JP2009098252A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動焦点調整機能を備えレンズ交換が可能なデジタルカメラなどの撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera having an automatic focus adjustment function and capable of exchanging lenses.
被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能なデジタルカメラなどの撮像装置における自動焦点調整装置の方式として、コントラストAFは合焦精度が高く広く利用されている。 As a method of an automatic focus adjustment apparatus in an imaging apparatus such as a digital camera capable of converting an optical image of a subject into an electrical image signal and outputting it, contrast AF is widely used with high focusing accuracy.
コントラストAF方式では、カメラで撮像された画像信号のコントラスト値を検出し、フォーカスレンズを光軸上で前後に移動させてこのコントラスト値がピークとなる位置にフォーカスレンズを移動させて合焦を行う。 In the contrast AF method, the contrast value of the image signal captured by the camera is detected, and the focus lens is moved back and forth on the optical axis, and the focus lens is moved to a position where the contrast value reaches a peak, and focusing is performed. .
交換レンズ式のカメラにおけるコントラストAFでは、カメラ本体側で検出したコントラスト値またはコントラスト値から得られたフォーカスレンズの移動情報をカメラ本体マイコンからレンズマウントを介してレンズ鏡筒に備わったレンズマイコンへ送り、レンズマイコンがフォーカスレンズの駆動を制御する方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 In contrast AF in an interchangeable lens camera, the contrast value detected from the camera body or the movement information of the focus lens obtained from the contrast value is sent from the camera body microcomputer to the lens microcomputer in the lens barrel via the lens mount. A method in which the lens microcomputer controls the drive of the focus lens has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、焦点深度の深い銀塩カメラ用の交換レンズを電子スチルカメラやムービーカメラに装着する場合、撮像センサが焦点深度内に入るようにフォーカスレンズの移動を停止することができず、焦点が合わない。この問題を解決するために、まずフォーカスレンズを光軸方向に移動させ、フォーカスレンズの移動のみでは、合焦位置に達しない場合は、撮像センサを光軸方向へ移動して焦点を合わせる方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。
このように、特許文献1の方法では、カメラ本体で検出したコントラスト値によって、レンズ鏡筒側に備わったフォーカスレンズを駆動するためにカメラ本体とレンズ鏡筒間で通信する必要がある。特に、合焦位置付近ではコントラスト値の検出精度を上げるために頻繁に通信する必要があり、この通信時間が制約となって合焦時間を短くできないという課題があった。 As described above, in the method of Patent Document 1, it is necessary to communicate between the camera body and the lens barrel in order to drive the focus lens provided on the lens barrel side based on the contrast value detected by the camera body. In particular, in the vicinity of the in-focus position, it is necessary to communicate frequently in order to increase the detection accuracy of the contrast value, and there is a problem that the in-focus time cannot be shortened due to this communication time.
また、特許文献2の方法は、まずフォーカスレンズ群の移動により合焦を試み、合焦に達しない場合に撮像センサを光軸方向に移動させて合焦に達するものであり、合焦精度を目的とするもので、合焦時間の短縮に関しては何ら記載されていない。 In the method of Patent Document 2, focusing is first attempted by moving the focus lens group, and when the focusing is not achieved, the imaging sensor is moved in the optical axis direction to reach focusing. It is intended, and there is no description about shortening the focusing time.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、交換レンズの倍率によらず合焦の高速化が可能な撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an imaging apparatus capable of achieving high-speed focusing regardless of the magnification of an interchangeable lens.
上記課題を解決するために、第1の発明に係る撮像装置は、合焦位置を調整するフォーカスレンズを有し被写体の光学像を形成するレンズユニットと、フォーカスレンズを光軸方向に駆動するフォーカスレンズ制御部とを備えたレンズ鏡筒が着脱可能なレンズマウントと、光学像を電気的な画像信号に変換する撮像センサと、撮像センサを光軸方向に駆動する撮像センサ制御部と、画像信号に基づき光学像の合焦状態を表す合焦評価値を検出する合焦評価値検出部とを備え、レンズユニットの最大焦点距離の情報をレンズ鏡筒から取得し、取得したレンズユニットの最大焦点距離および合焦評価値に基づき、撮像センサまたはフォーカスレンズを駆動するように撮像センサ制御部またはフォーカスレンズ制御部へ指令を出す指令部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an imaging apparatus according to a first aspect of the present invention includes a lens unit that has a focus lens that adjusts a focus position and forms an optical image of a subject, and a focus that drives the focus lens in the optical axis direction. A lens mount having a lens control unit that is detachable, an image sensor that converts an optical image into an electrical image signal, an image sensor control unit that drives the image sensor in the optical axis direction, and an image signal A focus evaluation value detection unit that detects a focus evaluation value that represents the focus state of the optical image based on the lens unit, acquires information on the maximum focal length of the lens unit from the lens barrel, and acquires the maximum focus of the lens unit A command unit that issues a command to the image sensor control unit or the focus lens control unit to drive the image sensor or the focus lens based on the distance and the focus evaluation value And wherein the door.
