JP2762513B2

JP2762513B2 - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JP2762513B2
Application number: JP1027206A
Authority: JP
Inventors: 輝岳門原; 彰明石; 正樹東原; 一朗大貫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1989-02-06
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH02207229A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、カメラに用いられる自動焦点調節装置の改
良に関するものである。

（発明の背景）従来、一眼レフカメラの自動焦点調節方式の多くは
「焦点検出（センサ信号入力、焦点検出演算）、レンズ
駆動」のサイクルを繰り返し行うことによって、被写体
にピントを合せようとするものである。各サイクルにお
けるレンズ駆動量はそのサイクルで焦点検出を行った時
点でのデフォーカス量に基づいており、これはレンズ駆
動終了時に焦点検出時のデフォーカス量が解消されるこ
とを期待している。

当然のことながら、焦点検出、レンズ駆動にはそれ相
当の時間を必要とするわけであるが、静止した被写体の
場合には、レンズを駆動しない限りデフォーカス量の変
化がないので、レンズ駆動が終了した時点に解消すべき
デフォーカス量は、焦点検出時点でのデフォーカス量に
等しく、正しい焦点調節が行われる。

ところが、動きの大きな被写体の場合には、焦点検
出、レンズ駆動中にデフォーカス量が変化し、前記解消
すべきデフォーカス量と検出デフォーカス量が著しく異
なることがあり、結果として、レンズ駆動終了時に被写
体にピントが合っていないという問題になる。

上記問題の解決を目的とした自動焦点調節装置とし
て、特開昭62−125311号公報、同62−139512号公報、同
62−139511号公報、同62−269936号公報等が開示されて
いる。

同公報によって開示されている装置における自動焦点
調節方式の要旨は、上記各サイクルにおける検出デフォ
ーカス変化と各サイクルの時間間隔を鑑みて、被写体の
移動に起因するデフォーカス変化を予測してレンズ駆動
量に補正をかけようとするものであり、レンズの駆動終
了時のピント精度という見地からは、該方式により上記
問題の改善が期待される。

一方、上記補正を行う際に、焦点検出結果が本来の被
写体に対するものである場合には問題がないが、別の被
写体を誤って測距したり、或は被写体を測距点から外し
た場合などでは、そのまま得られた検出結果で求めた補
正量で補正をかけると本来の被写体とは全く異なった方
向にレンズを駆動してしまうことになる。

上記問題の解決を目的とした自動焦点調節装置とし
て、本願出願人より特願昭62−328233号等が提案されて
いる。

該提案装置の要旨は、上記補正量を求める過程で得ら
れる被写体像面位置の移動速度、近似関数の係数、レン
ズ駆動量、検出デフォーカス量等の変化量に着目して、
求めた補正量で補正を行うべきか否かの判定を行うとい
うものであり、誤った補正を行わないという見地から
は、該装置により上記問題の改善が期待される。

しかしながら、前記の如きの方式による自動焦点調節
動作を行う際、例えば求めた補正値による補正を行うか
否かの判定に、被写体像面位置の移動速度の変化量のみ
を着目していたのでは、以下のような問題が生じる恐れ
がある。

即ち、被写体を正しく追っている時でも被写体が撮影
者に接近した場合などでは、被写体像面位置の変化速度
自体が大きく、よってその変化量も大きくなるため、正
しく補正を行っているにも拘らず判定で補正を止めてし
まい、結果的にピントの外れた撮影となる。つまり、判
定を行うことにより上記補正方式の本来の性能を下げて
しまう結果になってしまう。

第８図は従来のレンズ駆動量補正方式を説明するため
の図であり、図中横軸は時刻ｔ、縦軸は被写体の像面位
置ｄを表している。

実線で示した軌跡ｆ（ｔ）は被写体の像面位置、破線
で表した軌跡ｌ（ｔ）はレンズの像面位置を意味してい
る。

より詳しく述べるならば、ｆ（ｔ）は撮影レンズの焦
点調節光学系が焦点を無限遠に結ぶ位置にあるときに、
カメラに対して光軸方向に接近してくる被写体の時刻ｔ
における像面位置を意味し、ｌ（ｔ）は時刻ｔにおける
焦点調節光学系位置での同じ被写体の像面位置を意味し
ている。区間［ti,ti′］が焦点検出動作、［ti′,ti＋
１］がレンズ駆動動作に相当する。

したがって、同一時刻ｔにおけるｆ（ｔ）とｌ（ｔ）
の縦軸ｄ方向の差が、いわゆるデフォーカス量である。
DFiは時刻tiにおける検出されたデフォーカス量、DLiは
時刻ti−１における焦点検出結果から実行された像面位
置換算のレンズ駆動量、TMiは焦点調節動作の時間間隔
をそれぞれ表している。

