(57)【要約】【課題】レンズアクチュエータの不感帯によって生じる無駄な期間をなくし、センサ等を用いない安価な構成で、効率のよいオートフォーカス動作を実現する撮像装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】光軸方向に移動可能に支持したフォーカスレンズをボイスコイルモータを用いた移動機構によって移動するとともに、撮像信号の解析によって得られるフォーカス評価値を用いて最適なレンズ位置を得るようにしたオートフォーカス機能付きカメラ装置において、予めボイスコイルモータの特性に基づくモータ駆動制御の不感帯を検出しておき、その不感帯に対応してモータ駆動エネルギの制御値を設定し、この値に基づいてモータ駆動エネルギを制御する。【選択図】図１
2007171483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能に保持されたフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズをレンズアクチュエータによって光軸方向に移動するレンズ移動機構と、
前記レンズアクチュエータに駆動エネルギを供給する駆動制御部と、
前記フォーカスレンズを通して入射した被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部から得られる撮像信号を利用してフォーカス評価値を検出する検出部と、
前記検出部による検出信号に基づいて前記移動機構の不感帯に対応する駆動エネルギを算出する算出部と、
前記算出部で算出された駆動エネルギ値を記憶する記憶手段と、
オートフォーカス動作時に、前記不感帯の領域では、前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値に基づいて前記駆動制御部を制御し、前記検出部にフォーカス評価値の検出動作を実行させるオートフォーカス制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記検出部は撮像信号中の空間周波数を抽出することによってフォーカス評価値を検出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記検出部は撮像エリア中の特定のエリアの空間周波数を抽出することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記レンズアクチュエータがリニアモータであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記リニアモータがボイスコイルモータであることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
光軸方向に移動可能に保持されたフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズをレンズアクチュエータによって光軸方向に移動するレンズ移動機構と、
前記レンズアクチュエータに駆動エネルギを供給する駆動制御部と、
前記フォーカスレンズを通して入射した被写体像を撮像する撮像部と、
前記撮像部から得られる撮像信号を利用してフォーカス評価値を検出する検出部と、
前記検出部による検出信号に基づいて前記移動機構の不感帯に対応する駆動エネルギを算出する算出部と、
前記算出部で算出された駆動エネルギ値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値を用いてオートフォーカス動作を制御するオートフォーカス制御手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
オートフォーカス動作時に、前記不感帯の領域では、前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値に基づいて前記駆動制御部を制御し、前記検出部にフォーカス評価値の検出動作を行う、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
前記検出部は撮像信号中の空間周波数を抽出することによってフォーカス評価値を検出することを特徴とする請求項６記載の撮像装置の制御方法。
【請求項８】
前記検出部は撮像エリア中の特定のエリアの空間周波数を抽出することを特徴とする請求項７記載の撮像装置の制御方法。
【請求項９】
前記レンズアクチュエータがリニアモータであることを特徴とする請求項６記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
