JP2013024884A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、入射光量を調整する絞りを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus in which a lens unit having a diaphragm for adjusting the amount of incident light is detachable.
<AF時のウォブリング駆動>
従来、動画記録中にフォーカスを光軸方向に微小振動(ウォブリング)させながら被写体像のコントラストを表すコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値に基づいて焦点調節を行う撮像装置が提案されていた。例えば、特許文献1に記載されている。
<Wobbling drive during AF>
Conventionally, there has been proposed an imaging apparatus that calculates a contrast evaluation value representing the contrast of a subject image while finely vibrating (wobbling) the focus in the optical axis direction during moving image recording, and performs focus adjustment based on the contrast evaluation value. For example, it is described in
<AF中の焦点深度変化とその悪影響>
また、従来、被写体像のコントラストに基づいて焦点調節および動画撮影を行う撮像装置において、焦点調節中に絞りを変更すると、焦点深度が変化するためコントラスト評価値が変化して、正しい合焦結果が得られず、合焦精度に悪影響を及ぼしていた。この対策として、絞りを開放状態にして焦点調節と動画撮影を行う撮像装置が提案されていた。例えば、特許文献2に記載されている。
<Depth of focus change during AF and its adverse effects>
Conventionally, in an imaging apparatus that performs focus adjustment and moving image shooting based on the contrast of a subject image, if the aperture is changed during focus adjustment, the depth of focus changes, so the contrast evaluation value changes, and the correct focusing result is obtained. It was not obtained, which had an adverse effect on the focusing accuracy. As a countermeasure, there has been proposed an imaging apparatus that performs focus adjustment and moving image shooting with the aperture opened. For example, it is described in
<マイクロステップ駆動AE>
また、従来、ステッピングモータで駆動されて撮像光学系の入射光量を制御する絞り装置について、その開口制御速度を細かく制御する絞り装置が提案されていた。例えば、特許文献3に記載されている。
<Microstep drive AE>
Conventionally, a diaphragm device that finely controls the aperture control speed of a diaphragm device that is driven by a stepping motor and controls the amount of incident light of the imaging optical system has been proposed. For example, it is described in Patent Document 3.
特許文献3に記載のように、ステッピングモータに印加する電圧の波形について、矩形波とマイクロステップ波形とを選択的に切り替えることで、絞り開口の制御速度を細かく制御できるようになる。 As described in Patent Document 3, the control speed of the aperture opening can be finely controlled by selectively switching between the rectangular wave and the microstep waveform for the waveform of the voltage applied to the stepping motor.
<デジタル一眼レフカメラの動画撮影>
また、従来、静止画しか撮影できなかったレンズ交換式デジタル一眼レフカメラにおいて、近年、動画も撮影できるものが提供されている。
<Video shooting with a digital SLR camera>
Also, in recent years, among interchangeable lens digital single-lens reflex cameras that could only shoot still images, there have been provided those that can also shoot moving images.
上述したように、被写体像のコントラストの評価結果に基づいて焦点調節を行う場合、コントラスト評価値取得中に絞り値を変化させると、被写界深度が変化し、被写体像の錯乱円径が変化してしまうため、合焦精度に悪影響が生じてしまう。しかし、露光量の制御を電荷蓄積時間やゲインのみで行おうとするには限界があり、適正露光量への連動範囲は大きく狭まってしまう。また、ゲイン調整を多用することで画質低下の原因にもなっていた。 As described above, when focus adjustment is performed based on the evaluation result of the contrast of the subject image, if the aperture value is changed during acquisition of the contrast evaluation value, the depth of field changes and the circle of confusion of the subject image changes. As a result, the focusing accuracy is adversely affected. However, there is a limit to controlling the exposure amount only by the charge accumulation time and gain, and the interlocking range for the appropriate exposure amount is greatly narrowed. In addition, heavy use of gain adjustment has also caused image quality degradation.
(発明の目的)
本発明の目的は、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えられる撮像装置を提供することである。
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of appropriately controlling aperture and appropriately controlling an exposure amount while suppressing a decrease in focus detection accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズと入射光量を調整する絞りとを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置であって、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、前記画像信号のコントラストに基づく焦点信号を生成する生成手段と、装着された前記フォーカスレンズを微小振動させながら、前記焦点信号に基づいて合焦方向を検出する焦点検出手段と、前記撮像手段の電荷蓄積を周期的に行わせるとともに、前記絞りの駆動中に前記撮像手段の電荷蓄積が行われる場合には、該電荷蓄積により得られた焦点信号を用いて合焦方向を検出しないように前記焦点検出手段を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention is an imaging apparatus in which a lens unit including a focus lens and a diaphragm for adjusting the amount of incident light is detachable, and an image signal obtained by photoelectrically converting a subject image An imaging means for generating a focus signal, a generating means for generating a focus signal based on the contrast of the image signal, and a focus detection means for detecting the in-focus direction based on the focus signal while finely vibrating the mounted focus lens When the charge accumulation of the imaging means is performed periodically and the charge accumulation of the imaging means is performed during driving of the diaphragm, the focus direction is obtained using the focus signal obtained by the charge accumulation. And a control means for controlling the focus detection means so as not to detect.
本発明によれば、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in focus detection accuracy while appropriately performing aperture control and appropriately controlling an exposure amount.
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に記載される通りである。 The mode for carrying out the present invention is as described in the following examples.
