JPH052127A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

自動焦点調節装置

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JPH052127A
JPH052127A JP3178780A JP17878091A JPH052127A JP H052127 A JPH052127 A JP H052127A JP 3178780 A JP3178780 A JP 3178780A JP 17878091 A JP17878091 A JP 17878091A JP H052127 A JPH052127 A JP H052127A
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    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals

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Abstract

(57)【要約】 【目的】撮影レンズを安定に駆動して移動被写体に追尾
させる自動焦点調節装置を提供する。 【構成】ある時間間隔で電荷を蓄積し、焦点検出信号を
出力する電荷蓄積型光電変換手段101と、この毎回の
電荷蓄積終了後に、その焦点検出信号に基づいて撮影レ
ンズのデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出手
段102と、少なくともこのデフォーカス量に基づい
て、移動被写体に追尾して撮影レンズを駆動するための
レンズ駆動方向および駆動量を演算する駆動量演算手段
103と、このレンズ駆動方向および駆動量に従って撮
影レンズを駆動する駆動手段104とを備えた自動焦点
調節装置に、駆動量演算手段103によって演算された
レンズ駆動方向および駆動量を、光電変換手段101の
次回の電荷蓄積終了以後に駆動手段104に出力して撮
影レンズを駆動させる制御手段105を備え、移動被写
体に撮影レンズを追尾させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラなどの自動焦点
調節装置に関し、特に、移動被写体に対し常に合焦状態
にするように撮影レンズを追尾駆動するものである。
【0002】
【従来の技術】電荷蓄積型光電変換素子(以下、AFセ
ンサと呼ぶ)の電荷蓄積期間中も、撮影レンズの合焦位
置へのサーボ駆動(以下、AFサーボと呼ぶ)を行なっ
て、移動被写体に対する追尾性能を向上させる、いわゆ
る“オ−バラップサーボ”機能を備えた自動焦点調節装
置が知られている(例えば、特開平2−146010号
公報参照)。
【0003】また本出願人は、オ−バラップサーボを行
いながら被写体の運動を検出し、被写体の位置を予測し
て撮影レンズの駆動を行う、いわゆる“オ−バラップ予
測駆動”機能を備えた自動焦点調節装置を特願平2−2
56677号で提案した。
【0004】図11は、オ−バラップ予測駆動の方法を
説明する図である。図において、横軸は時間tであり、
縦軸は光軸上の距離Zである。線図Qは、撮影レンズと
被写体の結像位置との光軸上の距離を示し、被写体の移
動にともなって変化する。一方、線図Lは、撮影レンズ
とフィルム面との光軸上の距離を示す。従って、QとL
の差はデフォ−カス量Dを示す。また、t(n),t(n-1)
などで示す時刻は、電荷蓄積型AFセンサの各蓄積期間
のほぼ中央時刻であり、これらの時刻の両側の縦軸Zと
平行な直線で囲まれる期間が電荷蓄積期間である。D(n
-1),D(n)は、時刻t(n-1),t(n)におけるデフォ−カ
ス量を示す。以下では、測距時刻を例えば時刻t(n)と
表現するが、実際には電荷蓄積型AFセンサを用いる限
り、測距のための電荷蓄積期間が必要である。なお本明
細書では、測距とは電荷蓄積型AFセンサの電荷蓄積動
作を意味するものとする。また、後述するオーバーラッ
プサーボの説明図においても、縦軸,横軸,線図Qおよ
び線図Lは本図と同じものである。
【0005】図から明かなように、時刻t(n-1)から時
刻t(n)までの被写体の結像面の移動量P(n)は、時刻t
(n)の測距で得られるデフォ−カス量D(n),前回のデフ
ォ−カス量D(n-1)、およびこの間の撮影レンズの移動
量M(n)から求められる。 P(n)=D(n)+M(n)−D(n-1) ・・・(1) 従って、被写体の像面移動速度S(n)は、 S(n)=P(n)/{t(n)−t(n-1)} ・・・(2) となる。ここで、測距周期{t(n+1)−t(n)}が毎回ほ
ぼ等しいとすると、時刻t(n)から次回の測距時刻t(n+
1)までの被写体の移動量もP(n)と予想できる。
【0006】AFセンサの電荷蓄積終了からデフォ−カ
ス量算出までには、CCDのデ−タ転送時間やデフォー
カス量の演算時間がかかる。通常、オ−バラップサ−ボ
ではこの期間中も撮影レンズが駆動されるため、算出さ
れたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を求める時
に、この期間中の撮影レンズの移動量を考慮して補正す
る必要がある。今、時刻t(n)の測距によるデフォ−カ
ス量の演算終了時刻をtm(n)とし、時刻t(n)から時刻
tm(n)までの撮影レンズの移動量をPD(n)とする
と、時刻tm(n)におけるレンズ駆動量、つまり次回の
測距時のデフォーカス量が0となるようなサ−ボすべき
総合駆動量V(n)は、次のようにして算出される。すな
わち、総合駆動量V(n)は、時刻t(n)で測距されたデフ
ォ−カス量D(n)に、時刻t(n)から次回の測距時刻t(n
+1)までの被写体の予想移動量P(n)を加算し、時刻t
(n)からデフォーカス量演算終了時刻tm(n)までのレン
ズ駆動量PD(n)を差し引いて求められる。 V(n)=D(n)+P(n)−PD(n) =2D(n)+M(n)−D(n-1)−PD(n) ・・・(3)
【0007】撮影レンズが、演算終了時刻tm(n)から
