(57)【要約】【課題】倒れを検出するセンサを設けずに、コントラスト評価値に影響を与えるフォーカスレンズの倒れを補正できる撮像装置を提供すること。【解決手段】フォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記撮影光学系を介して映像信号を出力する撮影手段と、前記撮像手段からの映像信号をもとに焦点評価値を算出する算出手段と、前記フォーカスレンズと一体で光軸方向に駆動する可動コイルと、励磁された前記可動コイルを駆動させる永久磁石と、前記フォーカスレンズと一体で光軸に対して垂直な軸を中心に回転する駆動部と、前記算出手段で算出された焦点評価値に基づいて、前記可動コイルを駆動制御する第１の駆動制御手段と、前記駆動部を駆動制御する第２の駆動制御手段と、で構成される撮影装置の構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記撮影光学系を介して映像信号を出力する撮影手段と、
前記撮像手段からの映像信号をもとにコントラスト評価値を算出する算出手段と、
前記フォーカスレンズと一体で光軸方向に駆動する可動コイルと、
励磁された前記可動コイルを駆動させる永久磁石と、
前記フォーカスレンズと一体で光軸に対して垂直な軸を中心に回転する駆動部と、
前記算出手段で算出されたコントラスト評価値に基づいて、前記可動コイルを駆動制御する第１の駆動制御手段と、
前記駆動部を駆動制御する第２の駆動制御手段と、 
で構成される撮像装置。
【請求項２】
前記第２の駆動制御手段はコントラスト評価値によって前記駆動部の制御を切り換えることを特徴する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２の駆動制御手段はコントラスト評価値が所定以上の場合のみ前記駆動部を制御することを特徴する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の駆動制御手段は２つ以上の異なる速度を切り換え、
前記第２の駆動制御手段は前記第１の駆動制御手段が遅い速度で制御している場合のみ前記駆動部を制御することを特徴する請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点装置、撮像装置に関し、より詳しくはデジタルカメラ及びビデオ等に利用されるオートフォーカス技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ及びビデオカメラなどのオートフォーカス（ＡＦ）方式の１つとしコントラスト検出方式がある。ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の出力信号、特に高周波成分の信号に着目し、被写体の明暗差（コントラスト）を指標としたコントラスト評価値が最も大きくなるフォーカスレンズの位置を合焦位置とする方式である。
【０００３】
このＡＦ方式では、フォーカスレンズを移動させながら撮像素子の出力信号をもとにコントラスト評価値を生成するが、フォーカスレンズが光軸方向に対して倒れると、撮像素子に入射する光線が変化し、コントラスト評価値が変化してしまうという問題がある。
【０００４】
フォーカスレンズの倒れを補正する技術として特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された技術ではフォーカスレンズの倒れを検出する角速度センサと倒れを補正するためのアクチュエータを有し、角速度センサにより倒れを検出した場合にアクチュエータを駆動させることによってフォーカスレンズの倒れを補正することができる。しかしながら、フォーカスレンズの倒れを検出するためには、倒れを検知するセンサを有する必要があり、また倒れを検知するためにセンサを常に駆動なければならず、消費電力が増加してしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、倒れを検出するセンサを設けずに、コントラスト評価値に影響を与えるフォーカスレンズの倒れを補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する為の、本発明の一様態による撮像装置は以下の構成を備える。すなわち、
