JP7086755B2

JP7086755B2 - レンズ装置および撮像装置

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Publication number: JP7086755B2
Application number: JP2018125521A
Authority: JP
Inventors: 勝彦永田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020003738A; US20200007776A1

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

レンズ装置において、フォーカス操作により画角が変化することが知られている。例えば、映像内のフォーカス対象をある被写体から別の被写体に変更すると、ズーム操作をしていないのに画角が変化して被写体の大きさが変化してしまう。このようなフォーカス操作による画角変化をズーム動作により低減する機能を有するレンズ装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、フォーカス指令におけるフォーカスレンズの目標位置に対してズームレンズの目標位置を求めることにより、ズーム動作による画角変化の低減を遅れの生じることなく行う技術を開示している。

特開２００１－０４２１９９号公報

ズーム動作による画角変化の低減を開始するにあたって、ズーム動作の機構におけるバックラッシュによりズーム動作の開始が遅れうる。当該開始が遅れると、ズーム状態のその目標状態からの偏差が過度に大きくなりうる。そのため、非ズーム動作状態からズーム動作状態へ切り替わる場合に、急激な画角変化が発生して不自然な映像となりうる。本発明は、例えば、フォーカス操作による画角変化の低減に有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、フォーカスのために移動可能なフォーカスレンズユニットと、前記フォーカスレンズユニットの位置を検出する第１検出部と、ズームのために移動可能なズームレンズユニットと、前記フォーカスレンズユニットの位置の情報と目標画角の情報とに基づいて前記ズームレンズユニットの位置の制御としての第１制御を行う第１制御部とを有するレンズ装置であって、
前記第１制御部は、前記第１制御を開始した後に前記第１制御により前記ズームレンズユニットの移動が開始した場合に、前記目標画角の変更を行う、
ことを特徴とするレンズ装置である。

本発明は、例えば、フォーカス操作による画角変化の低減に有利なレンズ装置を提供することができる。

実施形態に係るレンズ装置の構成例を示す図（ブロック図）画角の補償に与えるバックラッシュの影響を例示する図バックラッシュの影響の低減を例示する図実施形態に係る処理の流れを例示する図撮像装置の構成例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔レンズ装置に係る実施形態〕
図１ないし図４を参照して、本発明の実施形態に係るレンズ装置について説明する。図１は、本実施形態に係るレンズ装置の構成例を示す図（ブロック図）である。同図において、１００は、レンズ装置であり、ズーム（変倍）のために移動可能なズームレンズユニット１０１と、フォーカス（合焦）のために移動可能なフォーカスレンズユニット１０２とを含んで構成されている。１０５は、ズームレンズユニット１０１を移動するための駆動部（モータおよびギアを含む）であり、１０６は、フォーカスレンズユニット１０２を移動するための駆動部（モータを含む）である。なお、レンズ装置１００は、ズームレンズユニット１０１およびフォーカスレンズユニット１０２のうちの少なくとも一方を手動操作できる構成としうる。ズームレンズユニット１０１の位置は、第２検出部１０３（エンコーダを含みうる）の出力に基づいて検出され、フォーカスレンズユニット１０２の位置は、第１検出部１０４（エンコーダを含みうる）の出力に基づいて検出される。

１０９は、第２検出部１０３の出力に基づいて（例えばパルスをカウントすることにより）、ズームレンズユニット１０１の位置情報を生成する生成部（ズームフォロー生成部ともいう）である。１１０は、第１検出部の出力に基づいて（例えばパルスをカウントすることにより）、フォーカスレンズユニット１０２の位置情報を生成する生成部（フォーカスフォロー生成部ともいう）である。１１９は、生成部１１０で生成された位置情報に基づいて、フォーカスレンズユニット１０２の速度（速さ）を取得する速度取得部である。

ここで、第２検出部１０３は、バックラッシュが低減されたシザースギアを介してズームレンズユニット１０１に連結することにより、ズームレンズユニットの位置を正確に検出するのに有利としうる。一方、駆動部１０５は、バックラッシュを有するギアを含んでいるため、駆動部１０５の駆動開始よりもズームレンズユニット１０１の移動開始の方が遅れうる。１１５は、生成部１０９により生成された位置情報に基づいてズームレンズユニット１０１の移動開始を判定する移動開始判定部１１５である。

