JPH04132374A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はビデオカメラ、電子スチルカメラ等の映像機器
に用いて好適な自動合焦装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、カメラの自動焦点調節装置としては、種々の
方式があるが、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等のよ
うに被写体像を光電変換して映像信号を得る撮像手段を
有する装置では、映像信号中から被写体像の精細度を検
出し、該精細度が最大になるように焦点調節を行なう方
式が用いられている。

この種の装置では、通常撮像画面の一部に合焦検出領域
を設定し、その領域内の被写体像に対して合焦検出を行
なうように構成されているが、近年では、合焦検出領域
を被写体像の移動に追従して移動させ、移動する被写体
に対しても合焦させ続けることのできる自動被写体追尾
機能を備えた装置が提案され、高性能化、多機能化がは
かられている（例えば特開昭６０−２４９４７７号）。

このような被写体追尾方式についても種々の方式が提案
されているが、例えば１フイールド（または１フレーム
）毎に、合焦検出領域内における高周波成分のピーク値
等を被写体像の特徴点として検出することによって被写
体の移動位置を知り、合焦検出領域を被写体の移動位置
を略中心とする位置に再設定し、移動する被写体に対し
て焦点を合わせ続けることができるようにしたものがあ
る。

しかしながら、上述したような装置では、撮影状況にか
かわらず、毎フィールドとも同じ大きさの合焦検出領域
を同じ応答速度で移動して被写体像の追尾を行なうので
、例えば被写体の特徴点を高周波成分のピーク値等によ
って検出して被写体の追尾を行なうような装置について
考えると、被写界深度が深い場合には、主要被写体と周
囲の背景との区別が困難となり遠近競合を生じたり、合
焦検出領域が被写体と関係なく不安定に移動する等の誤
動作を生じる危険がある。

そこで、本出願人は、被写体位置を検出して合焦検出領
域の設定位置を演算し、さらに被写界深度情報に基づい
て検出領域の大きさ、移動範囲、移動応答速度等を可変
制御することにより、撮影状態によって変化する要素の
影響を受けることなく、常に合焦検出領域の動きを自然
に且つ目的とする被写体像を正確に追尾することのでき
る自動合焦装置を特願平１−２１３８３７号によって提
案した。

（発明の解決しようとする問題点） しかしながら、近年、ビデオカメラ等の多機能化の一環
として、ワイドマクロ撮影モード等の特殊撮影モードを
備えた装置においては、上述のように被写界深度等の特
定の撮影状態を示すパラメータに基づく制御だけでは、
適切な制御を行なうことができないという新たな不都合
を生じる。

すなわちワイドマクロ撮影モードにおける合焦動作を考
えると、ワイドマクロ領域においては、焦点調節をズー
ムレンズを操作して行ない、フォーカシングレンズは用
いない。言い換えれば、変倍動作を行なうズームレンズ
が変倍動作でなくフォーカシングレンズとして用いられ
るため、上述した装置のような制御アルゴリズムをその
まま用いれば、このような特殊な合焦動作を考慮してい
ないため、遠近競合を生じなり合焦演出領域が被写体と
関係なく不安定に移動する等の思わぬ誤動作を生じる危
険がある。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明は、上述した問題点を解決することを目的として
なされたもので、その特徴とするところは、撮影光学系
によって撮像面上に結像された被写体像の合焦度を検出
する合焦検出領域を前記撮像面内において移動可能な自
動焦点調節装置であって、前記合焦検出領域内における
被写体位置を検出して前記合焦検出領域を移動する領域
移動手段と、撮影状態に応じて前記合焦検出領域の大き
さ、移動範囲、移動応答速度の少なくとも１つの設定値
を可変する第１の制御手段と、撮影モードに応じて前記
制御手段の制御動作を規制し、所定の撮影モードのとき
、前記第１の制御手段による前記設定値を所定の値に固
定する第２の制御手段とを備えた自動焦点調節装置にあ
る。

（作用） これによって、被写体位置を検出して合焦検出領域を移
動するとともに、被写界深度等の撮影状態に基づいてそ
の検出領域の大きさ、移動範囲、移動応答速度等を可変
制御するだけでなく、ワイドマクロ撮影のように、通常
撮影時とは制御の異なる特殊撮影モードにおいても、前
記検出領域の制御パラメータの設定を最適化することが
でき、誤動作のない自然な被写体追尾合焦動作を行なう
ことが可能となる。

（実施例） 以下、本発明に右ける自動焦点調節装置を各図を参照し
ながらその一実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明の自動合焦装置をビデオカメラ等に実施
した場合を示すブロック図である。