これにより、交換レンズの倍率(焦点距離)によらず合焦の高速化が可能な撮像装置を提供することができる。 As a result, it is possible to provide an imaging apparatus capable of speeding up focusing regardless of the magnification (focal length) of the interchangeable lens.
第2の発明に係る撮像装置は、第1の発明に係る撮像装置において、指令部は、レンズユニットの最大焦点距離が所定値以下の場合には、合焦評価値に基づき、撮像センサを駆動するように撮像センサ制御部へ指令を出すことを特徴とする。 The imaging device according to a second invention is the imaging device according to the first invention, wherein the command unit drives the imaging sensor based on the focus evaluation value when the maximum focal length of the lens unit is a predetermined value or less. As described above, a command is issued to the image sensor control unit.
これにより、低倍率レンズの場合には、フォーカスレンズを駆動しないのでレンズとカメラ本体間で通信する必要がなく合焦速度を高速化することができる。 Thereby, in the case of a low magnification lens, since the focus lens is not driven, it is not necessary to communicate between the lens and the camera body, and the focusing speed can be increased.
第3の発明に係る撮像装置は、第1の発明に係る撮像装置において、レンズユニットの最大焦点距離が所定値より大きい場合には、指令部は、合焦評価値に基づきフォーカスレンズを駆動した後に合焦評価値に基づき撮像センサを駆動するようフォーカスレンズ制御部および撮像センサ制御部に指令を出すことを特徴とする
これにより、高倍率レンズの場合には、まずフォーカスレンズを駆動して所定の合焦範囲に追い込み、その後に撮像センサを駆動してさらに合焦精度を高めるので合焦精度を保ちながら合焦速度を高速化することができる。
When the maximum focal length of the lens unit is larger than a predetermined value in the imaging device according to the first invention, the command unit drives the focus lens based on the focus evaluation value. The focus lens control unit and the image sensor control unit are instructed to drive the image sensor based on the focus evaluation value later. Thus, in the case of a high magnification lens, the focus lens is first driven to Then, the imaging sensor is driven to further increase the focusing accuracy, so that the focusing speed can be increased while maintaining the focusing accuracy.
第4の発明に係る撮像装置は、第1の発明に係る撮像装置において、指令部は、レンズユニットの最大焦点距離が所定値より大きい場合には、合焦評価値が所定値未満の範囲では合焦評価値に基づきフォーカスレンズを駆動するようフォーカスレンズ制御部に指令を出し、合焦評価値が所定値以上の範囲では合焦評価値に基づき撮像センサを駆動するよう撮像センサ制御部に指令を出すことを特徴とする。 An imaging device according to a fourth invention is the imaging device according to the first invention, wherein the command unit has a focusing evaluation value in a range less than the predetermined value when the maximum focal length of the lens unit is larger than the predetermined value. Command the focus lens control unit to drive the focus lens based on the focus evaluation value, and command the image sensor control unit to drive the image sensor based on the focus evaluation value when the focus evaluation value is within a predetermined value or more It is characterized by putting out.
これにより、高倍率レンズの場合には、合焦状態によってフォーカスレンズと撮像センサの駆動を使い分けるので、合焦精度を保ちながら合焦速度を高速化することができる。 Thereby, in the case of a high-magnification lens, the focus lens and the image sensor are driven differently depending on the in-focus state, so that the in-focus speed can be increased while maintaining the in-focus accuracy.
第5の発明に係る撮像装置は、第1〜第4のいずれか1つの発明に係る撮像装置において、レンズ鏡筒は絞り部をさらに備え、指令部はレンズユニットの合焦時および撮影時の絞り値を取得し、撮影時の絞り値が合焦時の絞り値から変化があった場合には、撮影時の絞り値に対応した合焦位置を計算し、計算された合焦位置に撮像センサを駆動するよう撮像センサ制御部に指令を出すことを特徴とする。 An imaging device according to a fifth invention is the imaging device according to any one of the first to fourth inventions, wherein the lens barrel further includes a diaphragm portion, and the commanding portion is in focus and when the lens unit is in focus. When the aperture value is obtained and the aperture value at the time of shooting changes from the aperture value at the time of focusing, the focus position corresponding to the aperture value at the time of shooting is calculated, and the image is captured at the calculated focus position. A command is given to the image sensor control unit to drive the sensor.
