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JP3733228B2 - Imaging device with tilt mechanism, method, and storage medium - Google Patents
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JP3733228B2 - Imaging device with tilt mechanism, method, and storage medium - Google Patents

Imaging device with tilt mechanism, method, and storage medium Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等において、レンズ、または撮像素子をアオリ機構により回動させて複数の被写体に合焦させるアオリ補正技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の被写体に対して合焦させることができるカメラとして、35mm一眼レフカメラの交換レンズにティルト機構を内蔵したシステムが知られている。また、大型カメラにおいては、レンズ、またはフィルムを傾けるティルト機構を搭載したものが多数製品化されている。これらのティルト機構は、いずれもマニュアル操作を基本とするものであり、複数の被写体に対して合焦させるには、撮影者の技量を必要としていた。
【0003】
また、ティルト機構を用いないで、複数の被写体に対してほぼ合焦状態とするために、多点について測距するオートフォーカス(AF)カメラが知られている。この例としては、複数の被写体が被写界深度内に収まるようにピント調整するカメラがある(特開昭62−52538号公報)。この種の方式は、複数の合焦情報のうちの1つを選択するか、あるいは平均をとることにより、合焦失敗となる可能性を減少させるものであり、積極的に合焦させるものでない。
【0004】
さらに、特開平2−79808号公報等に記載されているように、被写体距離の異なる複数点の被写体を測距し、複数の被写体に対して合焦状態とするように、自動的にフィルム面、またはレンズを傾けることができる自動アオリ機構を内蔵したカメラが知られている。
【0005】
しかし、この自動アオリ装置においては、被写体の少なくとも3点以上の部分を測距可能な多点測距センサが必要となる。特に撮像素子により被写体画像を得るカメラ、例えば、ビデオカメラや電子スチルカメラ等においては、撮像素子以外に測距用のセンサを設けるため、装置の構造が複雑になり、小型化に不向きである等の欠点があった。
【0006】
これらの問題点を解決したアオリ装置として、撮像素子から出力される映像信号の高周波成分が最大となるようにアオリ機構を駆動するTTL映像方式の自動アオリ装置が実現されている(特開平4−196878号公報)。
【0007】
以下に、この従来のTTL映像方式のアオリ装置について、簡単に説明する。
【0008】
図17,図18は,アオリ撮影の原理であるシャインプルーフの法則を説明するための図である。一般に、撮影レンズ系1と撮像素子2が平行であれば、被写体20が料めになっている場合は、被写体20の全域に焦点が合うことはない。全域に焦点を合わせるためには、撮像素子2の撮像面と被写体面の交点Pが、撮影レンズ系1の主平面と交わればよい。これがシャインプルーフの法則と呼ばれる法則であり、このシャインプルーフの法則を実際に応用する場合には、光軸に垂直な面に対して、図17のように撮像素子2を傾ける場合と、図18のように撮影レンズ系1を傾ける場合とがある。
【0009】
図19は、従来の自動アオリ装置を示す構成図である。図19において、1は撮影レンズ系であり、この撮影レンズ系1は、101,102,104の光学レンズ群と103の絞りにより構成されている。104は回動レンズ群であり、この回動レンズ群104が回動することによりアオリ補正が行われる。2は撮像素子であり、光学系により得られた被写体像を電気的な画像信号に変換する。3は増幅等の処理を行う信号処理回路であり、4は画像信号から高周波成分を抽出する高域成分抽出回路である。6はティルトモータを駆動制御するための制御信号発生回路である。8はティルトモータ駆動回路である。12はステッピングモータ、超音波モータ等により構成されたティルトモータであり、13はティルトモータ12に取り付けられてモータと一体となって回転するモータギア、14はモータギア13の回転を後述する回動レンズ枠15に伝える伝達ギアである。15は回動レンズ群104を保持し、回動レンズ群104と一体となって回動する回動レンズ枠である。
【0010】
撮影レンズ系1の主平面と撮像素子2の撮像面が平行な状態、すなわちアオリ補正の行われていない状態において、被写体が斜めになっている場合は、被写体の結像面と撮像素子2の撮像面が全面に亙って重なることはなく、被写体の全域に亙って焦点が合うことはない。焦点が合っていない部分の被写体像は、ピンぼけの状態で撮像されるので、その映像信号の高周波成分は小さくなる。
【0011】
そこで、回動レンズ群104を微小回動させ、その微小回動によって変化する高周波成分抽出回路4の出力信号の変化量の極性と大きさを元に、アオリ機構を制御する、すなわち、撮像素子2の出力信号の高周波成分が最大となるように回動レンズ群104を駆動制御することで、アオリ補正を行うことが可能である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自動アオリ装置においては、以下のような問題点があった。この問題点を、図20、図21、図22を参照しながら説明する。
【0013】
図20、図21、図22において、21は被写体面、22は撮影レンズ系の主平面、23は撮像素子の撮像面、24は撮影レンズ系と撮像面23とにより光学的に決定される物体側のピント面(以下、物体面という)、25は被写体面が撮影レンズ系により結像された結像面である。
【0014】
図20は、アオリ補正をしていない状態である。この状態では、被写体面21と物体面24の交点Mの被写体像は、撮像面23と結像面25の交点M’に結像するので、台焦状態となるが、その他の被写体面21上に位置する被写体像は、ピンぼけ状態となる。
【0015】
そこで、従来の自動アオリ装置においては、図21に矢印で示したように、撮像面23が結像面25に合致するように撮像面23を傾けることにより、被写体面21の全域に対して合焦状態にしている。
【0016】
しかし、この場合、撮像面23と結像面25の交点M’を回動中心として撮像面23を傾ける必要がある。換言すれば、アオリ補正前においては、撮像面23を傾ける際の回動中心に、被写体像が結像していなければならない。ところが、アオリ機構においては、撮像面23を傾ける際の回動中心を任意に設定し得るようにするには、機構が非常に複雑になるので、この回動中心は、撮像面23の中心、すなわち光軸上に設定されている。
【0017】
従って、例えば図22のように、撮像面23を傾ける際の回動中心Oに被写体像がない場合、言い換えると、撮像面23上の回動中心Oの物点O’に被写体が存在しない場合は、自動アオリ補正が行えなくなる。同様の問題は、撮影レンズ系を傾ける場合にも生じる。
【0018】
本発明は、このような背景の下になされたもので、その課題は、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を、撮像素子から得られる画像信号に基づいて駆動制御して複数の被写体に合焦させる場合に、被写体の位置に影響されることなく、被写体距離の異なる複数の被写体に対して確実に合焦できるようにすることにある。
【0019】
【課題を解決するための手段および作用】
上記課題を解決するため、本発明は、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を備えた撮像装置において、至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出手段と、前記第1の検出手段により検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出手段と、被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出手段により複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御手段と、前記第1の制御手段による前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御手段とを備えている。
【0020】
また、本発明は、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を備えた撮像方法において、至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出工程と、前記第1の検出工程により検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出工程と、被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出工程により複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御工程と、前記第1の制御工程による前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御工程とを備えている。
【0021】
また、本発明は、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を用いて複数の被写体に対して合焦させるための制御プログラムを記憶した記憶媒体であって、前記制御プログラムは、至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出ルーチンと、前記第1の検出ルーチンにより検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出ルーチンと、被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出ルーチンにより複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御ルーチンと、前記第1の制御ルーチンによる前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御ルーチンとを含んでいる。