本発明の撮像装置の実施例であるデジタルカメラについて図1から図7を用いて説明する。 A digital camera that is an embodiment of an imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
<デジタルカメラの構成>
図1はデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
<Configuration of digital camera>
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a digital camera.
図1に示すように、デジタルカメラ200には、撮影レンズ100が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられている。マウント部には、電気接点ユニット107が設けられている。この電気接点ユニット107には、通信クロックライン、データ転送ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子がある。これらによりデジタルカメラ200と撮影レンズ100が通信可能となっている。デジタルカメラ200は、撮影レンズ100とこの電気接点ユニット107を介して通信を行い、撮影レンズ100内のフォーカスレンズ101および入射光量を調整する絞り102の駆動を制御する。なお、図1には、撮影レンズ100内のレンズとしてフォーカスレンズ101のみを示しているが、この他に変倍レンズや固定レンズが設けられ、これらを含めてレンズユニットを構成する。また、デジタルカメラ200には、複数の種類の撮影レンズ100が装着可能であり、例えば、絞りの駆動速度を可変にできる撮影レンズや絞りの駆動速度を固定とする撮影レンズが装着可能となっている。また、絞りの駆動速度が可変の撮影レンズの場合には、絞りの駆動速度を固定とする第1の制御動作と、絞りの駆動速度を可変とする第2の制御動作とのいずれかに切り替えることが可能である。
As shown in FIG. 1, a
また、電気接点ユニット107には、通信バスラインと、カメラ側から画像信号の電荷蓄積タイミングを撮影レンズ側に伝送するための同期信号ラインも設けられている。なお、同期信号を送るためのラインを専用に設けずに、前述した通信クロックライン等を用いて同期タイミングをレンズ側に通知するようにしてもよい。
The
不図示の被写体からの光束は、撮影レンズ100内のフォーカスレンズ101を含むレンズユニットおよび絞り102を介して、デジタルカメラ200内のクイックリターンミラー203に導かれる。クイックリターンミラー203は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置されている。そして、ミラー駆動機構213によりアップダウン駆動が行われることにより被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第1の位置(図示した位置)と、撮影光路外に退避する第2の位置とに移動が可能である。クイックリターンミラー203で反射された光束は、ピント面に存在するファインダスクリーン202、ペンタプリズム201、接眼レンズ207により構成されるファインダ光学系を介して撮影者の目に至る。
A light beam from a subject (not shown) is guided to a
クイックリターンミラー203が第2の位置にアップした際には、撮影レンズ100からの光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ210および光学フィルタ211を介して、撮像素子212に至る。撮像素子212は本発明の撮像手段に相当する。光学フィルタ211は、赤外線をカットして可視光線のみを撮像素子212へ導く機能と、光学ローパスフィルタとしての機能を有する。
When the
また、フォーカルプレーンシャッタ210は、先幕および後幕を有して構成されており、撮影レンズ100からの光束の透過および遮断を制御する。
The
また、デジタルカメラ200は、全体の制御を司るシステムコントローラ230を有する。システムコントローラ230は、CPUやMPU等により構成され、後述する各回路の動作を制御する。
In addition, the
システムコントローラ230は、電気接点ユニット107を介して、通信バスラインにより、撮影レンズ100内のレンズコントローラ108に対して通信を行う。
The
レンズコントローラ108もシステムコントローラ230と同様にCPUやMPU等により構成され、撮影レンズ100内の各回路の動作を制御する。
Similarly to the
システムコントローラ230とレンズコントローラ108間の通信では、撮影レンズ100内のフォーカスレンズ101の駆動命令、停止命令、駆動量、要求駆動速度がシステムコントローラ230から送信される。また、さらに絞り102の駆動量、駆動速度、および撮影レンズ側の各種データの送信要求がシステムコントローラ230から送信される。
In communication between the
フォーカス駆動の際、システムコントローラ230はレンズコントローラ108に対して、レンズ駆動方向や駆動量および駆動速度についての指令を通信によって行う。
At the time of focus driving, the
レンズコントローラ108は、システムコントローラ230からのレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御部104を介して、フォーカスレンズ101を光軸方向に駆動してフォーカス駆動を行うレンズ駆動機構103を制御する。レンズ駆動機構103は、ステッピングモータを駆動源として有する。
When the
レンズコントローラ108は、システムコントローラ230からの絞り制御命令を受信すると、絞り制御駆動部106を介して、絞り102を駆動する絞り駆動機構105を制御し、指令された値まで絞り102を制御する。絞り駆動機構105は、絞り制御駆動部106によって、矩形波状の従来波形あるいは正弦波状のマイクロステップ波形を、駆動電圧として印加されることにより制御される。図3は絞り制御の駆動電圧を示すグラフであり、図3(a)は1−2相駆動における従来波形、図3(b)はマイクロステップ駆動における波形をそれぞれ示している。
When the
また、システムコントローラ230は、シャッタ制御部215と測光部209とも接続されている。シャッタ制御部215は、システムコントローラ230からの信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ210の先幕および後幕の走行駆動を制御する。また、フォーカルプレーンシャッタ210の先幕、後幕は、駆動源がバネにより構成されており、シャッタ走行後、次の動作のためにバネチャージを要する。シャッタチャージ機構214は、このバネチャージを行う。また、システムコントローラ230は、測光部209あるいは撮像素子212における所定の測光領域の出力から得られる露光量に基づいて設定される、撮像素子212の電荷蓄積時間、露光感度および絞り値の露出制御プログラムが定められたプログラム線図を記憶する。
The
また、システムコントローラ230は、レンズコントローラ108にレンズ駆動命令を送信して、レンズ駆動制御部104を介して、レンズ駆動機構103を制御する。これにより、被写体像を撮像素子212上に結像させる。
Further, the
また、カメラDSP227の内部にはコントラストAFに用いるコントラスト評価値(焦点信号)の算出を行う回路ブロック、コントラスト評価値算出を行う領域の位置や大きさを決定する回路ブロックが内蔵されている。これら回路ブロックについては詳しくは後述するが、ここでいうコントラスト評価値とはフォーカスレンズ101を含む光学系の合焦状態を示す値である。カメラDSP227およびシステムコントローラ230は、撮影レンズ100のフォーカス位置を微小振動させながら合焦位置を検出する本発明の焦点検出手段に相当する。
