WO2018221034A1 - フォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置 - Google Patents

フォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置 Download PDF

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Definitions

  • This technology relates to a focus control device, a focus control method, a program, and an image pickup device, so that a picked-up image with good resolution can be obtained regardless of temperature changes.
  • the recording unit 44 is provided with a recording medium fixed or detachable.
  • the recording unit 44 records the image signal and the encoded signal of the captured image generated by the main body unit 40.
  • the recording unit 44 reads out an image signal and an encoded signal recorded on the recording medium and outputs them to the image signal processing unit 42.
  • the signal output unit 45 outputs the image signal output from the image signal processing unit 42 to an external device via a transmission path.
  • the control unit 52 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • ROM Read Only Memory stores various programs executed by CPU (Central Processing Unit).
  • RAM Random Access Memory stores information such as various parameters.
  • the CPU executes various programs stored in the ROM, and controls each unit so that an operation corresponding to a user operation is performed in the imaging apparatus 10 based on an operation signal from the user interface unit 51. For example, the control unit 52 controls the operation of the element driving unit 412 in the imaging unit 41 according to the imaging mode specified by the user operation, and sets the signal reading range of the imaging device 411.
  • FIG. 3 exemplifies a case where the field curvature is caused by the imaging lens.
  • FIG. 4 illustrates the signal readout range for each imaging mode.
  • the signal readout range (corresponding to the imaging range) is set so that the optical axis position is at the center of the signal readout range with reference to the optical axis position of the imaging lens, for example.
  • the focus control device of the present technology can also have the following configuration.
  • Focus control including a control unit that controls a focus change correction amount with respect to a distance from the imaging lens to the imaging surface based on a temperature change of the imaging lens and an imaging surface range in which a subject optical image is formed by the imaging lens. apparatus.
  • the control unit corrects a change in the focus change based on a difference between the temperature of the imaging lens at the time of focusing and the focal length in the imaging surface range, and the current temperature of the imaging lens and the focal length in the imaging surface range.