同図に示した従来例では補正演算するための前提とし
て、被写体の像面位置が二次関数に従って変化する、と
いう仮定をおいている。即ち、時刻t₃において、現在お
よび過去３回の像面位置（t₁,f₁），（t₂,f₂），（t₃,f
₃）がわかれば、時刻t₄における像面位置f₄が予測でき
るものとしている。

ところが、現実にカメラが検知し得るのは、像面位置
f₁,f₂,f₃ではなく、デフォーカス量DF1,DF2,DF3並びに
像面移動量換算レンズ駆動量DL1,DL2である。そして時
刻t₄はあくまでも将来の値であり、実際には被写体輝度
によって蓄積型センサの蓄積時間が変化すると、それに
伴って変化する値であるが、f₄を決定する際には、簡単
のためt₄−t₃＝t₃−t₂なる関係で既知なるものとの仮定
をおく。

以上の仮定の下に、時刻t₃での焦点検出結果から時刻
t₃′で時刻t₄に向けてレンズ駆動を行う際の、像面移動
量換算のレンズ駆動は以下のようにして求めてゆく。

ａ・t²＋ｂ・ｔ＋ｃ＝ｆ（ｔ）（１）ａ・t₁ ²＋ｂ・t₁＋ｃ＝ｆ（t₁）（２）ａ・t₂ ²＋ｂ・t₂＋ｃ＝ｆ（t₂）（２′）ａ・t₃ ²＋ｂ・t₃＋ｃ＝ｆ（t₃）（２″）第８図中、l₁点を原点と考えると、 f₁＝DF1 （３） f₂＝DF2＋DL1 （３′） f₃＝DF3＋DL2＋DL1 （３″） t₁＝０（４） t₂＝TM1 （４′） t₃＝TM1＋TM2 （４″）上記式（３），（３′），（３″），（４），
（４′），（４″）を（２），（２′），（２″）に代
入して、上記a,b,cを求めると、よって、時刻t₄における像面移動量換算のレンズ駆動
量DL3は DL3＝f₄−l₃ ＝f₄−（f₃−DF3）＝ａ(TM1＋TM2＋TM3)^２＋ｂ(TM1＋TM2＋TM3)＋ｃ −{ａ(TM1＋TM2)^２−ｂ(TM1＋TM2)＋ｃ}＋DF3 ＝ａ{(TM1＋TM2＋TM3)^２−(TM1＋TM2)^２} ＋bTM3＋DF3 ……（８）ここで、TM3は前述したように、TM3＝TM2なる関係で
既知であるものとして、式（８）よりDL3が求まる。

時刻t₄以降のtiにおけるレンズ駆動量も同様にして、
過去３回の検出デフォーカス量DFi−2,DFi−1,DFi並び
に過去２回の実際のレンズ駆動量DLi−2,DLi−１、そし
て過去２回の時間間隔TMi−2,TMi−１から求めることが
できる。

上記式（９），（10），（11）に従って、検出デフォ
ーカス量DFiから、レンズ駆動を行うためのデフォーカ
ス量DLiを求めてレンズ駆動を行えば、動いている被写
体に対しても、レンズ駆動終了時には常に適正なピント
合せが可能となる。

なお、上記補正方式では二次関数で像面位置を外挿す
るため、少なくとも過去２回の焦点調節動作のデータが
必要である。ところが焦点調節を開始して最初の２回は
データが不足しているので、第８図にも示したように、
焦点調節動作の最初の２回は検出デフォーカス量そのも
のに基づいてレンズを駆動する。つまり、実際の補正演
算は第３回目のレンズ駆動から行われ、第８図にも表現
したように、時刻t₄から補正効果が表れる。

続いて、被写体像面移動速度について説明する。

第８図において、ｆ（ｔ）上の２点f₁,f₂間の被写体
像面移動速度V12は、この２点f₁,f₂を結ぶ直線の傾きで
ある。式で表現すると同様に、２点f₂,f₃間の被写体像面移動速度V23はとなる。

この２つの値について、変化量に着目した判定とは、 Vd＝V12−V23 …………（14）なる式によりVdを算出して、このVd或は絶対値|Vd|と判
定基準となる値（Voとする）とを比較して判定を行うも
のである。例えば、|Vd|がVoを越えなければ適正とする
といったものである。

ここでの判定基準値Voは、小さければすぐ判定に引っ
かかり、補正効果の連続性が無くなり、大きければ殆ど
判定の意味が無くなってしまうものである。

第９図は撮影者に近づいてくる被写体に対して、上記
補正を被写体像面移動速度の変化量のみに着目した判定
方式を用いた場合の図であり、第８図と同様、横軸は時
刻ｔ、縦軸は被写体の像面位置ｄを表し、ｆ（ｔ）は被
写体の像面位置、軌跡ｌ（ｔ）はレンズの像面位置を表
している。

