(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像面上で広い撮像領域にわたり、高い応答性を持ってフォーカス追従を可能とする撮影装置を提供する。【解決手段】撮像手段と、撮像手段における異なる撮像領域の一部からの複数の信号に対応する複数の駆動目標値を出力する駆動指示手段と、駆動指示手段からの複数の駆動目標値に基づいて撮像領域の一部を光軸方向の所定の位置へ移動する駆動手段とを有する。そして、複数の撮像領域の一部とこれに対応する各々の駆動指示手段と駆動手段の組合せが複数備えられ、複数の撮像領域の一部は、撮像領域全体のうち各々異なる領域であり、その光軸方向の位置はそれぞれ独立して決定されている。【選択図】図１
2019110369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段の撮像領域の一部からの信号に対応する駆動目標値を出力する駆動指示手段と、
前記駆動目標値に基づいて、前記撮像領域の一部を所定の光軸方向の位置へ移動する駆動手段を備えた撮影装置において、
前記撮像領域の一部とこれに対応するそれぞれ前記駆動指示手段と前記駆動手段の組合せが複数備えられ、
複数の前記撮像領域の一部は、前記撮像領域全体のうち、各々異なる領域であり、
その光軸方向の位置はそれぞれ独立して決定されていることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記撮像手段からの信号が、複数の前記駆動指示手段にカスケード接続されていることを特徴とする請求項1に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記撮像手段の近傍の３カ所に配置され、かつ、それぞれ対応する前記撮像手段の撮像領域の一部に最も近い位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影装置は前記撮像手段に被写体からの光線を導く光学手段を備え、複数の前記駆動目標値の差は所定量以内であり、該所定量は前記光学手段の撮影条件により変化することを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、超音波振動する振動子と、前記振動子と接触する接触面を有する摩擦部材からなり、前記摩擦部材は前記撮像手段に固定され、前記接触面は、前記撮像手段の光軸近傍上の点を中心とする円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、マグネットとコイルによる電磁駆動力を用いることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラやビデオなどの撮影装置に関し、特に撮影装置に設けられた駆動機構の高応答化に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年カメラの使われ方は多様化しており、様々なシーン、被写体の撮影に適合した利便性の高い撮影装置が求められている。
【０００３】
特許文献１では高速に動く被写体に追従する機動性の高いオートフォーカス機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでは一定方向に高速で移動する被写体に追従する事を主眼にした技術開発がなされてきた。しかしながら被写体の動きや撮影の動きは様々であり、撮像領域全体において、頻繁に距離が変化する被写体に対して追従し続ける要素技術はまだ不十分である。 そこで本発明の目的は、撮像面上で広い撮像領域にわたり、高い応答性を持って、フォーカス追従できる技術を実現する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する為に本発明の撮影装置は以下の構成を備える。
・撮像手段
・撮像手段における撮像領域の一部からの複数の信号に対応する複数の駆動目標値を出力する駆動指示手段
・複数の駆動目標値に基づいて撮像領域の一部を光軸方向の所定の位置へ移動する駆動手段の組合せで撮影装置を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により撮像面上で広い撮像領域にわたり、高い応答性を持って、フォーカス追従できる様になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例の撮影装置におけるブロック図。
【図２】本発明の第１の実施例の撮影装置における駆動機構と制御ブロックを説明する図。
【図３】本発明の第１の実施例の撮影装置における駆動フローチャート。
【図４】本発明の第２の実施例の撮影装置におけるブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１（ａ）は撮像素子を光軸方向に駆動してピント調節を行う場合のブロック図であり、光学手段であるレンズ１０３を有する撮影鏡筒１０２と撮像手段である撮像素子１０５を有するカメラ本体１０４で撮影装置を構成する。
【００１１】
