JP6153419B2

JP6153419B2 - 自動焦点調節装置、レンズ装置、自動焦点調節方法及びプログラム

Info

Publication number: JP6153419B2
Application number: JP2013167167A
Authority: JP
Inventors: 聡小野; 吉田　智一; 智一吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: US9618826B2; US20150042868A1; JP2015036692A

Description

本発明は、カメラシステムなどにおける自動焦点調節装置、自動焦点調節方法などに関し、特にレンズの駆動方法の技術に関するものである。

自動焦点調節の制御方式は、大きく分けて２種類ある。１つは、ワンショット（すなわちシングルＡＦ）方式で、静止している被写体の撮影用で、シャッターボタンの半押しなどでオートフォーカス（ＡＦ）が作動し始め、合焦後はフォーカスロックするものである。もう１つは、ＡＩサーボ（すなわちコンティニュアスＡＦなどのＡＦ）方式で、移動している被写体の撮影用で、シャッターを完全にオフしない限り周期的に焦点検出およびレンズ駆動を続ける。

従来、レンズの距離環（すなわちピントズレを無くするようにレンズを駆動操作するピント操作部材）の駆動は、停止精度を優先すると時間がかかり、駆動時間を優先すると停止精度が落ちるという駆動時間と停止精度間にトレードオフの関係がある。しかしながら、現状、カメラで設定できるのは、距離環駆動量と駆動速度のみである。ワンショットの場合は、撮影者が合焦を確認してからシャッターを押すため、シャッターが押されていない限り、停止精度を優先すべきである。ＡＩサーボの場合は、動体へ追従中に所定時間内に距離環駆動が間に合わないならば、停止精度より駆動時間を優先すべきである。

こうした技術に関して、特許文献１は次のようなカメラを開示している。すなわち、動体予測制御を行うカメラにおいて、焦点調節レンズ位置が駆動目標位置に達せず、レンズ駆動初期期間内にレンズ駆動が停止しない場合は、レンズ駆動期間延長手段と再動体予測演算手段により所定の延長期間を設定する。そして、レンズ制御手段は、駆動期間延長時は再動体予測演算手段により算出された目標位置で焦点調節レンズの駆動制御を行う。

特開２００９−１２８６１１号公報

しかし、カメラで設定できるのが距離環駆動量と駆動速度のみでは、カメラはいつ駆動完了するのか分からず、ワンショットモードとＡＩサーボモードの要求に応えることができない。図９に、従来例のこうした事情を図式化したものを示す。また、上述の特許文献１に開示された従来技術では、次第に単位時間あたりの駒数（コマ速）が落ちて、限界性能も落ちるだけということになりやすい。本発明の目的は、レンズの加減速制御や駆動時間をカメラで制御することを可能にし、ワンショットやＡＩサーボのモードごとに最適なピント操作部材の駆動制御が実現できる自動焦点調節装置、自動焦点調節方法などを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置における自動焦点調節装置は、被写体像を撮像素子に形成する撮影光学系と、前記撮影光学系に含まれるレンズを駆動するピント操作部材を含むレンズ駆動ユニットと、前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御する第２の制御手段と、を備えるレンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置の焦点調節装置であって、被写体像のピントズレを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果から前記ピント操作部材の駆動量を取得し、設定された自動焦点調節の制御方式に応じて前記ピント操作部材の駆動許容時間を取得する第１の制御手段と、を備え、前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段からの前記ピント操作部材の駆動量と駆動許容時間に基づき、駆動許容時間を満たすように前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御することを特徴とする。また、カメラ本体側からレンズ側へ、レンズを駆動するピント操作部材の駆動量を通信するカメラシステムにおける自動焦点調節方法であって、カメラ本体側で、設定された自動焦点調節の制御方式に応じたピント操作部材の駆動許容時間を取得する工程と、カメラ本体側からレンズ側へ、被写体像のピントズレに応じた前記ピント操作部材の駆動量と、前記ピント操作部材の前記駆動許容時間とを送信する工程と、レンズ側で、前記駆動許容時間を満たすようにピント操作部材の駆動制御態様を切り替える工程と、を有する。