ズームレンズユニット１０１の制御のためには、ズーム指令生成部１１１および駆動回路１０７が構成されている。また、フォーカスレンズユニット１０２の制御のためには、フォーカス制御部１１８および駆動回路１０８が構成されている。駆動部１０５は、ズーム指令生成部１１１により生成された指令を入力された駆動回路１０７により駆動される。また、駆動部１０６は、フォーカス制御部１１８により生成された指令を入力された駆動回路１０８により駆動される。

レンズ装置１００は、ズームレンズユニット１０１の制御のための指令に係る操作信号を生成するズーム操作部２００（ズームデマンドともいう）が接続されうる。同様に、フォーカスレンズユニット１０２の制御のための指令に係る操作信号を生成するフォーカス操作部３００（フォーカスデマンドともいう）が接続されうる。ズーム操作指令生成部１２５は、ズーム操作部２００から出力された操作信号に基づいて、ズームレンズユニット１０１の制御のための指令（ズーム操作指令）を生成する。フォーカス操作指令生成部１２２は、フォーカス操作部３００から出力された操作信号に基づいて、フォーカスレンズユニット１０２の制御のための指令（フォーカス操作指令）を生成する。ズーム指令生成部１１１は、ズーム操作指令生成部１２５により生成されたズーム操作指令と、後述する画角補償部１１２により生成されたズーム操作指令とを切替る切替部１２３を含む。

ズーム制御部１２０は、ズーム操作指令と生成部１０９で生成された位置情報との間の位置の偏差に基づいて、駆動回路１０７への指令を生成する。ただし、ズーム制御部１２０で生成された指令は、その上限値が後述のようにリミット部１２１により制限されたうえで、駆動回路１０７に出される。フォーカス制御部１１８は、フォーカス操作指令と生成部１１０で生成された位置情報との間の位置の偏差に基づいて、駆動回路１０８への指令を生成する。ここで、１２４は、フォーカス操作指令生成部１２２により生成されたフォーカス操作指令の変化を取得する変化取得部である。この変化取得部１２４については、後述する。

１１６は、生成部１０９で生成されたズームレンズユニット１０１の位置情報と、生成部１１０で生成されたフォーカスレンズユニット１０２の位置情報とに基づいて、レンズ装置１００の画角を取得する画角取得部である。当該画角の取得は、それらの位置情報と、記憶部１１７（例えば不揮発性フラッシュメモリ等のＲＯＭ）に格納されたデータ１１７ａとに基づいて行われうる。ズーム指令生成部１１１は、上述した画角補償部１１２を含んでいる。画角補償部１１２は、フォーカスレンズユニット１０２の移動による画角の変化をズームレンズユニット１０１の移動で補償するための機能を有している。画角補償部１１２は、補償する（理想的には一定とする又は画角の変化をゼロとする）ところの画角の目標値（目標画角ともいう）を設定する目標画角設定部１１３を含む。目標画角設定部１１３は、画角取得部１１６により取得された画角に基づいて目標画角の設定を行う。また、画角補償部１１２は、画角補償のための指令（画角補償ズーム指令）を生成する画角補償ズーム指令生成部１１４を含んでいる。画角補償部１１２の処理の詳細は、後述する。なお、以上に説明した１０９ないし１２５は、総じて制御部ともいう。当該制御部は、例えば、単数または複数の処理部（ＣＰＵ等のプロセッサ）を含んで構成されうる。また、当該制御部の行う制御のうち、ズームレンズユニット１０１に対するものを第１制御ともいい、フォーカスレンズユニット１０２に対するものを第２制御ともいう。