図１（ａ）では説明の為にカメラ本体１０４から抜き出して図示されている各々の駆動指示手段である信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、撮像素子１０５からの撮像信号が同時に入力されるカスケード接続されており、信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃはそれらの入力の中で必要な信号のみを取り出して処理し、ドライバなどの複数の制御手段１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに駆動目標値を出力する。
【００１２】
信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが必要な信号とは例えば図１ｂに示す撮像素子１０５の全体の撮像領域のうち、それぞれ異なる撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃに対応する。
【００１３】
この様に制御手段１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは各々の撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ毎に、光軸方向の複数の所定の位置に、それぞれ独立して移動する駆動手段である駆動機構１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを駆動制御する。 図１（ｂ）に示すように、ここではそれぞれの駆動機構１０６ａは撮像素子１０５の近傍の３カ所のうち、撮像領域の一部１０９ａに最も近い位置に配置され、同様に、駆動機構１０６ｂは撮像領域の一部１０９ｂに最も近い位置に配置され、駆動機構１０６ｃは撮像領域の一部１０９ｃに最も近い位置に配置される。
【００１４】
また、例えば撮像領域の一部１０９ａ、信号処理手段１０７ａ、制御手段１０８ａ及び駆動機構１０６ａはひとつの組合せとなっており、これを組合せ１とし、図１（ａ）に個の組合せの範囲を範囲Ａとして破線で示す。同様に撮像領域の一部１０９ｂ、信号処理手段１０７ｂ、制御手段１０８ｂ及び駆動機構１０６ｂは組合せ２、撮像領域の一部１０９ｃ、信号処理手段１０７ｃ、制御手段１０８ｃ及び駆動機構１０６ｃは組合せ３となり、本実施例の撮影装置ではこの組合せが複数（ここでは３つ）備えられている。組合せ２、組合せ３の範囲は不図示。
【００１５】
カメラ本体１０４に設けられたレリーズボタン１１０の信号も信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃに入力しており、撮影者がレリーズボタンを操作する事で信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは前述した駆動目標値を制御手段１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに出力し、撮像素子１０５はピント調節の為の駆動を始める。図１（ｂ）に示すように、 このとき駆動機構１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの３個の駆動手段により、撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの光軸方向の位置はそれぞれ独立して決定される。
【００１６】
従って、撮像素子１０５は光軸方向であるＺ方向の移動と、傾くこと、及びその組み合わせによって駆動されて位置が決定される。
【００１７】
例えば撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃにそれぞれ投影される複数の被写体までの距離が等しく、撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの焦点検出状態が等しい場合にはその信号に応じて撮像素子１０５は光軸１０１方向にＺ方向に駆動する。複数の被写体までの距離がそれぞれ異なり、撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃからの焦点検出状態が異なる場合にはその信号に応じて撮像素子１０５はＺ軸方向に移動しつつ、Ｚ軸と直交する平面に対して撮像素子１０５の撮影面を傾かせる。従って、各々の撮像領域の一部に投影される被写体に対し、合焦状態にする事が出来る。
【００１８】
また、撮影装置との距離が、撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃに撮像されるそれぞれの被写体の相互の差が大きい場合、前記複数の駆動目標値の相互差が大きくなる。その場合、撮像素子１０５の光軸との傾きが大きくなり、制御が困難になることを防ぐため、複数の駆動目標値の相互差は所定量以内であるように制御されている。尚、この所定量は光学手段の撮影条件により変化する。この撮影条件とは、被写体からの反射光の輝度変化による光学手段の絞り値や、シャッター速度、及び光学手段の焦点距離などである。
【００１９】
図２（ａ）は図１における駆動機構１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ（１０６ｂは不図示）周辺を説明する図である。
【００２０】
図２（ａ）において駆動機構１０６ａについて説明し、１０６ｂ、１０６ｃも同様な構造の為に説明は省く。