同図において、ｌは焦点調節を行なうためのフォーカシ
ングレンズ、２はズーム動作を行なうためのズームレン
ズで、それぞれモータ１９２０及びそれらのモーフドラ
イブ回路１６゜１７を介して光軸方向に移動されること
によって、焦点調節、ズーム動作が行なわれる。

３は入射光量を調節する絞りで、絞り駆動用のｉｇメー
タ２１、ドライブ回路１８を介して駆動制御される。

４は結像用のレンズ、５はフォーカシングレンズ１、ズ
ームレンズ２、絞り３、結像用レンズ４を通過して撮像
面に結像された被写体像を光電変換して映像信号を出力
するＣＣＤ等の撮像素子、６は撮像素子５より出力され
た映像信号を所定のレベルに増幅するプリアンプ、７は
プリアンプ６より出力された映像信号にガンマ補正、ブ
ランキング処理、同期信号の付加等、所定の処理を施し
て規格化された標準テレビジョン信号に変換し、ビデオ
出力端子より出力するプロセス回路である。そしてプロ
セス回路７より出力されたテレビジョン信号は図示しな
いビデオレコーダ、あるいは電子ビューファインダ等の
モニタへと供給される。

８はプリアンプ６より出力された映像信号を人力し、該
映像信号のレベルが所定のレベルに一定となるようにド
ライブ回路８及びｉｇメータ２１を自動制御する絞り制
御回路である。

９はプリアンプ６より出力される映像信号中から合焦検
出を行なうために必要な高周波成分を抽出するためのバ
ンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１０はＢＰＦ９の出力信
号にゲートをかけ、撮像画面内の所定の指定領域に対応
する映像信号のみを通過させるゲート回路、１１は後述
する制御用マイクロコンピュータ１４の指令に基づいて
ゲート回路１０を開閉して撮像画面内の前記指定領域を
設定するゲートパルスを発生するゲートパルス発生回路
である。ゲート回路１０は、ゲートパルス発生回路１１
からのゲートパルスに従い、１フイ一ルド分のビデオ信
号中の指定領域に相当する信号のみを通過させ、これに
よって、撮像画面内の任意の位置に高周波成分を抽出す
る通過領域すなわち合焦検出を行なう合焦検出領域の設
定を行なうことができる。

またゲートパルス発生回路１１より出力されたゲートパ
ルスは、表示回路２６を介して所定の信号処理を施され
た後、プロセス回路７より出力されるテレビジョン信号
に重畳され、モニタ画面内に合焦検出領域をスーパーイ
ンポーズされる。

１２はゲート回路１０によって抽出された撮像画面上の
合焦検出領域内に相当する映像信号中の高周波成分を検
波し、１フイールドの画面内における高周波成分のピー
クレベル及びそのピーク検出位置の水平方向、垂直方向
の各座標を検出するピーク位置検出回路である。ここで
ピーク位置座標の検出については、例えば撮像画面を縦
横複数ブロックに分割し、ｌフィールド分の映像信号中
、ピーク点の検出されたブロックの水平、垂直位置座標
を検出する方法によって実現することができる。またピ
ーク位置検出回路１２内で検出されたピーク値は、サン
プルホールド回路１３によって毎フィールドごとにホー
ルドされ出力される。そしてこれらのピーク位置座標及
びピークレベルは後述する制御用マイクロコンピュータ
１４へと供給される。

１５はワイドマクロ撮影モードと通常撮影モードとの切
り換えを行なう撮影モード切換スイッチで、その操作状
態は後述の制御用マイクロコンピュータ１４へと供給さ
れ、制（即用マイクロコンピュータ１４により、たとえ
ば撮影モード切換スイッチ１５を押圧するたびに、ワイ
ドマクロ撮影モードと通常撮影モードとを交互に切換可
能に構成されている。

また通常撮影モードでは、ズームレンズ２を駆動して変
倍動作を行ない、フォーカシングレンズｌを駆動して焦
点調節を行なう。したがってズームレンズの位置すなわ
ち被写界深度に応じて合焦検出特性を補正する必要があ
る。

一方、ワイドマクロ撮影モードは、ズームレンズ２をワ
イド端よりさらにワイド側に設定されたワイドマクロ領
域内に移動することによって可能となり、焦点調節はズ
ームレンズ２を移動することによって行なわれ、ズーム
レンズ２は変倍用として機能せず、またフォーカシング
レンズＩは焦点調節動作とは無関係となる。

また、ワイドマクロ領域においては、その撮影対象とな
る被写体との関係からも、通常領域のようにズームレン
ズの位置に応じて大きく被写界深度が変化することはな
く、全体的に被写界深度が浅くなる性質がある。