本発明によれば、自動焦点調節の制御方式に応じて、すなわちワンショットやＡＩサーボのモードごとに好適なピント操作部材の駆動制御が実現できる。

本発明が適用されるカメラシステムの例を示す図。本発明の自動焦点調節装置におけるカメラ本体側の駆動制御例を示すフロー。本発明で使用するＡＩサーボ用の距離環駆動許容時間テーブルの例の図。本発明の自動焦点調節装置におけるレンズ側の駆動制御例を示すフロー。本発明の自動焦点調節装置におけるレンズ側の加速制御例を示すフロー。本発明の自動焦点調節装置におけるレンズ側の減速制御例を示すフロー。ワンショットモード時のレンズの駆動例を説明する図。ＡＩサーボモード時のレンズの駆動例を説明する図。従来のレンズ駆動方法を説明する図。

本発明では、被写体像を撮像素子に形成するためのレンズを駆動するピント操作部材を含むレンズ駆動ユニットと、被写体像のピントズレを検出する検出手段と、を含む構成において、次の如き制御を行う。すなわち、検出手段の検出結果からピント操作部材の駆動量を取得すると共に、設定された自動焦点調節の制御方式に応じてピント操作部材の駆動許容時間を取得する。そして、これらの駆動量と駆動許容時間に基づき、駆動許容時間を満たすようにピント操作部材すなわちレンズの駆動制御態様を制御する。駆動許容時間を満たすとは、その駆動許容時間の内でピント操作部材すなわちレンズの駆動が行われることである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図８を参照して、本実施形態に係る自動焦点調節装置ないし方法を採用するカメラシステムを説明する。

図１は、本実施形態におけるカメラシステムの構成図である。１は、第２の制御手段であるレンズＭＰＵで、レンズの制御を行う。ＭＰＵ１には、メモリが内蔵されておりレンズを制御するためのプログラムが格納されている。２は、ピント操作部材を含むレンズ駆動ユニットで、レンズＭＰＵ１の指示でレンズの駆動制御を行う。３は絞り駆動ユニットで、レンズＭＰＵ１の指示で絞りの駆動制御を行う。

４は、第１の制御手段であるカメラＭＰＵで、カメラ全体の制御を行う。ＭＰＵ４には、メモリが内蔵されておりカメラを制御するためのプログラムが格納されている。５はミラー駆動ユニットで、カメラのカメラＭＰＵ４の指示でメインミラーの駆動を行う。６はデフォーカス量検出ユニットで、ピントのズレ量を検出する。７は撮影ユニットで、カメラＭＰＵ１の指示で撮影全体を制御する。レンズを通して被写体の像が撮像素子に形成され、撮影ユニット７は撮像素子からの信号を処理し、この処理信号を用いて、例えば、画像がカメラＭＰＵ１の指示で表示パネルに表示される。８は測光ユニットで、明るさを検出する。９はEEPROMで、カメラの制御に必要な各種パラメータが格納されている。

１０は記録ユニットで、カメラＭＰＵ１の指示で、撮影された画像の記録を行う。１１はダイヤル/ＳＷユニットで、操作者がカメラに指示を与える操作部材である。１２は表示ユニットで、撮影した画像とその画像情報、カメラの各種情報、カメラの設定情報などを、表示パネル上に表示する。カメラとレンズは、マウントを通して結合され、レンズＭＰＵ１とカメラＭＰＵ４の間で各種情報が通信可能となっている。

本実施形態のカメラ本体側の駆動制御方法ないし態様を図１のカメラシステム構成図と図２のフローチャートと図３の距離環駆動許容時間の算出テーブルを使用して説明する。Ｓ２１において、ダイヤル/ＳＷユニット１１からＡＦモードを選択する。Ｓ２２において、ダイヤル/ＳＷユニット１１からコマ速を設定する。Ｓ２３において、カスタムファンクションのコマ速優先か被写体追随優先を選択する。カメラの操作者がＳ２１〜Ｓ２３を省略した場合は、カメラの電源投入時に予め決められたＡＦモード、コマ速、カスタムファンクション設定で動作する。Ｓ２４において、ＡＩサーボモードかどうかを判定し、ＡＩサーボモードならばＳ２５に進み、ＡＩサーボモードでないならば、すなわちワンショットモードならばＳ２６に進む。以上のように、ＡＩサーボモードの時に、ＡＩサーボモードのコマ速優先か被写体追随優先かの選択に係るカスタムファンクションの設定に応じた駆動許容時間を通信することができる。