次回の測距開始までの期間中に、(3)式により算出さ
れた総合駆動量V(n)に従って、図の線図L1に沿って
駆動されるとすれば、次回の測距時のデフォ−カス量D
(n+1)はほぼ0となる。しかし、時刻tm(n)でデフォー
カス量が算出された後、すぐに次回の測距を始めるた
め、時刻tm(n)から次回の測距開始までの期間は極め
て短時間であり、その期間中に撮影レンズを駆動するこ
とはモータパワーに限界があり困難である。通常、撮影
レンズは図中の破線L2に沿って駆動され、次回の測距
開始時刻までに(3)式で算出された総合駆動量V(n)
のレンズ駆動が完了しない。この結果、毎回、デフォー
カス量が算出されるたびに、(3)式の総合駆動量V
(n)をサーボの目標量として制御をリフレッシュして
も、撮影レンズは移動被写体に追いつけないことにな
る。
【0008】この問題を解決するため、上述した特願平
2−256677号では、総合駆動量V(n)を算出する
時に差引かれた補正量、すなわち時刻t(n)から時刻tm
(n)までのレンズ移動量PD(n)を無視し、 V(n)=D(n)+P(n)=2D(n)+M(n)−D(n-1) ・・・(4) によって算出される総合駆動量V(n)だけサーボするこ
とを提案している。この結果、図中の線図L3に示すよ
うに、時刻t(n+1)における被写体の予想位置よりPD
(n)だけ余分に撮影レンズが駆動され、より線図Qに接
近する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た後者の自動焦点調節装置では、次のような問題があ
る。すなわち、従来装置では、レンズ駆動量の算出に際
してデフォーカス量演算期間中のレンズ移動量を考慮し
て補正していないので、その分だけ多く撮影レンズが駆
動され、ついにはある測距時刻に撮影レンズが被写体を
追越してしまうことになる。さらにその状態でも、次の
サーボリフレッシュ時にデフォーカス量演算期間中のレ
ンズ駆動量を考慮しないので、いずれは撮影レンズが被
写体をかなり追越した状態になり、上述した(4)式で
算出される総合駆動量が負の値になる。この状態ではじ
めて、撮影レンズが被写体に追随する正常な状態に戻る
まで、レンズ駆動をいったん停止する。この結果、撮影
レンズは、被写体を追越しては停止し、追越しては停止
するというように、ぎくしゃくとした不安定な動きにな
る。
【0010】本発明の目的は、撮影レンズを安定に駆動
して移動被写体に追尾させる自動焦点調節装置を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】クレーム対応図である図
1(a)に対応づけて請求項1の発明を説明すると、請
求項1の発明は、撮影レンズを介して受光した焦点検出
光束に応じてある時間間隔で電荷を蓄積し、焦点検出信
号を出力する電荷蓄積型光電変換手段101と、この光
電変換手段101の毎回の電荷蓄積終了後に、その焦点
検出信号に基づいて撮影レンズによる焦点検出光束の結
像面と予定結像面とのズレ量とズレ方向でなるデフォー
カス量を算出するデフォーカス量算出手段102と、少
なくともデフォーカス量算出手段102から出力される
デフォーカス量に基づいて、移動被写体に追尾して撮影
レンズを駆動するためのレンズ駆動方向および駆動量を
演算する駆動量演算手段103と、この駆動量演算手段
103により演算されたレンズ駆動方向および駆動量に
従って撮影レンズを駆動する駆動手段104とを備えた
自動焦点調節装置に適用される。そして、駆動量演算手
段103によって演算されたレンズ駆動方向および駆動
量を、光電変換手段101の次回の電荷蓄積終了以後に
駆動手段104に出力して撮影レンズを駆動させる制御
手段105を備え、これにより、上記目的を達成する。
また請求項2の発明は、少なくとも光電変換手段101
のN回目の電荷蓄積終了時に算出されたデフォーカス量
に基づいて、撮影レンズをN+2回目の電荷蓄積時に合
焦させるためのレンズ駆動方向および駆動量を演算する
駆動量演算手段103Aを備える。さらに請求項3の発
明は、シャッターレリーズ後からフィルム露光までのレ
リーズ遅延時間中の被写体移動量を予想してレンズ駆動
方向および駆動量を演算する駆動量演算手段103Bを
備える。請求項4の発明は、レリーズ遅延時間中の被写
体移動量の予想分の内の一部を補正してレンズ駆動方向
および駆動量を演算する駆動量演算手段103Cを備え
る。請求項5の発明は、駆動量演算手段103〜103
Cで演算された今回のレンズ駆動方向が前回のレンズ駆
動方向と異なる時は、駆動手段104に今回のレンズ駆
動方向および駆動量を出力しない制御手段105Aを備
える。クレーム対応図である図1(b)に対応づけて請
求項6の発明を説明すると、請求項6の発明は、撮影レ
ンズを介して受光した焦点検出光束に応じてある時間間
隔で電荷を蓄積し、焦点検出信号を出力する電荷蓄積型
光電変換手段201と、この光電変換手段201の毎回
の電荷蓄積終了後に、その焦点検出信号に基づいて撮影
レンズによる焦点検出光束の結像面と予定結像面とのズ
レ量とズレ方向でなるデフォーカス量を算出するデフォ
ーカス量算出手段202と、少なくともデフォーカス量
算出手段202から出力されるデフォーカス量に基づい
て、移動被写体に追尾して撮影レンズを駆動するための
レンズ駆動方向および駆動量を演算する第1の駆動量演
算手段203と、撮影レンズの実際の移動方向および移
動量を検出するレンズ移動量検出手段204と、第1の
駆動量演算手段203により演算されたレンズ駆動方向
および駆動量に従って撮影レンズを駆動する駆動手段2
05とを備えた自動焦点調節装置に適用される。そし
て、レンズ移動量検出手段204によって検出された撮
影レンズの移動方向および移動量を積算する移動量積算
手段206と、第1の駆動量演算手段203によって演
算されたレンズ駆動方向および駆動量に、移動量積算手
段206で積算された移動方向および移動量の積算値を
加算してレンズ駆動目標を演算する第2の駆動量演算手
段207とを備え、駆動手段205は、第2の駆動量演
算手段207によって演算されたレンズ駆動目標に従っ