The
カメラDSP227には、タイミングジェネレータ219、セレクタ222を介してのA/Dコンバータ217が接続されており、またワークメモリ226も接続されている。
The
ここで、撮像素子212は、全体の駆動タイミングを決定しているタイミングジェネレータ219からの信号に基づき、画素毎の水平駆動および垂直駆動を制御するドライバ218からの出力で制御される。これにより、被写体像を光電変換して画像信号を生成して出力する。そして、撮像素子212で生成された画像信号は、CDS/AGC回路216で増幅され、A/Dコンバータ217でデジタル信号に変換される。デジタルカメラ200は、操作スイッチ232からの操作入力により、撮像素子212の撮像フレームレートが設定されることで、タイミングジェネレータ219から出力される信号が変換される。これにより、撮像素子212の撮像フレームレートが上記の設定通りに制御される。この撮像フレームレートは、動画用の画像信号を生成する動画撮影モード及び静止画用の画像信号を生成する静止画撮影モードを含む複数の撮影モードに応じて変更してもよい。
Here, the
A/Dコンバータ217からの出力は、システムコントローラ230からの信号に基づいて信号を選択するセレクタ222を介してメモリコントローラ228に入力され、フレームメモリであるDRAM229に全て転送される。
The output from the A /
ビデオやコンパクトデジタルカメラでは、撮影前状態に、この転送結果をビデオメモリ221に定期的(毎フレーム)に転送することで、モニタ表示部220によりファインダ表示(ライブビュー)等を行っている。一眼レフデジタルカメラでは、通常、撮影前時点ではクイックリターンミラー203やフォーカルプレーンシャッタ210により撮像素子212が遮光されているため、ライブビュー表示が行えない。
In a video or compact digital camera, a finder display (live view) or the like is performed by the
この点、クイックリターンミラー203をアップし、撮影光路より退避させてからフォーカルプレーンシャッタ210を開いた状態にすることで、ライブビュー動作が可能となる。また、ライブビュー時に撮像素子212からの画像信号をカメラDSP227もしくはシステムコントローラ230が処理することで、フォーカスレンズ101を含む光学系の合焦状態を示すコントラスト評価値を得ることができる。そして、コントラスト評価値を用いてコントラスト評価方式の焦点検出を行うことが可能となる。
In this regard, the live view operation can be performed by raising the
撮影時には、システムコントローラ230からの制御信号によって、1フレーム分の各画素データをDRAM229から読み出し、カメラDSP227で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ226に記憶する。そして、ワークメモリ226のデータを圧縮・伸張回路225で所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮し、その結果を外部の不揮発性メモリ224に記録する。不揮発性メモリ224として、通常、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用する。また、ハードディスクや磁気ディスクであっても良い。
At the time of shooting, each pixel data for one frame is read from the
さらに、システムコントローラ230と接続されている表示部231は、後述する各スイッチ類により設定または選択されたカメラの動作状態を、液晶素子、LED(発光ダイオード)、有機EL等の表示素子により表示する。
Further, the
操作スイッチ232は、デジタルカメラ200の各種設定項目に対する操作入力を行う操作部材である。レリーズスイッチSW1(233)は、測光や焦点検出などの撮影準備動作を開始させるためのスイッチである。レリーズスイッチSW2(234)は、撮影動作(静止画を取得するための電荷蓄積および電荷読み出し動作)を開始させるためのスイッチである。ライブビューモードスイッチ235は、ライブビュー表示の入切を制御するためのスイッチである。動画スイッチ236は、連続撮影動作(動画を取得するための繰り返しの電荷蓄積および電荷読み出し動作)を開始させるためのスイッチである。
The
一方、撮影レンズ100(レンズユニット)において、レンズコントローラ108には、メモリ109が設けられている。メモリ109には、撮影レンズ100の焦点距離、開放絞り値、設定可能な絞り駆動速度情報といった性能情報、撮影レンズ100を識別するための固有の情報であるレンズID(識別)情報が記憶されている。
On the other hand, in the taking lens 100 (lens unit), the
なお、性能情報およびレンズID情報は、デジタルカメラ200へ撮影レンズ100が装着される時における初期通信により、システムコントローラ230へ送信され、システムコントローラ230はこれらをEEPROM223に記憶させる。
The performance information and the lens ID information are transmitted to the
また、撮影レンズ100には、フォーカスレンズ101の位置情報を検出するためのレンズ位置情報検出部110が設けられている。レンズ位置情報検出部110で検出されたレンズ位置情報は、レンズコントローラ108に読み取られる。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ101の駆動制御に用いられ、電気接点ユニット107を介してシステムコントローラ230に送信される。
In addition, the photographing
レンズ位置情報検出部110は、例えばレンズ駆動機構を構成するモータの回転パルス数を検出するパルスエンコーダ等により構成される。その出力はレンズコントローラ108内の不図示のハードウェアカウンタに接続され、フォーカスレンズ101が駆動されるとその位置情報がハード的にカウントされる。レンズコントローラ108がレンズ位置情報を読み取る際は、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスして、記憶されているカウンタ値を読み込む。
The lens position information detection unit 110 includes, for example, a pulse encoder that detects the number of rotation pulses of a motor that constitutes a lens driving mechanism. The output is connected to a hardware counter (not shown) in the
次に、カメラDSP227におけるコントラスト評価値算出の詳細について、図2を用いて説明する。
Next, details of contrast evaluation value calculation in the
図2はカメラDSP227内の回路ブロックを説明するためのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram for explaining circuit blocks in the
撮像素子212で生成された画像信号は、上述のようにCDS/AGC回路216で増幅され、A/Dコンバータ217でデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データはセレクタ222を介してカメラDSP227に入力される。
The image signal generated by the