時刻t₁までは補正が有効に働き、ほぼ良好なレンズ駆
動が行われている。しかし時刻t₁における検出デフォー
カス量DF1を用いて上記判定を行った場合、不適性と判
定されてしまったものである。次に時刻t₁′において再
度焦点検出のみを試みたものの、再び判定で不適性とさ
れ、結局最後の焦点検出結果DF1′によるレンズ駆動DL1
を行っている。時刻t₂での検出デフォーカス量DF2に基
づくレンズ駆動DL2を行った後、時刻t₃で焦点検出を行
い、この結果を用いて次のレンズ駆動から補正を加える
ところであるが、図を見ても分かるように像面位置の変
化量が大きくなっており、時刻t₁,t₁′での判定で不適
性と判定されたので、この時刻t₃や再測距した時刻t₃′
においても判定で不適と判断されるのは明らかである。
結局時刻t₃′での測距結果に基づいてレンズ駆動DL3を
行うといった様に、時刻t₁以降全く補正手段が有効に活
用されないこととなっている。

このように、被写体の像面位置が滑らかに変化してい
るにも拘らず、焦点検出がある時間間隔を持って行われ
るため、一度判定に引っかかると結局復帰できないまま
となる場合が殆どとなる。

（発明の目的）本発明の目的は、上述した問題点を解決し、補正を行
う本来の目的を損なうことなく、動きの速い被写体に対
しても、的確に追従した焦点調節を行うことのできる自
動焦点調節装置を提供することである。

（発明の特徴）上記目的を達成するために、本発明は、撮影レンズを
通過した被写体からのデフォーカス量を繰り返し検出す
る焦点検出手段と、デフォーカス量に基づいて撮影レン
ズの焦点調節光学系を駆動するレンズ駆動手段と、前記
焦点検出手段の現在を含めた複数回の焦点検出結果に応
じたデータに基づき、所定時間後の被写体位置に対して
合焦とするためのレンズ駆動量を予測演算する演算手段
とを備えた自動焦点調節装置において、被写体像面位置
の移動に関与するデータの変化率と変化量の両者を用い
て前記予測演算の可否の判定を行う判定手段を設け、以
て、予測演算の可否の判定を、被写体像面位置に関する
データの変化量のみならず、その変化率によっても行う
ようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例）まず、本発明の一実施例における概要を述べる。

求められた補正量により補正を行うか否かの判定に際
して、先ず被写体像面移動速度の変化率で判定を行い、
この判定により不適性と判断した場合、更に被写体像面
速度の変化量による判定を行う。この二段階の判定方式
を用いることにより、前記補正の本来の性能を損なうこ
となく有効な判定を行うことが可能となる。

そこで、まず最初の判定を行うために、前述の判定と
同様に被写体の像面位置を表す関数を決定する３点（第
８図におけるf₁,f₂,f₃）間の２つの被写体像面移動速度
V12,V23を求める。この２つの値より変化率を表す値Vc
を以下のように求める。

この式（15）はV12とV23が等しいときのみ、Vc＝２と
なる。これ以外はV12とV23の変化量に応じた値となる。
またV12とV23の方向が同じなら正の値となり、方向が逆
転すれば負の値となる。例えば同方向で２倍に変化すれ
ば、Ｖ＝2.5となる。

上記のような値Vcを用いて、像面速度の方向変化を調
べ、方向が変化していなければ更にVcの値と所定の判定
値（Vpとする）とを比較する。VcがVpを越えない場合は
変化率が適正と判断して、求めた補正量でレンズ駆動量
の補正を行う。

一方、方向が変化したり、VcがVpを越える場合には次
の判定を行う。二段目の判定は前述のように像面速度の
変化量の絶対値|Vd|と所定の基準値Voを比較することで
行う。但し、この場合の基準値Voは従来の値に対して小
さい値を用いることで、適切で有効な判定が可能であ
る。

前述の二段階の判定でのそれぞれの目的は、先ずVcの
値の正負を調べ、Vpの値との比較を行うことで、被写体
の像面位置の速度変化が滑らかであるかどうかを判断す
るものである。次に速度変化が滑らかでないと判断され
た場合においても、特に像面移動速度自体が比較的小さ
い場合には、焦点検出結果の誤差により像面移動が滑ら
かでなくなる場合があり、絶対値|Vd|の値が小さいとき
には誤測距による結果ではないので、そのまま求めた補
正量により補正を行うべきとの判断をするものである。

第２図は前記第９図と同様な被写体に対して上記の判
定を用いてレンズ駆動を行った例を示すものである。こ
の図から分かるように、第９図のように途中で補正を断
ち切ることなく被写体像面位置の変化速度自体が大きい
領域でも良好なレンズ駆動が行われている。

即ち、従来の動く被写体に対してもピントの合った撮
影を行うために検出されたデフォーカス量にある補正量
を加えただけレンズ駆動する方式において、求められた
補正量により実際に補正を行うべきかの判定を、被写体
像面位置の移動速度の変化率と変化量を用いた二段階の
判定により行うことにより、補正方式の性能を下げるこ
となく常に適正な補正を可能としている。