【0022】
また、本発明では、前記第1の検出手段,工程,ルーチンは、前記合焦情報として前記画像信号の高周波成分を検出している。
【0023】
また、本発明では、前記第1の検出手段,工程,ルーチンは、前記合焦情報として前記画像信号のエッジ形状の鋭さを検出している。
【0024】
また、本発明では、前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体の回動中心は光軸上に設定されている。
【0025】
また、本発明では、前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての撮影レンズ系の一部、または全部を回動させるよう構成されている。
【0026】
また、本発明では、前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての前記撮像素子を回動させるよう構成されている。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【0028】
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。図1において、1は撮影レンズ系であり、この撮影レンズ系1は、101,102,104の光学レンズ群と103の絞りにより構成されている。104は回動レンズ群であり、この回動レンズ群4が回動することによリアオリ補正が行われる。2は撮像素子であり、光学系により得られた被写体像を電気的な画像信号に変換する。3は増幅等の処理を行う信号処理回路であり、4は画像信号から高周波成分を抽出する高域成分抽出回路である。5は高周波成分の極大値を検出する極大値検出回路である。
【0029】
6は本発明に特有なアオリ補正を行うべく、後述するフォーカスモータ9、ティルトモータ12を駆動制御するための制御信号を発生する制御信号発生回路である。この制御信号発生回路6は、マイコンにより構成され、CPU61、ROM62、RAM63を有している。ROM62には、図2、図3のフローチャートに対応するアオリ補正プログラムがプリセットされており、CPU61は、このアオリ補正プログラムに従って、RAM63をワークエリア等として利用しながらアオリ補正処理を行う。
【0030】
7はフォーカスモータ駆動回路であり、8はティルトモータ駆動回路である。9はステッピングモータ、超音波モータ等により構成されたフォーカスモータ、10はフォーカスモータ9に取り付けられてモータと一体となって回転するモータギア、11はモータギア10の回転を撮影レンズ系1に伝える伝達ギアである。フォーカスモータ9を駆動して撮影レンズ系1を光軸上で前後移動させることにより、通常のピント調節が行われる。
【0031】
12はステッピングモータ、超音波モータ等により構成されたティルトモータ、13はティルトモータ12に取り付けられモータと一体となって回転するモータギア、14はモータギア13の回転を後述する回動レンズ枠15に伝える伝達ギアである。15は回動レンズ群104を保持し、回動レンズ群104と一体となって回動する回動レンズ枠である。ティルトモータ12を駆動して回動レンズ枠15および回動レンズ群104を回動させて、光軸に対する垂直面に対して回動レンズ群104の主平面を傾けることにより、アオリ補正が行われる。なお、回動レンズ群104の回動中心は、光軸上に設定されている。
【0032】
次に、第1の実施形態におけるアオリ補正動作を、図2〜図10を参照しながら説明する。
【0033】
制御信号発生回路6のCPU61は、まず、撮影レンズ系1と撮像素子2が平行な状態、すなわちアオリ補正の行われていない状態となるように、回動レンズ群104を回動する(図2のステップS201)。そして、図3に詳細に示した極大値検出動作を行う(ステップS202)。すなわち、CPU61は、フォーカスモータ9により、撮影レンズ系1を至近から無限遠のレンズピント位置まで順次走査すべく、まず、撮影レンズ系1を至近のレンズピント位置に移動させる(図3のステップS301)。このとき、撮像素子2は、そのレンズピント位置における画像信号を出力し、その画像信号は、信号処理回路3を経由して高域成分抽出回路4に入力されるので、CPU61は、高域成分抽出回路4により、画像信号の高周波成分を合焦情報として抽出させる(ステップS302)。
【0034】
次に、撮影レンズ系1を無限遠のレンズピント位置方向に微小移動させて(ステップS303)、ステップS302と同様の高周波成分検出処理を行わせる(ステップS304)。そして、現在の撮影レンズ系1の位置が、無限遠のレンズピント位置であるか否かを判別し(ステップS305)、無限遠のレンズピント位置でなければ、ステップS303に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、無限遠のレンズピント位置であれば、上記のように撮影レンズ系1を至近から無限遠のレンズピント位置まで順次走査させて得られた画像信号の高周波成分の中から、極大値検出回路5により、極大値を検出させる(ステップS306)。
【0035】
ところで、画像信号の高周波成分は、合焦近傍で多くなる。従って、図4のように、被写体距離の異なる複数の被写体A,B,Cが被写界に存在する場合は、高域成分抽出回路4により抽出された高周波成分は、図5のようになる。図5において、aは図4のAの被写体のピント位置を示す。同様にb,cはそれぞれB,Cの被写体のピント位置を示す。一般に、複数のレンズピント位置に被写体が存在する場合は、図5に示したように複数の極大値が検出され、この場合、極大値検出回路5からは、極大値とその極大値に対応するレンズピント位置が出力される。
【0036】
このように複数の極大値が検出された場合には(図2のステップS203)、制御信号発生回路6のCPU61は、ティルトモータ12を駆動するための制御信号をティルトモータ駆動回路8に出力して、ティルトモータ120を駆動させることにより、回動レンズ群104を微小回動させる(ステップS204)。そして、再び上記の極大値検出動作を行い(ステップS205)、複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小になったか否かを判別する(ステップS206)。その結果、最小になっていない場合は、ステップS204に戻って、同様の処理を繰り返す。一方、複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小になった場合は、再度、回動レンズ群104の微小回動と極大値検出動作を繰り返し、今度は極大値の大きさが最大となるように回動レンズ群104を回動制御する(ステップS207〜S209)。
【0037】
ここで、図4のT方向に微小回動したとすると、高周波成分とレンズピント位置との関係は、図6に示したようになる。図6のa’,b’,c’は、回動レンズ群104が微小回動した後の被写体A,B,Cのレンズピント位置を示している。図6では回動レンズ群104がアオリ補正方向に微小回動しているため、レンズピント位置a’,b’,c’の間隔は、図5のアオリ補正前のレンズピント位置a,b,cの間隔に比べて狭くなっている。逆に、回動レンズ群104が、図2のT’の方向に回動した場合の各レンズピント位置の間隔は、図示省略したが、図5のアオリ補正前のレンズピント位置a,b,cの間隔に比べて広くなる。このように、回動レンズ群104を回動させた場合にレンズピント位置の間隔が広くなるときは、ステップS204〜S206の処理ループでは、直ちに、回動方向を反転させる。
【0038】
このように、回動レンズ群104の微小回動と極大値検出動作を繰り返し、図7のように、極大値が得られるレンズピント位置が1つ、或いは、複数のレンズピント位置の間隔が最も狭くなった時点で、再度、回動レンズ群104の微小回動と極大値検出動作を繰り返し、今度は極大値の大きさが最大となるように回動レンズ群104を回動制御する。
【0039】
そして、図8のように極大値の大きさが最大となつた時点で、回動レンズ群104の回動を停止する。次に、この状態でフォーカスモータ9を駆動して、最大の極大値Vmaxが得られたレンズピント位置xに撮影レンズ系1を移動して(ステップS210)、アオリ補正を終了する。このようにしてアオリ補正がなされ状態で撮影動作を行うことにより、被写体距離の異なった複数の被写体にピントの合った画像信号が得られるようになる。
【0040】
次に、例えば、紙などに書かれた文字等のように、被写体距離が線形的に変化する平面上に被写体が一様に存在する場合について、図9、図10を用いて説明する。
【0041】
図9において、20は被写体距離が線形的に変化する平面上に一様に存在する被写体である。このような被写体20を撮影した場合は、アオリ補正を行わずに撮影レンズ系1を至近から無限遠のレンズピント位置まで順次走査した場合の画像信号の高周波成分は、図10のように、被写体が存在するmからnの範囲で一様となり、1つの極大値が検出される。
【0042】
この場合のように、図2のステップS203にて、極大値の個数が1つであると判別された場合は、上記ステップS204〜S206における複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小になるように回動レンズ群104を回動させる処理をスキップして、ステップS207〜S209の処理、すなわち、回動レンズ群104の微小回動と極大値検出動作を繰り返し、極大値の大きさが最大となるように回動レンズ群104を回動制御する処理を行う。そして、極大値の大きさが最大となった時点で回動レンズ群104の回動を停止し、フォーカスモータ9を駆動し最大の極大値Vmaxが得られたレンズピント位置xに撮影レンズ系1を移動して(ステップS210)、アオリ補正を終了する。この場合にも、被写体20の全ての領域においてピントの合った画像信号が得られるようになる。
【0043】
[第2の実施形態]
