JP6363855B2 - レンズ装置、撮像装置、撮像システムの制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

レンズ装置、撮像装置、撮像システムの制御方法、プログラム、記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、一眼レフタイプのデジタルカメラなどのカメラシステムにおけるレンズの駆動技術に関するものである。
撮像装置の自動焦点調節における制御方式は、大きく分けて2種類ある。ひとつは、ONE−SHOT方式で、静止している被写体の撮影用であり、AF動作をさせて合焦した後はフォーカスロックするものである。もうひとつは、AI−SERVO方式で、移動している被写体の撮影用であり、AF動作を完全にオフにしない限りは周期的に焦点検出および必要に応じたレンズ駆動を続けるものである。
通常、AFレンズは、モータによりフォーカスレンズが駆動されピント合わせが行われる。従来より、フォーカスレンズの駆動では、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トレードオフの関係があるが、現状のカメラで設定できるのは、フォーカスレンズの駆動量と駆動速度のみである。
ONE−SHOT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、駆動時間より停止精度を優先すべきである。AI−SERVOの場合は、動体へ追従中に所定時間内にフォーカスレンズの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。
特許文献1では「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、上記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、所定の延長期間を設定するレンズ駆動期間延長手段と再動体予測演算手段とを具備し、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ことを特徴とするカメラ」が開示されている。
特開2009−128611号公報
しかしながら、カメラで設定できるのがフォーカスレンズの駆動量と駆動速度のみでは、カメラではいつ駆動が完了するのかがわからず、ONE−SHOTモードとAI−SERVOモードの要求に応えることができない。図13にこの様子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、どんどんコマ速が落ちて、限界性能も落ちるだけという問題がある。
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ONE−SHOTやAI−SERVOのモードごとに最適なフォーカスレンズの駆動制御を実現できるカメラシステムを提供することである。
本発明に係わるレンズ装置は、撮像装置に装着可能なレンズ装置であって、フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報を受信する受信手段と、前記フォーカスレンズの駆動目標位置が時系列的に変化しているか否かを判定する判定手段と、前記駆動目標位置が時系列的に変化していない場合と、前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値未満の場合には、第1のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御し、前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値以上の場合には、前記第1のモードよりも速制御急な第2のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ONE−SHOTやAI−SERVOのモードごとに最適なフォーカスレンズの駆動制御を実現することが可能となる。
本発明の一実施形態に係わるカメラシステムの構成を示す図。 一実施形態におけるカメラ側の撮影制御方法を表すフローチャート。 レンズ通信定義を示す図。 一実施形態におけるレンズ側の通信制御方法を表すフローチャート。 カメラのSW1がオンの状態におけるレンズ通信を説明する図。 カメラの連写中におけるレンズ通信を説明する図。 絞り駆動時間を説明する図。 一実施形態におけるレンズ駆動方法を説明する図。 レンズ側のレンズ駆動制御の設定を表すフローチャート。 レンズ側のレンズ駆動制御の設定を表すフローチャート。 ONE−SHOTモード時のレンズの駆動方法を説明する図。 AI−SERVOモード時のレンズの駆動方法を説明する図。 従来のレンズ駆動方法を説明する図。
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。既に述べたように、撮像装置の自動焦点調節における制御方式は、大きく分けて2種類ある。ひとつは、静止している被写体の撮影用であり、AF動作をさせて合焦した後はフォーカスロックするものであり、本実施形態では「ONE−SHOT」モードと呼ぶ。もうひとつは、移動している被写体の撮影用であり、AF動作を完全にオフにしない限りは周期的に焦点検出および必要に応じたレンズ駆動を続けるものであり、本実施形態では、「AI−SERVOモード」と呼ぶ。
