JP4701837B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラなどのレンズの焦点調節を行う自動焦点調節装置に関する。

撮影画面内に設定した焦点検出エリアに撮影者の意図する主要被写体を捕捉して撮影レンズの焦点調節を行う場合に、主要被写体の動きやカメラブレによって焦点検出エリアから主要被写体が外れてしまうことがある（以下、被写体外しという）。その結果、焦点検出エリアで本来焦点調節したい主要被写体とは異なる被写体を捕捉することになり、主要被写体に対する合焦状態が大きくずれることになる。
そこで、撮影画面内に複数の焦点検出エリアを設定し、それらの中から任意に選択したエリアで主要被写体を捕捉して撮影レンズの焦点調節を行うとともに、選択エリアで被写体外しが発生した場合には、選択エリア以外のエリアの中から被写体外し前に選択エリアで検出した焦点検出結果と同様な焦点検出結果が得られたエリアを検索し、検索したエリアを選択エリアの代替えエリアとして焦点調節を行う自動焦点調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開平０９−１５９９０４号公報

しかしながら、上述した従来の自動焦点調節装置において、選択エリアに主要被写体を捕捉して１回目の焦点調節を行うときに、手ブレなどにより選択エリアから主要被写体を外してしまい、背景などの他の被写体に対して不本意に焦点調節を行った場合、その後すぐに選択エリアに主要被写体を捕捉し直して焦点調節を行っても、選択エリアにおける焦点検出結果は被写体外し前後で異なるため、背景などの他の被写体と同様な焦点検出結果が得られたエリアを検索し、検索したエリアを選択エリアの代替えエリアとして焦点調節してしまう。したがって、選択エリアに主要被写体を捕捉し直しても主要被写体に合焦させることができないという問題がある。

また、選択エリアに主要被写体を捕捉して焦点調節を行っているときに、一瞬、選択エリアから主要被写体を外してしまったり、あるいは選択エリアに捕捉した主要被写体のコントラストが低下して焦点検出不能になり、たまたま他の焦点検出エリアで主要被写体に対する焦点検出結果と同様な焦点検出結果が得られると、そのエリアを選択エリアの代替えエリアとする。このとき、主要被写体が移動被写体で、代替えエリアで捕捉している被写体が静止被写体であるとすると、選択エリアから代替えエリアへ移行したままとなり、主要被写体に対する合焦が得られないことになる。

（１）請求項１の発明は、撮影レンズの撮影画面内に複数の焦点検出エリアが設定され、各焦点検出エリアごとに前記撮影レンズの焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出手段と、前記複数の焦点検出エリアのうちの一部を選択するためのエリア選択操作部材と、前記エリア選択操作部材により選択された選択エリアにおいて同一被写体を捕捉し続けているか否かを判定する第１の判定手段と、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合に、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から代替えエリアを設定する代替えエリア設定手段と、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていると判定された場合には、前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行い、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合には、前記代替えエリア設定手段にて設定された前記代替えエリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた自動焦点調節装置において、
前記選択エリアにおける今回の焦点検出結果が前回の焦点検出結果よりも至近側であるか否かを判定する第２の判定手段を備え、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合でも、前記選択エリアにおける今回の焦点検出結果が前回の焦点検出結果よりも至近と判定された場合には、前記焦点調節手段は前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う。
（２）請求項２の発明は、撮影レンズの撮影画面内に複数の焦点検出エリアが設定され、各焦点検出エリアごとに前記撮影レンズの焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出手段と、前記複数の焦点検出エリアのうちの一部を選択するためのエリア選択操作部材と、前記エリア選択操作部材により選択された選択エリアにおいて同一被写体を捕捉し続けているか否かを判定する第１の判定手段と、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合に、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から代替えエリアを設定する代替えエリア設定手段と、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていると判定された場合には、前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行い、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合には、前記代替えエリア設定手段にて設定された前記代替えエリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた自動焦点調節装置において、
前記代替えエリアが設定された後に、前記選択エリアの焦点検出結果と前記代替えエリアの焦点検出結果との差が所定範囲内か否かを判定する第２の判定手段を備え、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合でも、前記選択エリアの焦点検出結果と前記代替えエリアの焦点検出結果との差が所定範囲内と判定された場合には、前記焦点調節手段は前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う。

本発明によれば、誤って選択エリアから主要被写体を外したり、選択エリアが一時的に焦点検出不能になっても、撮影者の意図する主要被写体を選択エリアに捕捉し続けることができる。