コントラストAFに用いられるコントラスト評価値を算出するため、カメラDSP227に入力された画像データは、まずカメラDSP227内のDSP内部メモリ241を経て、焦点検出領域抽出ブロック242に入力される。焦点検出領域抽出ブロック242は、全画面の画像デ−タから焦点検出領域とその近傍の画像をトリミングして、次のコントラスト評価値算出ブロック243に送るためのブロックである。焦点検出領域の大きさとしては、画面の外枠に対して1/5〜1/10程度が望ましい。なお、焦点検出領域の画面内の位置や大きさは、システムコントローラ230より焦点検出領域抽出ブロック242に対して設定できるよう構成される。コントラスト評価値算出ブロック243(生成手段)は、焦点検出領域とその近傍の画像に対してデジタルフィルタ演算により所定の周波数成分を抽出して、コントラスト評価値としてシステムコントローラ230に送るためのブロックである。
In order to calculate a contrast evaluation value used for contrast AF, image data input to the
<絞り駆動速度の最適化>
次に、現在の露光量と目標露光量との露光差を算出し、露光差に応じて設定可能な範囲内で絞り102の駆動速度を段階的、あるいは連続的に低下させる制御例について説明する。
<Optimization of aperture drive speed>
Next, a description will be given of a control example in which the exposure difference between the current exposure amount and the target exposure amount is calculated, and the driving speed of the
露光量を変化させる品位について、動画記録時は被写体の光量変化に対して露光量変化を徐々に合わせて、撮影画像の連続性を適度に保つことが望ましい。また、動画記録前の段階で、構図を決定するといった目的でモニタ表示部220に被写体像を表示する時(以後、動画スタンバイ時と呼ぶ)は、構図変更を伴うことが多いため、ある程度の露光量の追従性が求められる。また、静止画撮影時は撮影までの時間(いわゆるレリーズタイムラグ)を短くするため、露光量調整を高速に行うことが望ましい。このため、デジタルカメラ200は動画記録時、動画スタンバイ時、静止画撮影時で絞り102の駆動速度の制御をそれぞれ変更する。
With regard to the quality of changing the exposure amount, it is desirable to keep the continuity of the photographed image moderately by gradually matching the change in the exposure amount with the change in the amount of light of the subject when recording a moving image. In addition, when a subject image is displayed on the
図4(a)は露光量差に応じた絞り102の駆動速度の制御例を示すグラフである。図4(b)は測光された測光値と、測光値に応じて絞り102の駆動速度が更新されて露光量の制御値が変化していく様子を表したグラフである。図4(b)のグラフで、点線は測光値、実線は露光量の制御値を示している。図4(b)において、時間t1にて測光値が変化することで露光量の制御値が変化し始め、時間t2にて露光量の制御値が測光値に追いつく。時間t3にて測光値が再び変化することで、露光量の制御値が変化し始める。図4(b)のグラフに示すように、露光量の制御値が目標とする測光値に近づくにつれて、制御値の変化量を低下させ、ライブビュー表示品位や動画記録品位を良好にする。
FIG. 4A is a graph showing an example of controlling the driving speed of the
図5は静止画撮影時、動画記録時、動画スタンバイ時の各カメラ状態における露光量制御を比較したグラフであり、縦軸に測光値との露光量差、横軸に時間経過を表したものである。図5において、露光量調整の要求が発生すると、静止画撮影時は第1速で絞り駆動が行われ、各カメラ状態の中で最短となる時間T1で露光量が調整される。また、動画記録中は第1速より遅い第2速で絞り駆動が始まり、徐々に絞り駆動速度を低下させながら時間T3(>T1)かけて露光量が調整される。また、動画スタンバイ時は第1速より遅く第2速より速い第3速で絞り駆動が始まり、徐々に絞り駆動速度を低下させながら時間T2(T1<T2<T3)かけて露光量が調整される。露光量を調整する際の動画記録中の絞り駆動速度(第2速)や、動画スタンバイ時の絞り駆動速度(第3速)は可変な速度であるが、露光量差がどんな値であっても、絞り駆動速度の速さの関係は、図5のような関係が保たれるよう制御される。 FIG. 5 is a graph comparing the exposure amount control in each camera state during still image shooting, movie recording, and movie standby, with the vertical axis representing the exposure amount difference from the photometric value and the horizontal axis representing the passage of time. It is. 5, a request for exposure adjustment occurs, the still image shooting is performed is driven diaphragm at a first speed, the exposure amount is adjusted in the shortest become time T 1 in each camera state. Further, during moving image recording, aperture driving starts at a second speed slower than the first speed, and the exposure amount is adjusted over time T 3 (> T 1 ) while gradually decreasing the aperture driving speed. Further, at the time of moving image standby, aperture driving starts at a third speed that is slower than the first speed and faster than the second speed, and exposure is performed over time T 2 (T 1 <T 2 <T 3 ) while gradually decreasing the aperture driving speed. The amount is adjusted. The aperture drive speed (second speed) during movie recording when adjusting the exposure amount and the aperture drive speed (third speed) during movie standby are variable speeds. However, the relationship between the aperture driving speeds is controlled so that the relationship shown in FIG. 5 is maintained.