【００２１】
駆動機構１０６ａはローター２０１ａと、振動子２０３ａ、圧電部材２０４ａ、加圧バネ２０５ａ、位置検出手段２０６ａから構成されている。撮像素子１０５に固定された摩擦部材であるローター２０１ａは、撮像装置１０５の光軸近傍上の点２０９を中心とする円弧上の接触面を有する。
【００２２】
振動子２０３ａは同一部材で形成されたダボ２０２ａを有する。ダボ２０２ａは制御手段ａ(１０８ａ)からの印加電圧による圧電部材２０４ａの振動により、超音波振動される。従って、ダボ２０２ａが加圧バネ２０５ａの加圧によりローター２０１ａの接触面に加圧されて接触することで、振動子２０３ａとローター２０１ａは相対運動を行う。ここでは振動子２０３ａは加圧バネ２０５ａを介して撮影装置の本体に固定されている為、ローター２０１ａが固定される撮像素子１０５が移動するように駆動される。
位置検出手段２０６ａは、撮像素子１０５の撮像領域の一部１０９ａ（図１ｂ)のＺ方向の変位を検出し、位置検出信号を制御手段１０８ａに出力する。
【００２３】
ダボ２０２ａの振動により、ローター２０１ａは例えば図２（ｂ）の様にＺ軸の正方向に変位する。
【００２４】
位置検出手段２０６ａはその撮像素子１０５の撮像領域の一部１０９ａの変位に応じた信号を制御手段１０８ａに出力し、制御手段１０８ａはその変位信号と信号処理手段１０７ａからの目標値信号との誤差分を駆動電圧として圧電部材２０４ａに印加する事でフィードバック駆動制御を行う。
【００２５】
例えば図２（ｂ）に示すように、撮像素子１０５の撮像領域の一部１０９ａのピントが信号処理手段１０７ａで解析され前ピン状態の場合には前ピンを補正する目標値を制御手段１０８ａに出力する。制御手段１０８ａはその目標値に基づいて圧電部材２０４ａを駆動しローター２０１ａはＺ軸の正方向に駆動される。
【００２６】
この時撮像素子１０５の撮像領域の一部１０９ｃのピントが信号処理手段１０７ｃで解析され後ピン状態の場合には後ピンを補正する目標値を制御手段１０８ｃに出力する。制御手段１０８ａはその目標値に基づいて圧電部材２０４ａを駆動しローター２０１ｃはＺ軸の負方向に駆動される。
その為図２ｂに示す様に撮像素子１０５は光軸に直交する平面に対して傾き、各々の撮像領域の一部のピントずれを補正する。
【００２７】
撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｃとも前ピン状態の場合には、図２（ｃ）に示すように、信号処理手段１０７ａ、信号処理手段１０７ｃは前ピンを補正する目標値を制御手段１０８ａに出力する。制御手段１０８ａ、制御手段１０８ｃはその目標値に基づいて圧電部材２０４ａ、２０４ｃをＺ軸の正方向に駆動する。
【００２８】
この時撮像素子１０５の撮像領域の一部１０９ｃのピントが信号処理手段１０７ｃで解析され後ピン状態の場合には後ピンを補正する目標値を制御手段１０８ｃに出力する。制御手段１０８ａはその目標値に基づいて圧電部材２０４ａを駆動する。
【００２９】
この様に駆動機構１０６はローター２０１とダボ２０２の接触で駆動され、駆動間に伝達系のメカニズムが無い為に高い応答性で駆動される。又、撮像素子の各撮像領域の一部毎に独立して信号処理を行い、独立して駆動制御を行う為に駆動目標値の出力も高速に行うことができ、精度の高い補正駆動が行える。
【００３０】
図３は図１、２で説明した撮像素子の駆動フローチャートであり、本発明とかかわりあいの無い撮影装置シーケンスは省いて説明する。
【００３１】
本フローチャートは撮影装置の主電源オンでスタートする。 ステップ＃３０１では撮像素子１０５は画像信号の取り込みを行い、撮像素子１０５の各々の撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃより得られた画像信号を対応する信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃに出力する。
【００３２】
ステップ＃３０２では各々の信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは入力された画像信号を処理して各々の撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃにおける主要被写体の焦点状態を検出する。
【００３３】
ステップ＃３０３では撮影装置のレリーズボタンを撮影者が半押しするまでこのステップを循環して待機する。 レリーズボタンが半押しされるとステップ＃３０４では信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは撮像素子１０５の駆動目標値を各々の撮像領域の一部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ毎に制御手段１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃに出力し撮像素子はピント調整駆動を始める。
【００３４】