以下、上記のことを実現するための該装置の構成並び
にその動作を示すフローチャートを第１図、第３図乃至
第６図に示す。

第１図は本発明の一実施例装置を備えたカメラを示す
回路図である。

図において、PRSはカメラの制御回路で、例えば内部
にCPU（中央処理装置）,ROM,RAM,A/D変換機能を有する
１チップのマイクロコンピュータである。カメラの制御
回路PRS（以下単にPRSと記す）はROMに格納されたカメ
ラのシーケンス・プログラムに従って、自動露出制御機
能，自動焦点調節機能，フィルムの巻き上げ、巻き戻し
等のカメラの一連の動作を行っている。そのため、PRS
は通信用信号SO,SI,SCLK、通信選択信号CLCM,CSDR,CDDR
を用いて、カメラ本体内の周辺回路およびレンズ内制御
装置と通信を行って、各々の回路やレンズの動作を制御
する。

前記信号SOはPRSから出力されるデータ信号、SIはPRS
に入力されるデータ信号、SCLKは信号SO,SIの同期クロ
ックである。

LCMはレンズ通信バッファ回路であり、カメラが動作
中のときにはレンズ用電源端子VLに電力を供給するとと
もに、PRSからの選択信号CLCMが高電位レベル（以下
“H"と略記し、低電位レベルは“L"と略記する）のとき
には、カメラとレンズ間の通信バッファとなる。

PRSが信号CLCMを“H"にして、SCLKに同期して所定の
データを信号SOとして送出すると、レンズ通信バッファ
回路LCMはカメラ・レンズ間通信接点を介して、SCLK,SO
の各々のバッファ信号LCK,DCLをレンズへ出力する。そ
れと同時にレンズからの信号DLCのバッファ信号を信号S
Iとして出力し、PRSはSCLKに同期して該信号SIをレンズ
のデータとして入力する。

SDRは、CCD等から構成される焦点検出用のラインセン
サ装置SNSの駆動回路であり、信号CSDRが“H"のとき選
択されて、上記信号SO,SI,SCLKを用いてPRSから制御さ
れる。信号CKはCCD駆動用クロックφ1,φ２を生成する
ためのクロックであり、信号INTENDは蓄積動作が終了し
たことをPRSに知らせる信号である。

ラインセンサ装置SNSの出力信号OSはクロックφ1,φ
２に同期した時系列の像信号であり、駆動回路SDR内の
増幅回路で増幅された後、像信号AOSとしてPRSに出力さ
れる。PRSは像信号AOSをアナログ入力端子から入力し、
CKに同期して、内部のA/D変換機能でディジタル信号と
して、RAMの所定アドレスに順次格納する。

同じくラインセンサ装置SNSの出力である信号SAGC
は、該装置SNS内のAGC（自動利得制御:Auto Gain Contr
ol）センサの出力であり、駆動回路SDRに入力されて、
前記装置SNSの蓄積制御に用いられる。

SPCは撮影レンズを介した被写体からの光を受光す
る、露出制御用の測光センサであり、その出力SSPCはPR
Sのアナログ入力端子に入力され、A/D変換後、所定のプ
ログラムに従って自動露出制御に用いられる。

DDRはスイッチ検知および表示用回路であり、信号CDD
Rが“H"のとき選択されて、信号SO,SI,SCLKを用いてPRS
から制御される。即ち、PRSから送られてくるデータに
基づいてカメラの表示部材DSPの表示を切り替えたり、
カメラの各種操作部材のオン・オフ状態を通信によって
PRSに報知する。

SW1,SW2は不図示のレリーズボタンに連動したスイッ
チで、レリーズボタンの第１段階の押下によりスイッチ
SW1がオンし、引き続いて第２段階の押下でスイッチSW2
がオンする。PRSはスイッチSW1のオンで測光，自動焦点
調節を行い、スイッチSW2のオンをトリガとして露出制
御とフィルムの巻き上げを行う。

なお、スイッチSW2はマイクロコンピュータであると
ころのPRSの「割り込み入力端子」に接続され、スイッ
チSW1のオン時のプログラム実行中でもスイッチSW2のオ
ンによって割り込みがかかり、直ちに所定の割り込みプ
ログラムへ制御を移すことができる。

MTR1はフィルム給送用、MTR2はミラーアップ・ダウン
およびシャッタばねチャージ用のモータであり、各々の
駆動回路MDR1,MDR2により正転，逆転の制御が行われ
る。PRSからMDR1,MDR2に入力されている信号M1F,M1R,M2
F,M2Rはモータ制御用の信号である。