ここで、図２は、画角の補償（画角の変化の低減）に与えるバックラッシュの影響を例示する図である。わかりやすさのため、フォーカス指令も、それに対する画角補償のためのズーム指令も、時間に対してリニアに変化するもの（時間に関して１次の関数）としている。図２の（ａ）ないし（ｃ）のグラフは、横軸を同一スケールの時間軸として、各種量を示したものである。時刻Ｔ１上の点線は、駆動部１０５のバックラッシュが現れなくなってズームレンズユニット１０１が移動を開始する時刻を示している。図２の（ａ）は、画角補償における目標画角および実際の画角を示している。図２の（ｂ）は、画角補償におけるフォーカス指令、ズーム指令、およびズーム制御量を示している。図２の（ｃ）は、駆動部１０５におけるモータへの理想の印加電圧および実際の印加電圧を示している。図２の（ｂ）を参照すると、時刻０ないしＴ１の時間は、フォーカス指令に対してズーム指令が更新されているものの、駆動部１０５におけるバックラッシュのためにズームレンズ１０１の位置（ズーム制御量）は変化していない。その後、時刻Ｔ１ないしＴ２の時間において、ズーム制御量がズーム指令に追いつくように変化している。このため、図２の（ａ）に示されるように、時刻Ｔ１ないしＴ２の時間において、画角が急減に変化している。図２の（ａ）において、バックラッシュが現れている時刻０ないしＴ１の時間は、フォーカスレンズユニット１０２の移動による画角変化がそのまま現れ、画角補償が効いていない。そして、バックラッシュが現れなくなった時刻Ｔ１以降は、それまで補償できていなかった画角変化を時刻Ｔ２までに一気に補償する。このため、レンズ装置１００を介する撮像により得られた映像は、時刻Ｔ１ないしＴ２の時間において、画角の急激な変化により、その映像の撮影者または視聴者に違和感を与えうる。ここで、図２の（ｃ）を参照すると、モータへの印加電圧は、時刻０ないしＴ１の時間において、上昇を続け、時刻Ｔ１ないしＴ２の時間において、急激に低下している。

これに対し、図３は、本実施形態によるバックラッシュの影響の低減を例示する図である。図３の（ａ）ないし（ｃ）のグラフは、図２の（ａ）ないし（ｃ）のグラフに対応するものである。図３の（ａ）でわかるように、駆動部１０５におけるバックラッシュが現れなくなった時刻Ｔ１（ズームレンズユニット１０１が移動を開始した場合）において、目標画角の設定（変更または再設定）を行っている。そして、以後は、この新たに設定された目標画角に基づいて画角の補償を実行している。再設定された目標画角は、時刻Ｔ１でのズームレンズユニットの位置およびフォーカスレンズユニット１０２の位置ならびに記憶部１１７に格納されたデータ１１７ａに基づいて画角取得部１１６により取得された画角としうる。このような目標画角の再設定により、現れていたバックラッシュが現れなくなった場合（ズームレンズユニット１０１の移動が開始した場合）における、ズームレンズユニット１０１の急激な移動が軽減し、もって、映像が与えうる上述の違和感を軽減できる。図３の（ｂ）を参照すると、時刻０ないしＴ１の時間は、フォーカス指令に対してズーム指令が更新されているものの、駆動部１０５におけるバックラッシュのためにズームレンズ１０１の位置（ズーム制御量）は変化していない。そして、ズーム指令は、時刻Ｔ１において、そのときのズームレンズユニット１０１の位置に対応したズーム指令に変更される。このため、モータへの印加電圧は、図３の（ｃ）に示されるように、時刻ＴＩにズームレンズユニット１０１の移動が開始するときに、図２の（ｃ）におけるように過大となることはない。図３の（ｃ）において、駆動部１０５にバックラッシュが現れなくなるまでは、上述したリミット部１２１の機能により、印加電圧は、点線で示されるリミット（リミット値）以下に制限されている。そして、当該バックラッシュが現れなくなった場合（時刻Ｔ１）に、上述のようにズーム指令が再設定されるため、制御偏差が一旦ゼロになり、もって印加電圧もゼロとなりうる。上述のリミットは、当該バックラッシュが現れなくなった場合（時刻Ｔ１）に、ズームレンズユニットの急激な移動が起こらない（軽減する）値に設定されているのが好ましい。また、上述のリミットは、当該バックラッシュが現れなくなった場合（時刻Ｔ１の後）は、図示されるように、それ以前の値より大きい値に切り替えられるのが好ましい。なお、当該バックラッシュが現れている場合（時刻０ないしＴ１の間）のリミットは、記憶部１１７に予め記憶させた値としうる。また、当該リミットは、必要に応じて変更可能に構成するのも好ましい。

