、カメラボディ100は、撮像素子101から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ200の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部151を備える。ボディコントローラ150は、ウォブリングレンズ220を合焦動作検出位置に停止させた(図11のステップS104)後に、フォーカスレンズ210を駆動方向に駆動させて(図11のステップS105)、焦点評価値がピーク値となったとき(時間T1)のフォーカスレンズ210の位置より所定量(L1)離れた位置にフォーカスレンズ210を停止させる(図11のステップS110)。その後、ボディコントローラ150は、フォーカスレンズ210が停止した状態で、ウォブリングレンズ220を駆動方向の反対方向に合焦位置補正量DARだけ駆動させる(図11のステップS204)。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ210を駆動させず、フォーカスレンズ210よりも質量の小さいウォブリングレンズ220を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。
(変形例3−1) 第1の実施の形態および第2の実施の形態と同様に、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ220の位置は合焦検出動作位置だけに限定しない。たとえば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ220の位置は基準位置23であってもよい。
本発明の第4の実施の形態について説明する。図12は、第4の実施の形態による焦点調節装置を搭載したレンズ交換式デジタルカメラのブロック図である。図12のレンズ交換式デジタルカメラは、カメラボディ300と撮影レンズ400とを備える。撮影レンズ400は、カメラボディ300に着脱可能に装着される。図12に含まれる各部位のうち、図1と同様の部位についてはその説明を省略する。
DOFS2=LOVS/α ・・・(6)
図12のカメラは、フォーカスレンズ210を有する撮影レンズ400を備える。カメラボディ300は、ボディコントローラ350が撮影レンズ400のレンズコントローラ450を介してフォーカスレンズ駆動部211を制御し、フォーカスレンズ210を駆動している。カメラボディ300は、撮影レンズ400により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子301を備える。カメラボディ300は、ボディコントローラ350が撮像素子駆動部302を制御し、撮像素子301を光軸方向に駆動している。ボディコントローラ350は、図14のステップS401において、撮像素子301のウォブリング動作によりフォーカスレンズ210の駆動方向を決定する。また、カメラボディ300は、撮像素子301から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ400の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部151を備える。ボディコントローラ350は、撮像素子301を合焦動作検出位置に停止させた(図14のステップS404)後に、フォーカスレンズ210を駆動方向に駆動させて(図14のステップS105)、焦点評価値がピーク値となったとき(時間T1)のフォーカスレンズ210の位置より所定量(L1)離れた位置にフォーカスレンズ210を停止させる(図14のステップS110)。その後、ボディコントローラ350は、フォーカスレンズ210が停止した状態で、撮像素子301を駆動方向に駆動して基準位置33まで駆動させる(図14のステップS405)。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ210を駆動させず、撮像素子301を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。
(変形例4−1) 図14のフローチャートを用いた説明では、ステップS403で撮像素子301を合焦検出動作位置に駆動した後にステップS105でフォーカスレンズ210による山登り動作を開始して、ステップS110でフォーカスレンズ210が停止した後にステップS404でウォブリングレンズ220を基準位置33に駆動した。しかし、撮像素子301を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ210の駆動方向に対応した方向に第2オフセット量DOFS2だけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときの撮像素子301の位置は基準位置33のままでよい。
(変形例5−1)第1〜第3の実施の形態におけるステップS101、第4の実施の形態におけるステップS401において、ウォブリングレンズ220や撮像素子301によるウォブリング動作によって、フォーカスレンズ210の駆動方向を決定した。しかし、フォーカスレンズ210の駆動方向を決定する方法は、ウォブリング動作に基づく方法だけに限定しない。たとえば、位相差検出方式の焦点検出処理を行うための焦点検出素子をカメラボディ100や300にさらに設けて、その焦点検出素子から出力される焦点検出信号に基づいて算出されるデフォーカス量の正負からフォーカスレンズ210の駆動方向を決定してもよい。この焦点検出素子を用いる駆動方向の決定方法は、ステップS101やステップS401において、ウォブリング動作により焦点評価値が変化しないときにフォーカスレンズ210を駆動しなくてもよいことを確認するために補助的に実施することにしてもよい。
23,33 基準位置
100,300 カメラボディ
101,301 撮像素子
150,350 ボディコントローラ
200,400 撮影レンズ
210 フォーカスレンズ
211 フォーカスレンズ駆動部
212 フォーカスレンズ位置検出部
220 ウォブリングレンズ
221 ウォブリングレンズ駆動部
222 ウォブリングレンズ位置検出部
302 撮像素子駆動部
303 撮像素子位置検出部
Claims (10)
- 第1レンズと第2レンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像素子と、 前記撮像素子から出力された信号に基づいて生成された画像の評価値を算出する評価値算出部と、
前記光学系の像を前記撮像素子へ合焦させる合焦動作を指示する指示部と、
前記指示部により合焦動作が指示されると、前記第1レンズを一方向に移動させながら前記評価値を複数回算出し、前記第1レンズを停止させた後、前記第2レンズを移動させる制御を行う制御部と、
を有する焦点検出装置。 - 請求項1に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記評価値の値が減少に転ずると前記第1レンズを停止させる、焦点検出装置。 - 第1レンズと第2レンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号に基づいて生成された画像の評価値を算出する評価値算出部と、
前記光学系の像を前記撮像素子へ合焦させる合焦動作を指示する指示部と、
前記指示部により合焦動作が指示されると、前記第1レンズを一方向に移動させながら前記評価値を複数回算出し、前記評価値が減少に転じた後に、前記第2レンズを移動させる制御とを行う制御部と、
を有する焦点検出装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記第1レンズの単位移動量あたりの前記光学系の像の移動量と、前記第2レンズの単位移動量あたりの前記光学系の像の移動量とに基づいて、前記第2レンズを移動させる、焦点検出装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記第2レンズの移動により前記光学系の像が移動する方向が、前記第1レンズの移動により前記光学系の像が移動する方向と反対になるように、前記第2レンズを駆動させる、焦点検出装置。 - 請求項1、2、および請求項1を引用する請求項4、5のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記第1レンズを一方向に移動させながら、前記第2レンズを第1方向と前記第1方向と反対方向の第2方向とに繰り返し移動させる、焦点検出装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記第1レンズを移動させている間は、前記第2レンズは停止させる、焦点検出装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
前記制御部は、前記第1レンズを移動させるより前に前記第2レンズを移動させ、前記第2レンズの移動が終了した後に、前記第1レンズの移動を開始させる、焦点検出装置。 - 第1レンズと第2レンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号に基づいて生成された画像の評価値を算出する評価値算出部と、
前記光学系の像を前記撮像素子へ合焦させる合焦動作を指示する指示部と、
前記指示部により合焦動作が指示されると、前記第1レンズを一方向に移動させながら前記評価値を算出し、前記第1レンズを停止させた後、前記撮像素子を移動させる制御を行う制御部と、
を有する焦点検出装置。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の焦点検出装置を有する撮像装置。
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