図1は、本発明の撮像装置の一実施形態に係わるカメラシステムの構成を示す図である。図1において、1はカメラMPUで、カメラ全体の制御を行う。カメラMPU1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。2はミラー駆動ユニットで、カメラMPU1の指示でメインミラー2a及びサブミラー2bの駆動を行う。
3はサブミラー2bで反射された光を受光する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。4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。5はシャッター駆動ユニットで、カメラMPU1の指示でシャッター22の駆動を行う。6は測光ユニットで、被写体の明るさを検出する。7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。
8は記録ユニットで、カメラMPU1の指示により撮像素子21で撮影された画像の記録を行う。9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。10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23上に表示する。11はレンズ通信回路で、レンズ1と通信を行うための回路である。
12はレンズMPUで、レンズ200の制御を行う。レンズMPU12にはメモリが内蔵されておりレンズ200を制御するためのプログラムが格納されている。201は被写体像を結像させるためのレンズ群であり、202は撮像素子21上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズである。なお、レンズ群201は便宜上1枚のレンズで表現されているが実際は複数枚のレンズあるいはレンズ群で構成されている。また、フォーカスレンズ202を1枚のレンズで表わしているが、複数枚のレンズの連携により焦点位置を移動させるように構成してもよく、その場合のフォーカスレンズの位置とは、複数枚のレンズの連携により合わされた焦点位置を意味するものとする。13はレンズ駆動ユニットで、レンズMPU12の指示でレンズ群201及びフォーカスレンズ202の駆動制御を行う。14は絞り駆動ユニットで、レンズMPU12の指示で絞り203の駆動制御を行う。15はカメラと通信を行うためのカメラ通信回路である。
レンズ200は、マウント204を通してカメラ100に装着され、カメラMPU1とレンズMPU12との間で各種情報が通信可能となっている。
図2は、一実施形態における撮影処理の手順を示すフローチャートである。
ステップS201では、ダイヤル/SWユニット11の操作部材を用いてAF(オートフォーカス)モードを選択する。カメラの操作者がこのステップS201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モード設定で動作する。
ステップS202では、カメラのレリーズボタンの半押しでオンとなるスイッチSW1の状態を判別し、スイッチSW1がオンの場合はステップS204に進み、そうでなければステップS203に進む。ステップS203では、コマンド:IS制御のレンズ通信を行う。
カメラ100とレンズ200の間の通信(レンズ通信)の定義を図3に示す。カメラ100からレンズ200に送られるデータ1の内容が、00の場合はカメラのSW1がオフ状態、01の場合はカメラのSW1がオン状態、02の場合はカメラがミラーアップ状態、03の場合はカメラが露光状態である。ステップS203では、カメラがSW1オフ状態であることを示す通信を行いステップS201に戻る。
ステップS204では、コマンド:IS制御のレンズ通信を行う。レンズ通信定義は上記で図3を用いて説明した通りである。ステップS204では、カメラがSW1オン状態であることを示す通信を行う。
ステップS205では、デフォーカス量検出ユニット3を用いて焦点検出処理を行う。ステップS206では、上記の焦点検出処理の出力に基づいた判定を行い、合焦であればステップS208に進み、そうでなければステップS207に進む。
ステップS207では、上記の焦点検出処理の出力に基づいて、デフォーカス量分のフォーカスレンズ駆動を行うためにコマンド:レンズ駆動のレンズ通信を行う。レンズ通信定義を図3に示す。カメラ100からレンズ200にレンズ駆動量を伝える。
ステップS208では、カメラ100のスイッチSW1の状態を判別し、スイッチSW1がオンの場合はステップS209に進み、そうでなければステップS203に戻る。ステップS209では、カメラ100のレリーズボタンの全押しでオンとなるスイッチSW2の状態を判別し、スイッチSW2がオンの場合はステップS210に進み、そうでなければステップS204に戻る。