図11は、本発明の第2の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。図11では、図1に示した第1実施形態と同一の構成要素には、同一の番号を付してあり、その説明を省略する。
【0044】
図11において、1は撮影レンズ系であり、この撮影レンズ系1は、101,102,105の光学レンズ群と103の絞りにより構成されている。17は、ティルトモータ12の回転をモータギア13を介して後述する撮像素子回動枠18に伝える伝達ギアである。18は、撮像素子2と一体となって回動する撮像素子回動枠である。
【0045】
本実施形態においては、第1の実施形態のようにレンズを回動させるのではなく、撮像素子2を回動させることによりアオリ補正を行う。アオリ補正のための制御動作は、第1の実施形態と全く同様である。なお、撮像素子2の回動中心は、光軸上に設定されている。
【0046】
本実施形態のように撮像素子2を回動させる場合は、撮像素子2は光学系に比べて軽量であるため、ティルトモータ12として、小型・軽量のモータを使用することが可能となり、装置全体の小型・軽量化に有利である。また、アオリ補正機能を持たない光学系をそのまま利用でき、レンズ交換が容易となる。
【0047】
[第3、第4の実施形態]
上記第1および第2の実施形態においては、被写体像の合焦情報として画像信号の高周波成分を用いたが、合焦情報としては、被写体位置において極大値あるいは極小値を持つ情報であればどのような情報を用いてもよく、例えば、画像信号のエッジ形状の情報を用いてもよい。そこで、第3、第4の実施形態では、画像信号のエッジ形状の情報を合焦情報として用いている。
【0048】
図12、図13は、それぞれ第3、第4の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図であり、図12の第3の実施形態における機械的なアオリ機構としては、第1の実施形態と同様にレンズを回動させるように構成され、図13の第4の実施形態における機械的なアオリ機構としては、第2の実施形態と同様に撮像素子2を回動させるように構成されている。なお、これらアオリ機構における回動中心は、いずれも光軸上に設定されている。
【0049】
そして、アオリ補正を行うための電気的な構成としては、第3、第4の実施形態のいずれにおいても、図12、図13に示したように、第1、第2の実施形態における高域成分抽出回路4の代わりに、画像信号のエッジの鋭さを示すES値を求めるためのESフィルタ19が設けられている。
【0050】
エッジ形状の情報を用いる合焦情報検出方法(ES法)は、USP4804831号に開示されているので簡単な説明にとどめる。図14は、ESフィルタ19の構成例を示す図である。図14において、31は微分回路、32は絶対値回路、33は遅延回路、34は積分回路、35は割算回路である。積分回路34は、2つの遅延回路34a,34bと1つの加算回路34cにより構成されている。
【0051】
次に、図14に示したESフィルタ19の機能を図15の波形図を用いて説明する。
【0052】
図15(a)は、画像信号の波形図であり、画像信号のエッジは、合焦時は急峻な傾斜になり、非合焦時は緩やかな傾斜となる。図15(b)は、図15(a)の画像信号を微分回路31により微分した微分波形図である。 図15(c),(d)は、それぞれ、図15(b)の微分波形(厳密には、絶対値回路32により極性が正に統一された信号)を遅延回路33および34a、遅延回路34bにより遅延させた波形図である。また、図15(e)は、図15(b),(c),(d)の波形を積分回路34により積分した積分波形図であり、この積分波形は、画像信号のエッジ部のコントラストを表している。
【0053】
図15(f)は、割算回路35により、図15(b)の微分波形を図15(e)の積分波形で割算した波形を示しており、割算回路35は、この割算値をエッジの鋭さを示すES値として出力する。このES法は、被写体の大きさやコントラスト、照明によって影響されないという特徴がある。
【0054】
図16は、合焦位置を求めるためにAF動作を行う際のレンズ位置とES値の変化を示した図である。レンズ送りは最小位置(至近)から最大位置(無限)まで連続的に送り、その間、1垂直走査期間毎に画像信号を撮像素子2に蓄積してその画像信号を読出し、ESフィルタ19により、その画像信号からES値を求め、極大値検出回路5により、最もES値が大きかった位置を検出して合焦位置、すなわち極大値として検出する。
【0055】
レンズ送り量を横軸にとり、合焦信号(この場合はES値)を縦軸にとった時に描かれる合焦位置をピークとする曲線を山登り曲線というが、ES法の山登り曲線は、急峻であり合焦検出の精度がよいという特徴がある。
【0056】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、例えば、撮影レンズ系の一部を回動させることなく、撮影レンズ系の全部を回動させるアオリ機構に適用することも可能である。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を備えた撮像装置において、至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出手段と、前記第1の検出手段により検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出手段と、被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出手段により複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御手段と、前記第1の制御手段による前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御手段とを備えたので、光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を、撮像素子から得られる画像信号に基づいて駆動制御して複数の被写体に合焦点させる場合に、被写体の位置に影響されることなく、被写体距離の異なる複数の被写体に対して確実に合焦させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。
【図2】本発明の第1〜第4の実施形態に係るアオリ補正処理を示すフローチャートである。
【図3】図2における最大値検出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図4】第1の被写体例を示す図である。
【図5】図4の被写体例に対応するアオリ補正前の画像信号の高周波成分とレンズピント位置との関係を示す図である。
【図6】図4の被写体例に対応する第1段階のアオリ補正処理後の画像信号の高周波成分とレンズピント位置との関係例を示す図である。
【図7】図4の被写体例に対応する第1段階のアオリ補正処理後の画像信号の高周波成分とレンズピント位置との他の関係例を示す図である。
【図8】第2段階のアオリ補正処理後の画像信号の高周波成分とレンズピント位置との他の関係例を示す図である。
【図9】第2の被写体例を示す図である。
【図10】図9の第2の被写体例に対応する第1段階のアオリ補正処理後の画像信号の高周波成分とレンズピント位置との関係例を示す図である。
【図11】本発明の第2の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。
【図12】本発明の第3の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。
【図13】本発明の第4の実施形態に係るアオリ機構付き撮像装置の概略構成図である。
【図14】図12、図13におけるESフィルタの構成を示すブロック図である。
【図15】図14のESフィルタの各部における信号波形を示す図である。
【図16】ES法における山登り曲線を示す図である。
【図17】撮像素子を傾ける場合のシャインプルーフの法則を説明する図である。
【図18】撮影レンズ系を傾ける場合のシャインプルーフの法則を説明する図である。
【図19】従来のTTL方式の自動アオリ装置の概略構成を示す図である。
【図20】従来のTTL方式の自動アオリ装置の問題点を説明するための図である。
【図21】従来のTTL方式の自動アオリ装置の問題点を説明するための図である。
【図22】従来のTTL方式の自動アオリ装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
1…撮影レンズ系
2…撮像素子
4…高域成分抽出回路
5…極大値検出回路
6…制御信号発生回路
12…ティルトモータ
13…モータギア
14,17…伝達ギア
19…ESフィルタ
61…CPU
62…ROM
63…RAM
104…回動レンズ群
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tilt correction technique in which a lens or an image sensor is rotated by a tilt mechanism in a video camera, an electronic still camera, or the like to focus on a plurality of subjects.
[0002]
[Prior art]
As a camera capable of focusing on a plurality of subjects, a system in which a tilt mechanism is incorporated in an interchangeable lens of a 35 mm single lens reflex camera is known. In addition, many large cameras are equipped with a lens or a tilt mechanism for tilting a film. These tilt mechanisms are all based on manual operation, and require a photographer's skill to focus on a plurality of subjects.