実際の制御としては、通常領域において撮影モード切換
スイッチ１５を押圧した場合には、ただちにズームレン
ズ２をワイドマクロ傾城へと移動し、フォーカシングレ
ンズを停止し、合焦検出手段の出力でズームレンズ２を
制御するようにする。これによってワイドマクロ領域に
おいても自動焦点調節動作が可能となる。

また２３はフォーカシングレンズ１の移動位置情報を検
出するフォーカスエンコーダ、２４はズームレンズ２の
移動位置即ち焦点距離情報を検出するズームエンコーダ
、２５は絞り３の絞り値を検出する絞りエンコーダであ
り、それぞれその検出情報は後述する制御用マイクロコ
ンピュータ１４へとイ共阜合される。

１４は本システム全体を統括して制御する制御用マイク
ロコンピュータで、その内部にはＣＰＵの他に、図示し
ない入出カポ−）、　Ａ／Ｄ変換器、リードオンリメモ
リ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備
えている。

この制（即用マイクロコンピュータは、ピーク位置検出
回路Ｉ２で検出されたピーク検出位置情報に基づいて被
写体の移動位置を検出し、被写体に追従して合焦検出領
域の設定位置を演算して合焦検出領域制御信号をゲート
パルス発生回路１１へと供給する。そしてゲートパルス
発生回路１１は、合焦検出領域制御信号によって設定さ
れた合焦検出領内に相当する映像信号のみを通過させる
ようなゲートパルスをゲート回路１０に供給しこれを開
閉制御する。

この合焦検出領域は検出されたピーク位置をその中心と
するような位置に設定される。

またズームエンコーダ２４．４２リエンコーダ２５の出
力から被写界深度を演算し、これに基づいて合焦検出領
域の大きさ、移動範囲、移動応答速度を制御する。

またサンプルホールド回路１３より出力された高周波成
分のピークレベルすなわち撮影している画像の合焦度を
表わす信号のレベルが最大となるように、ドライブ回路
１６にモータ１９の回転方向、回転速度、回転／停止等
の制御信号を送り、フォーカシングレンズｌを合焦点へ
と移動制御する。

また図示しないズーム操作スイッチを制御してズーム動
作の指令に応じてドライブ回路１７を制御してズームレ
ンズ駆動用のモータ２０を駆動し、ズームレンズ２０を
駆動することができる。

また撮影モード切換スイッチ１５の操作状態によって、
通常撮影モードと、ワイドマクロ機影モードとを切換制
御するものである。

本発明における自動合焦装首の構成は以上のようになっ
ており、次に制御用マイクロコンピュータ１４による合
焦検出領域の制御を、第２図に示すフローチャートを用
いて説明する。

第２図において、ステップＳＯは撮影モード切換スイッ
チ１５の操作状態を読み込んでその操作に応じた撮影モ
ードを設定するルーチンである。

そしてステップ８１〜ステツプＳｌｌは、ステップＳＯ
で通常撮影モードが選択されたときに実行されるルーチ
ン、ステップＳ１２〜ステツプＳ２０はワイドマクロ撮
影モードが設定された場合に実行されるルーチンである
。

ステップＳｌは絞りエンコーダ２５より入力された絞り
値のアナログ信号をＡ／Ｄ変換して毎フィールドごとに
マイクロコンピュータ１４内のメモリに読み込むルーチ
ン、ステップｓ２は同様にズームエンコーダ２４より入
力された焦点距離を示すデジタル信号を毎フィールドご
とにマイクロコンピュータ１４内のメモリに読み込むル
ーチン（アナログ出力であればＡ／Ｄ変換して記憶する
）、ステップＳ３は毎フィールドごとにピーク位置検出
回路１２より出力される画面のピーク位置の水平、垂直
座標の情報をマイクロコンピュータ１４内のメモリに読
み込むルーチン、ステップＳ４はステップＳｌ。

ステップＳ２で求められた絞り値情報、焦点距離情報と
、予め図示しないマイクロコンピュタ１４内のＲＯＭに
記憶されている第３図に示す情報テーブルを参照して、
被写界深度を決定するルーチンである。

ステップＳ５．Ｓ６．Ｓ７は、ステップＳ４で決定され
た被写界深度の深さを判定し、合焦検出領域の大きさ、
移動範囲、応答速度を決定するルーチンである。

ステップＳ８は、ステップ８５〜Ｓ７で決定された合焦
検出領域の応答速度に基づいてビク位置を演算するルー
チン、ステップＳ９は同じくステップ８５〜Ｓ７で決定
された合焦検出領域の移動範囲を制限するルーチン、ス
テップＳＩＯは、ステップ８５〜Ｓ７で決定された合焦
検出領域の大きさ情報に基づいて合焦検出領域の大きさ
を可変するルーチンである。