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記撮影光学系を介して映像信号を出力する撮影手段と
前記撮像手段からの映像信号をもとにコントラスト評価値を算出する算出手段と
前記フォーカスレンズと一体で光軸方向に駆動する可動コイルと、
励磁された前記可動コイルを駆動させる永久磁石と、
前記フォーカスレンズと一体で光軸に対して垂直な軸を中心に回転する駆動部と、
前記算出手段で算出されたコントラスト評価値に基づいて、前記可動コイルを駆動制御する第１の駆動制御手段と、
前記駆動部を駆動制御する第２の駆動制御手段と、 
で構成される撮像装置。 
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、倒れを検出するセンサを設けずに、コントラスト評価値に影響を与えるフォーカスレンズの倒れを補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の構成図
【図２】本発明のカメラ全体構成図
【図３】本発明のコントラスト評価値を説明する図
【図４】本発明のフォーカスレンズ倒れの補正方法を説明する図
【図５（ａ）】本発明の倒れ補正を常に行う場合のフローチャート
【図５（ｂ）】本発明の倒れ補正を評価値で変える場合のフローチャート
【図５（ｃ）】本発明の倒れ補正をスキャン方式で変える場合のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１２】
［実施形態］
図１は本発明の実施例である撮像装置のフォーカスレンズ駆動部分断面図であり、１１は撮影光軸、１２はフォーカスレンズ（撮像光学系）、１３はフォーカスレンズを保持するレンズ保持枠、１４はレンズ保持枠１３を撮影光軸１１方向に摺動支持するガイド軸、１５ａ、１５ｂは図２に示す鏡筒部２１に設けられ、ガイド軸１４を支持する支持部、１６ａ、１６ｂは矢印１６ｃ方向に着磁される。
【００１３】
図２に示す鏡筒部２１に固定された永久磁石、１７は対向する永久磁石１６ａ、１６ｂの外側に固定され、永久磁石１６ａ（１６ｂ）が形成する外部磁界を永久磁石１６ｂ（１６ａ）へ導くことで磁気回路を構成するヨーク、１８は光軸を回転軸方向とし永久磁石１６ｂ周りに中空に巻かれ、レンズ保持枠１７と一体で形成し固定されたコイル、１９ａ、１９ｂは光軸に対して垂直な軸を中心に回転し、（図１の矢印１９ｃ方向）、レンズ保持枠１３の根元部１３ａに固定された駆動部としての圧電素子、１１０はフォーカスレンズ１２および不図示の光学系を介した被写体像が結像される撮像素子（撮像手段）、１１１は図２に示すカメラ本体部に設けられたＣＰＵ、１１１ａは撮像素子１１０の映像信号より被写体像のコントラスト評価値を求める算出手段、１１１ｂはフォーカスレンズ１２の位置とフォーカスレンズ１２の目標位置を出力する目標位置算出手段、１１１ｃは目標位置算出手段１１１ｂからの出力をもとに駆動部である圧電素子１９ａ、１９ｂを駆動させる信号を補正する駆動補正手段である。
【００１４】
１１２はコイル１８への通電を行い、フォーカスレンズを撮影光軸方向（図１の矢印１１）に移動させる第１の駆動制御手段、１１３は圧電素子１９ａ、１９ｂを駆動させ、光軸に対して垂直な軸を中心に回転（矢印１９ｃ方向）する方向にフォーカスレンズを移動させる第２の駆動制御手段である。
【００１５】
図２はフォーカスレンズ駆動部分も含むカメラ全体図であり、２１はレンズ２１ａ、２１ｂおよびフォーカスレンズ１２、光学ローパスフィルタ２２で構成される撮影光学系を保持する鏡筒、２３は撮影光学系の絞り兼用シャッタ、２４は撮像素子１１０、ＣＰＵ１１１、および背面液晶モニタ２５を有するカメラ本体である。鏡筒２１はカメラ本体２４に支持されておりカメラ本体２４側のＣＰＵ１１１によりズーム制御、シャッタ制御、沈胴制御が行われる。
【００１６】
ここで、図３、図４を用いて本発明のフォーカスレンズの倒れを補正する方法について説明する。
【００１７】