  • the focus control device according to (1) wherein the focus control device is set to an amount.
  • the focus change correction is performed with a position where the difference in resolution within the imaging surface range is a predetermined amount or less as the in-focus position.
  • the focus change correction amount is set to (2) or (3) with the center of the imaging surface range as the in-focus position.

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Abstract

温度検出部２２は、撮像レンズ２１の温度を検出する。制御部５２は、温度検出部２２で検出された合焦時の温度と現在の温度および撮像レンズ２１によって被写体光学像が結像される撮像素子４１１の撮像面における撮像モードに応じた信号読み出し範囲に基づき、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を設定する。距離調整部３０は、合焦時の撮像レンズから撮像面までの距離に対して、制御部５２で設定された焦点変化補正量に応じた調整を行う。撮像レンズ２１の温度変化や撮像モードに応じて合焦時の撮像レンズから撮像面までの距離が調整されるので、撮像レンズ２１の温度変化や撮像モードの切り替え等にかかわらず解像度の低下が抑制された撮像画を得られる。

Description

フォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置
　この技術は、フォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置に関し、温度変化等にかかわらず良好な解像度の撮像画を得られるようにする。
　従来、撮像装置では、環境温度の変化や自己発熱等による温度変化が生じても撮像画の解像度が低下しないように、フォーカス制御が行われている。例えば特許文献１では、所定の被写体を撮像した時のレンズ位置と周囲温度を記憶しておき、温度変化による解像度の低下（ピントぼけ）が生じないように、記憶している周囲温度と現時点の温度との差に基づき、記憶しているレンズ位置を補正することが行われている。
特開平１１－２０５６５５号公報
　ところで、撮像レンズにおいて焦点距離が温度によって変化するだけでなく像面湾曲を生じると、温度変化に応じてレンズ位置を補正しても、像面湾曲によって撮像画は解像度の低下した画像となってしまうおそれがある。
　そこで、この技術では温度変化等にかかわらず良好な解像度の撮像画を得られるフォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置を提供することを目的とする。
　この技術の第１の側面は、
　撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する制御部
を備えるフォーカス制御装置にある。
　この技術において、制御部は、例えば撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲を撮像モードに応じて設定して、例えば合焦時の撮像レンズの温度と撮像面範囲における焦点距離と、現在の撮像レンズの温度と撮像面範囲における焦点距離の差を、焦点変化補正量に設定する。
　制御部は、撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離よりも大きい場合、撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として焦点変化補正量を設定して、撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離以内である場合、撮像面範囲の中央を合焦位置として焦点変化補正量を設定する。また、制御部は、撮像レンズの光軸位置が撮像面範囲の中央部分にない場合、撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として焦点変化補正量を設定する。
　制御部は、例えば撮像レンズの温度に対する距離補正量を示す補正テーブルを予め撮像面範囲毎に記憶しており、撮像面範囲に対応する補正テーブルを用いて、撮像レンズの合焦時温度の距離補正量に対する現在温度の距離補正量との差を算出して焦点変化補正量に設定する。距離補正量は、撮像レンズが所定温度で所定の撮像面範囲であるときの合焦位置に対する焦点距離を基準焦点距離として、撮像面範囲毎に基準焦点距離と撮像レンズの温度における焦点距離の差を距離補正量とする。
　また、制御部は、撮像レンズからレンズ情報を取得して、レンズ情報に応じた補正テーブルを用いて焦点変化補正量を設定する。例えば、制御部は、レンズ情報で示された識別情報に対応する補正テーブルを用いて焦点変化補正量を設定する。また、制御部は、レンズ情報で示された像面湾曲特性区分に対応する補正テーブルを用いて焦点変化補正量を設定してもよい。
　この技術の第２の側面は
　撮像レンズの温度を取得することと、
　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御することと
を含むフォーカス制御方法にある。
　この技術の第３の側面は、
　フォーカス制御をコンピュータで実行させるプログラムであって、
　温度検出部から撮像レンズの温度を取得する手順と、