これにより、撮影時に絞りが変化した場合でも、その絞り量に応じた合焦位置を正確に得ることができる。 Thereby, even when the aperture changes at the time of shooting, the in-focus position corresponding to the aperture amount can be obtained accurately.
本発明の撮像装置によれば、交換レンズの倍率によらず合焦の高速化が可能となる。 According to the imaging apparatus of the present invention, it is possible to increase the focusing speed regardless of the magnification of the interchangeable lens.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態においては、撮像装置としてデジタルカメラシステムを例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a digital camera system will be described as an example of an imaging device.
また、以下の説明で使用する前方、背後、上側、下側の各面ついて下記のように定義する。前方とは、カメラ本体からみて被写体側をいい、図面においては左側に相当する。背後とは、カメラ本体からみて被写体側の反対側、すなわち、撮像素子側をいい、図面においては右側に相当する。上側とは、撮影画像の長辺方向を水平方向に設置した際の鉛直上向きに相当し、図面においては、上側に相当する。通常、カメラ本体においてレリーズボタンが配置される側が上側に相当する。また、下側とは、上側と反対方向をいい、図面においては下側に相当する。また各部において、前方、背後、上側、下側の各面をそれぞれ前面、背面、上面、下面という。 Also, the front, back, upper, and lower surfaces used in the following description are defined as follows. The front means the subject side when viewed from the camera body, and corresponds to the left side in the drawing. The back refers to the opposite side of the subject from the camera body, that is, the image sensor side, and corresponds to the right side in the drawing. The upper side corresponds to the vertically upward direction when the long side direction of the photographed image is installed in the horizontal direction, and corresponds to the upper side in the drawing. Usually, the side on which the release button is arranged in the camera body corresponds to the upper side. Further, the lower side means a direction opposite to the upper side, and corresponds to the lower side in the drawing. In each part, front, back, upper, and lower surfaces are referred to as a front surface, a back surface, an upper surface, and a lower surface, respectively.
(実施の形態)
<デジタルカメラシステムの全体構成>
図1に本実施の形態におけるデジタルカメラシステム1の全体構成図を示す。図1に示すように、デジタルカメラシステム1は、交換レンズ式のデジタルカメラのシステムであり、主に、デジタルカメラシステム1の主要な機能を有するカメラ本体3と、カメラ本体3に取り外し可能に装着された交換レンズ(レンズ鏡筒)2とから構成されている。
(Embodiment)
<Overall configuration of digital camera system>
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a digital camera system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the digital camera system 1 is an interchangeable lens type digital camera system. The digital camera system 1 mainly includes a
図1に示すカメラ本体3は主に、撮像面に形成された被写体の光学像を光電変換して画像信号を得るCCD、CMOSなどの撮像センサ11と、各部の動作を制御する本体制御部としてのボディーマイコン(指令部)12と、撮影された画像や各種情報を表示する画像表示部16と、画像表示部への表示内容を制御する画像表示制御部15と、画像データを読み出しまたは記録する画像記録部18と、画像記録部18の制御を行う画像記録制御部17と、不揮発性メモリ53と、撮像センサ11が取得した画像信号からコントラスト値を検出するコントラスト値検出ユニット(合焦状態検出部)31と、手ぶれなどに起因するカメラ本体3の動きを検出するぶれ検知ユニット30と、撮像センサ11の露光状態を調節するシャッターユニット10と、ボディーマイコン12からの制御信号に基づいてシャッターユニット10の駆動を制御するシャッター制御部14と、被写体像を撮像する撮像センサ11を制御する撮像センサ制御部13とから構成されている。
A camera
ボディーマイコン12は、カメラ本体3の中枢を司る制御装置であり、各種シーケンスをコントロールする。具体的には、ボディーマイコン12にはCPU、ROM、RAMが搭載されており、ROMに格納されたプログラムがCPUに読み込まれることで、ボディーマイコン12は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン12は、交換レンズ2がカメラ本体3に装着されたことを検知する機能、像ぶれ補正部を補正可能状態および補正不能状態に設定する機能などを有している。図1に示すように、ボディーマイコン12はカメラ本体3に設けられた各部と接続されている。