本発明では、フォーカスレンズの倒れをレンズ保持枠１３の根元部１３ａに固定された圧電素子１９ａ、１９ｂへ通電によってフォーカスレンズの倒れを補正する。図３はフォーカスレンズが倒れ有無でのコントラスト評価値を示した図であり、横軸がフォーカスレンズ位置、縦軸がコントラスト評価値であり、フォーカスレンズの倒れがない場合が点線、ある場合が一点鎖線のコントラスト評価値である。倒れがない場合のコントラスト評価値のピーク値をとるフォーカスレンズ位置（３１ａ）に対して倒れがある場合のフォーカスレンズ位置（３１ｂ）は異なってしまう。
【００１８】
これはフォーカスレンズ１２の倒れにより撮像素子１１０へ入射する光線が傾くことによって撮像素子１１０への受光量や収差によりコントラスト評価値が減少してしまう。図４にフォーカスレンズ１２の倒れ有無を示す。図４（ａ）がフォーカスレンズ１２の倒れがない場合のフォーカスレンズ部であり、図４（ｂ）がフォーカスレンズ１２の倒れがある場合の図である。倒れがある場合にはレンズ保持枠１３の根元部１３ａに固定された圧電素子１９ａ、１９ｂへの通電を行うことでフォーカスレンズ１２の倒れを補正する。これにより図３に示したようにフォーカスレンズ１２の倒れありのコントラスト評価値形状から倒れがないコントラスト評価値形状にすることができ、フォーカスレンズの倒れによる合焦位置ズレを防止することができる。
【００１９】
以上のように圧電素子１９ａ、１９ｂへの通電によりレンズ保持枠１３の根元部１３ａを光軸に対して垂直な軸を中心に回転させることでフォーカスレンズの倒れを補正できる。
【００２０】
コントラスト検出方式では山登り方式とも言われるように、フォーカスレンズ１２を駆動させながらコントラスト評価値を取得し、そのコントラスト評価値が最大となる位置を探索する必要があるため、合焦位置を一旦行き過ぎるスキャン動作を行う。通常フォーカスレンズ１２を光軸方向に高速で移動させる粗スキャンを行い、合焦近傍位置を特定し、次に合焦近傍範囲に対してフォーカスレンズ１２を低速で移動させる密スキャンを行い、正確な合焦位置を探索する。このようにコントラスト検出方式ではフォーカスレンズ１２を一定速度で移動させる。
【００２１】
つまり、フォーカスレンズ１２の倒れ量はフォーカスレンズ１２の速度と質量から推定することができるので、予め倒れを検出するセンサを設ける必要がない。また予めフォーカスレンズの倒れ量を計測し、そのデータをＣＰＵ１１１内に保持しておくことでより正確な倒れ補正を行うことができる。
【００２２】
以上のように、本発明では倒れ検出用のセンサを設けることなく、フォーカスレンズ１２の倒れを補正できる。
【００２３】
次にフォーカスレンズ１２の倒れを補正すべき場合について述べる。フォーカスレンズ１２が倒れる条件としてフォーカスレンズ１２が急加速、急減速する移動開始時や移動速度変化時が考えられる。また、本発明での倒れを補正する目的は合焦位置ズレを生じないようにするためである。そこで、コントラスト評価値のピーク値付近を取得しているときにはフォーカスレンズ１２の倒れを補正した方が良いが、コントラスト評価値が小さい値である大ボケ時には倒れを補正する必要がない。
【００２４】
そこで、コントラスト評価値に閾値を設けてフォーカスレンズ１２の倒れを補正してもよい。例えばコントラスト評価値が１００００以上の場合にはフォーカスレンズ１２の倒れを補正し、それ未満の場合にはフォーカスレンズ１２の倒れを補正しなくてもよい。これにより圧電素子１９ａ、１９ｂへ常に通電する必要がなくなり、消費電力を抑制できる。
【００２５】
次にコントラスト検出方式で２つのスキャン動作をする場合のフォーカスレンズの倒れ補正について述べる。コントラスト検出方式において高速での探索動作である粗スキャンと低速での探索動作である密スキャンをする場合には粗スキャンでは合焦近傍位置を探索し、密スキャンで合焦位置を探索する。粗スキャンでは合焦位置を正確に探索するのではなく、密スキャンする範囲を限定するため、合焦位置を含む範囲がわかればよいので、フォーカスレンズの倒れによる合焦位置ズレの影響は小さい。
【００２６】
以上から、フォーカスレンズの倒れを補正するのは密スキャン時のみに行ってもよい。
【００２７】