て撮影レンズを駆動する。請求項7の発明は、撮影レン
ズの所定の移動量ごとにパルス信号を発生するエンコー
ダーから成るレンズ移動量検出手段204Aと、レンズ
移動量検出手段204Aからのパルス信号をカウントし
て撮影レンズの移動方向および移動量を積算するパルス
カウンタから成る移動量積算手段206Aと、第1の駆
動量演算手段203によって演算されたレンズ駆動方向
および駆動量を、所定の駆動量を単位とするパルス数に
換算し、このパルス数に移動量積算手段206Aでカウ
ントされたパルスカウント値を加算してレンズ駆動目標
を演算する第2の駆動量演算手段207Aとを備える。
請求項8の発明は、第2の駆動量演算手段207Aで演
算された今回のレンズ駆動目標の駆動方向が、前回のレ
ンズ駆動目標の駆動方向と異なる時は、今回のレンズ駆
動目標に従って撮影レンズを駆動しない駆動手段205
Aを備える。
【0012】
【作用】請求項1では、制御手段105が、駆動量演算
手段103によって演算されたレンズ駆動方向および駆
動量を、光電変換手段101の次回の電荷蓄積終了以後
に駆動手段104に出力して撮影レンズを駆動させる。
請求項2では、駆動量演算手段103Aが、少なくとも
光電変換手段101のN回目の電荷蓄積終了時に算出さ
れたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズをN+2回
目の電荷蓄積時に合焦させるためのレンズ駆動方向およ
び駆動量を演算する。請求項3では、駆動量演算手段1
03Bが、シャッターレリーズ後からフィルム露光まで
のレリーズ遅延時間中の被写体移動量を予想してレンズ
駆動方向および駆動量を演算する。請求項4では、駆動
量演算手段103Cが、レリーズ遅延時間中の被写体移
動量の予想分の内の一部を補正してレンズ駆動方向およ
び駆動量を演算する。請求項5では、制御手段105A
が、駆動量演算手段103〜103Cで演算された今回
のレンズ駆動方向が前回のレンズ駆動方向と異なる時
は、駆動手段104に今回のレンズ駆動方向および駆動
量を出力しない。請求項6では、第2の駆動量演算手段
207が、第1の駆動量演算手段203によって演算さ
れたレンズ駆動方向および駆動量に、移動量積算手段2
06で積算された移動方向および移動量の積算値を加算
してレンズ駆動目標を演算し、駆動手段205は、第2
の駆動量演算手段207によって演算されたレンズ駆動
目標に従って撮影レンズを駆動する。請求項7では、移
動量積算手段206Aが、レンズ移動量検出手段204
Aからのパルス信号をカウントして撮影レンズの移動方
向および移動量を積算し、第2の駆動量演算手段207
Aが、第1の駆動量演算手段203によって演算された
レンズ駆動方向および駆動量を、所定の駆動量を単位と
するパルス数に換算し、このパルス数に移動量積算手段
206Aでカウントされたパルスカウント値を加算して
レンズ駆動目標を演算する。請求項8では、駆動手段2
05Aが、第2の駆動量演算手段207Aで演算された
今回のレンズ駆動目標の駆動方向が、前回のレンズ駆動
目標の駆動方向と異なる時は、今回のレンズ駆動目標に
従って撮影レンズを駆動しない。
【0013】
【実施例】図2は、一実施例の構成を示すブロック図で
ある。図において、撮影レンズ1を透過した被写体から
の焦点検出光束は、カメラ本体内に設けたCCDなどの
AFセンサ2上に結像し、AFセンサ2からの光像信号
はインタフェース3を介してシステム全体の制御を行う
マイクロコンピュータ(以下、CPUと呼ぶ)4へ送ら
れる。
【0014】AFセンサ2上に投影される焦点検出光束
の光像パタ−ンは、インタフェース3でA/D変換され
てCPU4に出力されるか、またはインタフェース3で
適当な信号レベルに増幅され、CPU4に内蔵されたA
/D変換器により直接A/D変換される。CPU4は、
ディジタル信号に変換された光像パタ−ンを所定のアル
ゴリズムで処理してデフォ−カス量を算出し、このデフ
ォーカス量に基づいて撮影レンズ1を合焦させるための
レンズ駆動量を算出する。ここでは、具体的なデフォ−
カス量検出のための光学的な原理や、アルゴリズムにつ
いては既に周知であるため、説明を省略する。
【0015】撮影レンズ1には、その移動量をモニタす
るためのエンコ−ダ6が設けられており、撮影レンズ1
が光軸に沿って一定量移動する毎にエンコ−ダ6はパル
スを発生する。CPU4は、算出されたレンズ駆動量を
ドライバ5へ出力してサーボモータ7を駆動し、撮影レ
ンズ1を合焦方向に駆動する。さらにCPU4は、エン
コ−ダ6からのフィ−ドバックパルスによって撮影レン
ズ1の移動量をモニタし、デフォ−カス量に相当するパ
ルス数だけのフィードバックパルスをカウントすると、
サーボモ−タ7の駆動を停止する。通常、エンコ−ダ6
は、サーボモ−タ7の回転軸や減速ギアの一部に付設し
たフォトインタラプタなどで構成され、撮影レンズ駆動
用モ−タ7の回転を検出する。
【0016】ここで、デフォ−カス量とは、図3に示す
ように撮影レンズ1を透過した焦点検出光束が結像する
面(結像面)と、フィルム面(予定結像面)との相対的
な像面ズレ量△Zであり、撮影レンズ1を合焦させるた
めに必要なレンズ移動量とほぼ等しい。従って、光像を
フィルム面に結像させる(合焦させる)ため、前ピン状
態の時は、デフォ−カス量△Zαだけ撮影レンズ1を後
に駆動し、後ピン状態の時は、デフォ−カス量△Zβだ
け撮影レンズ1を前に駆動する。なお、厳密にはデフォ
−カス量△Zとレンズ駆動量とは一致しないが、本明細
書では両者は等しいものとする。
【0017】図4は、本発明のオーバーラップ予測駆動
を説明する図である。図11に示す従来装置と同様に、
時刻t(n)における測距結果のデフォーカス量D(n)が、
時刻tm(n)で算出される。しかし、本発明では、時刻
tm(n)でサーボのリフレッシュを行なわず、演算結果
のデフォーカス量D(n)を記憶するだけとする。またこ
の時、前回のサーボを実行中であればそのまま継続し、
次回の測距時刻t(n+1)の測距期間中も引続きそのサー