ステップS210では、絞り203を駆動するためにコマンド:絞り駆動のレンズ通信を行う。レンズ通信定義を図3に示す。カメラ100から絞り203の駆動量をレンズ200に伝える。また、レンズ200からは絞り駆動に必要な予測時間が返される。
ステップS211では、コマンド:IS制御のレンズ通信を行う。レンズ通信定義は上記で図3を用いて説明した通りである。ステップS211では、カメラ100がミラーアップ状態であることを示す通信を行う。
ステップS212では、ミラー駆動ユニット2を用いてメインミラー2aのミラーアップを行う。ステップS213では、露光準備が完了するまで待機する。露光準備完了とは、ミラーアップ動作と絞り駆動がともに完了していることを意味する。
ステップS214では、コマンド:IS制御のレンズ通信を行う。レンズ通信定義は上記で図3を用いて説明した通りである。ステップS214では、カメラが露光開始状態であることを示す通信を行う。
ステップS215では、シャッター駆動ユニット5を用いてシャッター22の制御を行う。また、撮像ユニット4を用いて撮像素子21から画像データの読み取り等を行い現象処理等を開始する。
ステップS216では、ミラー駆動ユニット2を用いてメインミラー2aのミラーダウン動作を行う。ステップS217では、絞り203を駆動するためにコマンド:絞り駆動のレンズ通信を行う。レンズ通信定義を図3に示す。絞り203を開放に駆動する駆動量をレンズ200に伝える。また、レンズ200からは絞り駆動に必要な予測時間が返される。
ステップS218では、撮像ユニット4と記録ユニット8を用いて記録処理を行う。ステップS219では、カメラ100のスイッチSW2の状態を判別し、スイッチSW2がオンの場合はステップS205に戻り、そうでなければステップS201に戻る。以上で、一連の撮影処理を終了する。
図4は、一実施形態のレンズ通信制御の手順を示すフローチャートである。
ステップS301では、カメラ100からコマンドを受信するまで待機する。ステップS302では、受信したコマンドを判別し、受信したコマンドがレンズ駆動量通信である場合はステップS304に進み、そうでない場合はステップS303に進む。ステップS303では、コマンドに応じたレンズ通信処理を行いステップS301に戻る。
ステップS304では、カメラ100からレンズ駆動量を受信する。ステップS305では、レンズ駆動量と受信時刻を記憶する。ステップS306では、駆動目標の解析を行う。駆動目標の解析について詳しく説明する。
図5にカメラがSW1オン状態におけるレンズ通信の状態を示す。カメラのSW1がオン状態においては、一定の周期で焦点検出動作が行われる。このため、カメラから送信されるレンズ駆動命令の送信周期(図5の(A))を計測することで、フォーカスレンズ202の駆動許容時間、すなわち、レンズ駆動が可能な時間を算出することができる。
図6にカメラが連写中の状態におけるレンズ通信の状態を示す。カメラが連写中の状態においては、所定のタイミングでIS制御通信(露光)とレンズ駆動通信(要求通信)が発生する。このIS制御通信(露光)の通信周期(図6の(A))を測定することで駒速を算出することができる。
また、レンズ駆動通信からIS通信(露光)までの時間(図6の(C))を測定することで、連写中のフォーカスレンズ202の駆動許容時間を算出することができる。また、連写1駒目においては、前述のステップS210においてカメラ100から送信された絞り駆動命令で指示された絞り駆動に必要な時間から、フォーカスレンズ202の駆動許容時間を算出することができる。
図7に絞り駆動時間を示す。絞り段数に応じて絞り駆動時間が変化する。絞り駆動が完了してから露光が開始されるため、絞り駆動時間をフォーカスレンズ202の駆動許容時間として算出することができる。
以上のように、フォーカスレンズ202の駆動許容時を算出することで、カメラから送信されたレンズ駆動量に対してフォーカスレンズ202の駆動許容時間が満足できるか否かをレンズ200自身が判断できるようになる。
また、図8は、被写体が遠方から一定速度で近づいてくる場合の、時間とフォーカスレンズ202の位置を示した図である。被写体が遠方では所定時間における距離環位置の変化(レンズ駆動量)が小さいが、被写体が近づくにつれ、所定時間におけるフォーカスレンズの位置の変化(レンズ駆動量)が大きくなることが分かる。たとえば、被写体が近づいてきてフォーカスレンズの駆動量が大きくなりフォーカスレンズの駆動許容時間を満足できない場合はレンズ自身が判別して駆動制御を切り替えることが可能となる。
図4の説明に戻り、ステップS307では、IS制御通信を受信しているか否かを判別し、IS制御通信を受信していればステップS308に進み、そうでなければステップS309に進む。
ステップS308では、駆動制御設定1の処理を行う。駆動制御設定1の処理は後述する。ステップS309では、駆動制御設定2の処理を行う。駆動制御設定2の処理は後述する。
ステップS310では、前述の駆動制御設定1または駆動制御設定2で設定された駆動制御に従ってレンズの駆動制御を行う。ステップS311では、レンズ通信制御の処理を終了する。
図9は本発明の一実施形態における駆動制御設定1の手順を示すフローチャートである。
