JP2863551B2 - 自動合焦装置を備えたカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動合焦装置を備えたカメラ、詳しくは、
連続映像および、非連続である静止画像撮影用カメラ、
例えば、ムービー／スチル兼用カメラや、連続／静止モ
ード型スチルカメラあるいは、ワンショット機能付ムー
ビーカメラ等に搭載される自動合焦装置に関する。

［従来の技術］ 近年、一般の家庭用としても汎用されるようになった
ムービー用ビデオカメラと、各メーカから各種発売され
ている電子スチルカメラ等に用いられている撮影レン
ズ、撮像ディバイス、更に、映像信号処理回路の一部は
それぞれ同じ機能をもっているものである。従って、そ
れらを共用することによって、コンパクトに一体化さ
れ、しかもコスト的に有利であるムービー／スチル兼用
の電子カメラが実現できる。そこで、上記兼用式カメラ
として、特開昭55−165077号公報に開示のものは、撮影
レンズ、撮像ディバイス、映像信号処理回路等を共用し
た構造を有するものである。

上記兼用式のカメラにおいては、その合焦装置が問題
となる。従来のカメラの自動合焦（以下、AFと称す）装
置には、AF専用の検出素子を用いるものと、撮像素子
（以下、イメージャと称す）の画像データをAF信号とし
ても利用するものがある。そして、上記イメージャ信号
を利用するイメージャAFにはそのAF信号による合焦度合
を検出しながらフォーカシングレンズを駆動し、その合
焦度合のピーク点を合焦点として定める山登り式イメー
ジャAFと、レンズを全範囲走査して合焦度合を比較測定
した後、再度、総合的判断に基づき決定された所定の点
まで上記レンズを駆動して撮影を行なうようにするスキ
ャニング式イメージャAFがある。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のようなムービー／スチル兼用の電子カメラを実
現するには、ムービーカメラ、および、スチルカメラと
して使用する場合、それぞれの撮影条件にマッチしたAF
機能を有することが不可欠である。

ところが、上述の特開昭55−165077号公報に開示のも
のにおいては、その合焦装置に関する技術的な提案はさ
れていない。従って、上記開示の技術によっては自動合
焦機能を有するムービー／スチル兼用のカメラを実現す
ることができない。

上記兼用カメラの合焦装置としては、AF専用の検出素
子を有する前記のAF手段は画像とは独立して合焦度合を
測定することができ、利用しやすいものである。しか
し、CCD等のイメージャを用いる上記兼用電子カメラに
は性能上の限界域にはコスト上の理由からイメージャAF
のものがより適する場合がある。しかし、ムービー／ス
チル兼用カメラ用のAF装置として前記のイメジャAFの山
登り式、あるいはスキャニング式のもののいずれか一方
をそれぞれ単独で適用しても連続撮影であるムービー撮
影とワンショット撮影であるスチル撮影の双方の性能を
満足することはできない。例えば、ムービー／スチル兼
用カメラの合焦装置に上記山登り式のAFを採用すると、
スチル撮影用としては合焦所要時間が長く、また、それ
を高速化すると乱調動作が発生しやすくなるという不具
合があった。