本願発明の自動焦点調節装置を、銀塩フィルム・ＴＴＬ方式のカメラに応用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明の自動焦点調節装置は、イメージセンサーを用いて撮像するデジタルスチルカメラ、外光測距式のカメラ、あるいは望遠鏡などに適用することができる。

図１は一実施の形態の銀塩フィルム・ＴＴＬカメラの概略構成を示す図である。なお、カメラの機器および装置の内、本願発明に直接、関係のない機器および装置の図示と説明を省略する。焦点検出装置１はたとえば周知の位相差方式の焦点検出装置であり、焦点検出光束を対の焦点検出用光像に分割する焦点検出光学系と、分割された対の光像を受光して焦点検出信号を出力する対のＣＣＤラインセンサとを備え、図２に示すように、撮影レンズ（不図示）の撮影画面内に５点の焦点検出エリア（以下、単にエリアまたはＡＦ（オートフォーカス）エリアという）を設定し、各エリアにおいて撮影レンズの焦点調節状態を表すデフォーカス量を検出する。測光装置２は、撮影画面を複数の領域に分割し、各測光領域ごとに測光を行って被写体輝度を測定する。

ＡＦモードセレクター３は、シングルエリアＡＦモード、ダイナミックＡＦモード、至近優先ダイナミックＡＦモードなどのＡＦモードを選択するための操作部材であり、エリアセレクター４は図２に示す５点のＡＦエリアの中から撮影者が撮影レンズの焦点調節を行うエリアを選択するための操作部材である。この明細書では、複数のＡＦエリアの中から撮影者がエリアセレクター４により選択したエリアを「選択エリア」と呼ぶ。

シングルエリアＡＦモードは、５点のＡＦエリアの内、撮影者がエリアセレクター４により選択した１点のエリアのみで撮影レンズの焦点検出を行い、その結果にしたがって撮影レンズの焦点調節を行うＡＦモードであり、静止被写体の撮影に効果的なＡＦモードっである。ダイナミックＡＦモードは、ピントを合わせたい主要被写体が選択エリアから一時的に外れても、他のエリアの中から選択エリアと同様な焦点検出結果が得られたエリアを検索し、そのエリアを選択エリアの「代替えエリア」として主要被写体を捕捉し続けるＡＦモードであり、移動被写体を追い続ける撮影に効果的なＡＦモードである。

レリーズ半押しスイッチ５はシャッターレリーズボタン（不図示）の半押し時にオンするスイッチであり、このレリーズ半押しスイッチ５がオンすると焦点検出装置１による焦点検出と測光装置２による測光を開始する。レリーズスイッチ６は、シャッターレリーズボタンを最後まで押し込んだ状態でオンするスイッチであり、このレリーズスイッチ６がオンすると絞り装置１２による絞りとシャッター装置１３による露光を開始する。

焦点調節装置１１は制御装置１０からのレンズ駆動指令にしたがって撮影レンズ（不図示）を駆動し、焦点調節を行う。絞り装置１２は制御装置１０からの絞り指令にしたがって絞りを調節する。シャッター装置１３は制御装置１０からの露光指令にしたがってシャッター幕を駆動し、フィルム（不図示）を露光する。フィルム給送装置１４は制御装置１０からの給送指令にしたがってフィルムの巻き上げ、巻き戻しを行う。表示装置１５はシャッター速度、絞り値、選択エリア、撮影枚数、焦点検出結果などの各種撮影情報を表示する。

制御装置１０はマイクロコンピューターと各種メモリ、ＡＤ／ＤＡコンバーター、タイマーなどを備え、焦点検出装置１、測光装置２、焦点調節装置１１、絞り装置１２、シャッター装置１３、フィルム給送装置１４および表示装置１５を制御してカメラの一連の撮影動作を実行する。制御装置１０はまた、後述する制御プログラムを実行してダイナミックＡＦモードにおける焦点調節動作を実行する。

図３および図４は、ダイナミックＡＦモード選択時の焦点調節プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。ＡＦモードセレクター３によりダイナミックＡＦモードが選択され、レリーズ半押しスイッチ５がオンすると、制御装置１０はこのダイナミックＡＦ焦点調節プログラムの実行を開始する。