ボを継続する。そして、次回の測距時刻t(n+1)の測距
が終了した直後の時刻tr(n)で、サーボリフレッシュ
を行なう。つまり、ある測距結果に基づくサーボ目標の
リフレッシュを、その次の測距が終了するまで待つ。
【0018】なお従来は、ある測距結果に基づいて撮影
レンズ1を駆動する場合、通常、エンコ−ダ6からのパ
ルス信号を計数するカウンタを増算型のときはゼロクリ
ア、減算型のときにはプリセットしていた。これは、サ
−ボリフレッシュ時に、レンズ駆動量に相当するパルス
数をカウンタの比較値あるいはプリセット値として設定
することが、レンズ駆動量の目標の設定となるため、制
御上わかりやすいからであった。しかし、本実施例では
レンズの駆動量を示すエンコ−ダ6からのモニタパルス
をカウンタで単純に累積加算して行き、サ−ボのリフレ
ッシュの度にリセットやプリセットをしないこととす
る。これは、レンズの駆動量を示すエンコ−ダ6からの
モニタパルスをカウンタで単純に累積加算して行き、サ
−ボのリフレッシュの度にそのカウント値を操作をしな
いようにすればよい。以下では、この方式をリニアカウ
ント方式と呼ぶ。また制御システムは、レンズ駆動量の
積算値をいつでも読み出せるものとする。このようにす
ると、カウンタの値は撮影レンズ1の光軸上のある位置
に対応するが、これは撮影レンズ1とフィルム面との距
離も示すことになる。上述した図11では、縦軸をレン
ズとフィルム面、あるいは被写体との距離[mm]として表
示したが、リニアカウント方式では、縦軸をカウンタの
値として、例えば、時刻t(n)におけるカウント値をC
(t(n))と表現する。なお、光軸方向の像面移動量[mm]
は、その撮影レンズ固有のエンコーダ1パルス当りの比
例計数をパルス数に乗じて求めることができる。
【0019】図4の右側の縦軸は、撮影レンズ1と被写
体の位置をエンコ−ダ6からのパルス数でスケ−リング
したものである。特に、撮影レンズ1がある特定の位置
にある時に、カウンタの値が所定の値となるように初期
設定すれば(例えば、無限遠にある被写体へ撮影レンズ
1が合焦している時に、カウント値が0となるよう
に)、カウンタの値から被写体までの絶体距離を求める
こともできるが、ここでは単に撮影光学系の移動量、つ
まりレンズ位置の変化量を測定できればよいので、この
ような作業は必要ない。つまり、本発明では、パルス数
の絶対値に特に意味はなく、ふたつのカウント値の差分
がその期間中のレンズ移動量を示すことを利用する。
【0020】また本出願人は、上述した特開平2−14
6010号公報で、オ−バラップサ−ボ中の測距系の平
均測距位置の算出方法の開示を行ったが、この測距位置
はカウント値に対する相対値で計算される。これは、測
距中の平均的レンズ位置がパルスカウント値C(t(n))
として計算されることを示したものであり、リニアカウ
ント方式との整合性がよい。これより(1)式中の二つ
の測距時刻の間のレンズの移動量M(n)は、 M(n)=f{C(t(n))−C(t(n-1))} ・・・(5) と表せる。ここで、f{}は、パルス数を距離[mm]に変
換する関数であり、上述したように、実質的には{C
(t(n))−C(t(n-1))}にある係数を乗じて近似す
ることができる。この係数は、それぞれの撮影レンズに
よって異なる固有のものである。また、これから上記
(2)式で与えられ被写体像面速度S(n)は容易に求め
られる。
【0021】図4において、時刻t(n)におけるデフォ
ーカス量D(n)を時刻t(n+1)の測距終了時まで記憶して
おき、時刻tm(n)でサーボリフレッシュを行なわない
としても、一般的には、時刻t(n+1)の測距終了時まで
の間も撮影レンズ1は前回のサ−ボによって移動してい
る。サ−ボリフレッシュ時刻tr(n)のカウンタ値がC
(tr(n))で、時刻t(n)の測距中の平均測距位置がカ
ウンタ値でC(t(n))であったとすれば、この間の移
動量EC(n)は、 EC(n)=C(tr(n))−C(t(n)) ・・・(6) と表せる。ただし、これはパルスカウント換算でのレン
ズ移動量であり、[mm]単位での光軸方向の移動量E
(n)は、上述したように変換関数f{}により、 E(n)=f{EC(n)} ・・・(7) となる。
【0022】このように、リニアカウント方式は、各時
刻のレンズ位置をすべてカウンタの値として同じスケ−
ル上に表現でき、極めて都合がよい。もちろん、毎回の
サ−ボリフレッシュの度にカウント値をクリアするこれ
までの方法でも、マイクロコンピュータで毎回算出され
るレンズ駆動量を積算すれば可能であるが、繁雑であ
り、デ−タ処理上、リニアカウント方式が明らかに優れ
ている。ただし、リニアカウント方式では、サーボリフ
レッシュ時にサ−ボ目標の設定を行なう場合、デフォー
カス量に基づいて算出されたレンズ駆動量を相当するパ
ルス数に換算し、これにカウンタの値を加算する必要が
ある。これがカウンタ値で表した新しいレンズ駆動の目
標位置となる。
【0023】時刻tr(n)におけるサ−ボリフレッシュ
時のサ−ボ目標位置は、さらにその次の時刻t(n+2)に
おける測距時刻の被写体予想位置Q(t(n+2))であ
る。この位置は、測距時刻t(n)の被写体位置Q(t
(n))に、時刻t(n)から時刻t(n+2)までの被写体移動
予想量P(n)を加算して求められる。すなわち、被写体
移動予想量P(n)は、測距周期の2回分の時間{t(n+
2)−t(n)}に被写体像面速度S(n)を乗じて得られる。 P(n)={t(n+2)−t(n)}×S(n) ・・・(8) ここで、{t(n+2)−t(n)}は、過去の測距周期から推
定するのが適切であり、例えば、{t(n+2)−t(n)}=
{t(n)−t(n-2)}と仮定すればよい。
【0024】時刻t(n)におけるレンズ位置が、デフォ
−カス量D(n)だけ被写体位置Q(n)より遅れていたこ
とと、時刻t(n)から時刻tr(n)までのレンズ移動量が
(7)式より得られるから、時刻tr(n)で駆動すべき
総合駆動量V(n)は、 V(n)=D(n)+{t(n+2)−t(n)}×S(n)−E(n) ・・・(9) となる。