本発明の目的は、上述の不具合を解決するため、２種
類の撮影機能を装備するものにあって、それぞれに対応
する２つの合焦調節手段を有し、適宜選択が可能とする
ことによって、双方の撮影機能を充分に満足させること
ができる自動合焦装置を備えたカメラを提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明による自動合焦装置を備えたカメラは、イメー
ジャによる出力画像情報中のコントラスト情報が増加す
る方向に向けてフォーカシングレンズとイメージャとの
相対位置を逐次移動せしめる態様の第１合焦調節モード
で合焦調節動作を行うための第１合焦調節手段と、上記
と同一のフォーカシングレンズと同一のイメージャとの
相対位置を所定の走査範囲に亘って走査せしめた該走査
中の種々の位置で得られた上記コントラスト情報に基づ
き、この走査域内において所定のコントラスト情報を得
る位置に上記フォーカシングレンズとイメージャとの相
対位置の設定を行う第２合焦調節モードで合焦調節動作
を行うための第２合焦調節手段と、連続的な撮影動作を
行う第１の撮影モードと非連続的な撮影動作を行う第２
の撮影モードとを切り換えるスイッチ手段と、上記スイ
ッチ手段による撮影モードの切り換えに対応して上記第
１の撮影モードへの切換に際しては上記第１合焦調節手
段を機能せしめ、上記第２の撮影モードへの切換に際し
ては上記第２合焦調節手段を機能せしめる制御手段とを
具備してなることを特徴とし、 また、上記スイッチ手段を第１の操作時間で操作する
ことにより上記第１の撮影モードに切り換え、上記スイ
ッチ手段を第１の操作時間に比べて短い第２の操作時間
で操作することにより上記第２の撮影モードに切り換え
るように構成したことを特徴とする。

［実 施 例］ 以下、図示の実施例によって本発明を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す自動合焦装置を備
えたカメラの要部のブロック構成図である。この自動合
焦装置はムービー／スチル兼用の電子カメラに搭載され
るものである。そして、そのカメラは、連続的である動
画撮影が行われるムービー撮影モード（以下、Ｍモード
と称す）で使用する場合は第１合焦調節モードである追
尾型合焦動作を行なう、いわゆる、山登り式イメージャ
AFの第１合焦調節手段を、更に、非連続的撮影が行なわ
れるスチル撮影モード（以下、Ｓモードと称す）で使用
する場合は、第２合焦調節モードとして前記スキャニン
グ式イメージャAFである第２合焦調節手段を、モード切
換スイッチ８によって選択して機能せしめるようにした
ものである。

この自動合焦装置の構成は、AF処理のためのAFデータ
処理回路1a,AFデータ記憶部1b,比較回路1c,判断回路1d
およびM,Sモード時のAF処理プログラム等を内蔵するシ
ステムコントローラ１と、フォーカシングレンズ2aを含
むレンズ群２と、上記フォーカシングレンズ2aを駆動す
るモータのモータドライバ４と、レンズ群２からの撮影
光束による撮像信号を出力するイメージャ３と、その撮
像信号のサンプル・ホールド回路であるS/H回路５と、
そのサンプリング出力を処理して後述の選択手段で選択
されている上記M,Sモードに従い、各々の記録装置へ映
像信号を出力する映像回路６と、上記S/H回路５の出力
をA/D変換するものであって、そのディジタル画像出力
がAFデータ処理回路1aに入力されるA/D変換回路７と、
更に、上記M,Sモードの選択手段であるモード切換スイ
ッチ８によって構成されている。

そして、上記AFデータ処理回路1aはA/D変換回路７か
ら出力されるディジタル画像データの高周波成分を分離
して求められる値であって、合焦度合を示すコントラス
ト情報（以下コントラスト値と称す）を演算する。AFデ
ータ記憶部1bは上記処理回路1aで演算されたコントラス
ト値を記憶するものである。また、比較回路1cは、後述
する各モードでのAF処理ルーチンの指示で上記AFデータ
処理回路1aで演算されたコントラスト値とAFデータ記憶
部1bのコントラスト値の比較を行なう回路である。更
に、判断回路1dは同様に各モードでのAF処理ルーチンの
指示に従い比較回路1cのコントラスト値の比較結果によ
って、フォーカスレンズ2aの駆動、あるいは合焦終了の
判断を行なうものである。

以上のように構成された本実施例の合焦装置の動作に
ついて、第２図および、第３図のAFルーチンのフローチ
ャートによって、また、被写体が至近から無限遠（以下
∞と称す）距離間において第４図のようなコントラスト
値を有している場合について説明を行なう。なお、フォ
ーカシングレンズ2aの駆動位置は上記至近と∞距離に対
応するレンズ位置を所定の段数で分割しその段数をレン
ズ駆動段数ｎで表す。そして至近位置は段数ｎ＝0,∞位
置は段数ｎ＝n_maxとする。この段数位置の設定は至近位
置をｎ＝n_max,∞位置をｎ＝０として制御しても特に本
発明の要旨を変えるものではない。