前記リニアモータがボイスコイルモータであることを特徴とする請求項９記載の撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスレンズとその移動機構によってオートフォーカス動作を行う機能を有する撮像装置およびその制御方法に関し、特にフォーカスレンズの移動制御を効率よく行うことができる撮像装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、オートフォーカス動作を行うカメラでは、光軸方向に移動可能に支持したフォーカスレンズをボイスコイルモータ等のレンズアクチュエータによって移動し、この移動中に検出されるレンズ位置に対応した評価値（フォーカス値）に基づいて最適な合焦レンズ位置を得るようになっている。
この場合、フォーカス値の検出は、レンズの各位置で撮像素子から得られる２次元輝度信号から空間周波数を抽出してフォーカス値を算出し、最も高いフォーカス値に対応するレンズ位置を最適な合焦レンズ位置として選択する。
また、レンズ移動機構では、ボイスコイルモータ等に与えるエネルギ（駆動電圧または駆動電流）を段階的に増加させてレンズの位置を徐々に移動させる。
例えばモータに与えるエネルギの範囲を等分割し、等量ずつエネルギを増加させてモータを駆動するようにしていたため、上述した不感帯でレンズが移動しない領域についても、エネルギを段階的に増大して評価値を求める動作を行っている。
また、このようなレンズ移動機構において、モータを駆動するドライバの不感帯を補正して制御を行うものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７７４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のようなレンズ移動機構に用いられるレンズアクチュエータには、動作範囲内にエネルギを増加しても動作しない領域を有するものが存在する。
例えば、ボイスコイルモータでは、バックラッシュ防止用のバネによって駆動方向と逆方向に常時付勢力がかかっているため、モータの起動時に、エネルギを加えても移動しない領域が存在する。
したがって、上記従来技術で示されるドライバの不感帯以外にも、レンズの移動範囲に不感帯が生じることになる。
しかしながら、このような不感帯における評価値はオートフォーカスには不要であり、全く無駄な部分であるため、オートフォーカス制御の効率を低下させるという問題があった。
なお、レンズの位置を位置センサ等によって機械的に検出し、その検出信号を用いて不感帯の期間を省略して駆動するような構成とすることも可能であるが、センサを用いるために、構造が複雑化し、コストも増大するといった問題がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、レンズアクチュエータの不感帯によって生じる無駄な期間をなくし、センサ等を用いない安価な構成で、効率のよいオートフォーカス動作を行うことが可能な撮像装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、光軸方向に移動可能に保持されたフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズをレンズアクチュエータによって光軸方向に移動するレンズ移動機構と、前記レンズアクチュエータに駆動エネルギを供給する駆動制御部と、前記フォーカスレンズを通して入射した被写体像を撮像する撮像部と、前記撮像部から得られる撮像信号を利用してフォーカス評価値を検出する検出部と、前記検出部による検出信号に基づいて前記移動機構の不感帯に対応する駆動エネルギを算出する算出部と、前記算出部で算出された駆動エネルギ値を記憶する記憶手段と、オートフォーカス動作時に、前記不感帯の領域では、前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値に基づいて前記駆動制御部を制御し、前記検出部にフォーカス評価値の検出動作を実行させるオートフォーカス制御手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
また本発明の制御方法は、光軸方向に移動可能に支持されたフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズをレンズアクチュエータによって光軸方向に移動するレンズ移動機構と、前記レンズアクチュエータに駆動エネルギを供給する駆動制御部と、前記フォーカスレンズを通して入射した被写体像を撮像する撮像部と、前記撮像部から得られる撮像信号を利用して前記フォーカスレンズのフォーカス評価値を検出する検出部と、前記検出部による検出信号に基づいて前記移動機構の不感帯に対応する駆動エネルギを算出する算出部と、前記算出部で算出された駆動エネルギ値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値を用いてオートフォーカス動作を制御するオートフォーカス制御手段とを有する撮像装置の制御方法であって、オートフォーカス動作時に、前記不感帯の領域では、前記記憶手段に記憶された駆動エネルギ値をレンズアクチュエータに供給し、前記不感帯に要する期間を短縮するとともに、前記不感帯以外の領域では駆動エネルギを所定の割合で徐々に切り替えて前記検出部にフォーカス評価値の検出動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置およびその制御方法によれば、予め移動機構の不感帯を測定して、それに対応する駆動エネルギ値を算出して記憶手段に記憶しておき、実際のオートフォーカス動作時に、不感帯の領域では、記憶手段に記憶された駆動エネルギ値に基づいて駆動制御部を制御して、フォーカス評価値の検出動作を行い、最適なレンズ位置を選択するようにしたことから、レンズアクチュエータの不感帯によって生じる無駄な期間を省略して効率のよいオートフォーカス動作を行うことができる効果がある。
特に、レンズアクチュエータのドライバ等が有する不感帯についても一括して対処でき、従来に比して有効な効率化を達成できる効果がある。
また、センサ等の機械的な手段を追加することなく実現でき、装置内の配置スペースを増加したり、装置の大型化を招くことがなく、安価に実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の実施の形態によるカメラ装置の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施の形態のカメラ装置は、フォーカスレンズを含むレンズ群および移動機構等を含むレンズ部１と、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等を用いた撮像素子２と、撮像素子２の出力信号から撮像信号を生成する画像処理部３と、画像処理部３の撮像信号から空間周波数を抽出する空間周波数抽出部４と、オートフォーカス動作を制御するオートフォーカス制御部５と、フォーカスレンズの移動制御を行うレンズ駆動制御部６と、レンズを移動するモータを駆動するプリドライバ７およびドライバ８と、レンズ移動機構の不感帯に対応するフォーカスレンズの駆動エネルギ値（実際には初期エネルギ値）に関する情報等を記憶するメモリ９を有する。
【０００９】
次に、このようなカメラ装置におけるオートフォーカス時の概略動作について説明する。
まず、レンズ部１を通して入ってきた光を撮像素子２の次元画素センサにて光電変換し、その光電変換結果を画像処理部３にてデータ処理する。
そして、このデータを空間周波数抽出部４に入力し、１つ以上の周波数特性を抽出する。
なお、空間周波数抽出部４に入力されるデータは、輝度信号であっても色信号であっても各画素の生データであってもよい。
また、空間周波数抽出部４は、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタの組み合わせで構成されていてもよい。
この空間周波数抽出部４では、図２で示すように、撮像素子２によって撮像したエリア（撮像エリア１０）に対し、空間周波数を抽出するエリア（空間周波数抽出エリア１１）を設定することでき、その設定された空間周波数抽出エリア１１に対して空間周波数の抽出処理を行う。
このように、予め設定した特定のエリアを用いて空間周波数を抽出することにより、簡易な演算処理で不感帯の検出動作を行えるようになっている。
なお、設定される空間周波数抽出エリア１１は、種々の形状が可能であり、また、エリアは２つ以上であってもよい。
【００１０】
また、メモリ９は、予め測定されたフォーカスレンズの不感帯に対応して算出されたフォーカスレンズの駆動エネルギ値（初期エネルギ値）の情報を記憶しており、揮発性のメモリを用いている。
また、レンズ駆動制御部６は、このメモリ９に格納された情報に基づいてレンズ移動機構を制御するための信号を生成し、プリドライバ７に出力する。
プリドライバ７は、レンズ駆動制御部６が指定した電圧波形もしくは電流波形を生成し、ドライバ８に設定する。
ドライバ８は、プリドライバ７によって設定された波形に基づき、電圧もしくは電流をレンズ移動機構（ボイスコイルモータ）に供給し、フォーカスレンズの移動を行う。
なお、プリドライバ７、ドライバ８は、レンズ部１に配置されるレンズ移動用モータに適した機構となっている。
【００１１】
上述したように、ボイスコイルモータでは、起動時に駆動エネルギを段階的に上昇させても動作しない不感帯が存在する。そこで、本実施の形態では、この不感帯を予め測定しておき、オートフォーカスの際のモータ始動時に、この不感帯に対応する初期エネルギ（電圧または電流）をモータに投入することで、不感帯を省略してレンズの移動を開始することで、オートフォーカスを迅速に行うようにする。