ここで、図４は、実施形態に係る処理の流れを例示する図である。図４において、まず、ステップＳ１０１では、ズーム操作部２００からのズーム操作が無いかを判定する。ここで、ズーム操作が有る場合は、ＳＴＡＲＴの直後に処理が戻され、ズーム操作が無い場合は、ステップＳ１０２に処理が進められる。ステップＳ１０２では、フォーカス操作部３００からのフォーカス操作が有るかを判定する。ここで、フォーカス操作が無い場合は、ＳＴＡＲＴの直後に処理が戻され、フォーカス操作が有る場合は、ステップＳ１０３に処理が進められる。ステップＳ１０３では、フォーカス操作の開始であるか判定を行う。ここで、フォーカス操作の開始である場合は、ステップＳ１０４に処理が進められ、フォーカス操作の開始でない場合は、ステップＳ１０５に処理が進められる。ステップＳ１０４では、画角補償における目標画角の設定を行う。ステップＳ１０５では、フォーカス操作部３００によるフォーカス操作速度が閾値以上か判定する。ここで、フォーカス操作速度が閾値以上の場合、ステップＳ１０７に処理が進められ、フォーカス操作速度が閾値以上でない場合、ステップＳ１０６Ａに処理が進められる。Ｓ１０６Ａでは、指令に対するリミット（リミットは大）を設定する。その後、処理は、（Ａ）に進められる。なお、ステップＳ１０５では、フォーカス操作部３００によるフォーカス操作速度が閾値以上か判定したが、フォーカスレンズユニットの移動速度が閾値以上か判定してもよい。当該移動速度が大きいほど映像の与える上述の違和感が大きくなりうるため、この判定は、当該移動速度の情報または当該移動速度に相関を有する情報に関して行いうる。

ステップＳ１０７では、ズームレンズユニットの移動が開始したか判定を行う。ここで、当該移動が開始した場合は、ステップＳ１０８に処理が進められ、当該移動が開始していない場合は、ステップＳ１０６Ｂに処理が進められる。Ｓ１０６Ｂでは、指令に対するリミット（リミットは小）を設定する。その後、処理は、（Ａ）に進められる。ステップＳ１０８では、上述したズームレンズユニット１０１が移動を開始した場合における目標画角の設定（変更または再設定）を行う。続くステップＳ１０９では、指令に対するリミット（リミットは大）を設定する。

ここで、（Ａ）以降の処理を説明する。ます、ステップＳ１１０では、ズーム指令を取得する。ステップＳ１１１では、ズーム指令がリミットを超えているか判定する。ここで、ズーム指令がリミットを超えている場合は、ステップＳ１１２に処理が進められ、ズーム指令がリミットを超えていない場合は、ステップＳ１１３に処理が進められる。ステップＳ１１２では、ズーム指令をリミットに等しくする。ステップＳ１１３では、ズーム指令に基づいてズーム制御を行う。

なお、以上の構成例では、ズームレンズユニット１０１の移動開始（バックラッシュの消失）の前と後との双方において、位置を制御量とするズーム制御を行うものとしたが、それには限定されず、当該前と当該後との間で制御量の種類を変更しうる。例えば、当該前においては、位置に替えて速度を制御量とするズーム制御を行うものとしうる。また、フォーカス操作は、フォーカス操作部３００からの信号に基づく制御によりなされるものとしたが、それに替えて、レンズ装置に含まれる操作部材の手動によりなされるものとしうる。

以上のような処理により、現れていたバックラッシュが現れなくなった場合（ズームレンズユニット１０１の移動が開始した場合）におけるズームレンズユニット１０１の急激な移動が軽減し、もって、映像が与えうる上述の違和感を軽減できる。よって、本実施形態によれば、例えば、フォーカス操作による画角変化の低減に有利なレンズ装置を提供することができる。