　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する手順と
を前記コンピュータで実行させるプログラムにある。
　なお、本技術のプログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なプログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ上でプログラムに応じた処理が実現される。
　この技術の第４の側面は、
　撮像レンズの温度を検出する温度検出部と、
　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する制御部と、
　前記制御部で設定された前記焦点変化補正量の距離調整を前記撮像レンズから前記撮像面までの距離に対して行う距離調整部と
を備える撮像装置にある。
　この技術によれば、撮像レンズの温度変化と撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量が設定される。このため、焦点変化補正量に基づき撮像レンズから撮像面までの距離を調整することで、温度変化等にかかわらず良好な解像度の撮像画を得られるようになる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
撮像装置の構成を例示した図である。 撮像レンズで像面が平坦であり、温度によって焦点距離が変化する場合を例示した図である。 撮像レンズで像面湾曲を生じている場合を例示した図である。 撮像モード毎の信号読み出し範囲を例示した図である。 補正テーブルを例示した図である。 撮像装置の動作を例示したフローチャートである。 撮像レンズの光軸位置が信号読み出し範囲の中央部分にない場合を例示した図である。
　以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．撮像装置の構成
　２．補正量について
　３．撮像装置の動作
　４．撮像装置の他の動作
　＜１．撮像装置の構成＞
　図１は、本技術を用いた撮像装置の構成を例示している。撮像装置１０は、撮像レンズ部２０と本体部４０で構成されている。なお、撮像レンズ部２０は本体部４０に対して着脱可能に取り付けられてもよく、着脱不能に取り付けられてもよい。
　撮像レンズ部２０は、撮像レンズ２１と撮像レンズ２１の温度を検出する温度検出部２２を有している。さらに、撮像レンズ部２０が本体部４０に対して着脱可能に構成されている場合、撮像レンズ部２０には、例えばレンズ情報を記憶したレンズ情報記憶部２３が設けられる。レンズ情報は、撮像レンズ部２０の識別情報、撮像レンズ２１の像面湾曲特性区分または像面湾曲特性等の少なくともいずれかを含む情報である。
　撮像レンズ２１は、被写体光学像を本体部４０における撮像素子４１１の撮像面に結像させる。温度検出部２２は、撮像レンズ２１（または撮像レンズ２１の近傍位置）の温度を検出して、検出した温度を示す温度検出信号を本体部４０へ出力する。レンズ情報記憶部２３は、本体部４０からの要求に応じてあるいは本体部４０の動作が開始されたとき、レンズ情報を本体部４０へ出力する。
　撮像レンズ部２０または本体部４０には、撮像レンズ２１から後述する本体部４０における撮像素子の撮像面までの距離を調整するための距離調整部３０が設けられている。距離調整部３０は、撮像レンズ２１または撮像面を撮像レンズ２１の光軸方向に移動させる距離調整機構３１と、距離調整機構３１を駆動する機構駆動部３２が設けられている。機構駆動部３２は、本体部４０の制御部５２から供給された制御信号に基づき距離調整機構３１を駆動して、撮像レンズ２１から撮像面までの距離を調整する。また、距離調整部３０は、撮像レンズ２１から撮像面までの距離を示す距離情報を生成して制御部５２へ出力してもよい。
　本体部４０は、撮像部４１、画像信号処理部４２、ユーザインタフェース部５１、制御部５２を有している。また、本体部４０は、表示部４３や記録部４４，信号出力部４５等を有した構成であってもよい。
　撮像部４１は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子４１１と、撮像素子４１１を駆動する素子駆動部４１２を用いて構成されている。撮像素子４１１は、素子駆動部４１２から供給された駆動信号に基づき、撮像面範囲すなわち信号読み出し範囲の被写体光学像に応じた画像信号を生成して画像信号処理部４２へ出力する。
　画像信号処理部４２は、撮像部４１で生成された画像信号に対して信号処理を行い、表示または記録あるいは外部機器への出力に用いる画像信号を生成する。画像信号処理部４２は、例えば撮像部４１で生成された画像信号に対してノイズ除去処理や利得調整処理、アナログ／デジタル変換処理、欠陥画素補正等を行う。また、撮像部４１で例えばモザイクカラーフィルタ等が用いられて１画素が三原色成分の１つの色成分を示す画像信号が生成されている場合、デモザイク処理によって１画素が各色成分を示す画像信号例えば三原色の画像信号を生成する。また、画像信号処理部４２は、画像信号に対して例えばホワイトバランス調整やリニアマトリクス変換、ガンマ補正等の色再現処理を行うようにしてもよい。また、画像信号処理部４２は、カメラスルー画等を表示する表示部４３の解像度に色再現処理等が行われた画像信号の解像度を合わせる解像度変換を行うようにしてもよい。さらに、画像信号処理部４２は、色再現処理等が行われた画像信号に対して、記録部４４で記録媒体に記録するあるいは信号出力部４５から外部機器へ出力する画像信号の色空間に変換する色空間変換等を行うようにしてもよい。また、画像信号処理部４２は、画像信号の符号化処理や符号化信号の復号化処理を行うようにしてもよい。
　表示部４３は、液晶表示素子や有機ＥＬ表示素子等の表示素子を用いて構成されている。表示部４３は、画像信号処理部４２から供給された画像信号に基づき、撮像部４１で取得した撮像画や記録部４４の記録媒体に記録されている撮像画を表示する。また、表示部４３は、撮像装置１０の機能や動作などの各種設定画面や各種情報等を表示する。