MG1,MG2は各々シャッタ先幕・後幕走行開始用マグネ
ットで、信号SMG1,SMG2、増幅トランジスタTR1,TR2で通
電され、PRSによりシャッタ制御が行われる。

なお、スイッチ検知および表示用回路DDR、モータ駆
動回路MDR1,MDR2及びシャッタ制御は、本発明と直接関
わりがないので、詳しい説明は省略する。

レンズ内制御回路LPRSにLCKに同期して入力される信
号DCLは、カメラからレンズFLNSに対する命令のデータ
であり、命令に対するレンズの動作は予め決められてい
る。レンズ内制御回路LPRSは所定の手続きに従ってその
命令を解折し、焦点調節や絞り制御の動作や、出力信号
DLCからレンズの各部動作状況（焦点調節光学系の駆動
状況や、絞りの駆動状態等）や各種パラメータ（開放Ｆ
ナンバ，焦点距離，デフォーカス量対焦点調節光学系の
移動量の係数等）の出力を行う。

該実施例では、ズームレンズの例を示しており、カメ
ラから焦点調節の命令が送られた場合には、同時に送ら
れてくる駆動量・方向に従って焦点調節用モータLTMRを
信号LMF,LMRによって駆動して、光学系を光軸方向に移
動させて焦点調節を行う。光学系の移動量はエンコーダ
回路ENCFのパルス信号SENCFでモニタし、LPRS内のカウ
ンタで係数しており、所定の移動が完了した時点でレン
ズ内制御回路LPRS自身が信号LMF,LMRを“L"にしてモー
タLMTRを制動する。

このため、一旦カメラから焦点調節の命令が送られた
後は、PRSはレンズの駆動が終了するまで、レンズ駆動
に関して全く関与する必要がない。また、カメラから要
求があった場合には、上記カウンタの内容をカメラに送
出することも可能な構成になっている。

カメラから絞り制御の命令が送られた場合には、同時
に送られてくる絞り段数に従って、絞り駆動用としては
公知のステッピング・モータDMTRを駆動する。なお、ス
テッピング・モータはオープン制御が可能なため、動作
をモニタするためのエンコーダを必要としない。

ENCZはズーム光学系に付随したエンコーダ回路であ
り、レンズ内制御回路LPRSは該エンコーダ回路ENCZから
の信号SENCZを入力してズーム位置を検出する。レンズ
内制御回路LPRS内には各ズーム位置におけるレンズパラ
メータが格納されており、カメラ側のPRSから要求があ
った場合には、現在のズーム位置に対応したパラメータ
をカメラに送出する。

上記構成によるカメラの動作について、第３図以降の
フローチャートに従って説明する。

不図示の電源スイッチがオンになると、PRSへの給電
が開始され、該PRSはROMに格納されているシーケンス・
プログラムの実行を開始する。

第３図は上記プログラムの全体の流れを表すフローチ
ャートである。

上記操作にてプログラムの実行が開始されると、ステ
ップ（001）を経てステップ（002）においてレリーズボ
タンの第１段階押下によりオンとなるスイッチSW1の状
態検知がなされ、SW1オフのときにはステップ（003）へ
移行して、PRS内のRAMに設定されている制御用のフラ
グ、変数を総てクリアし、初期化する。

上記ステップ（002）（003）はスイッチSW1がオンと
なるか、あるいは電源スイッチがオフとなるまでくり返
し実行される。スイッチSW1がオンすることによりステ
ップ（002）から（004）へ移行する。

ステップ（004）では露出制御のための「測光」サブ
ルーチンを実行する。PRSは第１図に示した測光センサS
PCの出力SSPCをアナログ入力端子に入力し、A/D変換を
行って、そのディジタル測光値から最適なシャッタ制御
値、絞り制御値を演算して、それぞれをRAMの所定アド
レスに格納する。そして、レリーズ動作時にはこれらの
値に基づいてシャッタおよび絞りの制御を行う。

続いてステップ（005）で「像信号入力」サブルーチ
ンを実行する。このサブルーチンのフローは第４図に示
しているが、PRSは焦点検出用のラインセンサ装置SNSか
ら像信号の入力を行う。詳細は後述する。

次のステップ（006）で「焦点検出」サブルーチンを
実行し、入力した像信号に基づいて撮影レンズのデフォ
ーカス量DEFを演算する。具体的な演算方式は特願昭61
−160824号等に開示されているので詳細な説明は省略す
る。

次のステップ（007）では「予測演算」サブルーチン
を実行する。「予測演算」サブルーチンは上記式（９）
（10）（11）で示したレンズ駆動量補正を行うもので、
第６図にそのフローを示している。

続いてステップ（008）で、「予測判定」サブルーチ
ンを実行する。「予測判定」サブルーチンは前述したよ
うな二段階の判定を行うもので、第７図にそのフローを
示している。