<フォーカス駆動制御と絞り制御のタイミング>
次に、本実施例の焦点検出動作におけるフォーカス駆動制御について説明する。図6は本実施例の焦点検出動作に係るレンズ駆動と絞り駆動のタイミングを説明するグラフである。ここで横軸は時間で、最上部にある下に凸の周期は同期信号を示している。同期信号は撮像素子212の電荷蓄積タイミングと同期する。なお、図6では1V中に1回電荷蓄積が行われているが、これに限らない。例えば、2Vに1回電荷蓄積が行われるようにしてもよい。
<Focus drive control and aperture control timing>
Next, focus drive control in the focus detection operation of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a graph for explaining the timing of lens driving and diaphragm driving according to the focus detection operation of this embodiment. Here, the horizontal axis indicates time, and the downwardly convex period at the top indicates the synchronization signal. The synchronization signal is synchronized with the charge accumulation timing of the
図6(a)は絞り制御量が小さく、絞り制御時間が短い場合におけるタイミングを説明するグラフであり、図6(b)は絞り制御量が大きく、絞り制御時間が長い場合におけるタイミングを説明するグラフである。 FIG. 6A is a graph for explaining the timing when the aperture control amount is small and the aperture control time is short, and FIG. 6B is the graph for explaining the timing when the aperture control amount is large and the aperture control time is long. It is a graph.
図6(a)において、所定のフォーカス間(無限側と至近側)を周期的に往復運動するようにフォーカスレンズ101が制御される。フォーカスレンズ101が所定のフォーカス位置に到達した後、コントラスト評価値を取得するための電荷蓄積を行う期間t1、t2、t3、t4、t5・・・が設けられる。例えば、Taの駆動タイミングにおいて、期間t2で得られた(至近側)評価値と期間t3で得られた(無限側)評価値とを比較することで駆動振幅が決まる。期間t3で得られた評価値のほうが大きければ、振動中心を無限側に移動する。電荷蓄積期間は被写体像の輝度に応じて長さが調節される。電荷蓄積期間の終了から次の電荷蓄積期間の開始までの時間は、絞りを駆動させても差し支えない絞り駆動許可期間である。露光量調整のためにコントラストAF中に絞り駆動が行われる場合、絞り駆動許可期間の範囲内で絞り駆動が行われる。
In FIG. 6A, the
図6(a)の例は、至近側のフォーカス位置と無限側のフォーカス位置のすべてにおいて電荷蓄積期間が設けられ、その電荷蓄積期間の間を絞り駆動許可期間としている。所定のフォーカス位置の前後(至近側と無限側)の被写体像のコントラストを比較することで、フォーカスレンズ101を前後どちらに駆動させれば合焦に近づくか検出される。絞り制御量が小さい場合は図6(a)のように制御を行い、コントラスト評価値を至近側と無限側で毎回取得するため、高い合焦精度を保つことができる。
In the example of FIG. 6A, a charge accumulation period is provided at all of the close focus position and the infinite focus position, and the diaphragm drive permission period is set between the charge accumulation periods. By comparing the contrast of the subject image before and after the predetermined focus position (closest side and infinity side), it is detected whether the
一方、図6(b)においては、絞り駆動許可期間が長く設定された例であり、フォーカス前後の被写体像のコントラストが比較できるよう、フォーカス駆動制御の周期に合わせて絞り駆動許可期間が変更される(延長される)。図6(b)の例は、所定のフォーカス位置の至近側(もしくは無限側)の電荷蓄積期間をなくして、その分絞り駆動許可期間を長くしている。図6(b)においても、電荷蓄積を行う期間t1、t2、t3・・・が設けられるが、t3のタイミングでは絞りを駆動しているため、期間t3の蓄積で得られた評価値はAF制御に用いない。そのため、Tbの駆動タイミングでは、期間t3の蓄積で得られた評価値を比較に使うことができないので、振動中心を移動しない。 On the other hand, FIG. 6B shows an example in which the aperture drive permission period is set to be long, and the aperture drive permission period is changed in accordance with the focus drive control period so that the contrast of the subject images before and after the focus can be compared. (Extended). In the example of FIG. 6B, the charge accumulation period on the near side (or infinite side) of the predetermined focus position is eliminated, and the diaphragm drive permission period is lengthened accordingly. In FIG. 6B as well, periods t1, t2, t3,... In which charge accumulation is performed are provided, but the diaphragm is driven at the timing t3, so the evaluation value obtained by accumulation in period t3 is AF Not used for control. For this reason, at the drive timing of Tb, the evaluation value obtained by the accumulation in the period t3 cannot be used for comparison, and therefore the vibration center is not moved.