ステップ１において焦点検出装置１により５点のＡＦエリアで焦点検出を行い、各エリアごとにデフォーカス量を検出する。ステップ２でエリアセレクター４により選択されたＡＦエリアにおいて焦点検出可能であったか否かを判定する。被写体が低コントラストなどの理由で焦点検出信号に基づくデフォーカス量が演算できないとき、あるいは演算されたデフォーカス量の信頼性が低いときは焦点検出不能と判定し、信頼性の高いデフォーカス量が演算されると焦点検出可能と判定する。

選択エリアで焦点検出不能と判定された場合はステップ３へ進み、焦点調節装置１１により撮影レンズのスキャンニング駆動（∞と至近との間のレンズ駆動）を行いながら、焦点検出装置１により焦点検出を行う。続くステップ４で選択エリアで焦点検出可能になったか否かを判定し、信頼性の高いデフォーカス量が得られた場合はステップ６へ進み、依然として焦点検出不能な場合はステップ５へ進む。被写体が低コントラストなどの理由で焦点検出信号に基づくデフォーカス量が演算できないか、もしくは演算されたデフォーカス量の信頼性が低いときは、ステップ５で表示装置１５により焦点検出不能な旨の警告／表示を行ってダイナミックＡＦモードの焦点調節動作を終了する。

選択エリアで信頼の高いデフォーカス量が得られた場合は、ステップ６で検出結果のデフォーカス量に基づいて撮影レンズの駆動量を演算し、焦点調節装置１１により撮影レンズの焦点調節を行う。焦点調節後のステップ７でふたたび焦点検出装置１により５点のＡＦエリアで焦点検出を行う。続くステップ８で選択エリアにおいて焦点検出可能であったか否かを判定し、信頼性の高いデフォーカス量が得られた場合はステップ９へ進み、焦点検出不能な場合は図４のステップ２１へ進む。

選択エリアにおいて前回と今回、焦点検出可能で信頼性の高いデフォーカス量が得られた場合は、ステップ９で選択エリアで前回と今回検出された被写体は同一の被写体か否かを判定する。選択エリアにおいて検出された前回の焦点検出結果（例えばデフォーカス量、像面移動量など）と今回の焦点検出結果との差が予め設定した同一被写体の判定基準範囲内であれば、選択エリアで同一の被写体を捕捉し続けていると判定する。

選択エリアにおいて前回の焦点検出時も今回の焦点検出時も焦点検出可能で信頼性の高いデフォーカス量が得られ、前回の被写体と今回の被写体は同一であると判定された場合はステップ６へ戻り、通常の焦点調節と焦点検出を繰り返してシャッターレリーズ操作を待ち、レリーズスイッチ６がオンしたら露光動作を実行する。なお、フィルムの露光動作については本願発明と直接に関係しないので、説明を省略する。つまり、ステップ９では選択エリアが同一被写体を捕捉し続けているか否か、すなわち選択エリアとして維持するか否かの判定を行っていることになる。

一方、選択エリアにおいて前回の焦点検出時も今回の焦点検出時も焦点検出可能で信頼性の高いデフォーカス量が得られたが、前回の被写体と今回の被写体は同一でないと判定された場合は、選択エリアとして維持できない可能性があり、ステップ１０へ進む。ステップ１０では、選択エリアで検出された前回と今回の焦点検出結果を比較し、今回は前回よりも至近の焦点検出結果が得られたか否かを判定する。今回の検出結果が前回よりも至近である場合はステップ１１へ進み、選択エリア以外のエリアを代替えエリアとせずに選択エリアを維持してステップ１２へ進む。なお、選択エリアにおける今回の被写体が前回の被写体よりも至近側にない場合は図４のステップ２１へ進む。

ステップ１２で選択エリアの今回の焦点検出結果に基づいて焦点調節を行い、続くステップ１３でレリーズ半押しスイッチ５がオフしたか否かを確認する。レリーズ半押しスイッチ５がオフしたらダイナミックＡＦモードの焦点調節動作を終了し、そうでなければステップ１へ戻って上述した焦点調節動作を繰り返す。

ここで、以上の焦点調節動作を図５を参照して説明する。撮影者が画面中央の焦点検出エリアを選択エリアとし、選択エリアに主要被写体（この例では人物）を捕捉して１回目の焦点調節を行うときに、手ブレなどにより画面中央の選択エリアから主要被写体を外してしまい、(ａ)に示すように背景などの他の被写体（この例では人物よりも遠方にある樹木）に対して不本意に焦点調節を行った場合を想定する。