続くステップ（009）では、「レンズ駆動」サブルー
チンを実行し、先のステップ（007）で補正されたデフ
ォーカス量或は検出デフォーカス量DLに基づいてレンズ
駆動を行う。「レンズ駆動」サブルーチンは第５図にそ
のフローを示している。

レンズ駆動完了後は再びステップ（002）へ移行し
て、スイッチSW1がオフするまでステップ（004）から
（009）がくり返して実行され、動いている被写体に対
しても好ましい焦点調節が行われる。

なお、レリーズボタンの第２段階の押下によりオンと
なるスイッチSW2は先に説明したように、PRSの割り込み
入力端子へ接続されており、該スイッチSW2がオンした
ときにはどこのステップを実行中でも、割り込み機能に
て直ちにレリーズ動作のステップへ移行するように構成
されているが、レリーズ動作は本発明とは直接関わりが
ないのでその説明は省略する。

次に第４図に示した「像信号入力」サブルーチンにつ
いて説明する。

「像信号入力」は各焦点調節動作のサイクルの最初に
実行される動作であり、このサブルーチンがコールされ
ると、ステップ（101）を経てステップ（102）にて、PR
S自身が有している自走タイマのタイマ値TIMERをRAM上
の記憶領域TNに格納することによって、焦点調節動作の
開始時刻を記憶している。

次のステップ（103）では、レンズ駆動量補正式
（９）（10）（11）中の時間間隔TMi−2,TMi−１に対応
するTM1,TM2を更新する。ステップ（103）を実行する以
前には、TM1,TM2には前回の焦点調節動作における時間
間隔TMi−2,TMi−１が記憶されており、また、TN1には
前回の焦点調節動作を開始した時刻が記憶されている。

従って、TM2は前々回から前回まで、TN−TN1は前回か
ら今回までの焦点調節動作の時間間隔を表し、これが式
（９）（10）（11）中のTMi−2,TMi−１に相当するRAM
上の記憶領域TM1,TM2に格納されるわけである。そし
て、TN1には次回の焦点調節動作のために今回の時刻TN
が格納される。

さて、次のステップ（104）でラインセンサ装置SNSに
光像の蓄積を開始させる。具体的にはPRSがセンサ駆動
回路SDRに通信にて、「蓄積開始コマンド」を送出し
て、これを受けて該回路SDRはラインセンサ装置SNSの光
電変換素子部のクリア信号CLRを“L"にして電荷の蓄積
を開始させる。

ステップ（105）では自走タイマ値を変数TIに格納し
て現在の時刻を記憶する。

次のステップ（106）ではPRSの入力INTEND端子の状態
を検知し、蓄積が終了したか否かを調べる。センサ駆動
回路SDRは蓄積開始と同時に信号INTENDを“L"にし、ラ
インセンサ装置SNSからの信号SAGCをモニタし、該信号S
AGCが所定レベルに達すると、信号INTENDを“H"にし、
同時に電荷転送信号SHを所定時間“H"にして、光電変換
素子部の電荷をCCD部に転送させる構造を有している。

ステップ（106）でINTEND端子が“H"ならば蓄積が終
了したということでステップ（110）へ移行し、“L"な
らば未だ蓄積が終了していないということでステップ
（107）へ移行する。

ステップ（107）では自走タイマのタイマ値TIMERか
ら、ステップ（105）で記憶した時刻TIを減じて変数TE
に格納する。従って、TEには蓄積開始から個々までの時
間、いわゆる「蓄積時間」が格納されることになる。

次のステップ（108）ではTEと定数MAXINTを比較し、T
EがMAXINT未満ならばステップ（106）へ戻り、再び蓄積
終了待ちとなる。TEがMAXINT以上になるとステップ（10
9）へ移行して、強制的に蓄積終了させる。強制蓄積終
了はPRSからセンサ駆動回路SDRへ「蓄積終了コマンド」
を送出することで実行される。

センサ駆動回路SDRはPRSから「蓄積終了コマンド」が
送られると、電荷転送信号SHを所定時間“H"にして光電
変換部の蓄積電荷をCCD部へ転送させる。ステップ（10
9）までのフローでセンサの蓄積は終了することにな
る。

ステップ（110）ではラインセンサ装置SNSの像信号OS
をセンサ駆動回路SDRで増幅した信号AOSのA/D変換およ
びそのディジタル信号のRAM格納を行う。より詳しく述
べるならば、センサ駆動回路SDRはPRSからのクロックCK
に同期してCCD駆動用クロックφ1,φ２を生成してライ
ンセンサ装置SNS内部の制御回路SSCNTへ与え、該装置SN
Sはφ1,φ２によってCCD部が駆動され、CCD内の電荷は
像信号OSとして時系列的に出力される。この信号はセン
サ駆動回路SDR内部の増幅器で増幅された後に、像信号A
OSとしてPRSのアナログ入力端子へ入力される。PRSは自
らが出力しているクロックCKに同期してA/D変換を行
い、A/D変換後のディジタル像信号を順次RAMの所定アド
レスに格納してゆく。