まず、モード選択スイッチ８によってＭモード、即
ち、ムービー撮影モードが選択された場合、撮影時のAF
動作指令により、第２図に示されるＭモードAF処理ルー
チンがコールされる。任意の位置においてフォーカシン
グレンズ2aをイメージャ３に対して相対的にどちらかの
方向に駆動しAFデータ処理回路1aで演算される画像デー
タのコントラスト値が直前のレンズ駆動位置でのコント
ラスト値と比較して増加したかどうかの判別を行なう
（スイッチS101）。なお、直前のレンズ位置でのコント
ラスト値はAFデータ記憶部1bに格納されるものとする。
そして、コントラスト値が増加した場合、更に同方向に
駆動して（ステップS102）、再度コントラスト値が増加
したかどうかの判別を行なう。その値が更に増加した場
合、再度ステップS102の処理に戻り、コントラスト値が
増加しなくなるまで繰返される。そして、コントラスト
値が増加しなくなると、ピーク点に達したものと判断
し、レンズ駆動を停止して、合焦完了の表示を行なって
ルーチン処理を終了する。

例えば、第４図において点Ｅとフォーカスレンズ2a駆
動開始点とすると、上記のルーチンに従って処理され、
Ｅ点から矢印方向にコントラスト値の線図を辿り、コン
トラスト値のピーク点Ｃに到達して合焦が完了したとし
て処理される。

一方、上記AFルーチンにおけるステップS101にてコン
トラスト値が増加しなかった場合には、ステップS103へ
ジャンプする。そして、逆方向にレンズを駆動し、コン
トラスト値の増減をチェックする。その値が増加すれ
ば、ステップS102の処理に戻る。値が増加しなければ、
再びステップS103に戻り、逆方向の駆動を行なう。そし
て、その駆動回路が予め定められた規定回数に到達する
とレンズ駆動を停止し、合焦不能の表示をして処理を終
了する。

なお、例えば低照度下等で撮像信号のS/Hが悪い、或
いは、レンズの大ぼけのためコントラスト値が異常に大
きいなどの場合、この処理において乱調状態となり上記
ステップS103に戻るサイクルを繰り返し、合焦不能とな
ってしまうことがあり、合焦感度や合焦速度の設定に際
しては被写体の外乱の影響、並びに応答動作の安定性を
充分に考慮して決定する必要がある。本AF処理ルーチン
を終了してメインルーチンの撮影処理に戻されると、本
AF処理ルーチンは上記メインルーチンにおいて所謂、フ
ォーカスロック状態に設定された場合を除いて常に再起
動のためにコントラスト値を監視し続ける待機状態とさ
れる。

以上のように上記のＭモードAF処理はフィードバック
制御要素を有し、動体である被写体に対しても任意の位
置から追従して、合焦することができるものである。従
って、ムービーで撮影のような、被写体の連続追従撮影
に好適なものといえる。

一方、モード選択スイッチ８によって、Ｓモード即
ち、スチル撮影モードが選択された場合、撮影シーケン
スのAF動作指令により、第３図に示されるＳモードAF処
理ルーチンがコールされる。まず、フォーカシングレン
ズ2aを初期位置、即ち駆動段数ｎが０の位置である至近
位置まで駆動し、同時に段数ｎを０にリセットする。そ
してその時の画像データのコントラスト値をAFデータ処
理回路1aで演算し、AFデータ記憶部1bにデータｄ（ｎ）
として格納する（ステップS201）。そして、フォーカシ
ングレンズ2aをイメージャ３に対して相対的に１段正方
向へ駆動し、段数ｎをインクリメントする。段数ｎの値
が最終段数n_max（∞位置）を超えない限り、処理はステ
ップS201に戻され、各レンズ各走査位置に対するコント
ラスト値を順次AFデータ記憶部1bに格納してゆく。