Ｓ２５において、図３の距離環駆動許容時間テーブルからＡＩサーボモード用の短い距離環駆動許容時間を算出する。図３のテーブルには、コマ速、コマ速優先設定、被写体追随優先設定の組合せにおける最適な駆動許容時間が記載され、EEPROM９に格納されている。テーブル記載の駆動許容時間は、シミュレーションや実測等で決定したそれぞれの設定状態における最適値である。Ｓ２５におけるＡＩサーボモード用の短い距離環駆動許容時間の別の算出方法としては次の如き方法も可能である。すなわち、シャッター半押し中はＡＦの測距周期（例えば１００msec）、シャッターが全押しされたらシャッターが押されてから露光を開始するまでの時間（例えば５５msec）を、距離環駆動許容時間として算出する。また、連写中は次の露光タイミングまでの時間（コマ速で異なる）を、距離環駆動許容時間として算出する。以上のように、自動焦点調節の制御方式がＡＩサーボモードの時に、ＡＩサーボモードの設定コマ速に応じた駆動許容時間を通信することができる。

ワンショットの場合は、静止している被写体撮影用なので、停止精度優先のレンズ駆動とするため、駆動許容時間を無制限とする。したがって、Ｓ２６において、ワンショットモード用の長い距離環駆動許容時間を算出する。つまり、ワンショットモードの時は、ＡＩサーボモードの時より長い駆動許容時間を通信し、ＡＩサーボモードの時は、ワンショットモードの時より短い駆動許容時間を通信する。Ｓ２７において、カメラＭＰＵ４からレンズＭＰＵ１へ距離環許容時間を送信する。Ｓ２８において、カメラＭＰＵ４からレンズＭＰＵ１へ駆動量を送信する。この駆動量は、ピントズレを検出する検出手段であるデフォーカス量検出ユニット６により検出されたピントのズレ量（検出結果）に基づいてカメラＭＰＵ１で算出される。

本実施形態のレンズ側の駆動制御方法を図１のカメラシステム構成図と図４〜図６のフローチャートで説明する。図４のＳ４１において、レンズＭＰＵ１はカメラＭＰＵ４から送信された駆動許容時間と駆動量を受信する。Ｓ４２において、受信した駆動許容時間と駆動量からレンズの加速制御を行う。Ｓ４２のフローを図５のフローチャートに示す。Ｓ５１において、距離環駆動許容時間を十分満たせるか判断し、満たせる場合はＳ５２に進み、満たせない場合はＳ５３に進む。Ｓ５２においては、レンズ駆動を穏やかに加速する。駆動許容時間が十分満たせない場合であるＳ５３においては、Ｓ５２の加速度より大きい加速度でレンズ駆動を急激に加速する。加速制御が終了したならば、Ｓ４３において、レンズ駆動を等速制御に切り替える。