【0025】このように、サ−ボリフレッシュを次の測
距直後まで遅らせると、それから時刻t(n+2)の測距開
始までの時間をレンズ駆動のために最大限に使うことが
できる。この期間内に目標とするレンズ駆動量を駆動し
てしまうことができれば、図中の線図U1で示すよう
に、時刻t(n+2)における測距結果のデフォーカス量D
(n+2)はほぼ0となる。また、線図U2で示すように、
レンズ駆動が時刻t(n+2)での測距開始までに終ってい
ない場合は、撮影レンズ1が被写体にやや遅れているこ
ととなる。この場合は、時刻t(n+2)における測距はレ
ンズ駆動とオ−バラップして行われる。時刻t(n+2)に
おける測距期間中にサ−ボが終了する場合もあるが、い
ずれにしても、この測距終了後の時刻tr(n+1)で、前
回と同様に時刻t(n+1)の測距結果に基づくサ−ボリフ
レッシュが行なわれる。従って、この方法によって、基
本的には撮影レンズ1を被写体にほぼ安定して追従させ
ることが可能となり、被写体が一様に運動していて測距
が正確に行なわれるならば、撮影レンズ1が被写体から
大きく遅れたり、あるいは撮影レンズが被写体を追い越
すことはない。
【0026】しかし、実際には被写体の不規則な運動,
測距誤差,撮影レンズ1の駆動制御上の問題などによっ
て、撮影レンズ1が被写体を追い越すことがある。この
追越し量が大きいと、サ−ボリフレッシュ時に(9)式
で算出される総合駆動量V(n)が負になる。つまり、時
刻tr(n)において、撮影レンズ1が時刻t(n+2)での被
写体予想位置を追い越してしまうこともありえる。この
時は、レンズ駆動の一様性やレンズ駆動系の機械的なバ
ックラッシュの悪影響を考慮して、撮影レンズ1を逆方
向に駆動するのは避け、とりあえずレンズ駆動を停止す
るか、その時点のサ−ボ目標を維持するのがよい。被写
体が同一方向に移動している限り、その後の測距時刻に
はふたたび撮影レンズ1が被写体に追随する正常な状態
に戻り、通常のオ−バラップ予測駆動に戻る。
【0027】上記(9)式は、過去の測距結果と撮影レ
ンズ1の移動量とから被写体の像面速度S(n)を計算
し、これから時刻t(n+2)の被写体位置を予測してレン
ズ駆動量を求めるものである。時刻t(n+2)は、時刻t
r(n)でサーボのリフレッシュを行なう時点では未来の
予測時刻であるため、上述したように、 t(n+2)−t(n)=2×{t(n+1)−t(n)}=2×{t(n)−t(n-1)} ・・・(10) と仮定して計算を行なうのが適当である。従って、上記
(1),(2),(9),(10)式から、撮影レンズ
1の総合駆動量V(n)は、 V(n)=D(n)+{t(n+2)−t(n)}×S(n)−E(n) =D(n)+2×{t(n)−t(n-1)}×P(n)/{t(n)−t(n-1)}−E(n) =D(n)+2×P(n)−E(n) =D(n)+2×{D(n)+M(n)−D(n-1)}−E(n) =3D(n)−2D(n-1)+2M(n)−E(n) ・・・(11) となる。(11)式には時間が含まれず、また除算もな
いので計算が非常に簡単となる利点がある。
【0028】上述した特願平2−256677号では、
被写体像面速度の検出精度を向上させるため、(2)式
のように連続した2回の測距から被写体像面速度を計算
せず、2周期以上離れた測距データから被写体像面速度
を算出することを提案したが、この場合でも(2)式を
わずかに変更するだけでよい。例えば、2周期で被写体
像面速度を算出する場合は、 P(n)=D(n)+M2(n)−D(n-2) ・・・(12) S(n)=P(n)/{t(n)−t(n-2)} ・・・(13) t(n+2)−t(n)=t(n)−t(n-2) ・・・(14) ここで、M2(n)は、t(n-2)からt(n)の間に撮影レンズ
1が移動した距離を示す。(12),(13),(1
4)式を(9)式に代入すると、 V(n)=2D(n)−D(n-2)+M2(n)−E(n) ・・・(15) が得られる。図5は、測距2周期で被写体像面速度を算
出する場合の図である。3周期以上離れた測距デ−タか
ら被写体像面速度を算出する場合も同様なので省略す
る。
【0029】これまでは、測距予想時刻に合焦状態にな
ることを目的として理論を進めてきた。しかし、特願平
2−256677号でも述べたように、カメラがレリー
ズされてから実際にフィルムの露光が行なわれるまでに
は、ミラーアップや絞りの制御などのために60〜10
0ms程度の時間がかかる。このレリーズ遅延期間中に
も被写体が移動するので、レリーズ後、この期間中の被
写体移動量に対して撮影レンズ1を駆動する必要があ
る。また、レンズ駆動にはその駆動量に応じた時間がか
かるため、露光開始までにこの駆動が終了していなけれ
ばならない。従って、レリーズ後のレンズ駆動量は少な
いことが好ましい。そこで、このレリーズ後のレンズ駆
動量を加算し、測距終了後のレンズ駆動目標を次回の測
距時刻における被写体予想位置よりさらに先に設定す
る。この結果、撮影レンズ1は、レリーズ後のレンズ駆
動量を含めて駆動され、被写体を追越すようにサーボさ
れる。具体的には、レリーズ後のレンズ駆動量の補正量
δを上記(9)式に加算し、 V(n)=D(n)+{t(n+2)−t(n)}×S(n)−E(n)+δ ・・・(16) とする。レリーズ開始から露光開始までの遅延時間をt
dとすると、補正量δは、 δ=td×S(n) ・・・(17) である。
【0030】上記の駆動方法は、サーボリフレッシュ時
にレリーズ後の被写体移動量を見込んでレンズ駆動する
ことを意味する。しかし、被写体像面速度S(n)が速い
場合や、カメラによって遅延時間tdが大きい場合に
は、補正量δが大きくなり、ファインダー上の像もぼけ
てくるため、上記(17)式で算出される量をそのまま
補正量δとするのは過剰補正となるおそれがある。そこ
で実際には、(17)式で算出された中の適当な分だけ
を補正量δとして決定する。すなわち、 δ=η×td×S(n) ・・・(18) ただし、0<η<1。とする。この(18)式を(1