ステップS401では、駆動目標の位置が時系列的に変化しているか否かを判別し、時系列的に変化している場合はステップS402に進み、そうでない場合はステップS403に進む。
ステップS402では、駆動目標までのフォーカスレンズの駆動量を判別し、駆動量が所定の値よりも小さい場合はステップS403に進み、そうでない場合はステップS404に進む。ステップS403では、フォーカスレンズの加減速制御の設定を緩やかに設定する。ステップS404では、フォーカスレンズの加減速制御の設定を駆動量が所定の値よりも小さい場合に比較して急激に設定する。ステップS405では、駆動制御設定1の処理を終了する。
図10は本発明の一実施形態における駆動制御設定2の手順を示すフローチャートである。
ステップS501では、前述のコマンド:IS制御の通信から得られるレリーズタイムラグの時間を判別し、レリーズタイムラグが所定の時間よりも長い場合はステップS502に進み、そうでない場合はステップS503に進む。
ステップS502では、駆動目標までのフォーカスレンズの駆動量を判別し、フォーカスレンズの駆動量が所定の値よりも小さい場合はステップS503に進み、そうでない場合はステップS504に進む。ステップS503では、フォーカスレンズの加減速制御の設定を緩やかに設定する。ステップS504では、フォーカスレンズの加減速制御の設定を駆動量が所定の値よりも小さい場合に比較して急激に設定する。ステップS505では、駆動制御設定2の処理を終了する。
図11は、レンズ駆動の加減速制御を緩やかに設定した場合を説明したもので、図9の駆動制御設定1のフローチャートにおいて、駆動目標が時系列的に変化していない場合(ステップS401のNO)のレンズの駆動状態を図式化したものである。この駆動状態は、図9において駆動目標が時系列的に変化しているが(ステップS401のYES)、駆動目標までの駆動量が小さい場合(ステップS402のYES)にも適用される。または、図10の駆動制御設定2のフローチャートにおいて、レリーズタイムラグが長く(ステップS501のYES)、駆動目標までの駆動量が小さい場合(ステップS502のYES)にも適用される。
従来と異なり、レンズ駆動目標が時系列的に変化しているか否か、レリーズタイムラグの情報、駆動目標までの駆動量をレンズ自身が判定することで、レンズはフォーカスレンズの駆動速度を必要十分な速度まで落とすことが可能となる。これにより、間欠駆動におけるレンズの停止時間を短くすること、すなわちフォーカスレンズをより滑らかに駆動でき、AI−SERVOで移動する被写体の追従に適したフォーカスレンズの駆動制御が実現できる。
図12は、レンズ駆動の加減速制御を急激に設定した場合を説明したものである。そして、図9の駆動制御設定1のフローチャートにおいて、駆動目標が時系列的に変化していて(ステップS401のYES)、駆動目標までの駆動量が大きい場合(ステップS402のNO)のレンズの駆動状態を図式化したものである。この駆動状態は、図10の駆動制御設定2のフローチャートにおいて、レリーズタイムラグが短い(ステップS501のNO)、またはレリーズタイムラグは長いが(ステップS501のYES)、駆動目標までの駆動量が大きい場合(ステップS502のNO)にも適用される。
従来と異なり、レンズ駆動目標が時系列的に変化しているか否か、レリーズタイムラグの情報、駆動目標までの駆動量をレンズ自身が判定することで、停止精度より駆動時間を優先した急激な加速や減速が可能となる。さらに必要に応じて、目標位置までフォーカスレンズの駆動速度を落とさないことも可能となる。これにより、カメラが目標とするフォーカスレンズの位置へ最短で駆動することができる。
またこの駆動制御では、フォーカスレンズはカメラの当初の目標位置に対して大きくオーバランすることになる。しかし、AI−SERVOモードの時は、レンズ駆動を減速させなくとも、カメラから駆動命令が周期的に次々と来るので、最終的なカメラの目標停止位置からかけ離れることはない。逆に不必要な減速処理を省くことが可能となるので、AI−SERVOで特に高速で移動する被写体の追従に適したフォーカスレンズの駆動制御が実現できる。
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (10)

  1. 撮像装置に装着可能なレンズ装置であって、
    フォーカスレンズと、
    前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報を受信する受信手段と、
    前記フォーカスレンズの駆動目標位置が時系列的に変化しているか否かを判定する判定手段と、
    前記駆動目標位置が時系列的に変化していない場合と、前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値未満の場合には、第1のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御し、
    前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値以上の場合には、前記第1のモードよりも速制御急な第2のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御するコントローラと、