ステップ＃３０５では位置検出手段２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが検出する撮像素子の位置が駆動目標値近傍に収まったか否かを判定しており、おさまっていない時にはステップ＃３０４に戻り再度撮像素子の駆動を行い、おさまった場合にはステップ＃３０２に戻り信号処理手段１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは次の焦点状態を検出する。
【００３５】
この様に撮像素子から得られる画像信号を複数の信号処理手段で撮像領域の一部毎に分けて並列処理し、得られた駆動目標値で撮像素子の撮像領域の一部毎に設けられた駆動手段を撮像領域の一部毎に独立して駆動制御できるように複数の手段の組合せが並列に構成されている。
【００３６】
このように構成する事で、従来の撮像領域全体からの信号を統合してから、領域毎の駆動目標値に分割して駆動手段へ出力するシステムに比べて、その処理時間が短くなる。
従って、撮影から撮像手段を所定の位置へ移動する時間が短縮されて、オートフォーカス動作の応答性が高くなる。この応答性の高い動作が独立して並行して実行されることにより、高い応答性をもって、撮像面の広い撮像領域にわたってピントの合った画像を得る事が可能になった。
【００３７】
［実施例２］
図４は本発明の第２実施例を示す側面図である。 第１の実施例における駆動手段は超音波振動する振動子と摩擦部材の接触による相対移動の駆動機構であったのに対し、本実施例においてはマグネットとコイルによる電磁駆動力によるものとしている。 それ以外の部分に関しては必要な部分を除き、説明を割愛している。
【００３８】
撮像素子１０５は保持リング４０３の腕部４０３ｏで回動中心２０９周りに回動可能に軸支されており、保持リング４０３は端部４０３ａ、４０３ｂにて撮影鏡筒に固定されたガイド軸４０４ａ、４０４ｂにＺ軸方向に摺動可能に軸支されている。撮像素子１０５には永久磁石４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ（各永久磁石は図２と同様に３ヶ所配置して有り永久磁石４０１ｃは不図示）が設けられ、対向するコイル４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ （各コイルは図２と同様に３ヶ所配置して有りコイル４０２ｃは不図示）が撮影鏡筒に固定されている。
【００３９】
その為コイル４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃに同相で同じ量の電流を印加すると永久磁石４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃはすべて光軸であるＺ軸方向に同じ力を受け、撮像素子１０５はＺ軸の前後方向に駆動される。また、コイル４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃに異なる量の電流を印加すると撮像素子１０５は回動中心２０９周りに駆動力を受けつつ、Ｚ軸方向にも駆動力を受ける。コイル４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃいずれかの対に逆相の電流を印加した場合もと撮像素子１０５は回動軸周りに駆動力を受ける。
【００４０】
位置検出手段２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ  （各位置検出手段は図2と同様に3ヶ所配置して有り位置検出手段２０６ｃは不図示）撮像素子１０５の光軸であるＺ軸方向変位を各々検出し、位置検出信号を対応する制御手段１０８ａ、１０８ｂに出力する。信号処理手段１０７ａ、１０７ｂは位置検出手段２０６ａ、２０６ｂの位置検出信号と制御手段１０８ａ、１０８ｂからのピント合わせの駆動目標値との関連でコイル４０２ａ、４０２ｂをフィードバック制御する。
【００４１】
この様に本実施例においてはマグネットとコイルによる電磁駆動力を用いても第１の実施例と変わらず機能する。すなわち、撮像素子から得られる画像信号を複数の信号処理手段で撮像領域の一部毎に分けて並列処理し、得られた駆動目標値で撮像素子の撮像領域の一部毎に設けられた駆動手段を撮像領域の一部毎に独立して駆動制御できるように複数の手段の組合せが並列に構成されている。
【００４２】
このように構成する事で、従来の撮像領域全体からの信号を統合してから、領域毎の駆動目標値に分割して駆動手段へ出力するシステムに比べて、その処理時間が短くなる。従って、撮影から撮像手段を所定の位置へ移動する時間が短縮されて、オートフォーカス動作の応答性が高くなる。この応答性の高い動作が独立して並行して実行されることにより、高い応答性をもって、撮像面の広い撮像領域にわたってピントの合った画像を得る事が可能になった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明はデジタルカメラやビデオばかりではなく工場や監視などを目的とする産業用カメラにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０２    撮影鏡筒カメラ本体
１０４  カメラ本体
１０５  撮像素子
１０７  信号処理手段
１０８  制御手段
【図１】
2019110369.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019110369.tif 000006