ステップＳｌｌは上述の各ステップで演算された合焦検
出領域の設定条件に基づいて、合焦検出領域を設定する
ための制御信号をゲートパルス発生回路１１へと供給し
て、実際に合焦検出領域の更新を行なうルーチンである
。

一方、ワイドマクロ撮影モードにおいて実行されるルー
チンについて説明すると、ステップＳ１２はワイドマク
ロ撮影モードとなったとき、ズームレンズ２をただちに
ワイドマクロ領域へと移動し、かつフォーカシングレン
ズ１を停止し、以後合焦度に応じてズームレンズ２を駆
動して焦点調節を行なうべく、ワイドマクロ撮影モード
の初期設定を行なうルーチン、ステップＳ１３は毎フィ
ールドごとにピーク位置検出回路１２より出力される画
面のピーク位置の水平、垂直座標の情報をマイクロコン
ピュータ１４内のメモリに読み込むルーチンである。

ステップＳ１４は、撮影モードに応じた合焦検出領域の
大きさ、移動範囲、応答速度を設定するルーチンである
。

ステップＳ１５は、ステップＳ１４で決定された合焦検
出領域の応答速度に基づいてピーク位置を演算するルー
チン、ステップＳ１６は同じくステップＳ１４で決定さ
れた合焦検出領域の移動範囲を制限するルーチン、ステ
ップＳｔ７は、ステップＳ１４で決定された合焦検出領
域の大きさ情報に基づいて合焦検出領域の大きさを可変
するルーチンである。

ステップ３１８は上述の各ステップで演算された合焦検
出領域の設定条件に基づいて、合焦検出領域を設定する
ための制御信号をゲートパルス発生回路１１へと供給し
て、実際に合焦検出領域の更新を行なうルーチンである
。

ステップＳ１９は、ワイドマクロ撮影モードから通常撮
影モードへの変更が指示されたが否かを撮影モード切換
スイッチ１５の操作状態によって判定するルーチン、ス
テップＳ２０は通常撮影モードに復帰する指令が出され
たとき、ズームレンズをワイドマクロ領域から通常領域
へと移動し、フォーカシングレンズを合焦度に応じて駆
動可能な状態とする通常撮影初期設定ルーチンである。

次に第２図のフローチャートに示す制御用マイクロコン
ピュータ１４にょる合焦検出領域の制御動作の流れを順
を追って説明する。

第２図のフローチャートをスタートすると、ステップＳ
Ｏで撮影モード切換スイッチ１５の操作状態を読み込み
、通常撮影モードが選択されているときには、ステップ
ｓ１へと進む。

ステップＳｌにおいて、絞りエンコーダ２５より入力さ
れたアナログ電圧の絞り値をマイクロコンピュータ内の
Ａ／Ｄ変換器によりＲＡＭの所定のエリアに例えば８ｂ
ｉｔ　（２５６段階）のデータで記憶する。

続いてステップＳ２でデジタル化されたズムエンコーダ
２４からの焦点距離情報を前記ＲＡＭの所定のエリアに
記憶する。

ステップＳ３では、ピーク位置検出回路１２より検出さ
れて出力された、デジタル化された１フイ一ルド画面内
のピーク位置の水平、垂直位置座標をＲＡＭ内に記憶す
る。

ステップＳ４では、第３図に示す前記ＲＯＭ内に記憶さ
れた被写界深度演算用の情報テーブルにしたがって、ス
テップＳｌ、Ｓ２で記憶した絞り値Ｆ６　（ｉ＝１，２
．・・・・・・、ｎ）、レンズ焦点距離情報ｆ＋（ｉ＝
１．２．・・・・・・、ｎ）より被写界深度ＤＰを求め
る。

ここで各焦点距離の大小関係は、ｆ、＞ｆ２〉・・・・
・・＞ｆ、であり、ｆｌが本実施例装置において最も長
い焦点距離である。この最長焦点距離と任意の焦点距離
ｆ１の関係は、 ・・・・・・・・・・・・　（１） で表わすことができる。

また絞り値Ｆの大小関係は、Ｆ、＜Ｆ２＜・・・・・・
＜Ｆ、でＦｌが本実施例装置で最も小さい絞り値（絞り
開放）である。この最小絞り値Ｆ１と任意の絞り値との
関係は、 Ｆ　１　＝　２　’−’　Ｆ　＋　　　　　　（１＝　
２．・・・、ｎ）・・・・・・・・・・・・（２） となる。一般に絞り値Ｆｌ、焦点距離ｆ１のときの被写
界深度ＤＰＩについては、次式で表わすことができる。