[0003]
In addition, an autofocus (AF) camera that measures distances at multiple points is known in order to achieve a substantially in-focus state with respect to a plurality of subjects without using a tilt mechanism. As an example of this, there is a camera that adjusts the focus so that a plurality of subjects are within the depth of field (Japanese Patent Laid-Open No. 62-52538). This type of method reduces the possibility of focusing failure by selecting one of a plurality of pieces of focusing information or taking an average, and does not actively focus. .
[0004]
Further, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-79808 and the like, the film surface is automatically adjusted so that a plurality of subjects having different subject distances are measured and focused on the plurality of subjects. A camera with an automatic tilt mechanism that can tilt the lens is known.
[0005]
However, this automatic tilting device requires a multipoint distance measuring sensor that can measure at least three portions of the subject. In particular, in a camera that obtains a subject image with an image sensor, such as a video camera or an electronic still camera, since a sensor for distance measurement is provided in addition to the image sensor, the structure of the apparatus becomes complicated and it is not suitable for miniaturization, etc. There were drawbacks.
[0006]
As a tilting device that solves these problems, a TTL video automatic tilting device that drives the tilting mechanism so as to maximize the high-frequency component of the video signal output from the image sensor has been realized (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4- (1999)). 196878).
[0007]
The conventional TTL video system tilt device will be briefly described below.
[0008]
17 and 18 are diagrams for explaining the Scheinproof law, which is the principle of tilt photography. In general, if the photographic lens system 1 and the image sensor 2 are parallel, the entire area of the subject 20 is not focused when the subject 20 is paid. In order to focus on the entire area, the intersection point P between the imaging surface of the imaging device 2 and the subject surface may intersect with the main plane of the photographing lens system 1. This is a law called Scheinproof's law. When this Scheinproof's law is actually applied, the imaging device 2 is tilted with respect to a plane perpendicular to the optical axis as shown in FIG. In some cases, the photographic lens system 1 is tilted.
[0009]
FIG. 19 is a block diagram showing a conventional automatic tilting device. In FIG. 19, reference numeral 1 denotes a photographic lens system, and this photographic lens system 1 is composed of optical lens groups 101, 102, and 104 and a diaphragm 103. Reference numeral 104 denotes a rotating lens group. When the rotating lens group 104 rotates, tilt correction is performed. Reference numeral 2 denotes an image sensor, which converts a subject image obtained by the optical system into an electrical image signal. Reference numeral 3 denotes a signal processing circuit that performs processing such as amplification, and reference numeral 4 denotes a high-frequency component extraction circuit that extracts high-frequency components from the image signal. Reference numeral 6 denotes a control signal generation circuit for driving and controlling the tilt motor. Reference numeral 8 denotes a tilt motor driving circuit. Reference numeral 12 denotes a tilt motor composed of a stepping motor, an ultrasonic motor, and the like. Reference numeral 13 denotes a motor gear that is attached to the tilt motor 12 and rotates integrally with the motor. Reference numeral 14 denotes a rotating lens frame that rotates the motor gear 13 later. 15 is a transmission gear to be transmitted to 15. Reference numeral 15 denotes a rotating lens frame that holds the rotating lens group 104 and rotates integrally with the rotating lens group 104.
[0010]
In the state where the main plane of the photographic lens system 1 and the imaging surface of the image sensor 2 are parallel, that is, when the tilt correction is not performed, when the subject is slanted, the imaging plane of the subject and the image sensor 2 The imaging surfaces do not overlap over the entire surface and do not focus over the entire area of the subject. Since the subject image of the out-of-focus portion is taken out of focus, the high-frequency component of the video signal is reduced.