　記録部４４は、記録媒体が固定または着脱可能に設けられている。記録部４４は、本体部４０で生成された撮像画の画像信号や符号化信号を記録する。また、記録部４４は、記録媒体に記録されている画像信号や符号化信号を読み出して画像信号処理部４２へ出力する。信号出力部４５は、画像信号処理部４２から出力された画像信号を、伝送路を介して外部機器へ出力する。
　ユーザインタフェース部５１は、操作スイッチや操作ボタン、操作ダイヤル、リモートコントロール信号受信部等で構成されており、ユーザ操作に応じた操作信号を生成して制御部５２へ出力する。
　制御部５２は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＯＭ(Read Only Memory)，ＲＡＭ(Random Access Memory)等を有している。ＲＯＭ（Read　Only　Memory）は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)により実行される各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ（Random　Access　Memory）は、各種パラメータ等の情報を記憶する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行して、ユーザインタフェース部５１からの操作信号に基づき、ユーザ操作に応じた動作が撮像装置１０で行われるように各部を制御する。例えば、制御部５２は、ユーザ操作によって指定された撮像モードに応じて、撮像部４１における素子駆動部４１２の動作を制御して、撮像素子４１１の信号読み出し範囲の設定等を行う。
　また、制御部５２は、本技術のフォーカス制御装置の機能を有している。制御部５２は、撮像レンズ２１の温度変化と撮像レンズ２１によって被写体光学像が結像される撮像素子４１１の撮像面範囲に基づき、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する。制御部５２は、撮像面範囲毎例えば信号読み出し範囲毎の補正テーブルを予め記憶している。制御部５２は、ユーザ操作等によって指定された撮像モードの信号読み出し範囲に対応する補正テーブルを用いて、例えば合焦時における撮像レンズから撮像素子の撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を設定する。なお、補正量についての詳細は後述する。制御部５２は、設定した焦点変化補正量に応じた制御信号を距離調整部３０へ出力して、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの合焦時の距離に対して焦点変化補正量の距離調整を行い、撮像レンズ２１の温度変化や撮像モードの切り替えが生じても解像度の低下が抑制された撮像画を取得できるようにする。なお、撮像レンズ２１から撮像素子の撮像面までの距離を示す距離情報が機構駆動部３２から供給される場合、設定された焦点変化補正量の調整が行われたか否かを距離情報によって確認できる。また、制御部５２は、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離をマニュアル操作で変更できる場合、距離情報によって距離変更のマニュアル操作が行われたか否かを判別できるようになる。
　＜２．補正量について＞
　次に、補正量について説明する。図２は、撮像レンズで像面が平坦であり、温度によって焦点距離が変化する場合を例示している。撮像レンズ２１は、例えば図２の（ａ）に示すように、所定温度Ｔｍｒであるとき焦点距離ｆｒであり、所定温度Ｔｍｒよりも低い温度Ｔｍａであるとき焦点距離ｆａ、所定温度Ｔｍｒよりも高い温度Ｔｍｂであるとき焦点距離ｆｂとする。この場合、図２の（ｂ）に示すように、撮像レンズから撮像面までの距離を撮像レンズ２１の温度に応じた距離補正量だけ調整すれば、撮像レンズ２１の温度変化が生じても解像度の高い撮像画を得ることができる。
　しかし、撮像レンズの像面が湾曲しており、温度によって焦点距離や像面湾曲が変化すると、撮像レンズ２１の温度に応じて撮像レンズから撮像面までの距離を調整しても、信号読み出し範囲のサイズによっては、解像度の高い撮像画を得られない場合が生じる。図３は撮像レンズで像面湾曲を生じている場合を例示している。また、図４は、撮像モード毎の信号読み出し範囲を例示している。信号読み出し範囲（撮像範囲に相当）は、例えば撮像レンズの光軸位置を基準として、光軸位置が信号読み出し範囲の中央部分となるように設定されている。また、望遠撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲａは、例えば撮像面の３０パーセント以下とされている。また、通常撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲｂは、例えば撮像面の３０パーセントよりも大きく５０パーセント以下とされており、広角撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲｃは、例えば撮像面の５０パーセントよりも大きい領域とされている。
　図３の（ａ）は、信号読み出し範囲を領域ＡＲａとする望遠撮像モードと、信号読み出し範囲が領域ＡＲａよりも広い領域ＡＲｃである広角撮像モードのいずれであっても、光軸位置で焦点が合うようにフォーカス調整が行われた場合を示している。この場合、望遠撮像モードの信号読み出し範囲は光軸位置から端部までの距離が短いため、解像度の高い撮像画を取得できる。しかし、広角撮像モードの信号読み出し範囲は光軸位置から端部までの距離が長いため、中央部分は解像度が高くとも周辺部では解像度の低下が顕著な撮像画となってしまう。