このような場合に、従来の自動焦点調節装置では、その後すぐに(ｂ)に示すように画面中央の選択エリアに主要被写体（人物）を捕捉し直して焦点調節を行っても、画面中央の選択エリアにおける焦点検出結果は主要被写体外し前後で異なるため、背景などの他の被写体（樹木）と同様な焦点検出結果が得られた左上のエリアを検索し、検索エリアを選択エリアの代替えエリアとして焦点調節してしまう。その結果、画面中央の選択エリアに主要被写体を捕捉し直しても主要被写体に合焦させることができなかった。

これに対しこの一実施の形態の自動焦点調節装置では、上述したように、選択エリアにおいて、前回の被写体と今回の被写体とが同一でなくても今回の被写体が前回の被写体よりも至近側にある場合には、選択エリア以外のエリアを代替えエリアとせずに選択エリアを維持するようにしたので、手ブレなどにより選択エリアから主要被写体を外してしまった場合でも、選択エリアに主要被写体を捕捉し直せば主要被写体に正しく合焦させることができる。

図３および図４により、一実施の形態のダイナミックＡＦモードにおける焦点調節動作の説明を続ける。選択エリアで前回は焦点検出可能であったが今回は焦点検出不能になった場合（ステップ８）、あるいは選択エリアで前回に続き今回も焦点検出可能であったが、前回と今回の被写体が同一でなく、また今回の被写体が前回の被写体よりも至近側にない場合（ステップ１０）は、図４のステップ２１へ進む。

ステップ２１において選択エリア以外のエリアで前回の選択エリアの被写体と同一の被写体を捕捉しているエリアがあるか否かを確認する。選択エリアの前回の焦点検出結果（例えばデフォーカス量や像面移動量など）と選択エリア以外のエリアの今回の焦点検出結果とを順次比較し、差が予め設定した同一被写体の判定基準範囲内のエリアがあれば、そのエリアでは前回選択エリアで捕捉した被写体と同一の被写体を捕捉していると判定する。

選択エリアで前回検出された被写体と同一の被写体を捕捉しているエリアがない場合はステップ２３へ進み、表示装置１５により警告を行ってダイナミックＡＦモードの焦点調節動作を終了する。一方、選択エリアの前回の被写体を捕捉しているエリアがある場合はステップ２２へ進み、そのエリアを選択エリアの代替えエリアに決定する。ステップ２４で代替えエリアで今回検出されたデフォーカス量に基づいて焦点調節を行い、焦点調節後のステップ２５で焦点検出を行う。

ステップ２６において代替えエリアと選択エリアの焦点検出結果を比較し、両者の差が所定範囲内か否かを判定する。代替えエリアと選択エリアの焦点検出結果の差が所定範囲内の場合はステップ２７へ進み、焦点調節を行うエリアを代替えエリアから選択エリアへ戻し、代替えエリアと選択エリアの焦点検出結果の差が所定範囲を超える場合はステップ２８へ進み、焦点調節を行うエリアを代替えエリアのままにする。

ステップ２９で選択エリアまたは代替えエリアの焦点検出結果に基づいて焦点調節を行う。続くステップ３０でレリーズ半押しスイッチ５がオフしたか否かを確認し、レリーズ半押しスイッチ５がオフした場合はダイナミックＡＦモードにおける焦点調節動作を終了し、そうでなければ図３のステップ７へ戻って上述した焦点調節動作を繰り返す。

以上の焦点調節動作を図６を参照して説明する。撮影者が画面中央の焦点検出エリアを選択エリアとし、(ａ)に示すように画面中央の選択エリアに主要被写体（この例では自動車）を捕捉して焦点調節を行っているときに、一瞬、画面中央の選択エリアから主要被写体を外してしまったり、あるいは選択エリアに捕捉した主要被写体（自動車）のコントラストが低下して焦点検出不能になった場合を想定する。

このような場合に、従来の自動焦点調節装置では、(ｂ)に示すようにたまたま選択エリア以外の右上のエリアで主要被写体に対する焦点検出結果と同様な焦点検出結果が得られると、その右上のエリアを選択エリアの代替えエリアとして焦点調節してしまう。このとき、主要被写体が自動車のような移動被写体で、代替えエリアで捕捉している被写体（この例では人物）が静止被写体であるとすると、選択エリアから代替えエリアへ移行したままとなり、主要被写体（自動車）に対する合焦が得れない。