図6などに示される動作を行わせるシステムコントローラ230は、本発明の制御手段に相当する。
The
なお、絞り制御量に応じて絞り駆動許可期間をフォーカス駆動制御の周期に合わせて延長する代わりに、絞り駆動を複数回に分割して行い、図6(a)に示した絞り駆動許可期間に設定しても差し支えない。 Instead of extending the aperture drive permission period in accordance with the focus drive control period in accordance with the aperture control amount, the diaphragm drive is divided into a plurality of times, and the aperture drive permission period shown in FIG. It can be set.
また、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)といったフォーカルプレーンシャッタ方式の電荷蓄積動作をする撮像素子212ではAF用電荷蓄積期間として採用するものを変えても良い。具体的には、コントラスト評価値を取得する画像フレームに係る電荷蓄積期間ではなく、そのうちの焦点検出領域に係るより短い電荷蓄積期間であっても良い。
Further, for example, an
絞り駆動許可期間に絞り駆動を行うためには、システムコントローラ230から絞り制御命令をレンズコントローラ108へ送ることで絞り駆動タイミングを取る。絞り制御命令には、絞り駆動量と絞り駆動許可期間についての情報が含まれる。また、それ以外に、システムコントローラ230からレンズコントローラ108へレンズ駆動タイミングに係る波形信号を出力し、この波形信号に基づいてレンズコントローラ108が絞り制御部106へレンズ駆動命令を出力するよう構成しても良い。例えば、波形出力として、撮像素子212の電荷蓄積開始を表す垂直同期信号を採用しても良い。
In order to perform aperture driving during the aperture driving permission period, an aperture control command is sent from the
<デジタルカメラの動作>
次に、本実施例の動作について図7のフローチャートを用いて説明する。特に説明しない限り、下記制御はシステムコントローラ230の制御により行われる。
<Operation of digital camera>
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Unless specifically described, the following control is performed under the control of the
まず、ライブビューモードスイッチ235が押下されて、ライブビュー要求がなされ、露光量調整が常時行われる状態に遷移することにより開始される。なお、デジタルカメラ200は、あらかじめ電源が投入されているものとする。また、ライブビュー表示とは、取得された画像を随時モニタ表示部220へ表示することにより動画像を表示することを示し、その動画像を記録中であるか、記録せずに表示だけをしている状態であるかは問わない。なお、ライブビューモードスイッチ235の代わりに操作スイッチ232の押下であっても良い。なお、このライブビュー要求がなされた場合には、一定のフレームレートで撮像素子212から画像が取得されているものとする。
First, the live
はじめに、ステップS701にて、所定の測光領域の撮像出力に基づいて公知の一般的な測光演算を行い、目標露光量との差異を算出する。算出後、システムコントローラ230に記憶されているプログラム線図に基づいて、露光量調整時の絞り変更量、撮像素子212の電荷蓄積期間、露光感度の各設定が決定される。決定後、ステップS702へ進む。
First, in step S701, a known general photometry calculation is performed based on the imaging output of a predetermined photometry area, and a difference from the target exposure amount is calculated. After the calculation, based on the program diagram stored in the
ステップS702では、デジタルカメラ200に装着されている撮影レンズ100が、絞り駆動速度を変更できるレンズか否かが、撮影レンズ100との通信で得られた性能情報から判断される。性能情報に設定可能な絞り駆動速度情報が含まれていることが検出され、撮影レンズ100が絞り駆動速度を変更できる対応レンズであれば、ステップS703へ進む。対応レンズでなければ、ステップS704へ進む。ステップS704へ進むことにより絞り102の駆動速度を固定とする第1の制御動作に切り替えたことになる。また、ステップS703へ進むことにより絞り102の駆動速度を可変とする第2の制御動作に切り替えたことになる。
In step S <b> 702, it is determined from the performance information obtained through communication with the photographing
ステップS703では、デジタルカメラ200の状態が静止画記録モード(=静止画撮影モード)であるか否かが判定される。静止画記録モードでない状態とは、動画記録時か動画スタンバイ時である。静止画記録モードであれば、ステップS705へ進む。静止画記録モードでなければ、ステップS711へ進む。
In step S703, it is determined whether or not the state of the
ステップS704では、撮影レンズ100が絞り駆動速度変更不可と判明したレンズのため露光量調整で制御される絞り駆動速度の設定が固定速度とされる。絞り駆動速度の設定後、ステップS706へ進む。
In step S704, the setting of the aperture driving speed controlled by the exposure amount adjustment is set to the fixed speed because the photographing
ステップS705では、デジタルカメラ200の状態が静止画記録モードであり、レリーズタイムラグを考慮して露光量調整を俊敏に行うため、絞り駆動速度の設定が高速な第1速に設定される。絞り駆動速度の設定情報は、システムコントローラ230から電気接点ユニット107を通じてレンズコントローラ108へ通知される。レンズコントローラ108は絞り駆動速度設定の通知を受けて、絞り制御部106へ絞り駆動速度が指示される。絞り駆動速度の設定後、ステップS706へ進む。
In step S705, the state of the
ステップS706では、ステップS701で決定された電荷蓄積時間をシャッタ制御部215へ通知する。シャッタ制御部215は通知後のフォーカルプレーンシャッタ210による露光時間を、通知された電荷蓄積時間に応じて更新する。また、ステップS701で決定された露光感度を、CDS/AGC216へ通知する。CDS/AGC216は通知された露光感度に基づいて、撮像素子212で生成された画像信号の増幅値を更新する。更新後、ステップS707へ進む。
In step S706, the charge control time determined in step S701 is notified to the
ステップS707では、ステップS704あるいはステップS701で決定された絞り変更量だけ、定められた絞り駆動速度で絞り開口が制御される。ここで、定められた絞り駆動速度は、ステップS705にて設定された第1速か、あるいはステップS704で絞り制御速度変更不可と判明したレンズのための固定速度となる。絞り制御後、ステップS708へ進む。 In step S707, the aperture opening is controlled at a predetermined aperture driving speed by the aperture change amount determined in step S704 or step S701. Here, the determined aperture driving speed is the first speed set in step S705, or a fixed speed for a lens that is determined to be unable to change the aperture control speed in step S704. After aperture control, the process proceeds to step S708.