　したがって、合焦位置は信号読み出し範囲に応じて設定する。図３の（ｂ）（ｃ）は信号読み出し範囲に応じた合焦位置を例示している。信号読み出し範囲が領域ＡＲａである望遠撮像モードの場合、光軸位置から信号読み出し範囲の端部までの距離が短い。したがって、図３の（ｂ）に示すように光軸位置を合焦位置とする。また、信号読み出し範囲が領域ＡＲｃである広角撮像モードの場合、光軸位置から信号読み出し範囲の端部までの距離が長い。したがって、図３の（ｃ）に示すように、撮像画内で解像度の違いが所定量以下となる位置ＰＳを合焦位置として、撮像画内で解像度の違いが所定量以下で解像度が高い撮像画を得られるようにする。
　補正テーブルは、撮像レンズ２１が所定温度で所定の信号読み出し範囲であるときの合焦位置に対する焦点距離を基準焦点距離として、信号読み出し範囲毎に基準焦点距離と撮像レンズの温度における焦点距離の差を距離補正量として示す。
　図５は補正テーブルを例示しており、撮像レンズ２１が２０度で信号読み出し範囲が望遠モードの領域ＡＲａであるときの合焦位置（撮像面の光軸位置）に焦点が合うときの撮像レンズ２１と撮像素子４１１の撮像面との距離を基準焦点距離としている。
　また、図５に示す補正テーブルは、－１０度から６０度までの温度範囲において、１０度間隔で距離補正量を示している。また、撮像レンズの温度に対する距離補正量は、望遠撮像モードと通常撮像モードと広角撮像モード毎に設けられている。撮像モード毎の信号読み出し範囲は、例えば図４の領域とする。すなわち、望遠撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲａは、例えば撮像面の３０パーセント以下である。また、通常撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲｂは、例えば撮像面の３０パーセントよりも大きく５０パーセント以下であり、広角撮像モードの信号読み出し範囲である領域ＡＲｃは、例えば撮像面の５０パーセントよりも大きい領域である。
　撮像モードが望遠モード（信号読み出し範囲が領域ＡＲａ）である場合、撮像レンズの温度が変化しても、合焦位置に焦点が合うように距離補正量が設定されている。例えば、撮像レンズの温度が３０度である場合、撮像レンズ２１と撮像素子４１１の撮像面との距離を「距離補正量＝＋５μｍ」だけ調整することで、合焦位置に焦点が合うようになる。
　撮像モードが広角撮像モード（信号読み出し範囲が領域ＡＲｃ）である場合、上述のように合焦位置は位置ＰＳに設定される。したがって、広角撮像モードでは、合焦位置を位置ＰＳとしたときの距離補正量を示している。例えば、撮像レンズの温度が２０度である場合、撮像レンズ２１と撮像素子４１１の撮像面との距離を「距離補正量＝＋２０μｍ」だけ調整することで、合焦位置である位置ＰＳに焦点が合うようになる。また、撮像レンズの温度が３０度である場合、撮像レンズ２１と撮像素子４１１の撮像面との距離を「距離補正量＝＋３０μｍ」だけ調整することで、合焦位置である位置ＰＳに焦点が合うようになる。
　また、撮像モードが通常撮像モード（信号読み出し範囲が領域ＡＲｂ）である場合も広角撮像モードと同様に、誤差補正量の調整を行うことで合焦位置に焦点が合うようになる。
　ところで、図５に示す補正テーブルは、撮像レンズ２１が２０度で信号読み出し範囲が望遠モードの領域ＡＲａである場合を基準とした補正テーブルである。したがって、制御部５２は、合焦時の撮像レンズの温度と信号読み出し範囲に対応する誤差補正量と現在の撮像レンズの温度と信号読み出し範囲に対応する誤差補正量との差を、撮像レンズから撮像面までの合焦時の距離に対する焦点変化補正量と設定する。このように、焦点変化補正量を設定すれば、撮像レンズの温度変化や信号読み出し範囲の変更が行われても合焦位置に焦点を合わせ続けることができるようになり、解像度の低下が抑制された撮像画を取得できるようになる。
　補正テーブルは、撮像レンズ２１のレンズ特性に応じて予め生成して制御部５２等に記憶しておく。また、撮像レンズ２１が交換可能である場合、交換可能な撮像レンズ毎に補正テーブルを予め設けておき、制御部５２は撮像レンズ２１から取得したレンズ情報で示された識別情報に対応する補正テーブルを用いるようにしてもよい。また、像面湾曲特性区分毎の補正テーブルを予め設けておき、制御部５２は撮像レンズ２１から取得したレンズ情報で示された像面湾曲特性区分に対応する補正テーブルを用いるようにしてもよい。さらに、制御部５２は撮像レンズ２１から取得したレンズ情報で示された像面湾曲特性に基づいて、撮像画内で解像度の違いが所定量以下となる位置ＰＳの算出および撮像モードと撮像レンズ２１の温度に応じた距離補正量の算出を行うようにしてもよい。
　＜３．撮像装置の動作＞
　次に、撮像装置の動作について説明する。図６は、撮像装置の動作を例示したフローチャートである。撮像装置の動作が開始されると、ステップＳＴ１で制御部５２は焦点位置初期化を行う。制御部５２は、例えばユーザインタフェース部５１からの操作信号に基づき制御信号を生成して距離調整部３０へ供給して、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を調整する。その後、撮像画が所望の解像度となってユーザ操作が停止されたとき距離調整部３０の動作を停止して、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を所望の解像度の撮像画が得られる距離とする。なお、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離をマニュアル操作で調整できる場合、所望の解像度の撮像画が得られるようにユーザがマニュアル操作を行ってもよい。また、制御部５２は、焦点位置初期化が行われたときの撮像レンズの温度と信号読み出し範囲を記憶する。制御部５２は、焦点位置初期化が完了するとステップＳＴ２に進む。なお、焦点位置初期化の完了はユーザが指示してもよく、例えば撮像装置の動作が開始されてから所定時間が経過したとき、あるいはユーザ操作が行われていない期間が所定時間を超えた場合、焦点位置初期化の完了と判断してもよい。
　ステップＳＴ２で制御部５２は、温度変化を生じたか判別する。制御部５２は、撮像レンズ２１の現在温度と焦点位置初期化時の温度（初期化時温度）から温度変化を生じたか判別する。制御部５２は現在温度と初期化時温度との温度差が所定量（例えば補正テーブルの温度間隔）を超える温度変化を生じた場合にステップＳＴ３に進み、所定量を超える温度変化を生じていない場合にステップＳＴ４に進む。