そして、フォーカシングレンズが全域に亘って走査せ
しめられ、段数がｎ＞n_maxとなると、上記レンズ駆動は
停止される。そして、上記格納データｄ（ｎ）を検索
し、データｄ（ｎ）の最大値に対応する段数をＭとし、
フォーカシングレンズ2aを上記段数位置Ｍまで駆動して
合焦が終了し、ルーチンを終了する。そして、撮影シー
ケンスに制御が戻され撮影が行なわれることになる。な
お、上記のルーチンではコントラスト値を配列変数で記
憶部1bに格納する場合を示したが、格納時にコントラス
ト値を比較して、その値の大きい方のみのコントラスト
値と段数を格納してゆくようにしてもよいことは勿論で
ある。

上記の処理を第４図のコントラスト値線図の例で説明
すると、段数ｎ＝０に対応する線図上の点Ｅから処理が
スタートし、途中のコントラスト値をｄ（ｎ）に格納し
ながら、∞位置の段数n_maxまで到達する。そして、ｄ
（ｎ）の最大点Ｄが検索され、それに対応する段数であ
って、合焦点を示すＭが決定される。

以上のように上記Ｓモード処理ルーチンによるAF処理
は、オープン制御の形態を有し、実質的全走査範囲中の
最高の合焦点を検索するので動作上不安定的な要素はな
い。また、上記合焦点にレンズが再駆動されてAF動作を
終了するものであるから、ムービー撮影よりもワンショ
ットであるスチル撮影により適したAFといえる。そし
て、山登り式のAFでは被写体の状態やレンズの大ぼけな
どの条件で合焦時間が変化し、場合によってはかなりの
時間を要したり、動作が不安定になったりするが、この
AF処理では常に一定時間の高速の合焦が得られ、スチル
撮影に最適といえる。

なお、上記実施例におけるＳモード処理では、コント
ラスト最大の状態をもって最終合焦点としているが、走
査域内でのコントラスト情報を総合的に判断して最終合
焦点を決める方法はもちろんこれに限らず、様々なもの
があり得る。例えば走査域内にコントラスト値のピーク
が複数あった場合の処理として、その各ピークに対応す
るレンズ駆動段の各段数ｎがその段数の順にP₁,P₂,P₃,
……P_kである場合に、最終合焦点の段数として上記のP₁
を選択する、また、上記P_Kを選択する、更には、 を選択する、ここで、INT（ｘ）はｘの整数部分を示
す。あるいは、上記P₁〜P_kにおいて の値が最少となるときの段数Pi、即ち、全駆動段数の中
間位置に最も近いところに存在するピーク点を選択する
等、様々なものが考えられる。

次に、上述の実施例の自動合焦装置を搭載したカメラ
のM,Sモードのモード切換スイッチ８の詳細について第
５図によって説明する。このモード切換スイッチ８の構
成は、２つのスイッチ8a,8bはそのアクチュエータの押
圧によってスイッチ8aから8bの順で動作するように配設
されているものとする。上記スイッチ8aの出力端はモノ
マルチバイブレータ（MMV）8cを介してNOR回路8dの一つ
の入力端に接続され、一方、スイッチSW8bは上記NOR回
路8dの他の入力端に接続される。そして、NOR回路8dの
出力端はモード検出端子8gに接続されている。また、ス
イッチ8bの出力端は分岐して記録トリガ端子8hに接続さ
れている。抵抗8e,8fはそれぞれプルアップ抵抗であ
る。

上記モード検出端子8gと記録トリガ端子8hは、前記シ
ステムコントローラ１にそれぞれ接続されている。そし
て、そのスイッチ操作によりモード検出端子8gがＨレベ
ルに変化して、記録トリガ端子8hに立下がりのトリガが
出力されるとＳモード撮影が選択され、また、モード検
出端子8gが変化せずＬレベルの状態のままで、記録トリ
ガ端子8hに立下りトリガが出力されるとＭモード撮影が
選択され、記録開始指令がコントローラ１に与えられる
ものとする。