[0011]
Therefore, the tilting lens group 104 is micro-rotated, and the tilt mechanism is controlled based on the polarity and magnitude of the change amount of the output signal of the high-frequency component extraction circuit 4 that is changed by the micro-rotation. The tilt correction can be performed by driving and controlling the rotating lens group 104 so that the high-frequency component of the output signal 2 is maximized.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional automatic tilting device has the following problems. This problem will be described with reference to FIG. 20, FIG. 21, and FIG.
[0013]
20, 21, and 22, 21 is a subject surface, 22 is a main plane of a photographic lens system, 23 is an imaging surface of an image sensor, and 24 is an object that is optically determined by the photographic lens system and the imaging surface 23. A focusing surface on the side (hereinafter referred to as an object surface), 25 is an imaging surface on which the subject surface is imaged by the photographing lens system.
[0014]
FIG. 20 shows a state where the tilt correction is not performed. In this state, the subject image at the intersection M between the subject plane 21 and the object plane 24 is imaged at the intersection M ′ between the imaging plane 23 and the imaging plane 25. The subject image located at is out of focus.
[0015]
Therefore, in the conventional automatic tilting device, as shown by the arrow in FIG. 21, the imaging surface 23 is tilted so that the imaging surface 23 coincides with the imaging surface 25, thereby matching the entire area of the subject surface 21. It is in a focused state.
[0016]
However, in this case, it is necessary to incline the imaging surface 23 with the intersection M ′ between the imaging surface 23 and the imaging surface 25 as the rotation center. In other words, before tilt correction, the subject image must be formed at the center of rotation when the imaging surface 23 is tilted. However, in the tilt mechanism, in order to be able to arbitrarily set the rotation center when the imaging surface 23 is tilted, the mechanism becomes very complicated. This rotation center is the center of the imaging surface 23, That is, it is set on the optical axis.
[0017]
Accordingly, for example, as shown in FIG. 22, when there is no subject image at the rotation center O when the imaging surface 23 is tilted, in other words, when there is no subject at the object point O ′ of the rotation center O on the imaging surface 23. Will not be able to perform automatic tilt correction. A similar problem occurs when the photographing lens system is tilted.
[0018]
The present invention has been made under such a background, and the problem is that a tilt mechanism for rotating an optical image input medium about a certain rotation center is based on an image signal obtained from an image sensor. Thus, when focusing on a plurality of subjects by driving control, it is possible to reliably focus on a plurality of subjects having different subject distances without being affected by the position of the subject.
[0019]
[Means and Actions for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the present invention provides an imaging apparatus having an inclination mechanism that rotates an input medium of an optical image about a fixed rotation center, from an imaging element to a lens focus position that is infinite from the nearest. First detection means for detecting focus information of the subject image from the obtained image signal; second detection means for detecting a maximum value from the focus information detected by the first detection means; When the plurality of maximum values are detected by the second detection unit corresponding to a plurality of different subjects, the tilt mechanism is driven so that the distance between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. First control means for controlling;After the drive control by the first control means is performed,Second control means for driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized.
[0020]
  Further, the present invention provides an imaging method including an tilt mechanism that rotates an input medium of an optical image about a fixed rotation center, from an image signal obtained from an imaging device with respect to an infinite lens focus position from the nearest. A first detection step for detecting focus information of a subject image, a second detection step for detecting a maximum value from the focus information detected by the first detection step, and a plurality of subjects having different subject distances. Correspondingly, when a plurality of maximum values are detected by the second detection step, the first tilt mechanism is driven and controlled so that the interval between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. Control process;After the drive control by the first control step is performed,A second control step of driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized.
[0021]
  Further, the present invention is a storage medium storing a control program for focusing on a plurality of subjects using a tilt mechanism that rotates an input medium of an optical image around a fixed rotation center, The control program includes a first detection routine for detecting focus information of a subject image from an image signal obtained from an image sensor at an infinite lens focus position from the closest distance, and an alignment detected by the first detection routine. When a plurality of maximum values are detected by the second detection routine corresponding to a plurality of subjects having different subject distances, and a plurality of maximum values are detected corresponding to a plurality of subjects having different subject distances. A first control routine for driving and controlling the tilt mechanism so that the distance between corresponding lens focus positions is minimized;After the drive control by the first control routine is performed,And a second control routine for driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized.
[0022]
In the present invention, the first detection means, the process, and the routine detect a high frequency component of the image signal as the focusing information.
[0023]
In the present invention, the first detection means, the process, and the routine detect the sharpness of the edge shape of the image signal as the focusing information.
[0024]
  In the present invention, the tilt mechanism is an input medium for the optical image.Is set on the optical axisHas been.
[0025]
In the present invention, the tilt mechanism is configured to rotate part or all of a photographing lens system as an input medium for the optical image.
[0026]
In the present invention, the tilt mechanism is configured to rotate the image sensor as an input medium for the optical image.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photographic lens system, and this photographic lens system 1 is composed of optical lens groups 101, 102, and 104 and a diaphragm 103. Reference numeral 104 denotes a rotating lens group, and rear-orientation correction is performed by rotating the rotating lens group 4. Reference numeral 2 denotes an image sensor, which converts a subject image obtained by the optical system into an electrical image signal. Reference numeral 3 denotes a signal processing circuit that performs processing such as amplification, and reference numeral 4 denotes a high-frequency component extraction circuit that extracts high-frequency components from the image signal. Reference numeral 5 denotes a maximum value detection circuit for detecting a maximum value of the high frequency component.
[0029]
Reference numeral 6 denotes a control signal generation circuit for generating a control signal for driving and controlling a focus motor 9 and a tilt motor 12, which will be described later, in order to perform tilt correction unique to the present invention. The control signal generation circuit 6 is constituted by a microcomputer and includes a CPU 61, a ROM 62, and a RAM 63. The ROM 62 is preset with an inclination correction program corresponding to the flowcharts of FIGS. 2 and 3, and the CPU 61 performs an inclination correction process using the RAM 63 as a work area or the like according to the inclination correction program.
[0030]
7 is a focus motor drive circuit, and 8 is a tilt motor drive circuit. Reference numeral 9 denotes a focus motor composed of a stepping motor, an ultrasonic motor, etc., 10 denotes a motor gear attached to the focus motor 9 and rotates integrally with the motor, and 11 denotes a transmission gear for transmitting the rotation of the motor gear 10 to the photographing lens system 1. It is. A normal focus adjustment is performed by driving the focus motor 9 to move the photographing lens system 1 back and forth on the optical axis.