ステップS708では、一旦合焦状態であることを検出するとそれ以降の合焦のためのレンズ駆動をしない焦点検出動作である、いわゆるワンショットAFの要求が、SW1(233)での明示的な操作入力により発生したか判断される。ワンショットAF要求が発生していれば、絞り制御などの測光動作が完了したことを受けて、ステップS709へ進む。 In step S708, once the in-focus state is detected, a so-called one-shot AF request, which is a focus detection operation that does not drive the lens for subsequent focusing, is performed by an explicit operation in SW1 (233). It is determined whether it occurred by input. If a one-shot AF request has been generated, the process proceeds to step S709 in response to completion of photometric operation such as aperture control.
ステップS709では、ライブビュー表示品位を問わず、AFに掛かる時間(いわゆるAFタイムラグ)を考慮して、高速にフォーカス制御しながら最もコントラストの高いフォーカス位置を検出する公知のワンショットAFが行われる。AF後、ステップS710へ進む。 In step S709, known one-shot AF is performed to detect the focus position with the highest contrast while performing focus control at high speed in consideration of the time required for AF (so-called AF time lag) regardless of the quality of the live view display. After AF, the process proceeds to step S710.
ステップS710では、ライブビューモードスイッチ235の操作入力によりライブビュー終了要求が発生しているか判断する。終了要求があれば、本実施例の動作を終了する。終了要求がなければ、ライブビューを続けながら露光量調整および後述のステップS720で説明するコンティニュアスAFを続けるため、ステップS701へ戻り、上述した本実施例の動作を再度行う。
In step S <b> 710, it is determined whether a live view end request is generated by an operation input of the live
ステップS711では、動画スイッチ236の動作入力によりデジタルカメラ200が動画記録中かを判断する。動画記録中であれば、ステップS712へ進む。動画記録中でなければ、ステップ713へ進む。
In step S711, it is determined whether the
ステップS712では、絞り駆動速度を動画向けに遅くした第2速に設定される。設定後、ステップS714へ進む。 In step S712, the aperture driving speed is set to a second speed that is slow for moving images. After the setting, the process proceeds to step S714.
ステップS713では、絞り駆動速度をライブビュー向けに第1速より遅く、第2速より速い第3速に設定される。設定後、ステップS714へ進む。 In step S713, the aperture driving speed is set to a third speed that is slower than the first speed and faster than the second speed for live view. After the setting, the process proceeds to step S714.
ステップS714では、後述するステップS720で行われるフォーカス駆動(ウォブリング)に対して、図6で説明した絞り駆動許可期間であるか否かを判断する。絞り駆動許可期間であれば、露光量調整を行うために、ステップS715へ進む。絞り許可期間でなければ、フォーカス駆動制御を引き続き行うために、ステップS720へ進む。 In step S714, it is determined whether or not it is the aperture drive permission period described in FIG. 6 for the focus drive (wobbling) performed in step S720 described later. If it is the aperture drive permission period, the process proceeds to step S715 to adjust the exposure amount. If it is not the aperture permission period, the process advances to step S720 to continue the focus drive control.
ステップS715では、ステップS701で決定された電荷蓄積時間をシャッタ制御部215へ通知する。シャッタ制御部は通知後のフォーカルプレーンシャッタ210による露光時間を通知された電荷蓄積時間に応じて更新する。また、ステップS701で決定された露光感度をCDS/AGC216へ通知する。CDS/AGC216は通知された露光感度に基づいて、撮像素子212で生成された画像信号の増幅値を更新する。更新後、ステップS716へ進む。
In step S715, the
ステップS716では、ステップS701で決定された絞り変化量だけ、定められた絞り駆動速度で絞り開口が制御される。ここで、定められた絞り駆動速度は、ステップS712で設定された第2速か、ステップS713で設定された第3速となる。絞り制御後、ステップS717へ進む。 In step S716, the aperture opening is controlled at the determined aperture driving speed by the aperture change amount determined in step S701. Here, the determined aperture driving speed is the second speed set in step S712 or the third speed set in step S713. After aperture control, the process proceeds to step S717.