このようにして像信号の入力を終了すると、ステップ
（111）にて「像信号入力」サブルーチンをリターンす
る。

次に、第５図に示す「レンズ駆動」サブルーチンにつ
いて述べる。

このサブルーチンがコールされると、ステップ（20
2）においてレンズと通信して、２つのデータ「ｓ」「P
TH」を入力する。「ｓ」は撮影レンズの「焦点調節光学
系の移動量対像面移動量の係数」である。即ち、撮影レ
ンズの焦点調節光学系を光軸方向に単位長さ移動させた
ときの撮影レンズの像面移動量を表す。例えば、全体繰
り出しタイプの単レンズの場合には、撮影レンズ全体が
焦点調節光学系に相当するから焦点調節光学系の移動は
そのまま撮影レンズの像面移動となるわけであるから
「ｓ＝１」であり、ズームレンズの場合にはズーム光学
系の位置によって「ｓ」は変化する。

「PTH」は焦点調節光学系LNSの光軸方向の移動に連動
したエンコーダ回路ENCFの出力１パルス当りの同光学系
の移動量である。

従って、焦点調節すべきデフォーカス量DL,上記
「ｓ」，「PTH」により焦点調節光学系の移動量をエン
コーダ回路の出力パルス数に換算した値、いわゆるレン
ズ駆動量FPは次式で与えられることになる。

FP＝DL・s/PTH ステップ（203）は上式をそのまま実行している。

ステップ（204）ではステップ（203）で求めたレンズ
駆動量FPをレンズに送出して焦点調節光学系の駆動を命
令する。

次のステップ（205）で、レンズと通信してステップ
（204）で命令したレンズ駆動量FPの駆動が終了したか
否かを検知し、駆動が終了するとステップ（215）へ移
行して「レンズ駆動」サブルーチンをリターンする。

次に、第６図に示す「予測演算」サブルーチンについ
て述べる。

本発明では、先に述べた補正演算式（９）（10）（1
1）中のデフォーカス量をレンズ移動量に置き換えて演
算する。

最新の検出デフォーカス量をDEF,上記レンズ係数をｓ
とすると、 DFi＝DEF・ｓ上記式（12）の置き換え後、式（９）（10）（11）な
る漸化形式の補正式を行うと、DLiなる補正されたレン
ズ駆動量が得られる。

ステップ（302）（303）では、今回の補正演算のため
にデータの更新を行っている。即ち、式（９）（10）
（11）は漸化式形式で表されており、補正演算実行時点
でのその時点から過去複数回のデータを用いるものであ
る。ステップ（302）では検出デフォーカス量のレンズ
移動量換算のデータを、（303）ではレンズ駆動すべき
補正デフォーカス量のレンズ移動量換算のデータをそれ
ぞれ更新している。

次のステップ（304）では今回から次回の焦点調節動
作までの時間間隔TMiに対応するTM3にTM2の値を格納す
る。即ち、式（11）の説明のときに述べたように、前回
から今回までの焦点調節動作の時間間隔TM2を、今回か
ら次回の時間間隔TM3と仮定している。

ステップ（305）ではレンズからレンズ係数「ｓ」を
入力し、次のステップ（306）で式（12）で表された、
デフォーカス量のレンズ移動量換算を行う。式（９）
（10）（11）は漸化形式であるから、今回の検出デフォ
ーカス量DEFに式（12）の演算を行うことで総てのデフ
ォーカス量のレンズ移動量換算が達成される。

次のステップ（307）では予測演算を行うためのデー
タが揃っているかのチェックを行う。過去２回の焦点調
節動作及び今回の測距結果のデータが揃っていない場合
はステップ（308）へ移行して、最新のデフォーカス量D
EFをそのままレンズ駆動すべきデフォーカス量DLとし、
そのままステップ（313）へ移行して「予測演算」サブ
ルーチンをリターンする。

予測演算を行うためのデータが充分揃っているならば
ステップ（309）に移行する。ステップ（309）は式
（９）を、（310）は式（10）を、（311）は式（11）を
それぞれ実行し、レンズ駆動すべきデフォーカス量のレ
ンズ移動量換算値DLSを得る。

そして、ステップ（312）で、 DL＝DLS/S を計算することによって、上記レンズ移動量DLSを、
「レンズ駆動」サブルーチンのために、再びデフォーカ
ス量DLに換算し、ステップ（313）にて「予測演算」サ
ブルーチンをリターンする。

次に、第７図に示す「予測判定」サブルーチンについ
て述べる。

ステップ（402）では予測演算を行うためのデータが
揃っていたか否かのチェックを行う。過去２回の焦点調
節動作及び今回の測距結果のデータが揃っていない場合
は、最新のデフォーカス量DEFがそのままレンズ駆動す
べきデフォーカス量DLなのでそのままステップ（412）
へ移行して「予測判定」サブルーチンをリターンする。