[0031]
  Reference numeral 12 denotes a tilt motor composed of a stepping motor, an ultrasonic motor, and the like. Reference numeral 13 denotes a motor gear that is attached to the tilt motor 12 and rotates integrally with the motor. Reference numeral 14 denotes rotation of the motor gear 13 to a rotating lens frame 15 described later. It is a transmission gear. Reference numeral 15 denotes a rotating lens frame that holds the rotating lens group 104 and rotates integrally with the rotating lens group 104. The tilt motor 12 is driven to rotate the rotating lens frame 15 and the rotating lens group 104, and the tilt correction is performed by tilting the main plane of the rotating lens group 104 with respect to the plane perpendicular to the optical axis. . The rotation center of the rotation lens group 104 is set on the optical axis.The
[0032]
Next, the tilt correction operation in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0033]
First, the CPU 61 of the control signal generating circuit 6 rotates the rotating lens group 104 so that the photographing lens system 1 and the image pickup device 2 are in a parallel state, that is, in a state where the tilt correction is not performed (FIG. 2). Step S201). Then, the maximum value detection operation shown in detail in FIG. 3 is performed (step S202). That is, the CPU 61 first moves the photographic lens system 1 to the closest lens focus position in order to sequentially scan the photographic lens system 1 from the closest to infinity lens focus position by the focus motor 9 (step S301 in FIG. 3). ). At this time, the image pickup device 2 outputs an image signal at the lens focus position, and the image signal is input to the high frequency component extraction circuit 4 via the signal processing circuit 3. The high frequency component of the image signal is extracted as focusing information by the extraction circuit 4 (step S302).
[0034]
Next, the photographing lens system 1 is slightly moved in the direction of the lens focus position at infinity (step S303), and the same high frequency component detection processing as that in step S302 is performed (step S304). Then, it is determined whether or not the current position of the photographic lens system 1 is an infinite lens focus position (step S305). If not, the process returns to step S303 and the same processing is performed. repeat. On the other hand, if the lens focus position is at infinity, a maximum value detection circuit is selected from the high-frequency components of the image signal obtained by sequentially scanning the photographic lens system 1 from the closest focus position to the lens focus position at infinity as described above. 5, the maximum value is detected (step S306).
[0035]
By the way, the high frequency component of the image signal increases in the vicinity of the in-focus state. Therefore, as shown in FIG. 4, when a plurality of subjects A, B, and C having different subject distances are present in the object scene, the high frequency components extracted by the high frequency component extraction circuit 4 are as shown in FIG. . In FIG. 5, a indicates the focus position of the subject in FIG. Similarly, b and c indicate the focus positions of the B and C subjects, respectively. In general, when a subject exists at a plurality of lens focus positions, a plurality of maximum values are detected as shown in FIG. 5, and in this case, the maximum value detection circuit 5 corresponds to the maximum value and the maximum value. The lens focus position is output.
[0036]
When a plurality of maximum values are detected in this way (step S203 in FIG. 2), the CPU 61 of the control signal generation circuit 6 outputs a control signal for driving the tilt motor 12 to the tilt motor drive circuit 8. Then, the tilting lens group 104 is slightly rotated by driving the tilt motor 120 (step S204). Then, the above-described maximum value detection operation is performed again (step S205), and it is determined whether or not the distance between the lens focus positions corresponding to a plurality of maximum values is minimized (step S206). As a result, if not the minimum, the process returns to step S204 and the same processing is repeated. On the other hand, when the distance between the lens focus positions corresponding to a plurality of maximum values is minimized, the minute rotation of the rotating lens group 104 and the maximum value detection operation are repeated again, and this time the maximum value is maximized. The rotation lens group 104 is controlled so as to become (Steps S207 to S209).
[0037]
Here, if the lens is slightly rotated in the T direction in FIG. 4, the relationship between the high frequency component and the lens focus position is as shown in FIG. In FIG. 6, a ′, b ′, and c ′ indicate the lens focus positions of the subjects A, B, and C after the rotating lens group 104 is slightly rotated. In FIG. 6, since the rotating lens group 104 is slightly rotated in the tilt correction direction, the distance between the lens focus positions a ′, b ′, and c ′ is the lens focus position a, b, before tilt correction in FIG. It is narrower than the interval of c. Conversely, the distance between the lens focus positions when the rotating lens group 104 is rotated in the direction of T ′ in FIG. 2 is omitted, but the lens focus positions a, b, It becomes wider than the interval of c. As described above, when the interval between the lens focus positions becomes wide when the rotating lens group 104 is rotated, the rotation direction is immediately reversed in the processing loop of steps S204 to S206.
[0038]
In this way, the minute rotation of the rotating lens group 104 and the maximum value detection operation are repeated, and as shown in FIG. 7, there is one lens focus position at which the maximum value can be obtained, or the interval between the plurality of lens focus positions is the largest. When the angle becomes narrow, the minute rotation of the rotation lens group 104 and the maximum value detection operation are repeated again, and the rotation lens group 104 is controlled to rotate so that the maximum value is maximized.
[0039]
Then, when the maximum value reaches the maximum as shown in FIG. 8, the rotation of the rotating lens group 104 is stopped. Next, in this state, the focus motor 9 is driven to move the photographing lens system 1 to the lens focus position x where the maximum maximum value Vmax is obtained (step S210), and the tilt correction is ended. By performing the photographing operation in the state where the tilt correction is performed in this way, it is possible to obtain an image signal focused on a plurality of subjects having different subject distances.
[0040]
Next, a case where the subject is uniformly present on a plane in which the subject distance changes linearly, such as a character written on paper or the like, will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
[0041]
In FIG. 9, reference numeral 20 denotes a subject that exists uniformly on a plane in which the subject distance changes linearly. When such a subject 20 is photographed, the high-frequency component of the image signal when the photographing lens system 1 is sequentially scanned from the closest to the infinity lens focus position without performing tilt correction is as shown in FIG. Is uniform in the range from m to n, and one maximum value is detected.
[0042]
As in this case, when it is determined in step S203 in FIG. 2 that the number of local maximum values is one, the distance between the lens focus positions corresponding to the plurality of local maximum values in steps S204 to S206 is the smallest. The process of rotating the rotating lens group 104 so as to become is skipped, and the processing of steps S207 to S209, that is, the minute rotation of the rotating lens group 104 and the maximum value detecting operation are repeated, and the magnitude of the maximum value is repeated. The rotation lens group 104 is controlled so as to be maximized. Then, when the maximum value reaches the maximum, the rotation of the rotating lens group 104 is stopped, and the focus motor 9 is driven to obtain the maximum local value Vmax at the lens focus position x where the photographing lens system 1 is obtained. Is moved (step S210), and the tilt correction is terminated. Also in this case, an in-focus image signal can be obtained in all areas of the subject 20.
[0043]
[Second Embodiment]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those in the first embodiment shown in FIG.