次に図５を用いて本発明のフローチャートを説明する。図５（ａ）はフォーカスレンズ１２の倒れ補正を常に行う場合である。Ｓ１０１でスタートし、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２ではレリーズスイッチが半押しした状態であるＳＷ１をＯＮしかたどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでない場合にはＳ１０２に戻り、ＯＮした場合にはＳ１０３へ進む。Ｓ１０３ではコントラスト検出方式のスキャン動作を開始し、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４ではフォーカスレンズ１２の倒れを補正するため、第２の駆動手段１１２から圧電素子１９ａ、１９ｂへ通電を行い、フォーカスレンズ１２の倒れを補正し、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０５ではスキャン動作により合焦位置を探索後、合焦位置へフォーカスレンズ１２を停止させＳ１０６へ進み終了となる。
【００２８】
図５（ｂ）はコントラスト評価値が所定以上の場合にフォーカスレンズ１２の倒れを補正する場合のフローチャートである。Ｓ２０１でスタートし、Ｓ２０２へ進む。Ｓ２０２ではレリーズスイッチが半押しした状態であるＳＷ１をＯＮしかたどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでない場合にはＳ２０２に戻り、ＯＮした場合にはＳ２０３へ進む。Ｓ１０３ではコントラスト検出方式のスキャン動作を開始し、Ｓ２０４へ進む。Ｓ２０４ではスキャン動作中に取得するコントラスト評価値が所定以上かどうかＣＰＵ１１１を判定する。所定以上の場合にはＳ２０５へ進み。所定未満の場合にはＳ２０４へ戻る。Ｓ２０５ではフォーカスレンズ１２の倒れを補正するため、第２の駆動手段１１２から圧電素子１９ａ、１９ｂへ通電を行い、フォーカスレンズ１２の倒れを補正し、Ｓ２０６へ進む。Ｓ２０６ではスキャン動作により合焦位置を探索後、合焦位置へフォーカスレンズ１２を停止させＳ２０７へ進み終了となる。
【００２９】
図５（ｃ）はコントラスト検出方式において粗スキャンと密スキャンをする場合のフローチャートである。Ｓ３０１でスタートし、Ｓ３０２へ進む。Ｓ３０２ではレリーズスイッチが半押しした状態であるＳＷ１をＯＮしかたどうかを判断する。ＳＷ１がＯＮでない場合にはＳ３０２に戻り、ＯＮした場合にはＳ３０３へ進む。Ｓ３０３では粗スキャンをするかどうかを判定する。粗スキャンをする場合にはＳ３０４へ進み。粗スキャンをせず密スキャンのみをする場合にはＳ３０５へ進む。Ｓ３０４では粗スキャンを行い、合焦近傍位置を探索し、Ｓ３０５へ進む。
【００３０】
Ｓ３０５では密スキャンを開始しＳ３０６へ進む。Ｓ３０６ではフォーカスレンズ１２の倒れを補正するため、第２の駆動手段１１２から圧電素子１９ａ、１９ｂへ通電を行い、フォーカスレンズ１２の倒れを補正し、Ｓ３０７へ進む。Ｓ３０７ではスキャン動作により合焦位置を探索後、合焦位置へフォーカスレンズ１２を停止させＳ３０８へ進み終了となる。
【００３１】
以上説明した様に本発明においてはフォーカスレンズを含む撮影光学系１２と、前記撮影光学系を介して映像信号を出力する撮影手段１１０と前記撮像手段からの映像信号をもとにコントラスト評価値を算出する算出手段１１１ａと前記フォーカスレンズと一体で光軸方向に駆動する可動コイル１８と、励磁された前記可動コイルを駆動させる永久磁石１６と、前記フォーカスレンズと一体で光軸に対して垂直な軸を中心に回転する駆動部１９と、前記算出手段で算出されたコントラスト評価値に基づいて、前記可動コイルを駆動制御する第１の駆動制御手段１１２と、前記駆動部を駆動制御する第２の駆動制御手段１１３と、で構成される撮像装置を構成する。
【００３２】
これにより倒れを検出するセンサを設けずに、コントラスト評価値に影響を与えるフォーカスレンズの倒れを補正できる。
【符号の説明】
【００３３】
１２   撮像光学系
１６   永久磁石
１８   可動コイル
１９   駆動部
１１０    撮像手段
１１１ａ  算出手段
１１２    第１の駆動制御手段
１１３    第２の駆動制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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