The
ぶれ検知ユニット30は、手ぶれなどに起因するカメラ本体の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、カメラ本体3が静止している状態での出力を基準として、カメラ本体3が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。なお、本実施の形態では、ヨーイング方向およびピッチング方向の2方向を検出するために角速度センサを2個設けている(図示せず)。出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理などを経て、A/D変換によりデジタル信号に変換されてボディーマイコン12に与えられる。ボディーマイコン12は、第1のレンズマウント70に設けられた電気接片(図示せず)を介してレンズマイコン20に角速度信号を送る。そして、レンズマイコン20は角速度信号に対してフィルタリング、積分処理、位相補償、ゲイン調整、クリップ処理などを順次施して、像ぶれ補正に必要なぶれ補正レンズ群22の駆動制御量を算出し、制御信号として出力する。この制御信号は、D/A変換されてレンズ用像ぶれ補正部28に出力される。
The
また、カメラ本体3には、デジタルカメラシステム1の電源の入切を操作する電源スイッチ(図示せず)と、撮影者がフォーカシング時およびレリーズ時に操作するレリーズボタン(図示せず)とが設けられている。電源スイッチにより電源がON状態になると、カメラ本体3および交換レンズ2の各部に電力が供給される。
Further, the
さらに、不揮発性メモリ53には、カメラ本体3に関する各種情報(本体情報)が格納されている。この本体情報には、例えば、カメラ本体3のメーカー名、製造年月日、型番、ボディーマイコン12にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などのカメラ本体3を特定するための型式に関する情報(本体特定情報)、カメラ本体3がレンズ用像ぶれ補正部28を搭載しているか否かに関する情報、ぶれ検知ユニット30の型番および感度などの検出性能に関する情報、エラー履歴なども含まれている。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ53の代わりにボディーマイコン12内のメモリ部に格納されていてもよい。
Further, the
また、カメラ本体3には、レリーズボタン(図示せず)と、レリーズボタンと接続されレリーズボタンの半押しで作動する第1スイッチS1と、レリーズボタンと接続されレリーズボタンの全押しで作動する第2スイッチS2とが設けられている。すなわち、レリーズボタンが半押しの状態では、第1スイッチS1がON状態となり、全押し状態では、第1スイッチS1および第2スイッチS2がON状態となる。レリーズボタンが半押しになり第1スイッチS1がON状態になると、ボディーマイコン12、レンズマイコン20をはじめとする各部に電力が供給される。
The
コントラスト値検出ユニット31は、撮像センサ11が取得した画像信号からコントラスト値を検出し、ボディーマイコン12に出力する。コントラスト値を用いて後述する自動焦点調整機能を実現する。
The contrast
交換レンズ2は、デジタルカメラシステム1内の撮像センサ11の撮像面に被写体像を結ぶための撮像光学系L(レンズユニット)を構成しており、主に、フォーカシングを行うフォーカス調節部と、絞りを調節する絞り調節部と、光路を調節することで像ぶれを補正するレンズ用像ぶれ補正部28と、交換レンズ2の動作を制御するレンズ制御部としてのレンズマイコン20と、不揮発性メモリ52と、第1のレンズマウント70に着脱可能な第1のボディーマウント80とから構成されている。
The interchangeable lens 2 constitutes an imaging optical system L (lens unit) for connecting a subject image to the imaging surface of the imaging sensor 11 in the digital camera system 1, and mainly includes a focus adjustment unit for performing focusing, A lens adjustment unit for adjusting the optical path, a lens image
フォーカス調節部は主に、光軸方向に駆動可能に設けられ、光軸方向の移動によりフォーカスを調節するフォーカスレンズ群24と、フォーカスレンズ群24の駆動を制御するフォーカスレンズ群制御部25とから構成されている。
The focus adjustment unit is mainly provided so as to be drivable in the optical axis direction, and includes a
フォーカスレンズ群24は、第1の交換レンズの規格として定められた最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間で光軸方向に移動可能である。また、フォーカスレンズ群24は、後述するコントラスト方式による合焦位置検出により、合焦位置を挟んで光軸方向前後に移動可能である必要があるため、上述の最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間よりもさらに光軸方向前後に移動可能なレンズシフト余裕区間を有している(図2(b)参照)。
The
フォーカスレンズ群制御部25は、フォーカスレンズ群24の光軸方向の相対位置を検出する相対位置検出部90を有している。相対位置検出部90は、それのみでは絶対位置を検出することができないが、移動方向および移動量は検出可能であり、例えば二相エンコーダを用いている。二相エンコーダは回転パルスエンコーダや、MR素子、ホール素子など、フォーカスレンズ群24の光軸方向の位置に応じて等しいピッチで2値の信号を交互に出力するものが2つ設けられており、これらのピッチの位相をずらすように設置されている。レンズマイコン20は、相対位置検出部90の出力からフォーカスレンズ群24の光軸方向の相対位置を算出する。
The focus
絞り調節部は主に、絞りまたは開放を調節する絞り部26と、絞り部26の動作を制御する絞り制御部27とから構成されている。
The aperture adjustment unit mainly includes an