以上のように構成されたモード切換スイッチＳの動作
について説明する。モードの選択はスイッチ8a,8bのア
クチュエータをすばやく押圧する場合（第２の操作時間
という）とゆっくり押圧する場合（第１の操作時間とい
う）によってＳモードまたはＭモードを区別して選択す
るものとし、ワンショット撮影であるＳモード選択に対
してはすばやくスイッチを押圧するものとし、連続して
ある時間撮影をするＭモードの選択にはゆっくりスイッ
チを押圧するものとする。Ｓモード指定の場合、上記の
ようにスイッチ8a,8bのアクチュエータをすばやく押圧
する。まず、スイッチ8aがON状態となり、MMV8cよりＬ
レベルの一定幅のパルスが出力されるが、スイッチをす
ばやく押圧するため、バルス幅内の時間にスイッチ8bも
ON状態となる。従って、モード検出端子8gがＨレベルと
なり、同時に記録トリガ端子8hにはスイッチ8bのONによ
りトリガ信号が出力され、システムコントローラ１にＳ
モード撮影の記録開始指令が与えられる。

一方、Ｍモードを選択する場合には、スイッチ8a,8b
のアクチュエータをゆっくり押圧する。まず、スイッチ
8aがONとなり、MMV8cからＬレベルの一定幅のパルスが
出力されるが、アクチュエータがゆっくり押圧されるの
でスイッチ8bがON状態となる時には、既にMMV8cの上記
のＬレベルのパルスはＨレベルに戻っており、NOR回路8
dから信号は出力されない。従って、Ｓモード検出端子8
gはＨレベルのまま変化せず、記録トリガ端子8hからト
リガのみが出力され、システムコントローラ１にはＭモ
ードの撮影記録開始指令が与えられる。なおシステムコ
ントローラ１に上記の各モードの撮影開始指令が入力さ
れると撮影制御がスタートし、その合焦指令に伴って本
実施例の自動合焦装置のAFルーチンがコールされる。

次に、上記モード切換スイッチ８の変形例としてのモ
ード切換スイッチの回路を第６図によって説明する。こ
の変形例のモード切換スイッチはそれぞれ連続して操作
されるアクチュエータを有するスイッチ9a,9bを有して
おり、スイッチ9aの端子はＴ型フリップフロップ9cの入
力端子に接続され、スイッチ9aのON操作の度にH,Lレベ
ルに変化するフリップフロップ9cの出力端はモード検出
端子9fに接続される。またスイッチ9bの端子は記録トリ
ガ出力端子9gに接続されている。そして、上記端子9f,9
gはそれぞれシステムコントローラ１に接続され、モー
ド検出端子9fがＨレベルの状態で、記録トリガ端子9gに
トリガが出力されると、システムコントローラ１はＳモ
ード撮影の記録を開始し、また端子9fがＬレベルの状態
で、記録トリガ端子9gにトリガが出力されるとＭモード
撮影の記録が開始されるものとする。なお、電源投入時
に上記Ｔ型フリップフロップ9cの出力端に接続されるモ
ード検出端子9fはＬレベルにリセットされる。

以上のように構成された変形例のモード切換スイッチ
の動作について説明すると、まず１回目のスイッチ9a,9
bの押圧により、モード検出端子9fがＨレベルになり、
記録トリガ端子9gにトリガが出力され、Ｓモード指定と
なり、撮影記録が開始される。更に、２回目のスイッチ
9a,9bの押圧により、モード検出端子9fはＬレベルに戻
り、同様に記録トリガ端子9gにトリガが出力され、Ｍモ
ード指定となって、撮影記録が開始されることになる。
以後、スイッチ9a,9bが操作されると、上記の動作が繰
返される。