　ステップＳＴ３で制御部は距離補正処理を行う。制御部５２は、所定量を超える温度変化が生じていることから、焦点位置初期化時の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルを用いて焦点変化補正量を設定する。具体的には、制御部５２は、信号読み出し範囲に対応する補正テーブルで示された初期化時温度に対応する距離補正量と現在温度に対応する距離補正量を取得する。さらに、制御部５２は、初期化時温度に対応する距離補正量を現在温度に対応する距離補正量とするために必要な補正量を、距離補正処理における焦点変化補正量とする。制御部５２は、設定された焦点変化補正量に基づき制御信号を生成して距離調整部３０へ出力することで、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を焦点変化補正量だけ調整してステップＳＴ４に進む。
　ステップＳＴ４で制御部５２は、フォーカス対象変更操作が行われたか判別する。制御部５２は、新たな被写体に焦点を合わせるため、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を変更する操作信号がユーザインタフェース部５１から供給された場合、フォーカス対象変更操作が行われたと判別する。また、制御部５２は、距離調整部３０からの距離情報に基づき、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を変更するマニュアル操作が行われたことを判別した場合、フォーカス対象変更操作が行われたと判別してもよい。制御部５２は、フォーカス対象変更操作が行われたと判別した場合にステップＳＴ５へ進み、フォーカス対象変更操作が行われていないと判別した場合にステップＳＴ６へ進む。
　ステップＳＴ５で制御部は補正目標変更処理を行う。制御部５２は、フォーカス対象変更操作によって撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離が変更されたことから、焦点が合わされた新たな被写体を補正目標とする。また、制御部５２は、フォーカス対象変更操作が行われたときの撮像レンズ２１の温度と信号読み出し範囲、またはフォーカス対象変更操作が行われたときの撮像レンズ２１の温度と信号読み出し範囲に対応する誤差補正量を記憶してステップＳＴ２に戻る。
　ステップＳＴ６で制御部は動作終了であるか判別する。制御部５２は、撮像装置１０の動作を終了させる電源オフ操作等が行われていない場合はステップＳＴ２に戻り、撮像装置１０の動作を終了させる電源オフ操作等が行われた場合は撮像装置の動作を終了する。
　このように本技術によれば、撮像レンズ２１の温度と信号読み出し範囲に応じて焦点変化補正量が設定される。したがって、設定された焦点変化補正量に基づき撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を調整することで、温度に応じて撮像レンズ２１の焦点距離や像面湾曲が変化しても、解像度の低下が抑制された動画を得られるようになる。
　例えば、所望の範囲の動画を撮像する場合、オートフォーカス動作が行われると、例えば撮像範囲に入り込んだ被写体に焦点が自動的に合わされて、撮像範囲に被写体が入り込む前に焦点が合っている被写体領域の画像は、解像度の低下した画像となってしまう。このため、焦点を所望の範囲に固定して動画の撮像が行われる。このような場合、本技術によれば、撮像装置自体の発熱や周囲環境の温度変化等によって撮像レンズの温度が変化しても、撮像レンズの温度と信号読み出し範囲に応じて焦点変化補正量が設定される。さらに、設定された焦点変化補正量に基づき撮像レンズから撮像素子の撮像面までの距離が調整されるので、温度変化が生じても解像度の低下が抑制された動画を得られるようになる。
　また、図６のフローチャートでは、信号読み出し範囲が固定されている場合について説明したが、信号読み出し範囲の切り替えが行われた場合には、切り替え前後の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルを用いて、焦点変化補正量を設定すればよい。具体的には、制御部５２は、切り替え前の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルと切り替え後の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルのそれぞれから、切り替え時における撮像レンズ２１の温度に対応する距離補正量を取得する。さらに、制御部５２は、切り替え前の距離補正量を切り替え後の距離補正量とするために必要な補正量を、距離補正処理の焦点変化補正量に設定する。さらに、制御部５２は、設定された焦点変化補正量に基づき制御信号を生成して距離調整部３０へ出力して、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を、設定された距離補正量だけ調整する。このようにすれば、撮像モードの変更が行われても、解像度の低下が抑制された撮像画を取得できるようになる。
　また、本技術を用いれば、ガラスレンズよりも安価であって温度変化によるレンズ特性変化やレンズ特性変化のばらつきが大きいプラスチックレンズを撮像レンズとして用いても、温度変化等にかかわらず解像度の低下が抑制された撮像画を得られるので、撮像レンズの歩留まりを改善できる。
　＜４．撮像装置の他の動作＞
　ところで、上述の動作では、信号読み出し範囲の中央部分が撮像レンズの光軸位置となるように信号読み出し範囲が設定されている場合を例示したが、信号読み出し範囲は、撮像レンズの光軸位置が中央部分にないように設定されていてもよい。