予測演算を行うためのデータが充分揃っていて予測演
算を行ったならばステップ（403）に移行する。ステッ
プ（403）は式（12）を、ステップ（404）は前述した式
（13）を、ステップ（405）は式（15）をそれぞれ実行
し、先ず被写体像面移動速度V12、V23、そして第一段階
の判定に必要な値Vcを求める。

続くステップ（406）でVcの正負を確かめ、V12、V23
の方向の変化を調べる。Vcが負であるならば方向が変化
したとして、ステップ（408）へ移行する。Vcが正なら
ばステップ（407）に移行して第一段階の判定基準値Vp
とVcを比較して、像面移動速度の変化率が適正であるか
否かを調べる。VcがVpを越えるならば変化率が適正でな
いと判断して、ステップ（408）へ移行して第二段階の
判定を行う。VcがVpを越えなければ像面移動速度の変化
率が適正であったとして、演算された補正量でレンズ駆
動するためそのままステップ（412）に移行して、「予
測判定」サブルーチンをリターンする。

ステップ（408）で第二段階の判定に必要な値Vdを式
（14）の絶対値として求める。次のステップ（409）で
第二段階の判定基準値VoとVdを比較して像面移動速度の
変化量を調べる。VdがVoを越えなければ変化量的には適
正であったとして、演算された補正量でレンズ駆動を行
うため、ステップ（412）に移行して「予測判定」サブ
ルーチンをリターンする。

VdがVoを越えるならば変化量的にも適正でないとし
て、演算された補正量でのレンズ駆動を行わないため、
ステップ（410）で最新のデフォーカス量DEFをそのまま
レンズ駆動すべきデフォーカス量DLとする。続くステッ
プ（411）で過去の予測データを全て破棄しはじめから
予測をやり直すものとし、ステップ（412）へ移行し、
「予測判定」サブルーチンをリターンする。

本実施例によれば、動きのある被写体に対してもピン
トを合せるために、被写体の移動に起因するデフォーカ
ス変化を予測してレンズ駆動量に補正をかける方式にお
いて、求めた補正値による補正を行うか否かの判定を、
像面移動速度の変化率と変化量の二段階にて行う構成と
している為、補正を行う本来の目的を損なうことなく誤
った焦点調節動作を未然に防ぐ有効な判定が可能とな
り、動きの速い被写体に対しても的確に追従して、ピン
トのあった撮影が可能となる。

（発明と実施例の対応）本実施例において、第６図のステップ309〜312の動作
を行う部分が本発明の演算手段に、第７図の各ステップ
を実行する部分が判定手段に、それぞれ相当する。

（変形例）本実施例では、被写体の移動に起因する像面位置の変
化を二次関数で近似するものであったが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、一次関数或はより高次の関
数、さらには他の適切な関数でも応用可能なことは言う
までもない。

また、本実施例では、判定で不適正とされた場合、直
ちに過去のデータを破棄して補正をはじめからやり直す
ようにしているが、補正状態を継続させたまま１回から
複数回焦点検出動作のみをやり直して、適正な補正が可
能な測距データを検出する機会を持たせることも可能で
ある。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、被写体像面位
置の移動に関与するデータの変化率と変化量の両者を用
いて前記予測演算の可否の判定を行う判定手段を設け、
以て、予測演算の可否の判定を、被写体像面位置に関す
るデータの変化量のみならず、その変化率によっても行
うようにしたから、補正を行う本来の目的を損なうこと
なく、動きの速い被写体に対しても、的確に追従した焦
点調節を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の一実施例の概要を説明するための図、第３図乃
至第７図は本発明の一実施例におけるそれぞれの動作を
示すフローチャート、第８図は従来装置の焦点調節動作
を説明するための図、第９図は同じく従来装置における
本発明に係る部分の概要を説明するための図である。 PRS……カメラ内制御回路、SNS……ラインセンサ装置、
LTMR……焦点調節用モータ、LMTR……モータ、ENCF……
エンコーダ回路、LCM……レンズ通信バッファ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大貫一朗神奈川県川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開平２−96708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズを通過した被写体からのデフォ
ーカス量を繰り返し検出する焦点検出手段と、デフォー
カス量に基づいて撮影レンズの焦点調節光学系を駆動す
るレンズ駆動手段と、前記焦点検出手段の現在を含めた
複数回の焦点検出結果に応じたデータに基づき、所定時
間後の被写体位置に対して合焦とするためのレンズ駆動
量を予測演算する演算手段とを備えた自動焦点調節装置
において、被写体像面位置の移動に関与するデータの変
化率と変化量の両者を用いて前記予測演算の可否の判定
を行う判定手段を設けたことを特徴とする自動焦点調節
装置。