6)式に代入して、 V(n)=D(n)+{t(n+2)−t(n)+η×td}×S(n)−E(n) ・・(19) このように、常に被写体より撮影レンズ1を先に出すよ
うにサーボすることによって、レリーズ後の駆動量を少
なくできるため、補正を加えない場合に比べ、より高速
で移動する被写体をレリーズ後の露光時刻に合焦させる
ことができる。図6は、レリーズ遅延時間中の駆動量に
対する補正量δを加算して撮影レンズ1を駆動した時の
様子を示す図である。撮影レンズ1は、平均的に被写体
を追越して駆動される。
【0031】図7,図8は、CPU4で実行される焦点
調節制御のフローチャートである。これらのフローチャ
ートにより、実施例の動作を説明する。ステップS1に
おいて、AFセンサ2の電荷蓄積を開始させ、ステップ
S2で、不図示のモニタ用受光素子の出力レベルに基づ
いてAFセンサ2の蓄積時間の終了を判別する。なお電
荷蓄積時間は、被写体輝度が明るいほど短く制御され
る。蓄積終了が判別されると、ステップS3で、AFセ
ンサ2の蓄積を終了する。続くステップS4で、AFセ
ンサ2から出力される焦点検出信号をA/D変換し、ス
テップS5で、追尾サーボ中であることを示すフラグX
がセットされているか否かを判別する。フラグXがセッ
トされていればステップS6へ進み、そうでなければス
テップS9へ進む。なおフラグXの設定は、後述する動
体判定テストの結果に基づいて行ない、実際にレンズ駆
動をしていない時でも追尾サ−ボ中であればX=1とす
る。
【0032】ステップS6で、例えば(9)式によって
総合駆動量V(n)を計算する。ステップS7で、撮影レ
ンズ1の駆動方向がそれ以前の駆動方向と同方向である
か否かを判別し、同方向であればステップS8へ進み、
そうでなければステップS9へ進む。ステップS8で、
レンズ駆動量を上記ステップで算出された総合駆動量V
(n)で更新し、サ−ボを開始する。なおこの時、前回の
サ−ボが完了していなければそれを引き継ぎ、完了して
いれば再び更新された新しい駆動量V(n)に従ってレン
ズ駆動を行なう。なお、上記ステップS7で撮影レンズ
1の駆動方向が反転した時は、これは撮影レンズ1が被
写体の予測位置を追い越してしまったことを意味するの
で、上述したように敢えて駆動方向を逆転することは避
け、前回のサ−ボ目標を更新せずにおく。また、上記ス
テップS5で追尾サ−ボ中ではないと判別された時も、
当然、ステップS8のサ−ボ目標の更新をスキップす
る。
【0033】ステップS9で、AF演算を行う。AF演
算とは、上記ステップS4でメモリに格納されたAFセ
ンサ2の出力のAD変換デ−タに対して、然るべきアル
ゴリズムを適用することによりデフォ−カス量を算出す
ることであるが、この演算期間中もレンズ駆動が平行し
て行われる。ステップS10で、アルゴリズムが成功し
たか否かを判別し、成功すれば図8のステップS11へ
進み、そうでなければステップS1へ戻る。ここで、ア
ルゴリズムの失敗は、被写体が低コントラストであった
り、AFセンサ2の出力レベルが不適当な場合などに起
きる。アルゴリズムが成功すると図8のステップS11
で、得られたデフォ−カス量D(0)の記憶や最新の被写
体像面速度S(0)の計算のほか、次回の被写体像面速度
演算のために、デフォ−カス量、測距時刻、測距時のパ
ルスカウント値(レンズ位置)の一組みで構成される過
去数世代の測距デ−タを更新する。具体的には、記憶領
域中の一番古い世代のデ−タを捨てて、新しく得た1組
のデ−タを記憶する。このようにすれば、CPU4のメ
モリの使用量を少なくすることができる。何世代分を記
憶するかは、特開平2−146010号公報で開示した
が、被写体像面速度の算出を最大で何世代前の測距デ−
タに基づいて算出するかによる。このほか、ステップS
11では、被写体像面速度S(n)の履歴も同様に更新す
る。
【0034】ステップS12で、後述する図9,図10
に示す動体判定テストのサブルーチンを実行する。そし
てステップS13で、動体か否かを判別し、動体であれ
ばステップS14へ進み、そうでなければステップS1
6へ進む。ステップS14では、現在、追尾サ−ボ中で
あるか否かを判別し、追尾サーボ中であれば図7のステ
ップS1へ戻り、追尾サ−ボ中でなければステップS1
5へ進む。追尾サ−ボ中の場合は、上述したように、ス
テップS8でサ−ボ目標を更新するが、応答性をよくす
るため、初めて追尾サ−ボに入るこのときだけ、とりあ
えず静止被写体としてサ−ボ目標を計算し、通常のオ−
バラップサ−ボと同様のサ−ボを行うべくステップS1
5以降へ進む。ステップS15では、フラグXをセット
し、一方、ステップS16では、フラグXをリセットす
る。ステップS17で、測距時刻からデフォーカス量演
算終了時刻までのレンズ移動量をデフォ−カス量から差
し引いて補正する。具体的には、(9)式において被写
体像面速度を0として総合駆動量V(n)を算出する。 V(n)=D(n)−E(n) ・・・(20) ステップS18で、算出された総合駆動量V(n)でサー
ボ目標を更新し、図7のステップS1へ戻る。
【0035】次に、図9,図10により、上述した特願
平2−256677号で開示した動体判定について簡単
に説明する。ステップS21〜S24は、図7のステッ
プS1〜S4と同様であり説明を省略する。ステップS
25で、AFアルゴリズムにしたがってデフォーカス量
を演算し、続くステップS26で、(13)式により被
写体像面速度S(n)を算出する。ステップS27で、
(4)式によりレンズ駆動量V(n)を算出し、ステップ
S28で、駆動量V(n)を更新する。次に図10のステ
ップS29では、連続3回の被写体像面速度の極性が同
じこと、つまり被写体が撮影レンズ1に近づいているか
遠ざかっているかの判別が安定していることを検査し
て、全部一致しなければステップS36で静止被写体と
判別する。これによって、被写体が一方向に動いている
ことが検出される。
【0036】次に、ステップS30,S31,S32で
は、所定時間間隔を経て得られた被写体像面速度S
(n)をそれぞれのしきい値と比較する。すなわち、ス
テップS30ではS(0)>2mm/Secを、ステップS31