（ｉ＝１．・・・、２ｎ） ・・・・・・・・・・・・　（３） ここでＤ　Ｐ　Ｉは絞り開放、最長焦点距離時の被写界
深度である。

これらの（１）、（２）、（３）式により、任意の被写
界深度ＤＰＩを求めることができる。ここでＤＰ、が最
も深度が浅く、Ｄ　Ｐ　ｚ　。

ＤＰ、どなるにしたがって深（なることは言うまでもな
い。

続いてステップＳ５．Ｓ６．Ｓ７の合焦検出領域の設定
条件を決定するルーチンへと進み、ステップＳ４で求め
られた被写界深度ＤＰより、第４図に示す合焦検出領域
決定用の情報テブルを参照して合焦検出領域の大きさＷ
、垂直方向の移動範囲Ｘ、移動の応答速度ＳＰを決定す
る。この情報テーブルは制御用マイクロコンピュータ１
４内のＲＯＭ内に予め記憶されている。

第４図において、被写界深度ＤＰは、ＤＰ＜ＤＰ２　＜
・・・・・・＜　Ｄ　Ｐ　ａｎであり、合焦検出領域の
大きさＷは、’ＪＪ　＋　＜　Ｗ　２　＜・・・・・・
＜Ｗ２．、垂直方向の移動範囲Ｘは、Ｘ＋　＞Ｘ、＞・
・・・・・Ｘ　２ｎ、応答速度ｓｐはＳＰＩ　＞ｓｐａ
　＞・・・・・・＞　Ｓ　Ｐ　２゜である。

これより被写界深度が深くなるにつれて、合焦検出領域
の大きさは大きく、垂直方向の移動範囲は小さく、応答
速度は遅くなる。

すなわち被写界深度が深いときは、主要被写体に関係な
（撮像画面上の多くの点で合焦しやすくなるので、画像
の高周波成分のピーク点は激しく変化してバラツキが太
き（なり、正常なピーク点追尾動作が困難になる。

言い換えれば、被写界深度が深く、合焦しやすい状態で
は、合焦させるための被写体追尾動作の必要性が少な（
なる。したがってこのような場合は、合焦検出領域の大
きさを出来るだけ大きくし、主要被写体が合焦検出領域
内に位置する確立を上げ、より自然な被写体追尾動作を
行なうことができるようにする。

また特にテレ側からワイド側へと被写界深度が深くなる
方向にズーム動作を行なった場合、画角が実質的に広（
なり、被写体の動きが相対的に遅くなるため、被写体の
移動範囲も特に垂直方向には狭くなって（る。したがっ
て、このような場合には、合焦検出領域の垂直方向の移
動範囲を制限して応答速度を遅くした方が、不必要な追
尾動作が少なくなり、誤動作のない自然で滑らかな追尾
を実現することができる。

また逆に被写界深度が浅い場合には、上述とは逆に、被
写体と背景との高周波成分のレベル差が大きく、ピーク
位置も明確に得られるため、合焦検出領域を小さくして
被写体の特徴点に正確に合焦検出領域を設定できるよう
にするとともに、被写体の移動量も画角内で相対的に大
きくなるため、合焦検出領域の移動範囲、移動の応答速
度をともに大として、被写体の大きな変化にも追従でき
るよう制御される。

以上のように合焦検出領域の移動条件が決定されると、
ステップＳ８のピーク位置演算ルチンへと進み、上述の
ステップ８５〜Ｓ７で求められた応答速度ＳＰをもとに
して次のフィールドで設定するピーク位置座標を演算す
る。

ここでピーク位置座標は、同一被写体内におけるピーク
位置のバラツキ、ノイズ、被写体の移動に伴うピーク位
置の複雑な変動等の要因によって位置精度が低下するこ
とを防止するため、例えば時間的に異なる複数のフィー
ルドにおいて検出されたピーク位置座標を平均する等の
演算によって求められる。

たとえば、被写体像内におけるピーク点の位置のバラツ
キを、Ｎ個のフィールドそれぞれにおけるピーク位置の
水平、垂直位置座標の重心を求めることにより平均化し
て除去し、さらに被写体の移動に伴うピーク位置のバラ
ツキをたとえば所謂Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ平均法によ
り除去する方法をとることができる。

このＥｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ平均法とは、移動平均法の
１種であり、重み付けを過去にさかのぼるほど指数関数
的に小さくする平均法で、過去のピーク位置座標を記憶
することなくデータを平滑化できるという利点を持って
いる。

具体的には、次式で表わされる。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（４）Ｎ：指
定回数（フィールド数） Ｘｎ：ｎ番目のデータ Ｘｓ：ｎ番目の平均結果 ここで第６図を用いて上述した演算を具体的に説明する
。

いま３フイールドの平均によってピーク位置を求める場
合について見ると、（ｘ＋、３’、）は現在のフィール
ドにおける水平、垂直方向のピーク位置座標を示し、（
Ｘ　＋−＋　、　ｙ＋−＋　）　。