　図７は、撮像レンズの光軸位置が信号読み出し範囲の中央部分にない場合を例示している。例えば焦点位置初期化における撮像モードを広角撮像モードとして、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの距離を所望の解像度の撮像画が得られる距離とする。その後、図７の（ａ）に示すように、広角撮像モードの信号読み出し範囲内の一部領域ＡＲｄを新たな信号読み出し範囲とする場合（部分撮像モードとする）、図７の（ｂ）に示すように、新たな信号読み出し範囲であるに領域ＡＲｄに対応する補正テーブルを用いる。また、制御部５２は、切り替え前の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルから初期化時温度の距離補正量と、切り替え後の信号読み出し範囲に対応する補正テーブルから現在温度の距離補正量を取得して焦点変化量を設定する。さらに、制御部５２は、設定された焦点変化補正量に基づき制御信号を生成して距離調整部３０へ出力して、撮像レンズ２１から撮像素子４１１の撮像面までの合焦時の距離を調整する。
　ここで、新たな信号読み出し範囲に対応する補正テーブルは、切り替え後の撮像画内で解像度の違いが所定量以下となる合焦位置についての距離補正量を撮像レンズ２１の温度に応じて設ける。このようにすれば、信号読み出し範囲を変更して広角撮像モードで撮像された撮像画の一部が拡大された撮像画を取得する場合でも、撮像レンズの温度変化や信号読み出し範囲の変更にかかわらず、解像度の低下が抑制された撮像画を取得できるようになる。
　また、制御部５２は、撮像レンズ部２０が交換可能である場合、撮像レンズ部２０のレンズ情報記憶部２３に記憶されているレンズ情報に基づく補正テーブルを用いて、焦点変化補正量を設定する。このようにすれば、ピントずれの影響が撮像画に生じやすいＦ値の小さい撮像レンズに交換されても、また、温度変化によるレンズ特性変化やレンズ特性変化のばらつきが大きい撮像レンズに交換されても、解像度の低下が抑制された撮像画を得られるようになる。
　なお、上述の撮像レンズ部２０は、撮像レンズ２１と温度検出部２２を有する構成を示したが、フォーカスレンズやズームレンズ等が設けられて、本体部４０からの制御信号に基づきフォーカスレンズやズームレンズを駆動する構成であってもよい。このような構成である場合、制御部５２は、設定された焦点変化補正量に応じてフォーカスレンズを駆動すればよい。
　明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。または、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
　例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-Ray Disc（登録商標））、磁気ディスク、半導体メモリカード等のリムーバブル記録媒体に、一時的または永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
　また、プログラムは、リムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトからＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等のネットワークを介して、コンピュータに無線または有線で転送してもよい。コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
　なお、本明細書に記載した効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、記載されていない付加的な効果があってもよい。また、本技術は、上述した技術の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この技術の実施の形態は、例示という形態で本技術を開示しており、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本技術の要旨を判断するためには、請求の範囲を参酌すべきである。
　また、本技術のフォーカス制御装置は以下のような構成も取ることができる。
　（１）　撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する制御部
を備えるフォーカス制御装置。
　（２）　前記制御部は、合焦時の前記撮像レンズの温度と前記撮像面範囲における焦点距離と、現在の前記撮像レンズの温度と前記撮像面範囲における焦点距離の差を、前記焦点変化補正量に設定する（１）に記載のフォーカス制御装置。
　（３）　前記撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離よりも大きい場合、前記撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する（２）に記載のフォーカス制御装置。
　（４）　前記撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離以内である場合、前記撮像面範囲の中央を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する（２）または（３）に記載のフォーカス制御装置。
　（５）　前記撮像レンズの光軸位置が前記撮像面範囲の中央部分にない場合、前記撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する（２）乃至（４）のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
　（６）　前記制御部は、前記撮像レンズが所定温度で所定の撮像面範囲であるときの合焦位置に対する焦点距離を基準焦点距離として、前記撮像面範囲毎に前記基準焦点距離と前記撮像レンズの温度における焦点距離の差を距離補正量として示す補正テーブルを予め記憶しており、前記撮像面範囲に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する（１）乃至（５）のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