ステップS717では、設定された絞り駆動速度の絞り駆動制御で目標露光量に到達したか判断される。目標露光量に到達していなければ、ステップS720へ進む。到達していなければ、ステップS718へ進む。 In step S717, it is determined whether the target exposure amount has been reached by aperture drive control at the set aperture drive speed. If the target exposure amount has not been reached, the process proceeds to step S720. If not, the process proceeds to step S718.
ステップS718では、ライブビューや動画記録の品位を考慮して、露光量調整が目標露光量に近づくにつれて露光量変動を遅くするにあたり、絞り駆動速度が既に設定下限値となっているか判断される。設定下限値であればその速度で引き続き目標露光量まで絞りを制御させるため、ステップS715へ戻る。設定下限値でなければ、ステップS719へ進む。 In step S718, in consideration of the quality of live view and moving image recording, it is determined whether the aperture driving speed has already reached the set lower limit as the exposure amount adjustment becomes slower as the exposure amount adjustment approaches the target exposure amount. If it is the set lower limit value, the aperture is continuously controlled to the target exposure amount at that speed, and the process returns to step S715. If it is not the set lower limit value, the process proceeds to step S719.
ステップS719では、現在の露光量と目標露光量との露光差を算出し、露光差に応じて設定可能な範囲内で絞り駆動速度を低下させる。絞り駆動速度の低下後、引き続き目標露光量まで絞りを制御させるため、ステップS715へ戻る。 In step S719, an exposure difference between the current exposure amount and the target exposure amount is calculated, and the aperture driving speed is reduced within a settable range according to the exposure difference. After the aperture driving speed is lowered, the process returns to step S715 to control the aperture to the target exposure amount.
ステップS720では、ライブビュー品位を考慮してワンショットAF時より低速あるいは小さな駆動量でフォーカスを移動させながら、フォーカスレンズ101をフォーカス方向に微小に往復運動させるウォブリングを行い、前後フォーカスのどちらが高いコントラスト評価値となるか検出する。検出時のフォーカス駆動量Dは、所定の許容錯乱円径δ(たとえば画素ピッチの対角の長さ)と、ステップS716で制御された後の絞り値Fに応じて、下記の式1に基づいて制御される。
D=k×F×δ …(式1)
ただし、kは自然数の係数(たとえば値0.25)
In step S720, wobbling is performed by reciprocating the
D = k × F × δ (Formula 1)
Where k is a natural number coefficient (for example, a value of 0.25)
式1に基づいて、フォーカス駆動量Dが決定されることで、絞り値Fが露光量調整で変化しても、被写体像の錯乱円径を一定に制御できる。ここで、図4乃至図5の絞り駆動制御を行いつつ、その絞り駆動を図6の絞り駆動許可期間に行えるようタイミングを制御し、絞り値Fに応じたフォーカス駆動量Dを採用することで、表示品位と焦点検出精度の両立を図ることができる。なお、絞り駆動のタイミングは、高い評価値が得られるフォーカス方向を検出したら、そのフォーカス方向へ低速で所定デフォーカス量(例えば式1でのフォーカス駆動量D)だけフォーカスレンズ101を駆動させる。ライブビュー中に繰り返しステップS720を行うことで、コンティニュアスAFを実現している。コンティニュアスAFの動作の一部を成す上述のウォブリング駆動が完了すれば、ステップS710へ進む。
By determining the focus drive amount D based on
上述の動作を行うことにより、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えられるようになる。 By performing the above-described operation, it is possible to appropriately perform aperture control and appropriately control the exposure amount while suppressing a decrease in focus detection accuracy.
100 撮影レンズ
101 フォーカスレンズ
212 撮像素子
227 カメラDSP
230 システムコントローラ
236 動画スイッチ
243 コントラスト評価値算出ブロック
DESCRIPTION OF
230
Claims (4)
被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、
前記画像信号のコントラストに基づく焦点信号を生成する生成手段と、
装着された前記フォーカスレンズを微小振動させながら、前記焦点信号に基づいて合焦方向を検出する焦点検出手段と、
前記撮像手段の電荷蓄積を周期的に行わせるとともに、前記絞りの駆動中に前記撮像手段の電荷蓄積が行われる場合には、該電荷蓄積により得られた焦点信号を用いて合焦方向を検出しないように前記焦点検出手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus that allows a lens unit having a focus lens and a diaphragm to adjust the amount of incident light to be removable.
Imaging means for photoelectrically converting a subject image to generate an image signal;
Generating means for generating a focus signal based on the contrast of the image signal;
A focus detection means for detecting a focusing direction based on the focus signal while finely vibrating the mounted focus lens;
When the charge accumulation of the image pickup means is periodically performed and the charge accumulation of the image pickup means is performed while the diaphragm is being driven, the focus direction is detected using the focus signal obtained by the charge accumulation. An image pickup apparatus comprising: control means for controlling the focus detection means so as not to cause a failure.
Priority Applications (1)
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JP2011155988A JP2013024884A (en) | 2011-07-14 | 2011-07-14 | Imaging apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017223920A (en) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | キヤノン株式会社 | Imaging device and method for controlling the same |
-
2011
- 2011-07-14 JP JP2011155988A patent/JP2013024884A/en not_active Withdrawn
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