（Ｘｌ−２、ｙ＋−ｚ　）はそれぞれ前フィールド。

前々フィールドのピーク位置座標を示すものである。

ここでまず次式より、この３つのピーク位置座標の重心
となる位置座標（ｘ、、ｙ、）を求める。

さらにここで求めた（ＸＩ、Ｙｌ）及び前フィールドの
Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ平均法により算出して求められ
たピーク位置座標（ＰＨ，、、ｐｖ＋−＋　）及び（４
）式を用い、次のようにそのフィールドにおける合焦検
出領域を設定するための算出ピーク位置座標（Ｐｌ＋、
　、　ＰＶＩ　）を求める。

・・・・・・　（６，１） ・・・・・・　（６，２） ここでＮは（４）式における指定回数であるが、これは
重み付けの度合いを表わすもので、大きい程重み付けが
過去にさかのぼり、平均効果が大きいが遅れ時間も大き
くなる（この値はその時々の絞り、焦点距離、合焦度合
いなどに応じて変えることにより、被写体に対する追従
を適切にすることができる）。

そして以上のＥｘｐｏｎｅｒ＋ｔｉａｌ法によるピーク
位置設定演算において、ステップ８５〜Ｓ７で求めた合
焦検出領域の応答速度をもとに上述の重み付けすなわち
Ｎの値を適宜変化させることによって、ピーク位置座標
のフィールド間の変化すなわち移動応答速度を制御して
次フィールドにおける合焦検出領域を設定する。

以上の平均演算の効果について、さらに説明する。

第５図（ａ）は、ピーク位置座標の演算にあたり、各フ
ィールドのビーク検出位置情報をそのまま用いて合焦検
出領域を移動した場合における合焦検出領域及びピーク
位置の移動軌跡を示し、第５図（ｂ）は本実施例で行な
っているように、各フィールドにおけるピーク位置情報
を、Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ平均法等によって演算して
平滑したピーク位置座標に基づいて合焦検出領域を移動
した場合における合焦検出領域及びピーク位置座標の移
動軌跡を示すものである。

各図において１００は各フィールドにおけるピーク点の
水平、垂直位置、１０１は該フィールドの撮像画面にお
ける合焦検出領域、また図の上部の区画はピーク位置の
移動に伴って経過した時間をフィールド数で表わしたも
のである。

すなわち人物等のようにコントラストの小さい被写体に
ついてその高周波成分のピーク位置を検出すると、同程
度のピーク値が数多く存在する場合が多く、被写体の移
動がなくても各フィールド毎にピーク位置が激しく変動
する。そして被写体に移動がある場合にはその変動はさ
らに激しくなる。

したがってピーク値を被写体の特徴点として検出し、こ
れに合焦検出領域を追従させる場合には、第５図（ａ）
のように、合焦領域の位置も激しく変動し、結果的には
安定して被写体を追尾するのが困難になり、追尾の精度
も低下する。

また合焦検出領域を電子ビューフアイダ等のモニタ画面
に表示した場合を考えると、合焦検出領域が激しく振動
して見え、画面の品位を劣化させ、極めて見苦しい画面
となる。

このようにして求められた、水平、垂直ピーク位置座標
（ＰＨ，、ＰＶＩ　）を中心として合焦検出領域を設定
することにより、被写体のピーク点及びその移動に対し
、第５図（ａ）のように合焦検出領域を激しく変動する
ことな（、第５図（ｂ）に示すように、被写体に対し安
定に且つ被写体の移動に対しても滑らか且つ確実に合焦
領域を追尾させることができるわけである。

第２図のフローチャートに戻り、合焦検出領域の移動範
囲を決定するステップＳ９では、ステップ８５〜Ｓ７で
求められた垂直方向における移動範囲Ｘをもとに、ステ
ップＳ８で求められた合焦検出領域の垂直座標値（実際
には合焦検出領域の中央部に位置する如く設定されるピ
ーク位置）がその移動範囲を越えないよう監視し、もし
越えた場合には、その移動範囲の限度値に垂直位置座標
を設定しなおす制御が行なわれる。

合焦検出領域の大きさを変更するステップＳ１０では、
同様にステップ８５〜Ｓ７で求められた大きさＷをもと
に合焦検出領域の大きさを設定する。

そして、ステップＳｌｌでは、以上のようにして演算さ
れた合焦検出領域の設定条件にしたがって、合焦検出領
域を設定するための設定データをゲートパルス発生回路
へと出力し、ゲート回路の開閉動作を制御して実際に合
焦検出領域の更新を行ない、被写界深度にかかわらず常
に自然で最適な被写体追尾動作を実現することができる
。