ではS(1)>1.5mm/Secを、ステップS32ではS(2)
>1mm/Secを判別する。ステップS30で、少なくも一
度は被写体が2mm/Secを越えたと判別されない限り、動
体とは判別されないことになり、またそれまでの速度の
履歴は、続くステップS30〜S32で、ある程度加速
的になっていればステップS35で動体と認識する。
【0037】非追尾状態から動体と認識して追尾サ−ボ
に入ると、これから抜けて通常のサ−ボとなるのは、ス
テップS33でS(0)≦1mm/Secと判定される場合であ
る。つまり一度追尾に入ると、追尾からは抜けにくく条
件が設定されている。この例では、少なくも一度は2mm/
Sec以上の速度が検出された被写体に対する追尾サ−ボ
は、1mm/Sec以下にならない限り維持される。追尾中
に、検出速度が1mm/Sec≦S(0)<2mm/Secの範囲にな
ると、それまでにステップS35で動体と認識して追尾
サ−ボに入っていれば、ステップS34が肯定されるか
ら、そのまま追尾サ−ボを続け、ステップS34で追尾
中と判定されないときには、ステップS36で静止被写
体と認識する。
【0038】このように、時刻t(n)における測距結果
のデフォーカス量と被写体像面速度とに基づいて、時刻
t(N+2)で撮影レンズが合焦するような総合駆動量を演
算し、次回の測距時刻t(n+1)後にこの総合駆動量でサ
ーボをリフレッシュするようにしたので、移動被写体に
対して撮影レンズを安定に追随させることができ、追尾
性能が向上する。また、レリーズ遅延時間中のレンズ移
動量を考慮して総合駆動量を算出するようにしたので、
レリーズ後の補正駆動量を少なくすることができ、従来
よりも高速で移動する被写体を露光時に合焦させること
ができる。
【0039】以上の実施例の構成において、AFセンサ
2が電荷蓄積型光電変換手段を、マイクロコンピュータ
4がデフォーカス量算出手段,駆動量演算手段,第1お
よび第2の駆動量演算手段,制御手段および移動量積算
手段を、エンコーダ6がレンズ移動量検出手段を、ドラ
イバー5およびモータ7が駆動手段をそれぞれ構成す
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、少なくとも電荷蓄積終了後に算出されたデフォー
カス量に基づいて、移動被写体に追尾して撮影レンズを
駆動するためのレンズ駆動方向および駆動量を演算し、
そのレンズ駆動方向および駆動量に従って次回の電荷蓄
積終了以後に撮影レンズを駆動するようにしたので、移
動被写体に対して撮影レンズを安定に追随させることが
でき、追尾性能が向上する。また請求項2の発明は、少
なくともN回目の電荷蓄積終了時に算出されたデフォー
カス量に基づいて、撮影レンズをN+2回目の電荷蓄積
時に合焦させるためのレンズ駆動方向および駆動量を演
算するようにしたので、N+1回目の電荷蓄積終了時か
らN+2回目の電荷蓄積開始時までの比較的長い時間で
撮影レンズを駆動させることができ、上記請求項1と同
様に追尾性能が向上する。さらに請求項3の発明によれ
ば、シャッターレリーズ後からフィルム露光までのレリ
ーズ遅延時間中の被写体移動量を予想してレンズ駆動方
向および駆動量を演算するようにしたので、速い移動速
度の被写体に対して露光時に撮影レンズを確実に合焦さ
せることができる。なお、請求項4の発明のように、レ
リーズ遅延時間中の被写体移動量の予想分の内の一部を
補正して、レンズ駆動方向および駆動量を演算するよう
にしても請求項3の発明と同様な効果が得られる。請求
項5の発明によれば、演算された今回のレンズ駆動方向
が前回の方向と異なる時は、今回演算されたレンズ駆動
方向および駆動量に従って撮影レンズを駆動しないよう
にしたので、撮影レンズが一様にスムーズに駆動され
る。請求項6の発明によれば、移動被写体に追尾して撮
影レンズを駆動するためのレンズ駆動方向および駆動量
を、撮影レンズの実際の移動方向および移動量の積算値
に加算してレンズ駆動目標を演算し、撮影レンズを駆動
するようにしたので、各時刻の撮影レンズの位置を共通
のスケール上に表すことができ、自動焦点調節における
レンズ駆動量などの演算が簡単になり、制御の応答性を
向上させることができる。さらに、請求項7の発明のよ
うに、エンコーダーを用いて撮影レンズの移動方向およ
び移動量を検出し、このエンコーダーからのパルス信号
をカウントして撮影レンズの実際の移動方向よび移動量
を積算し、この積算値に所定の駆動量を単位とするパル
ス数に換算したレンズ駆動方向および駆動量を加算して
レンズ駆動目標を算出し、撮影レンズを駆動するように
したので、上記請求項6の発明と同様な効果が得られ
る。請求項8の発明によれば、演算された今回のレンズ
駆動目標の駆動方向が前回のレンズ駆動目標の駆動方向
と異なる時は、今回の演算されたレンズ駆動目標に従っ
て撮影レンズを駆動しないようにしたので、撮影レンズ
が一様にスムーズに駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図1】クレーム対応図。
【図2】一実施例の構成を示すブロック図。
【図3】デフォーカス量を説明する図。
【図4】移動被写体に対する撮影レンズの追尾駆動方法
を説明する図。
【図5】移動被写体に対する撮影レンズの追尾駆動方法
を説明する図。
【図6】実施例装置による撮影レンズの追尾駆動の様子
を示す図。
【図7】移動被写体に対する撮影レンズの追尾駆動の制
御プログラム例を示すフローチャート。
【図8】移動被写体に対する撮影レンズの追尾駆動の制
御プログラム例を示すフローチャート。
【図9】動体判別プログラム例を示すフローチャート。
【図10】動体判別プログラム例を示すフローチャー
ト。
【図11】従来の移動被写体に対する撮影レンズの追尾
駆動方法を説明する図。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 AFセンサ 3 インタフェース 4 マイクロコンピュータ 5 ドライバー 6 エンコーダ 7 サーボモータ 101,201 電荷蓄積型光電変換手段 102,202 デフォーカス量算出手段 103,103A,103B,103C 駆動量演算手