上記実施例の自動合焦装置を適用したムービー／スチ
ル兼用カメラの画像記録媒体としては、磁気テープ／磁
気ディスクの組合わせや磁気ディスク，光磁気ディスク
等が使用され、また、それらの記録装置としては、それ
を内蔵する構造のもの、あるいは外付構造とするものな
どがある。また、上記ムービー／スチル兼用カメラ以
外、連続／静止撮影モードを有している電子スチルカメ
ラやワンショット撮影機能付ムービーカメラ等にも本発
明の自動合焦装置は適用することができる。

また、必ずしもカメラの撮影モードと関連づけられて
いる必要はなく、例えばスチル撮影専用のカメラにおい
ても、ファインダを撮影者が覗き込んだ場合の合焦感覚
の好みにあわせて、切り換えスイッチにてM,S両モード
の切り換え得るように構成しても良い。

［発明の効果］ 以上述べたように本願の請求項１に係る発明によれ
ば、被写体距離の変化に常時追尾して自動合焦動作を行
ない得る第１合焦調節モードと、高速動作を安定に実行
可能な第２合焦調節モードとの双方の利点を所要に応じ
て簡単な操作で、且つ確実に選択適用できるので、当該
カメラが如何様な撮影動作を行う場合であっても、最適
な合焦調節動作が行われ得る。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、切換スイ
ッチが１つで済み、反転動作（押す度に２つのモードが
変わる）に比べて、現在の状態を知る必要がない。しか
も、操作速度とムービー撮影／スチル撮影のイメージが
類似しているので、操作者に直感的に判り易いという顕
著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一つの実施例を示す自動合焦装置を
備えたカメラの要部のブロック構成図、 第２図は、上記第１図の自動合焦装置のＭモードAF処理
ルーチンのフローチャート、 第３図は、上記第１図の自動合焦装置のＳモードAF処理
ルーチンのフローチャート、 第４図は、上記第１図の自動合焦装置の説明に用いる、
被写体のコントラスト値の線図、 第５図は、上記第１図の自動合焦装置のモード切換スイ
ッチの回路図、 第６図は、上記第１図の自動合焦装置のモード切変スイ
ッチの変形例を示す回路図である。 1a……AFデータ処理回路（第１および第２合焦調節手
段） 1b……AFデータ記憶部（第１および第２合焦調節手段） 1c……比較回路（第１および第２合焦調節手段） 1d……判断回路（第１および第２合焦調節手段） 2a……フォーカシングレンズ ３……イメージャ ８……モード切換スイッチ（選択手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イメージャによる出力画像情報中のコント
   ラスト情報が増加する方向に向けてフォーカシングレン
   ズとイメージャとの相対位置を逐次移動せしめる態様の
   第１合焦調節モードで合焦調節動作を行うための第１合
   焦調節手段と、 上記と同一のフォーカシングレンズと同一のイメージャ
   との相対位置を所定の走査範囲に亘って走査せしめた該
   走査中の種々の位置で得られた上記コントラスト情報に
   基づき、この走査域内において所定のコントラスト情報
   を得る位置に上記フォーカシングレンズとイメージャと
   の相対位置の設定を行う第２合焦調節モードで合焦調節
   動作を行うための第２合焦調節手段と、 連続的な撮影動作を行う第１の撮影モードと非連続的な
   撮影動作を行う第２の撮影モードとを切り換えるスイッ
   チ手段と、 上記スイッチ手段による撮影モードの切り換えに対応し
   て上記第１の撮影モードへの切換に際しては上記第１合
   焦調節手段を機能せしめ、上記第２の撮影モードへの切
   換に際しては上記第２合焦調節手段を機能せしめる制御
   手段と、 を具備してなることを特徴とする自動合焦装置を備えた
   カメラ。
2. 【請求項２】上記スイッチ手段を第１の操作時間で操作
   することにより上記第１の撮影モードに切り換え、上記
   スイッチ手段を第１の操作時間に比べて短い第２の操作
   時間で操作することにより上記第２の撮影モードに切り
   換えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載
   の自動合焦装置を備えたカメラ。