レンズ用像ぶれ補正部28は主に、ぶれ補正レンズ群22と、ぶれ補正ユニット駆動制御部23とを備える。ぶれ補正ユニット駆動制御部23は、ぶれ補正レンズ群22を駆動および制御する制御部であり、撮像光学系Lの光軸に直交する平面内で、ぶれ補正レンズ群22を上下左右に移動させる。さらに、レンズ用像ぶれ補正部28は移動量検出部(図示せず)を備える。移動量検出部は、ぶれ補正レンズ群22の実際の移動量を検出する検出部であり、ぶれ補正ユニット駆動制御部23と共にぶれ補正レンズ群22を駆動制御するための帰還制御ループを形成している。
The lens image
レンズマイコン20は、交換レンズ2の中枢を司る制御装置であり、交換レンズ2に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン20には、CPU、ROM、RAMが搭載されており、ROMに格納されたプログラムがCPUに読み込まれることで、様々な機能を実現することができる。例えば、レンズマイコン20は、ボディーマイコン12からの信号に基づいてレンズ用像ぶれ補正部28を補正可能状態または補正不能状態に設定する機能を有している。また、第1のレンズマウント70および第1のボディーマウント80にそれぞれ設けられた電気接片(図示せず)を介してボディーマイコン12およびレンズマイコン20は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。なお、これら通信は光通信や無線電波によるものでもよい。
The
また、不揮発性メモリ52には、交換レンズ2に関する各種情報(レンズ情報)が格納されている。このレンズ情報には、例えば、交換レンズの倍率を決める焦点距離の情報が含まれる。焦点距離が変えられるズームレンズの場合は、焦点距離の情報として最小焦点距離と最大焦点距離が含まれる、他のレンズ情報としては、交換レンズ2のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン20にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などの交換レンズ2を特定するための型式に関する情報(レンズ特定情報)、交換レンズ2が像ぶれ補正部を搭載しているか否かに関する情報、像ぶれ補正部を搭載している場合は、ぶれ検知ユニット21の型番および感度などの検出性能に関する情報、像ぶれ補正部の型番および最大補正可能角度などの補正性能に関する情報(レンズ側補正性能情報)、像ぶれ補正を行うためのソフトのバージョンなどが含まれている。さらに、レンズ情報には、像ぶれ補正部の駆動に必要な消費電力に関する情報(レンズ側消費電力情報)および像ぶれ補正部の駆動方式に関する情報(レンズ側駆動方式情報)も含まれている。また、ボディーマイコン12から送信された情報を格納可能である。なお、これらの情報は、不揮発性メモリ52の代わりに、レンズマイコン20内のメモリ部に格納されていてもよい。
The
<合焦動作の高速化および高精度化>
次に、上記構成の撮像装置において、被写体の合焦動作を図2および図3を用いて詳しく説明する。図2(a)、(b)はそれぞれ本実施の形態におけるデジタルカメラシステムの低倍率レンズおよび高倍率レンズ(高倍率マクロレンズともいう)の合焦位置移動量と合焦状態を表す合焦状態評価値である合焦情報算出値(コントラスト値)との関係を示す説明図であり、図3は本実施の形態におけるデジタルカメラシステムの自動焦点調整の動作を示すフローチャートであり、レンズマイコン20に記憶されたレンズの最大焦点距離の情報により、合焦位置制御の方法を選択する。具体的には、フォーカスレンズ繰り出し量xと焦点距離fと撮影距離Dの間には、x=(f^2)/Dという関係式が成り立つ。従って、合焦させるためのフォーカスレンズの移動量、すなわちxの変化量は撮影距離Dを同じとすると、焦点距離の2乗に比例することになる。従って、焦点距離の大きいレンズほど合焦のためのフォーカスレンズの移動量は大きくなる。また撮影距離を同じとすると焦点距離が大きいほど撮像倍率は大きくなるので、焦点距離が所定の境界値以上のレンズを高倍率レンズと呼び、焦点距離が所定値よりも小さいレンズを低倍率レンズと呼ぶ。例えば、この境界値を100mmとするとf≧100mmのレンズは高倍率レンズとなり、f<100mmのレンズを低倍率レンズとなる。この境界値はカメラ本体3の設計、撮像センサ11の大きさなどの関係から自由に設定できる値である。
<High-speed and high-precision focusing operation>
Next, in the imaging apparatus having the above-described configuration, a subject focusing operation will be described in detail with reference to FIGS. FIGS. 2A and 2B are in-focus states representing in-focus position movement amounts and in-focus states of the low-power lens and the high-power lens (also referred to as a high-power macro lens) of the digital camera system in the present embodiment, respectively. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship with a focus information calculation value (contrast value) that is an evaluation value, and FIG. 3 is a flowchart showing an automatic focus adjustment operation of the digital camera system in the present embodiment. A method for controlling the focus position is selected based on the stored information on the maximum focal length of the lens. Specifically, the relational expression x = (f ^ 2) / D is established among the focus lens feed amount x, the focal length f, and the photographing distance D. Accordingly, the amount of movement of the focus lens for focusing, that is, the amount of change in x, is proportional to the square of the focal length if the shooting