次にＳ４４において、受信した駆動許容時間と駆動量からレンズの減速制御を行う。Ｓ４４のフローを図６のフローチャートに示す。Ｓ６１において、レンズ駆動ユニット２の特性（アクチュエータの性能等）から距離環駆動許容時間を十分満たせるか判断し、十分満たせる場合はＳ６２に進み、十分満たせない場合はＳ６３に進む。Ｓ６２において、レンズ駆動を穏やかに減速する。Ｓ６３において、レンズ駆動ユニット２の特性（アクチュエータの性能等）から駆動許容時間をぎりぎり満たせるか判断し、ぎりぎり満たせる場合はＳ６４に進み、満たせない場合はＳ６５に進む。Ｓ６４においては、Ｓ６２の減速度より大きい減速度でレンズ駆動を急激に減速する。Ｓ６５においては、レンズ駆動は減速させない。以上のように、レンズ側が受信した駆動量に対して駆動許容時間が十分満たせる場合は、ピント操作部材の減速を穏やかにし、駆動許容時間がぎりぎり満たせる場合は、前記十分満たせる場合と比べてピント操作部材の減速を急激にする。また、自動焦点調節の制御方式がＡＩサーボモードである際、レンズ側が受信した駆動量に対して駆動許容時間が間に合わないとき、カメラ本体側からピント操作部材の駆動量が更新されることを期して目標位置に到達するまでピント操作部材を減速しない。つまり、駆動時間が間に合わないとき、カメラから駆動量が更新されることを期待した加減速制御を行う。具体的には目標位置に到達するまでピント操作部材を減速しない。カメラが距離環駆動量を更新しないときには、ピント操作部材及びレンズは大きくオーバランすることになる。

図７は、ワンショットモード時のレンズの駆動状態ないし態様を説明したものである。これは、図５の加速制御のフローチャートでＳ５１→Ｓ５２のフローが実行されと共に図６の減速制御のフローチャートでＳ６１→Ｓ６２のフローが実行された時のレンズの駆動状態を図式化したものである。図８は、ＡＩサーボモード時のレンズの駆動状態を説明したものである。これは、図５の加速制御のフローチャートでＳ５１→Ｓ５３のフローが実行されると共に図６の減速制御のフローチャートでＳ６１→Ｓ６３→Ｓ６５のフローが実行された時のレンズの駆動状態を図式化したものである。ＡＩサーボモードの時は、カメラから駆動命令が次々と来るので、レンズ駆動を減速させなくてもレンズが目標停止位置から大きくかけ離れることはない。図５の加速制御のフローチャートでＳ５１→Ｓ５３のフローが実行されと共に図６の減速制御のフローチャートでＳ６１→Ｓ６３→Ｓ６４のフローが実行された時は、図７の加速制御でより急激に加速され、減速制御でより急激に減速されるレンズの駆動態様となる。

（他の実施形態）
本発明の目的は、自動焦点調節方法及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラムに係る以下の実施形態によって達成することもできる。即ち、前述した実施形態の機能（カメラＭＰＵ、レンズＭＰＵなどの機能）を実現するソフトウェアのプログラムコードを格納した記憶媒体を、カメラシステムに供給する。そして、そのシステムのコンピュータ（またはＣＰＵ、ＭＰＵなど）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し上記機能を実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上記実施形態の機能を実現することになり、自動焦点調節を行うためのプログラム、これを格納した記憶媒体は本発明を構成することになる。もちろん、プログラムは通信回線を介してカメラシステムに供給されてもよい。詳細には、自動焦点調節方法は次のステップを有する。カメラ本体側で、設定された自動焦点調節の制御方式に応じたピント操作部材の駆動許容時間を取得する工程。カメラ本体側からレンズ側へ、被写体像のピントズレに応じたピント操作部材の駆動量を通信する際に、カメラ本体側から、自動焦点調節の制御方式に応じた前記ピント操作部材の駆動許容時間をも通知する工程。レンズ側で、前記駆動許容時間を満たすようにピント操作部材の駆動制御態様を切り替える工程。

本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１…レンズＭＰＵ（第２の制御手段）、２…レンズ駆動ユニット（ピント操作部材）、４…カメラＭＰＵ（第１の制御手段）、５…ミラー駆動ユニット、６…デフォーカス量検出ユニット（検出手段）、７…撮影ユニット