[0044]
In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a photographic lens system, and this photographic lens system 1 is composed of optical lens groups 101, 102, and 105 and a diaphragm 103. Reference numeral 17 denotes a transmission gear that transmits the rotation of the tilt motor 12 to the imaging element rotation frame 18 described later via the motor gear 13. Reference numeral 18 denotes an image sensor rotation frame that rotates integrally with the image sensor 2.
[0045]
In the present embodiment, the tilt correction is performed by rotating the image sensor 2 instead of rotating the lens as in the first embodiment. The control operation for tilt correction is exactly the same as in the first embodiment. Note that the rotation center of the image sensor 2 is set on the optical axis.
[0046]
When the image pickup device 2 is rotated as in the present embodiment, the image pickup device 2 is lighter than the optical system. Therefore, a small and light motor can be used as the tilt motor 12, and the entire apparatus. This is advantageous for reducing size and weight. In addition, an optical system having no tilt correction function can be used as it is, and lens replacement is facilitated.
[0047]
[Third and Fourth Embodiments]
In the first and second embodiments, the high-frequency component of the image signal is used as the focus information of the subject image. As the focus information, any information having a maximum value or a minimum value at the subject position can be used. Such information may be used. For example, information on the edge shape of the image signal may be used. Therefore, in the third and fourth embodiments, the edge shape information of the image signal is used as the focusing information.
[0048]
FIGS. 12 and 13 are schematic configuration diagrams of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to the third and fourth embodiments, respectively. As a mechanical tilt mechanism in the third embodiment of FIG. The lens is configured to rotate as in the embodiment, and the mechanical tilt mechanism in the fourth embodiment of FIG. 13 is configured to rotate the image sensor 2 as in the second embodiment. Has been. Note that the rotation centers of these tilt mechanisms are all set on the optical axis.
[0049]
As an electrical configuration for performing the tilt correction, as shown in FIGS. 12 and 13 in any of the third and fourth embodiments, the high frequency range in the first and second embodiments is used. Instead of the component extraction circuit 4, an ES filter 19 for obtaining an ES value indicating the sharpness of the edge of the image signal is provided.
[0050]
A focus information detection method (ES method) using edge shape information is disclosed in US Pat. No. 4,804,831, and will be described only briefly. FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the ES filter 19. In FIG. 14, 31 is a differentiation circuit, 32 is an absolute value circuit, 33 is a delay circuit, 34 is an integration circuit, and 35 is a division circuit. The integrating circuit 34 includes two delay circuits 34a and 34b and one adding circuit 34c.
[0051]
Next, the function of the ES filter 19 shown in FIG. 14 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
[0052]
FIG. 15A is a waveform diagram of an image signal, and the edge of the image signal has a steep slope when focused and a gentle slope when not focused. FIG. 15B is a differential waveform diagram obtained by differentiating the image signal of FIG. 15 (c) and 15 (d) show the differential waveforms (strictly speaking, the signals whose polarities are unified positively by the absolute value circuit 32) of the delay circuits 33 and 34a and the delay circuit 34b, respectively. It is the wave form diagram delayed by. FIG. 15 (e) is an integrated waveform diagram obtained by integrating the waveforms of FIGS. 15 (b), (c), and (d) by the integrating circuit 34. The integrated waveform indicates the contrast of the edge portion of the image signal. Represents.
[0053]
FIG. 15 (f) shows a waveform obtained by dividing the differential waveform of FIG. 15 (b) by the integral waveform of FIG. 15 (e) by the division circuit 35, and the division circuit 35 shows this divided value. Is output as an ES value indicating the sharpness of the edge. This ES method is characterized by being unaffected by the size, contrast, and illumination of the subject.
[0054]
FIG. 16 is a diagram illustrating changes in the lens position and the ES value when the AF operation is performed in order to obtain the in-focus position. The lens feed is continuously sent from the minimum position (closest) to the maximum position (infinite). During this period, the image signal is accumulated in the image sensor 2 every one vertical scanning period, and the image signal is read out by the ES filter 19. The ES value is obtained from the image signal, and the position where the ES value is the largest is detected by the maximum value detection circuit 5 and detected as the in-focus position, that is, the maximum value.
[0055]
A curve with the peak at the in-focus position drawn when the lens feed amount is taken on the horizontal axis and the focus signal (ES value in this case) is taken on the vertical axis is called a hill-climbing curve. There is a feature that the accuracy of focus detection is good.
[0056]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to, for example, a tilt mechanism that rotates the entire photographic lens system without rotating a part of the photographic lens system. is there.
[0057]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, in the imaging apparatus including the tilt mechanism that rotates the input medium of the optical image around the fixed rotation center, the imaging element is in the range from the closest to the infinite lens focus position. First detection means for detecting focus information of the subject image from the image signal obtained from the second detection means for detecting the maximum value from the focus information detected by the first detection means, and subject distance When the plurality of maximum values are detected by the second detection unit corresponding to a plurality of different subjects, the tilt mechanism is set so that the distance between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. First control means for driving control;After the drive control by the first control means is performed,And a second control unit that drives and controls the tilt mechanism so that the maximum value is maximized. Therefore, the tilt mechanism that rotates the input medium of the optical image about a fixed rotation center is provided. When focusing on multiple subjects by driving control based on the image signal obtained from, it is possible to reliably focus on multiple subjects with different subject distances without being affected by the position of the subject It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing tilt correction processing according to first to fourth embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing in detail a maximum value detection process in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a first subject example.
5 is a diagram illustrating a relationship between a high frequency component of an image signal before tilt correction corresponding to the subject example of FIG. 4 and a lens focus position.
6 is a diagram illustrating a relationship example between a high-frequency component of an image signal and a lens focus position after first-stage tilt correction processing corresponding to the subject example of FIG. 4;
7 is a diagram illustrating another example of the relationship between the high-frequency component of the image signal after the first-stage tilt correction processing and the lens focus position corresponding to the subject example of FIG. 4;
FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the relationship between the high-frequency component of the image signal after the second-stage tilt correction process and the lens focus position.
FIG. 9 is a diagram illustrating a second subject example.
10 is a diagram illustrating an example of a relationship between a high-frequency component of an image signal after a first-stage tilt correction process and a lens focus position corresponding to the second subject example of FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus with a tilt mechanism according to a fourth embodiment of the present invention.
14 is a block diagram showing a configuration of an ES filter in FIGS. 12 and 13. FIG.
15 is a diagram showing signal waveforms at various parts of the ES filter of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram showing a hill-climbing curve in the ES method.
FIG. 17 is a diagram for explaining the Shineproof law when the image sensor is tilted;
FIG. 18 is a diagram for explaining Scheinproof's law when the photographic lens system is tilted;
FIG. 19 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional TTL type automatic tilting device.
FIG. 20 is a diagram for explaining problems of a conventional TTL type automatic tilting device.
FIG. 21 is a diagram for explaining a problem of a conventional TTL type automatic tilting device.