　（７）　前記制御部は、前記撮像レンズからレンズ情報を取得して、前記レンズ情報に応じた補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する（６）に記載のフォーカス制御装置。
　（８）　前記制御部は、前記レンズ情報で示された識別情報に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する（７）に記載のフォーカス制御装置。
　（９）　前記制御部は、前記レンズ情報で示された像面湾曲特性区分に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する（７）に記載のフォーカス制御装置。
　（１０）　前記制御部は、撮像モードに応じて前記撮像面範囲を設定する（１）乃至（９）のいずれかに記載のフォーカス制御装置。
　この技術のフォーカス制御装置、フォーカス制御方法、プログラムおよび撮像装置では、撮像レンズの温度変化と撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量が設定される。したがって、焦点変化補正量に基づき撮像レンズから撮像面までの合焦時の距離を調整することで、温度変化等にかかわらず良好な解像度の撮像画を得られるようになる。このため、焦点位置を固定して所望の撮像モードで動画を撮像する機器等に適している。
　１０・・・撮像装置
　２０・・・撮像レンズ部
　２１・・・撮像レンズ
　２２・・・温度検出部
　２３・・・レンズ情報記憶部
　３０・・・距離調整部
　３１・・・距離調整機構
　３２・・・機構駆動部
　４０・・・本体部
　４１・・・撮像部
　４２・・・画像信号処理部
　４３・・・表示部
　４４・・・記録部
　４５・・・信号出力部
　５１・・・ユーザインタフェース部
　５２・・・制御部
　４１１・・・撮像素子
　４１２・・・素子駆動部

Claims (14)

  1. 　撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する制御部
    を備えるフォーカス制御装置。
  2. 　前記制御部は、合焦時の前記撮像レンズの温度と前記撮像面範囲における焦点距離と、現在の前記撮像レンズの温度と前記撮像面範囲における焦点距離の差を、前記焦点変化補正量に設定する
    請求項１に記載のフォーカス制御装置。
  3. 　前記撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離よりも大きい場合、前記撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する
    請求項２に記載のフォーカス制御装置。
  4. 　前記撮像面範囲の中央から端部までの距離が所定距離以内である場合、前記撮像面範囲の中央を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する
    請求項２に記載のフォーカス制御装置。
  5. 　前記撮像レンズの光軸位置が前記撮像面範囲の中央部分にない場合、前記撮像面範囲の範囲内における解像度の差が所定量以下となる位置を合焦位置として前記焦点変化補正量を設定する
    請求項２に記載のフォーカス制御装置。
  6. 　前記制御部は、前記撮像レンズが所定温度で所定の撮像面範囲であるときの合焦位置に対する焦点距離を基準焦点距離として、前記撮像面範囲毎に前記基準焦点距離と前記撮像レンズの温度における焦点距離の差を距離補正量として示す補正テーブルを予め記憶しており、前記撮像面範囲に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する
    請求項１に記載のフォーカス制御装置。
  7. 　前記制御部は、前記撮像レンズからレンズ情報を取得して、前記レンズ情報に応じた補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する
    請求項６に記載のフォーカス制御装置。
  8. 　前記制御部は、前記レンズ情報で示された識別情報に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する
    請求項７に記載のフォーカス制御装置。
  9. 　前記制御部は、前記レンズ情報で示された像面湾曲特性区分に対応する補正テーブルを用いて前記焦点変化補正量を設定する
    請求項７に記載のフォーカス制御装置。
  10. 　前記制御部は、撮像モードに応じて前記撮像面範囲を設定する
    請求項１に記載のフォーカス制御装置。
  11. 　撮像レンズの温度を取得することと、
    　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御することと
    を含むフォーカス制御方法。
  12. 　フォーカス制御をコンピュータで実行させるプログラムであって、
    　温度検出部から撮像レンズの温度を取得する手順と、
    　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する手順と
    を前記コンピュータで実行させるプログラム。
  13. 　撮像レンズの温度を検出する温度検出部と、
    　前記撮像レンズの温度変化と前記撮像レンズによって被写体光学像が結像される撮像面範囲に基づき、前記撮像レンズから撮像面までの距離に対する焦点変化補正量を制御する制御部と、
    　前記制御部で設定された前記焦点変化補正量の距離調整を前記撮像レンズから前記撮像面までの距離に対して行う距離調整部と
    を備える撮像装置。
  14. 　前記撮像レンズが交換レンズである場合、前記撮像レンズはレンズ情報を有しており、
    　前記制御部は、使用する撮像レンズの前記レンズ情報を用いて前記焦点変化補正量を設定する
    請求項１３に記載の撮像装置。
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