以後、再びステップＳＯへと戻り、上述のフローを繰り
返し行なう。

なお、上述のフローチャートにおいて、説明の便宜上、
被写界深度の大小に応じて合焦検出領域の大きさ、移動
範囲、応答速度を可変することを概念的に示すため、ス
テップＳ５で被写界深度を大、小判定してステップＳ６
、Ｓ７へと分岐させているが、前述の説明から明らかな
ように、２段階に可変するわけではなく、実際は第４図
に示す情報テーブルによって、制御用マイクロコンピュ
ータにより細かく設定が行なわれている。

また第７図は撮像画面上における合焦検出領域を概念的
に示したもので、同図において、１０１は合焦検出領域
、１０２は合焦検出領域の移動範囲を示している。

以上、通常領域における合焦検出領域の移動を伴った焦
点調節動作について説明したが、次にワイドマクロ撮影
モードにおける合焦動作について説明する。

すなわち第２図のフローチャートにおいてステップＳＯ
において、撮影、モード切換スイッチ１５によってワイ
ドマクロ撮影モードが選択されていることが判定される
と、ステップＳ１２へと進み、ワイドマクロ撮影モード
の初期設定が行なわれ、ズームレンズ２がただちにワイ
ドマクロ領域へと移動され、かつフォーカシングレンズ
１が停止され、以後合焦度に応じてズームレンズ２が駆
動され焦点調節が行なわれるワイドマクロ撮影モードと
なる。

初期設定が終了すると、ステップＳ１３へと進み、ピー
ク位置検出回路１２より検出されて出力された、デジタ
ル化された１フイ一ルド画面内のピーク位置の水平、垂
直位置座標を制御用コンピュータ１４内のＲＡＭに記憶
する。

続いてステップＳ１４へと進み、合焦検出領域の大きさ
、移動範囲、応答速度を決定する。

このステップは本発明の特徴的な処理を行なうものであ
る。

すなわちワイドマクロ撮影モードにおいては、どのよう
な場合にも、比較的被写界深度が浅くなる性質があるた
め、上述した被写界深度が浅いときのように、合焦検出
領域は小さく、移動範囲は上下、左右、斜め方向にそれ
ぞれ大きく設定し、応答速度も大きく設定する。

ようするに、被写界深度が浅いと、被写体と背景との高
周波成分のレベル差が大きく、ビク位置も明確に得られ
るため、合焦検出領域を小さ（して被写体の特徴点に正
確に合焦検出領域を設定できるようにするとともに、被
写体の移動量も画角内で相対的に大きくなるため、合焦
検出領域の移動範囲、移動の応答速度をともに大として
、被；体の大きな変化にも追従できるよう制御す、もの
である。

そしてその設定値については、通常撮影モードの場合の
ように、被写界深度に応じて設定する必要はな（、制御
用マイクロコンピュータ内に格納されている値の中から
適当な値を予め決めておき、その値を固定的に用いれば
よい。

具体的には、最も被写界深度の浅い場合のデータを想定
し、第３図の情報テーブルにおいて最も被写界深度の浅
いＤＰ、を選択し、第４図でその被写界深度に応じた合
焦検出領域の大きさＷ＋、移動範囲Ｘ＋、応答速度Ｓ　
Ｐ　＋を選択する。

また通常撮影モードにおけるデータテープるの値とは別
にワイドマクロ撮影モード用のデータを背圧に設定して
おいてもよ（、その撮影光学系の設定、仕様に応じて適
宜使い分ければよい。

そしてステップＳ１５では、以上の動作によって決定さ
れた合焦検出領域の移動条件の中から応答速度ＳＰｌを
もとにして次のフィールドで設定されるピーク位置座標
を演算する。

ここでも、ピーク位置座標は、同一被写体内におけるピ
ーク位置のバラツキ、ノイズ、被写体の移動に伴うピー
ク位置の複雑な変動等の要因によって位置精度が低下す
ることを防止するため、前述のように時間的に異なる複
数のフィールドにおいて検出されたピーク位置座標を平
均する等の演算によって求められる。

続いて、合焦検出領域の移動範囲を決定するステップＳ
１６では、ステップＳ１４で求められた垂直方向におけ
る移動範囲ｘ１をもとに、ステップＳ１５で求められた
合焦検出領域の垂直座標値（実際には合焦検出領域の中
央部に位置する如く設定されるピーク位置）がその移動
範囲を越えないよう監視し、もし越えた場合には、その
移動範囲の限度値に垂直位置座標を設定しなおす制御が
行なわれる。