Claims

被写体像を撮像素子に形成する撮影光学系と、
前記撮影光学系に含まれるレンズを駆動するピント操作部材を含むレンズ駆動ユニットと、
前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御する第２の制御手段と、を備えるレンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置の焦点調節装置であって、
被写体像のピントズレを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果から前記ピント操作部材の駆動量を取得し、設定された自動焦点調節の制御方式に応じて前記ピント操作部材の駆動許容時間を取得する第１の制御手段と、を備え、
前記第２の制御手段は、
前記第１の制御手段からの前記ピント操作部材の駆動量と駆動許容時間に基づき、駆動許容時間を満たすように前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御することを特徴とする自動焦点調節装置。
前記第１の制御手段は、前記第２の制御手段へ前記ピント操作部材の駆動量及び前記ピント操作部材の駆動許容時間を送信することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
自動焦点調節の制御方式はワンショットモード及びＡＩサーボモードであり、
前記第１の制御手段は、
前記ワンショットモードの時に、前記ＡＩサーボモードの時より長い駆動許容時間を取得し、
前記ＡＩサーボモードの時は、前記ワンショットモードの時より短い駆動許容時間を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動焦点調節装置。
自動焦点調節の制御方式はワンショットモード及びＡＩサーボモードであり、
前記第１の制御手段は、
前記ＡＩサーボモードの時に、前記ＡＩサーボモードの設定コマ速に応じた駆動許容時間を取得することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の自動焦点調節装置。
自動焦点調節の制御方式はワンショットモード及びＡＩサーボモードであり、
前記第１の制御手段は、
前記ＡＩサーボモードの時に、コマ速優先か被写体追随優先かの選択に係るカスタムファンクションの設定に応じた駆動許容時間を取得することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の自動焦点調節装置。
被写体像のピントズレを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果から前記ピント操作部材の駆動量を取得し、設定された自動焦点調節の制御方式に応じて前記ピント操作部材の駆動許容時間を取得する第１の制御手段と、を備える撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、
前記被写体像を撮像素子に形成する撮影光学系と、
前記撮影光学系に含まれるレンズを駆動するピント操作部材を含むレンズ駆動ユニットと、
前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御する第２の制御手段と、を備え、
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段からの前記ピント操作部材の駆動量と駆動許容時間に基づき、駆動許容時間を満たすように前記ピント操作部材の駆動制御態様を制御することを特徴とするレンズ装置。
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から、前記ピント操作部材の駆動量及び前記ピント操作部材の駆動許容時間を受信することを特徴とする請求項６に記載のレンズ装置。
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段から受信した前記駆動許容時間の内で前記ピント操作部材の駆動が行われるように、前記ピント操作部材の駆動制御態様を切り替えることを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
前記第２の制御手段は、前記第１の制御手段からの受信した前記ピント操作部材の駆動量と駆動許容時間に基づいて前記ピント操作部材の駆動速度を制御することで、前記駆動制御態様を制御することを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記第２の制御手段は、
前記駆動量に対して前記駆動許容時間が十分満たせない場合は、前記駆動許容時間が十分満たせる場合と比べて前記ピント操作部材の加速を急激にすることを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載のレンズ装置。
前記第２の制御手段は、
前記駆動量に対して前記駆動許容時間がぎりぎり満たせる場合は、前記駆動許容時間が十分満たせる場合と比べて前記ピント操作部材の減速を急激にすることを特徴とする請求項６から１０の何れか１項に記載のレンズ装置。
自動焦点調節の制御方式がＡＩサーボモードである際、前記第２の制御手段は、前記駆動量に対して前記駆動許容時間が間に合わないとき、目標位置に到達するか、前記駆動量が更新されるまで前記ピント操作部材を減速しない制御を行うことを特徴とする請求項６から１１の何れか１項に記載のレンズ装置。
カメラ本体側からレンズ側へ、レンズを駆動するピント操作部材の駆動量を通信するカメラシステムにおける自動焦点調節方法であって、
カメラ本体側で、設定された自動焦点調節の制御方式に応じたピント操作部材の駆動許容時間を取得する工程と、
カメラ本体側からレンズ側へ、被写体像のピントズレに応じた前記ピント操作部材の駆動量と、前記ピント操作部材の前記駆動許容時間とを送信する工程と、
レンズ側で、前記駆動許容時間を満たすようにピント操作部材の駆動制御態様を切り替える工程と、
を有することを特徴とする自動焦点調節方法。
自動焦点調節を行うためのプログラムであって、
請求項１３に記載の自動焦点調節方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。