これに対しこの一実施の形態の自動焦点調節装置では、上述したように、選択エリアで捕捉していた主要被写体を外したために、それまで選択エリアで捕捉していた被写体と同一の被写体を捕捉している代替えエリアに移行した場合でも、選択エリアと代替えエリアの焦点検出結果の差が所定範囲内であれば、焦点検出エリアを代替えエリアから選択エリアへ戻すようにしたので、選択エリアから代替えエリアへ移行したままになるのが防止され、当初から選択エリアで捕捉している所要被写体に対してふたたび合焦させることができる。

このように一実施の形態によれば、選択エリアの代替えエリアが見つかった場合でも、選択エリアの今回の焦点検出結果が前回の焦点検出結果よりも至近の場合には代替えエリアへ移行せず、選択エリアの焦点検出結果に基づいて撮影レンズの焦点調節を行う。また、代替えエリアを設定した後に、選択エリアの焦点検出結果と代替えエリアの焦点検出結果との差が所定範囲内の場合には代替えエリアを解除し、選択エリアの焦点検出結果に基づいて撮影レンズの焦点調節を行うようにしたので、誤って選択エリアから主要被写体を外したり、選択エリアが一時的に焦点検出不能になっても、撮影者の意図する主要被写体を選択エリアに捕捉し続けることができる。

一実施の形態の構成を示す図である。 撮影画面内に設定された焦点検出エリアの一例を示す図である。 一実施の形態のダイナミックＡＦモードにおける焦点調節動作を示すフローチャートである。 図３に続く、一実施の形態のダイナミックＡＦモードにおける焦点調節動作を示すフローチャートである。 一実施の形態の効果を説明するための図である。 一実施の形態の効果を説明するための図である。

符号の説明

１ 焦点検出装置
３ ＡＦモードセレクター
４ エリアセレクター
５ レリーズ半押しスイッチ
１０ 制御装置
１１ 焦点調節装置

Claims (5)

1. 撮影レンズの撮影画面内に複数の焦点検出エリアが設定され、各焦点検出エリアごとに前記撮影レンズの焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出エリアのうちの一部を選択するためのエリア選択操作部材と、
   前記エリア選択操作部材により選択された選択エリアにおいて同一被写体を捕捉し続けているか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合に、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から代替えエリアを設定する代替えエリア設定手段と、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていると判定された場合には、前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行い、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合には、前記代替えエリア設定手段にて設定された前記代替えエリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた自動焦点調節装置において、
   前記選択エリアにおける今回の焦点検出結果が前回の焦点検出結果よりも至近側であるか否かを判定する第２の判定手段を備え、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合でも、前記選択エリアにおける今回の焦点検出結果が前回の焦点検出結果よりも至近側と判定された場合には、前記焦点調節手段は前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行うことを特徴とすることを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 撮影レンズの撮影画面内に複数の焦点検出エリアが設定され、各焦点検出エリアごとに前記撮影レンズの焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出エリアのうちの一部を選択するためのエリア選択操作部材と、
   前記エリア選択操作部材により選択された選択エリアにおいて同一被写体を捕捉し続けているか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合に、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から代替えエリアを設定する代替えエリア設定手段と、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていると判定された場合には、前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行い、前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合には、前記代替えエリア設定手段にて設定された前記代替えエリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた自動焦点調節装置において、
   前記代替えエリアが設定された後に、前記選択エリアの焦点検出結果と前記代替えエリアの焦点検出結果との差が所定範囲内か否かを判定する第２の判定手段を備え、
   前記選択エリアが同一被写体を捕捉し続けていないと判定された場合でも、前記選択エリアの焦点検出結果と前記代替えエリアの焦点検出結果との差が所定範囲内と判定された場合には、前記焦点調節手段は前記選択エリアの焦点検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行うことを特徴とすることを特徴とする自動焦点調節装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動焦点調節装置において、
   前記第１の判定手段は、前記選択エリアの前回の焦点検出結果と今回の焦点検出結果との差が所定の基準範囲内である場合に同一被写体を捕捉し続けていると判定することを特徴とする自動焦点調節装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動焦点調節装置において、
   前記代替えエリア設定手段は、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から前記選択エリアの前回の被写体と同一の被写体を捕捉し続けていると判定された焦点検出エリアを前記代替えエリアに設定することを特徴とする自動焦点調節装置。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動焦点調節装置において、
   前記代替えエリア設定手段は、前記複数の焦点検出エリアの焦点検出結果に基づいて、前記選択エリア以外の焦点検出エリアの中から前記選択エリアの前回の焦点検出結果と類似する焦点検出結果が得られる焦点検出エリアを前記代替えエリアに設定することを特徴とする自動焦点調節装置。
   

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