合焦検出領域の大きさを変更するステップＳ１７では、
同様にステップＳ１４で求められた大きさＷｌをもとに
合焦検出領域の大きさを設定する。

そして、ステップ３１８は、以上のようにして演算され
た合焦検出領域の設定条件にしたがって、合焦検出領域
を設定するための設定データをゲートパルス発生回路へ
と出力し、ゲート回路の開閉動作を制御して実際に合焦
検出領域の更新を行ない、被写界深度に関係なく、ワイ
ドマクロ領域における自動焦点調節動作及び常に自然で
最適な被写体追尾動作を実現することができる。

以上の処理を終了すると、ステップＳ１９へと進み、ワ
イドマクロ撮影モードを続行するか通常撮影モードに復
帰するかを撮影モード切換スイッチ１５の操作状態から
判定し、ワイドマクロ撮影を続行するなら、ステップＳ
１３へと戻って、上述のワイドマクロ撮影モードにおけ
る処理を繰り返す。

また通常撮影モードに復帰する指示が出されていれば、
ステップＳ２０へと進み、ズームレンズ２をワイドマク
ロ領域内から変倍動作の可能な通常領域へと移動させ、
フォーカシングレンズｌを合焦度に応じて動作可能とな
す通常撮影モードにおける初期設定を行なった後、ステ
ップＳＯへと復帰する。

以後、上述のフローを繰り返し行ない、撮影モードに応
じた最適焦点調節動作を行なうことができる。

また上述の実施例によれば、合焦検出領域の設定に際し
、合焦検出領域の応答速度を変化させる手段として、Ｅ
ｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ平均の重み付けを可変する例を示
したが、この方法に限定されるものではなく、たとえば
毎フィールド行なっている合焦検出領域の更新を、２フ
イールド毎、３フイールド毎というように更新の間隔を
可変するようにしても、見掛は上応答速度を遅（するこ
とができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができ
る。

また上述の実施例では、被写界深度に応じて合焦検出領
域の大きさ、移動範囲、応答速度の３つのパラメータを
すべて可変するようにした場合について説明したが、こ
れらをすべて同時に可変しなくても、適宜選択して少な
くとも１つを可変してもその効果を得ることができるも
のであり、装置のコストによって、あるいは被写体の状
態に応じて複数のモードを設定して使いわけることによ
り、制御用マイクロコンピュータの演算の負担を軽減す
ることができる。

また被写体追尾動作を行なうにあたり、被写体の位置検
出手段として、ピーク位置検出回路によって画面内のピ
ーク位置を検出しているが、画面上の輝度分布を検出し
て被写体の位置を検出することも可能である。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明における自動合焦装置によれ
ば、被写体の移動に応じて合焦検出領域を追従させ、被
写体に常に合焦させ続けるように構成された自動合焦装
置において、撮影光学系の被写界深度等の撮影状態に関
する乗法に応じて合焦検出領域の大きさ移動範囲、移動
応答速度の少なくとも１つを制御することにより、その
被写界深度に適応した被写体追尾動作を行なうことがで
きるとともに、ワイドマクロ撮影モード等の特殊撮影モ
ードにおいても、その撮影モードに応じて制御パラメー
タの設定を変更して最適化をはかるようにしたので、撮
影状態、撮影モードにかかわらず、常に被写体を合焦検
出領域内に安定にとらえ続けることができ、高い被写体
追尾精度、合焦精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における自動合焦装置の構成を示すブロ
ック図、 第２図は本発明の自動合焦装置における合焦検出領域の
設定動作を説明するためのフローチャート、 第３図は被写界深度を決定するための情報テーブルを示
す図、 第４図は合焦検出領域の設定パラメータを決定するため
の情報テーブルを示す図、 第５図は被写体追尾動作の平滑化のための演算を行なわ
ない場合と行なった場合とで対比して説明するための図
、 第６図は本発明における被写体の移動の平滑化を説明す
るための図、 第７図は撮像画面上の合焦検出領域を概念的に示す図で
ある。 第 図 （ＰＨ１，ＰＶＬ） （ｘ；、Ｙ；） ヒ・−２イシ３シ１と（ご、１％、（二ψＭ行）≠茨°
５イオ士・Ｃイｉｌルλ豫、 第５図（ｂ） １０１： 合焦栓１＠濠銭 嶽魂画他

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮影光学系によつて撮像面上に結像された被写体像の合
   焦度を検出する合焦検出領域を前記撮像面内において移
   動可能な自動焦点調節装置であつて、 前記合焦検出領域内における被写体位置を検出して前記
   合焦検出領域を移動する領域移動手段と、 撮影状態に応じて前記合焦検出領域の大きさ、移動範囲
   、移動応答速度の少なくとも１つの設定値を可変する第
   １の制御手段と、 撮影モードに応じて前記制御手段の制御動作を規制し、
   所定の撮影モードのとき、前記第１の制御手段による前
   記設定値を所定の値に固定する第２の制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。