distance D is the same. Therefore, the amount of movement of the focus lens for focusing increases as the focal length increases. If the shooting distance is the same, the larger the focal length, the larger the imaging magnification. Call. For example, if this boundary value is 100 mm, a lens with f ≧ 100 mm becomes a high-power lens, and a lens with f <100 mm becomes a low-power lens. This boundary value is a value that can be set freely from the relationship of the design of the
高倍率レンズの場合を例にして合焦動作を説明する。図2(b)において、横軸はフォーカスレンズ群24の合焦位置移動量、縦軸は合焦情報算出値(コントラスト値)である。
The focusing operation will be described taking the case of a high magnification lens as an example. In FIG. 2B, the horizontal axis represents the amount of focus position movement of the
図2(b)に示すように、フォーカスレンズ群24はレンズ鏡筒のメカ構成によって決まる光軸方向の所定の範囲(以下、レンズシフト可能範囲という)内で移動が可能である。このレンズシフト可変範囲内でフォーカスレンズ群24を移動させることにより、コントラスト値のピークは、最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間(以下、レンズシフト規格範囲という)内で検出される。ここで、最至近合焦位置および無限合焦位置は、解像度、周辺光量、歪みなどのレンズ性能を満たすことのできる交換レンズの規格として定められている。そのため、レンズシフト規格範囲でコントラスト値を検出するためには、レンズシフト可能範囲がレンズシフト規格範囲よりも広く、最至近合焦位置の後方(Near)側、無限合焦位置の前方(Far)側の両端にレンズシフト余裕区間を設ける必要がある。
As shown in FIG. 2B, the
フォーカスレンズ群24は、フォーカスレンズ群制御部25により、例えばDCモータや超音波モータなどのフォーカス駆動用モータの回転運動を、伝達機構を介して直線運動へ変換することにより光軸方向に駆動を行う。また、伝達機構には相対位置検出部90が取り付けられており、回転位置を相対位置検出することにより間接的にフォーカスレンズ群24の相対位置を検出する。
The
高倍率レンズの場合は、図2(b)に示すように、まず粗調としてフォーカスレンズ群24を駆動することにより、コントラストピーク位置を探索する。その後、微調として撮像センサ11を光軸方向に駆動させることにより合焦を得ることが可能である。まずフォーカスレンズ群24が図2(b)のコントラスト検出開始位置にあるとすると、フォーカスレンズ群24をB方向に駆動させる。これにより撮像センサ11に入射される光学像が変化し、撮像センサ11から出力される画像信号も変化する。この画像信号のコントラスト値およびコントラスト値の変化をコントラスト値検出ユニット31で検出し、フォーカスレンズ群24がどの位置でコントラスト値のピークとなったかを記憶しこの位置を合焦位置とする。フォーカスレンズ群24がどの位置であったかは、相対位置検出部90が検出した相対位置により判断する。コントラスト値のピーク位置を検出した後、フォーカスレンズ群24は図2(b)のコントラスト値検出終了位置で停止し、次にコントラストピーク位置に向かってA方向に駆動させる。コントラスト値が所定値以上になった時点(撮像センサ移動範囲に入った時点)で撮像センサ11による合焦動作に移る。上記、フォーカスレンズ群24の駆動は、コントラスト値検出ユニット31で検出されたコントラスト値をボディーマイコン12からレンズマイコン20へ通信することによって行われる。
In the case of a high-magnification lens, as shown in FIG. 2B, first, the
撮像センサ11の合焦動作はフォーカスレンズの場合と同様に、コントラスト値がピークとなるように撮像センサ11を駆動する。撮像センサは、カメラ本体側に備わっているためにボディーマイコン12から直接駆動することができるので、ボディーマイコン12とレンズマイコン20との間では通信が必要ない。このように、フォーカスレンズ群24による粗調整で所定の合焦状態に追い込み、その後、撮像センサ11の駆動による微調整を行うことによって、合焦速度を高速化できる。また、フォーカスレンズ群24のみの合焦で問題となるバックラッシュも除去できる。さらに、撮像センサの移動量を制限できるのでカメラ本体を小型化できる。
The focusing operation of the image sensor 11 drives the image sensor 11 so that the contrast value reaches a peak, as in the case of the focus lens. Since the image sensor is provided on the camera body side, it can be driven directly from the
低倍率レンズの場合は、合焦のためのフォーカスレンズの移動量が小さいので、フォーカスレンズ群24を駆動させなくても、図2(a)に示すように撮像センサ11を光軸方向に駆動させるだけで合焦を得ることが可能である。つまり、低倍率レンズの場合には、フォーカスレンズ群24を駆動させる必要がないので、レンズと本体との間で合焦のための通信が不要となり、合焦速度を高速化することができる。
In the case of a low-magnification lens, since the amount of movement of the focus lens for focusing is small, even if the