段 104,205,205A 駆動手段 105,105A 制御手段 203 第1の駆動量演算手段 204,204A レンズ移動量検出手段 206,206A 移動量積算手段 207,207A 第2の駆動量演算手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮影レンズを介して受光した焦点検出光束
    に応じてある時間間隔で電荷を蓄積し、焦点検出信号を
    出力する電荷蓄積型光電変換手段と、この光電変換手段
    の毎回の電荷蓄積終了後に、その焦点検出信号に基づい
    て前記撮影レンズによる焦点検出光束の結像面と予定結
    像面とのズレ量とズレ方向でなるデフォーカス量を算出
    するデフォーカス量算出手段と、少なくとも前記デフォ
    ーカス量算出手段から出力されるデフォーカス量に基づ
    いて、移動被写体に追尾して前記撮影レンズを駆動する
    ためのレンズ駆動方向および駆動量を演算する駆動量演
    算手段と、この駆動量演算手段により演算されたレンズ
    駆動方向および駆動量に従って前記撮影レンズを駆動す
    る駆動手段とを備えた自動焦点調節装置において、前記
    駆動量演算手段によって演算されたレンズ駆動方向およ
    び駆動量を、前記光電変換手段の次回の電荷蓄積終了以
    後に前記駆動手段に出力して前記撮影レンズを駆動させ
    る制御手段を備えることを特徴とする自動焦点調節装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の自動焦点調節装置におい
    て、前記駆動量演算手段は、少なくとも前記光電変換手
    段のN回目の電荷蓄積終了時に算出されたデフォーカス
    量に基づいて、前記撮影レンズをN+2回目の電荷蓄積
    時に合焦させるためのレンズ駆動方向および駆動量を演
    算することを特徴とする自動焦点調節装置。
  3. 【請求項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、前記駆動量演算手段は、シャッター
    レリーズ後からフィルム露光までのレリーズ遅延時間中
    の被写体移動量を予想してレンズ駆動方向および駆動量
    を演算することを特徴とする自動焦点調節装置。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の自動焦点調節装置におい
    て、前記駆動量演算手段は、前記レリーズ遅延時間中の
    被写体移動量の予想分の内の一部を補正してレンズ駆動
    方向および駆動量を演算することを特徴とする自動焦点
    調節装置。
  5. 【請求項5】請求項1〜請求項4のいずれかに記載の自
    動焦点調節装置において、前記制御手段は、前記駆動量
    演算手段で演算された今回のレンズ駆動方向が前回のレ
    ンズ駆動方向と異なる時は、前記駆動手段に前記今回の
    レンズ駆動方向および駆動量を出力しないことを特徴と
    する自動焦点調節装置。
  6. 【請求項6】撮影レンズを介して受光した焦点検出光束
    に応じてある時間間隔で電荷を蓄積し、焦点検出信号を
    出力する電荷蓄積型光電変換手段と、この光電変換手段
    の毎回の電荷蓄積終了後に、その焦点検出信号に基づい
    て前記撮影レンズによる焦点検出光束の結像面と予定結
    像面とのズレ量とズレ方向でなるデフォーカス量を算出
    するデフォーカス量算出手段と、少なくとも前記デフォ
    ーカス量算出手段から出力されるデフォーカス量に基づ
    いて、移動被写体に追尾して前記撮影レンズを駆動する
    ためのレンズ駆動方向および駆動量を演算する第1の駆
    動量演算手段と、前記撮影レンズの実際の移動方向およ
    び移動量を検出するレンズ移動量検出手段と、前記第1
    の駆動量演算手段により演算されたレンズ駆動方向およ
    び駆動量に従って前記撮影レンズを駆動する駆動手段と
    を備えた自動焦点調節装置において、前記レンズ移動量
    検出手段によって検出された前記撮影レンズの移動方向
    および移動量を積算する移動量積算手段と、前記第1の
    駆動量演算手段によって演算されたレンズ駆動方向およ
    び駆動量に、前記移動量積算手段で積算された移動方向
    および移動量の積算値を加算してレンズ駆動目標を演算
    する第2の駆動量演算手段とを備え、前記駆動手段は、
    前記第2の駆動量演算手段によって演算されたレンズ駆
    動目標に従って前記撮影レンズを駆動することを特徴と
    する自動焦点調節装置。
  7. 【請求項7】請求項6に記載の自動焦点調節装置におい
    て、前記レンズ移動量検出手段は、前記撮影レンズの所
    定の移動量ごとにパルス信号を発生するエンコーダーか
    ら成り、前記移動量積算手段は、前記レンズ移動量検出
    手段からのパルス信号をカウントして前記撮影レンズの
    移動方向および移動量を積算するパルスカウンタから成
    り、前記第2の駆動量演算手段は、前記第1の駆動量演
    算手段によって演算された前記レンズ駆動方向および駆
    動量を、所定の駆動量を単位とするパルス数に換算し、
    このパルス数に前記移動量積算手段でカウントされたパ
    ルスカウント値を加算してレンズ駆動目標を演算するこ
    とを特徴とする自動焦点調節装置。
  8. 【請求項8】請求項6または請求項7に記載の自動焦点
    調節装置において、前記駆動手段は、前記第2の駆動量
    演算手段で演算された今回のレンズ駆動目標の駆動方向
    が、前回のレンズ駆動目標の駆動方向と異なる時は、前
    記今回のレンズ駆動目標に従って前記撮影レンズを駆動
    しないことを特徴とする自動焦点調節装置。
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