FIG. 22 is a diagram for explaining a problem of a conventional TTL type automatic tilting device.
[Explanation of symbols]
1 ... Photography lens system
2 ... Image sensor
4 ... High frequency component extraction circuit
5 ... Maximum value detection circuit
6 ... Control signal generation circuit
12 ... Tilt motor
13. Motor gear
14, 17 ... Transmission gear
19 ... ES filter
61 ... CPU
62 ... ROM
63 ... RAM
104 ... Rotating lens group

Claims (18)

光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を備えた撮像装置において、
至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段により検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出手段と、
被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出手段により複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御手段と、
前記第1の制御手段による前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
In an imaging apparatus provided with a tilt mechanism that rotates an input medium of an optical image around a fixed rotation center,
First detection means for detecting focus information of a subject image from an image signal obtained from an image sensor at an infinite lens focus position from the nearest;
Second detection means for detecting a maximum value from the focus information detected by the first detection means;
When a plurality of maximum values are detected by the second detection means corresponding to a plurality of subjects having different subject distances, the tilt angle is adjusted so that the distance between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. First control means for driving and controlling the mechanism;
Second control means for driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized after the drive control by the first control means is performed;
An imaging apparatus comprising:
前記第1の検出手段は、前記合焦情報として前記画像信号の高周波成分を検出することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first detection unit detects a high-frequency component of the image signal as the focusing information. 前記第1の検出手段は、前記合焦情報として前記画像信号のエッジ形状の鋭さを検出することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first detection unit detects a sharpness of an edge shape of the image signal as the focusing information. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体の回動中心は光軸上に設定されていることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 1, wherein the tilt mechanism has a rotation center of the input medium of the optical image set on an optical axis. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての撮影レンズ系の一部、または全部を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the tilt mechanism is configured to rotate part or all of a photographing lens system as an input medium for the optical image. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての前記撮像素子を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the tilt mechanism is configured to rotate the imaging element as an input medium for the optical image. 光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を備えた撮像方法において、
至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出工程と、
前記第1の検出工程により検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出工程と、
被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出工程により複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御工程と、
前記第1の制御工程による前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御工程と、
を備えたことを特徴とする撮像方法。
In an imaging method provided with a tilt mechanism that rotates an input medium of an optical image around a fixed rotation center,
A first detection step of detecting focus information of a subject image from an image signal obtained from an image sensor with respect to an infinite lens focus position from the nearest;
A second detection step of detecting a maximum value from the focusing information detected by the first detection step;
When a plurality of maximum values are detected by the second detection step corresponding to a plurality of subjects having different subject distances, the tilt angle is adjusted so that the interval between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. A first control step for driving and controlling the mechanism;
A second control step of driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized after the drive control by the first control step is performed;
An imaging method comprising:
前記第1の検出工程は、前記合焦情報として前記画像信号の高周波成分を検出することを特徴とする請求項7記載の撮像方法。  The imaging method according to claim 7, wherein the first detection step detects a high frequency component of the image signal as the focus information. 前記第1の検出工程は、前記合焦情報として前記画像信号のエッジ形状の鋭さを検出することを特徴とする請求項7記載の撮像方法。  The imaging method according to claim 7, wherein the first detection step detects a sharpness of an edge shape of the image signal as the focusing information. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体の回動中心は、光軸上に設定されていることを特徴とする請求項7記載の撮像方法。The imaging method according to claim 7, wherein the tilt mechanism has a rotation center of the input medium of the optical image set on an optical axis. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての撮影レンズ系の一部、または全部を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項7記載の撮像方法。  The imaging method according to claim 7, wherein the tilt mechanism is configured to rotate part or all of a photographing lens system as an input medium for the optical image. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての前記撮像素子を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項7記載の撮像方法。  The imaging method according to claim 7, wherein the tilt mechanism is configured to rotate the imaging device as an input medium for the optical image. 光学像の入力媒体を一定の回動中心を中心として回動させるアオリ機構を用いて複数の被写体に対して合焦させるための制御プログラムを記憶した記憶媒体であって、前記制御プログラムは、
至近から無限のレンズピント位置に対して撮像素子から得られる画像信号から被写体像の合焦情報を検出する第1の検出ルーチンと、
前記第1の検出ルーチンにより検出された合焦情報から極大値を検出する第2の検出ルーチンと、
被写体距離の異なる複数の被写体に対応して前記第2の検出ルーチンにより複数の極大値が検出された場合に、該複数の極大値に対応するレンズピント位置の間隔が最小となるように前記アオリ機構を駆動制御する第1の制御ルーチンと、
前記第1の制御ルーチンによる前記駆動制御が行なわれた後に、前記極大値が最大となるように前記アオリ機構を駆動制御する第2の制御ルーチンと、
を含んだことを特徴とする記憶媒体。
A storage medium storing a control program for focusing on a plurality of subjects using a tilt mechanism that rotates an input medium of an optical image about a fixed rotation center, the control program comprising:
A first detection routine for detecting focus information of a subject image from an image signal obtained from an image sensor at an infinite lens focus position from the nearest;
A second detection routine for detecting a maximum value from the focus information detected by the first detection routine;
When a plurality of maximum values are detected by the second detection routine corresponding to a plurality of subjects having different subject distances, the tilt angle is adjusted so that the interval between the lens focus positions corresponding to the plurality of maximum values is minimized. A first control routine for driving and controlling the mechanism;
A second control routine for driving and controlling the tilt mechanism so that the maximum value is maximized after the drive control by the first control routine is performed;
A storage medium comprising:
前記第1の検出ルーチンは、前記合焦情報として前記画像信号の高周波成分を検出することを特徴とする請求項13記載の記憶媒体。  The storage medium according to claim 13, wherein the first detection routine detects a high-frequency component of the image signal as the focus information. 前記第1の検出ルーチンは、前記合焦情報として前記画像信号のエッジ形状の鋭さを検出することを特徴とする請求項13記載の記憶媒体。  14. The storage medium according to claim 13, wherein the first detection routine detects the sharpness of the edge shape of the image signal as the focusing information. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体の回動中心は、光軸上に設定されていることを特徴とする請求項13記載の記憶媒体。14. The storage medium according to claim 13, wherein the tilt mechanism has a rotation center of the optical image input medium set on an optical axis. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての撮影レンズ系の一部、または全部を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項13記載の記憶媒体。  The storage medium according to claim 13, wherein the tilt mechanism is configured to rotate part or all of a photographing lens system as an input medium for the optical image. 前記アオリ機構は、前記光学像の入力媒体としての前記撮像素子を回動させるよう構成されたことを特徴とする請求項13記載の記憶媒体。  The storage medium according to claim 13, wherein the tilt mechanism is configured to rotate the imaging device as an input medium for the optical image.
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