次に、図3を用いて本実施の形態の合焦動作のフローを説明する。図3に示すStep1では、交換レンズが高倍率レンズ(レンズ移動必要)か低倍率レンズ(レンズ移動必要なし)かが判定される。Step1で高倍率レンズと判定された場合(Yesの場合)は上述したように、まず粗調としてフォーカスレンズ群24を駆動するので、Step2へ進み、Step3、Step4では図2(b)に示すようにフォーカスレンズ群24を駆動させることで、コントラストピーク値レンズ位置をボディーマイコン12へ記憶していく。Step5では、ボディーマイコン12に記憶されたコントラストピーク位置を中心に設定した撮像センサ11の駆動範囲の開始位置である、コントラスト値検出開始位置へ撮像センサ制御部13により撮像センサ11を移動させる。そして、Step6、Step7では上述したように微調として撮像センサ11を駆動させることで、各位置でのコントラスト値をボディーマイコン12へ記憶していく。Step8でボディーマイコン12に記憶されたコントラストピーク値となる撮像センサ位置に、撮像センサ11を駆動し、合焦調整が終了になる。
Next, the flow of the focusing operation of the present embodiment will be described using FIG. In Step 1 shown in FIG. 3, it is determined whether the interchangeable lens is a high-magnification lens (lens movement is necessary) or a low-magnification lens (lens movement is not necessary). When it is determined that the lens is a high magnification lens in Step 1 (in the case of Yes), as described above, the
一方、Step1で低倍率レンズと判定された場合は上述したように、フォーカスレンズの移動量が小さいので、フォーカスレンズ群24を駆動させなくても、図2(a)に示すように撮像センサ11を光軸方向に駆動させるだけで合焦を得ることが可能である。つまり、低倍率レンズの場合には、フォーカスレンズ群24を駆動させる必要がないので、図3のStep2、Step3、Step4を省略することができる。Step5でコントラスト値検出開始位置へ撮像センサ制御部13により撮像センサ11を移動させる。そして、Step6、Step7では上述したように微調として撮像センサ11を駆動させることで、各位置でのコントラスト値をボディーマイコン12へ記憶していく。Step8でボディーマイコン12に記憶されたコントラストピーク位置に、撮像センサ11を駆動し、合焦調整が終了になる。
On the other hand, when it is determined at Step 1 that the lens is a low magnification lens, as described above, since the moving amount of the focus lens is small, the image sensor 11 can be used as shown in FIG. It is possible to obtain in-focus only by driving in the optical axis direction. That is, in the case of a low-magnification lens, since it is not necessary to drive the
次に、絞りと合焦の関係について図4、図5を用いて説明する。検波時(コントラストAF時)の合焦位置というのは開放絞り(絞り全開の状態)での位置であるので、撮影時に絞り値が変化した場合には、レンズ収差の影響で合焦位置がずれてしまうという課題がある。 Next, the relationship between the aperture and the focus will be described with reference to FIGS. The focus position at the time of detection (during contrast AF) is the position at the wide aperture (full aperture state), so if the aperture value changes during shooting, the focus position will shift due to the effects of lens aberration. There is a problem that it ends up.
図4は本実施の形態におけるデジタルカメラシステムの検波時と撮影時それぞれの絞り状態と合焦状態との関係をを示す説明図であり、図5は本実施の形態におけるデジタルカメラシステムの絞り値と焦点位置との関係を示す相関図である。図4において、点線は、検波時の光束および合焦位置を示し、実線は撮影時の光束および合焦位置を示している。また、図5において、横軸の焦点位置は検波(開放絞り)時を基準(0)として、そこからの相対的なずれ量である。絞り値をF2.0、F4.0、F8.0と変化させると、焦点位置はΔX2、ΔX1、ΔX3と変化する。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the aperture state and the in-focus state at the time of detection and shooting of the digital camera system in the present embodiment, and FIG. 5 is an aperture value of the digital camera system in the present embodiment. It is a correlation diagram which shows the relationship between and a focus position. In FIG. 4, the dotted line indicates the light beam and the focus position at the time of detection, and the solid line indicates the light beam and the focus position at the time of photographing. Further, in FIG. 5, the focal position on the horizontal axis is a relative deviation amount from the detection (open aperture) as a reference (0). When the aperture value is changed to F2.0, F4.0, and F8.0, the focal position changes to ΔX2, ΔX1, and ΔX3.