    を備えることを特徴とするレンズ装置。
  2. 前記コントローラは、前記撮像装置からの前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報の受信周期に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動許容時間を算出し、前記フォーカスレンズの移動にかかる時間が前記駆動許容時間を満たすように前記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項に記載のレンズ装置。
  3. 前記コントローラは、前記撮像装置からのブレ補正制御通信、および絞り駆動時間の要求通信を解析し、前記撮像装置が備える撮像素子の露光までの時間を算出することにより、前記フォーカスレンズの駆動許容時間を算出し、前記フォーカスレンズの移動にかかる時間が前記駆動許容時間を満たすように前記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ装置。
  4. 前記コントローラは、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に対して、前記フォーカスレンズの移動にかかる時間が前記駆動許容時間を満たせない場合は、前記フォーカスレンズが前記駆動目標位置に達するまで減速しないように制御することを特徴とする請求項またはに記載のレンズ装置。
  5. 前記コントローラは、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に対して、前記フォーカスレンズの移動にかかる時間が前記駆動許容時間を満たせない場合は、前記フォーカスレンズが目標位置に達しても停止させないように制御することを特徴とする請求項またはに記載のレンズ装置。
  6. 前記コントローラは、AFモードとして、AF動作を完全にオフしない限りは周期的に焦点検出を続けるモードが選択されているときに、前記第1のモードと前記第2のモードのいずれで前記フォーカスレンズを制御するかを選択することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のレンズ装置。
  7. フォーカスレンズと前記フォーカスレンズの駆動を制御するコントローラとを有するレンズ装置が装着可能である撮像装置であって、
    撮像手段と、
    前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報を送信する送信手段と、を備え、
    前記コントローラは、
    前記フォーカスレンズの駆動目標位置が時系列的に変化しているか否かを判定する判定手段により、前記駆動目標位置が時系列的に変化していないと判定された場合と、前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値未満の場合には、前記フォーカスレンズの停止位置の精度を優先して前記フォーカスレンズの駆動を制御し、
    前記判定手段により、前記駆動目標位置が時系列的に変化していると判定され、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値以上の場合には、前記フォーカスレンズの駆動速度を優先して前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする撮像装置。
  8. 被写体像を結像させるレンズ装置が撮像装置に装着されて構成される撮像システムを制御する方法であって、
    前記レンズ装置に対して、該レンズ装置が有するフォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報を通信する通信工程と、
    前記フォーカスレンズの駆動目標位置が時系列的に変化しているか否かを判定する判定工程と、
    前記駆動目標位置が時系列的に変化していない場合と、前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値未満の場合には、第1のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御し、
    前記駆動目標位置が時系列的に変化しており、且つ、前記フォーカスレンズの焦点を合わせるための駆動量に関する情報が所定値以上の場合には、前記第1のモードよりも速制御急な第2のモードで前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする撮像システムの制御方法。
  9. 請求項に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  10. 請求項に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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