この不感帯の測定動作では、まず適切な距離に設けられた被写体をカメラ装置で撮像し、レンズ移動用モータに電圧または電流を供給してレンズの移動を行い、各電圧または電流における空間周波数値を記憶する。
【００１２】
図３はモータに供給する駆動エネルギと空間周波数の関係を示す図であり、縦軸に空間周波数、横軸に駆動エネルギ（電流もしくは電圧）を示している。
図３に示すように、モータに供給する駆動エネルギが不感帯１３の範囲であれば、レンズは移動せず、空間周波数の値も変わらない。
しかしながら、モータに供給する駆動エネルギが一定値１２を越えると、レンズが移動を開始し、空間周波数が上昇し始める。そこで、この空間周波数を観測することにより、移動開始点１２を検出し、その時点での駆動エネルギの値（電流値または電圧値）を登録する。
そして、モータの駆動エネルギが不感帯を超える値になり、レンズの移動が始まると、空間周波数値が変化するので、これを利用してレンズの移動が開始した電圧値または電流値を検出し、その値を初期エネルギ値として記憶する。
【００１３】
このような不感帯の測定と初期エネルギ値の設定後、実際のオートフォーカス制御時には、オートフォーカス制御部５の指示に基づいてフォーカスレンズを移動し、各レンズ位置に対応した空間周波数値を得て、最適な合焦レンズ位置を検索し、合焦位置にレンズを移動する処理を行う。
この際、ボイスコイルモータの始動時には、メモリ９内の初期エネルギ値を参照し、ボイスコイルモータの初期投入エネルギを決定する。
これにより、モータを急速に立ち上げ、不感帯を省略した動作を得る。この後、従来と同様に、例えば等分割によってエネルギ値を段階的に増加し、レンズを徐々に移動してフォーカス評価値を測定していき、最適なフォーカス位置にレンズを移動する。
図４は初期投入エネルギとその後のエネルギ変化を示す図であり、縦軸はエネルギを示し、横軸は時間を示している。
図４に示すように、不感帯１４に対応した初期投入エネルギを供給することにより、この期間を省略してモータの駆動を開始し、レンズの移動を開始でき、迅速なオートフォーカスを実現できる。
【００１４】
本実施の形態によれば、光軸方向に移動可能に支持したフォーカスレンズをボイスコイルモータを用いた移動機構によって移動するとともに、撮像信号の解析によって得られるフォーカス評価値を用いて最適なレンズ位置を得るようにしたオートフォーカス機能付きカメラ装置において、予めボイスコイルモータの特性に基づくモータ駆動制御の不感帯を検出しておき、その不感帯に対応してモータ駆動エネルギの制御値を設定し、この値に基づいてモータ駆動エネルギを制御することにより、不感帯では段階的な駆動制御を止めて一気に駆動エネルギを切り替え、不感帯におけるフォーカスレンズの停滞時間を除去し、効率よくフォーカスレンズの移動制御を行えるようにした。
したがって、位置センサ等の機械的な機構の導入なしに、既存のオートフォーカスシステムを活用することにより不感帯を検出して、オートフォーカス動作の効率を向上できる。
特に機械的な要素がないので、レンズ部内のスペースを必要とせず実現でき、装置の小型化を図り得るとともに、コストの増大も抑制できる。
また、不感帯に対応するエネルギ値を記憶し、その部分の時間を省略することにより、オートフォーカス時間を短縮できる。
なお、以上の例では、レンズアクチュエータとしてボイスコイルモータを用い、初動時の不感帯を省略するための初期エネルギ値を求めてレンズの移動制御を行うようにしたが、本発明はこれに限定されず、ボイスコイルモータ以外のリニアモータ等をレンズアクチュエータとして用いるものであってもよい。
また、使用するアクチュエータの特性に対応して、初動時以外の不感帯を有する場合にも、その不感帯に対応する駆動エネルギ値を求めてレンズの移動範囲の中途でモータの駆動エネルギを切り替えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態によるカメラ装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラ装置における撮像素子の撮像エリアと空間周波数抽出エリアの例を示す説明図である。
【図３】図１に示すカメラ装置においてモータに供給する駆動エネルギと空間周波数の関係を示す説明図である。
【図４】図１に示すカメラ装置におけるモータの初期投入エネルギとその後のエネルギ変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１……レンズ部、２……撮像素子、３……画像処理部、４……空間周波数抽出部、５……オートフォーカス制御部、６……レンズ駆動制御部、７……プリドライバ、８……ドライバ、９……メモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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