コントラストAF中は、開放絞り(絞り全開の状態)での状態である。つまり図4に示すように、開放絞りの状態では合焦位置であっても、撮影時に絞り部26により光束を絞った状態にすると、焦点位置にずれが発生してしまう。これは、図5に示すように、絞り値が変化すると焦点位置も変化してしまうことが原因である。これを解決するために、本実施の形態におけるデジタルカメラシステムの絞り値の変化に対応した、焦点位置補正のフローチャートを図6に示し、被写体の合焦動作を説明する。
During contrast AF, the aperture is in the fully open state (a state in which the aperture is fully open). That is, as shown in FIG. 4, even when the aperture is in the in-focus position, if the light beam is focused by the
図6において、まず絞り制御部27により絞り部26を絞った情報であるF値をレンズマイコン20を介して、ボディーマイコン12へ伝達する。そして、Step11では、検波時と撮影時とで絞り値に変化がなかった否かを判定する。絞り値に変化がなかった場合(Yesの場合)はそのまま撮影動作に移る。一方、絞り値に変化があった場合(Noの場合)は、Step2へ進む。Step2では、ボディーマイコン12へ伝達されたF値に基づいた本来の合焦位置を計算する。Step3では、Step2で計算された本来の合焦位置へ、撮像センサ制御部13により撮像センサ11を駆動させることで、合焦位置を補正する。フォーカスレンズ群24を駆動することにより合焦位置を補正するよりも、レンズと本体との通信系の簡素化を実現できる。また、レンズを交換した場合でも、そのレンズ特性にあった合焦点位置の補正を行うことができる。従って、撮影時に絞りが変化した場合でも、その絞り量に応じた合焦位置を正確に得られることになる。
In FIG. 6, first, the F value, which is information obtained by narrowing the
<他の実施例>
本発明に係るデジタルカメラシステム、カメラ本体、交換レンズは、前述の実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の修正および変更が可能である。
<Other embodiments>
The digital camera system, camera body, and interchangeable lens according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明に係る撮像装置では、合焦精度と合焦速度の両立が実現可能となる。このため本発明は、光学機器の分野において有用である。 In the imaging apparatus according to the present invention, it is possible to realize both the focusing accuracy and the focusing speed. Therefore, the present invention is useful in the field of optical equipment.
1 デジタルカメラシステム
2 交換レンズ
3 カメラ本体
10 シャッターユニット
11 撮像センサ(CCD)
12 ボディーマイコン
13 撮像センサ制御部
14 シャッター制御部
15 画像表示制御部
16 画像表示部
17 画像記録制御部
18 画像記録部
20 レンズマイコン
21,30 ぶれ検知ユニット
22 ぶれ補正レンズ群
23 ぶれ補正ユニット駆動制御部
24 フォーカスレンズ群
25 フォーカスレンズ群制御部
26 絞り部
27 絞り制御部
28 レンズ用像ぶれ補正部
31 コントラスト値検出ユニット
52,53 不揮発性メモリ
70 第1のレンズマウント
80 第1のボディーマウント
90 相対位置検出部
1 Digital Camera System 2
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光学像を電気的な画像信号に変換する撮像センサと、
前記撮像センサを光軸方向に駆動する撮像センサ制御部と、
前記画像信号に基づき前記光学像の合焦状態を表す合焦評価値を検出する合焦評価値検出部とを備え、
前記レンズユニットの最大焦点距離の情報を前記レンズ鏡筒から取得し、
前記取得した前記レンズユニットの最大焦点距離および前記合焦評価値に基づき、前記撮像センサまたは前記フォーカスレンズを駆動するように前記撮像センサ制御部または前記フォーカスレンズ制御部へ指令を出す指令部とを備えたことを特徴とする撮像装置。 A lens mount that has a focus lens that adjusts the in-focus position and that forms an optical image of the subject; and a lens mount that includes a focus lens control unit that drives the focus lens in the optical axis direction; ,
An imaging sensor for converting the optical image into an electrical image signal;
An image sensor control unit for driving the image sensor in the optical axis direction;
A focus evaluation value detection unit that detects a focus evaluation value representing a focus state of the optical image based on the image signal;
Obtaining information on the maximum focal length of the lens unit from the lens barrel;
A command unit that issues a command to the imaging sensor control unit or the focus lens control unit to drive the imaging sensor or the focus lens based on the acquired maximum focal length of the lens unit and the focus evaluation value; An image pickup apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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JP2007267586A JP2009098252A (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | Imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007267586A JP2009098252A (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | Imaging apparatus |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2007267586A Pending JP2009098252A (en) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | Imaging apparatus |
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2007
- 2007-10-15 JP JP2007267586A patent/JP2009098252A/en active Pending
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