〔撮像装置等に係る実施形態〕
図５は、撮像装置の構成例を示す図である。当該撮像装置は、以上に例示したレンズ装置（ここでは１０とする）と、当該レンズ装置の像面に配された撮像素子２０ａを有するカメラ装置（撮像部）２０とを含んで構成されている。なお、レンズ装置１０は、レンズ装置１０における操作部材およびＣＰＵ（処理部）を含むユニット１０ａをレンズ装置１０のサブユニット（操作装置またはドライブユニット）として含みうる。そして、当該サブユニットは、レンズ装置の本体１０´から空間的に分離可能に構成されていてもよい。その場合、レンズ装置の本体１０´に含まれている可動の光学部材の操作（駆動の制御）を行う当該ユニット１０ａを含む操作装置（制御装置またはデマンドともいう）が構成されることになる。または、当該光学部材の駆動を行う当該ユニット（ドライブユニット）１０ａを含む駆動装置が構成されることになる。当該ドライブユニット１０ａは、さらに、モータ、その駆動回路、および光学部材の状態を検出する検出器を含みうる。また、カメラ装置２０は、光学部材に対する指令を送信する機能を有する。その場合、当該指令は、例えば、カメラ装置２０のサブユニットとしての（カメラ）操作装置２０ｂにより生成されうる。または、当該指令は、例えば、カメラ装置２０のオートフォーカス機能またはオートアイリス機能等により生成されうる。操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´とは分離可能に構成されうる。また、操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´に有線または無線により通信接続されうる。また、操作装置２０ｂは、レンズ装置の物体距離に対応する指令、レンズ装置の焦点距離に対応する指令、およびレンズ装置の口径（有効口径または絞りの内径）に対応する指令等のうちの少なくとも１つを生成しうる。本実施形態によれば、例えば、フォーカス操作による画角変化の低減に有利な撮像装置を提供することができる。

以上、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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００レンズ装置
１０１ズームレンズユニット
１０２フォーカスレンズユニット
１０４第１検出部
１０９－１２５制御部

Claims

フォーカスのために移動可能なフォーカスレンズユニットと、前記フォーカスレンズユニットの位置を検出する第１検出部と、ズームのために移動可能なズームレンズユニットと、前記フォーカスレンズユニットの位置の情報と目標画角の情報とに基づいて前記ズームレンズユニットの位置の制御としての第１制御を行う制御部とを有するレンズ装置であって、
前記制御部は、前記第１制御を開始した後に前記第１制御により前記ズームレンズユニットの移動が開始した場合に、前記目標画角の変更を行う、
ことを特徴とするレンズ装置。
前記制御部は、前記変更の後、前記目標画角を一定にして前記第１制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記ズームレンズユニットの位置を検出する第２検出部を含み、前記第２検出部の出力に基づいて、前記ズームレンズユニットの移動が開始したことを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記場合における、前記フォーカスレンズユニットの位置に関する情報と前記ズームレンズユニットの位置に関する情報とに基づいて、前記変更を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記フォーカスレンズユニットの位置の変化に関する情報に基づいて、前記変更を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記変化に関する情報は、前記第１検出部の出力に基づいて得ることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記第１検出部の出力に基づいて、前記フォーカスレンズユニットの位置の制御としての第２制御を行い、
前記制御部は、前記変化に関する情報は、前記第２制御に対する指令に基づいて得ることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記変化に関する情報は、前記フォーカスレンズユニットの速度に関する情報であり、前記制御部は、前記速度が閾値を超える場合に、前記変更を行うことを特徴とする請求項５ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記場合と前記ズームレンズユニットの移動が開始していない場合との間で互いに異なる２つの制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記２つの制御は、前記ズームレンズユニットへの指令に対する上限値において互いに異なることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記２つの制御のそれぞれに関して前記上限値を記憶していることを特徴とする請求項１０に記載のレンズ装置。
前記２つの制御は、制御量の種類において互いに異なることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記ズームレンズユニットの移動が開始していない場合は、前記ズームレンズユニットの速度を前記制御量とし、前記ズームレンズユニットの移動が開始した場合は、前記ズームレンズユニットの位置を前記制御量とすることを特徴とする請求項１２に記載のレンズ装置。
請求項１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置の像面に配された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。