JPH08101335A

JPH08101335A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH08101335A
Application number: JP6237422A
Authority: JP
Inventors: Shozo Yamano; 省三山野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16
Also published as: US5585883A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、移動する被写体にピントを合わせ
る自動焦点調節装置に関し、高速かつ的確にピントを合
わせることを目的とする。【構成】レンズ駆動手段１と、デフォーカス量を検出
する焦点検出手段２と、被写体像の移動速度を算出する
像速度算出手段３と、デフォーカス量と被写体像の移動
速度とから露光時のデフォーカス量の予測値を算出する
動体予測手段４と、その予測値だけ撮影レンズを繰り出
す予測位置制御手段６と、デフォーカス量とデフォーカ
ス量の時間変化量とに応じ繰り出し量を制御する位置速
度制御手段５と、予測位置制御手段６の制御動作が露光
時までに完了可能か否かを判定する判定手段７と、レリ
ーズ前は予測位置制御手段６を選択し、レリーズ後は、
判定手段７が完了可能と判定すると予測位置制御手段６
を選択し、完了不可能と判定すると位置速度制御手段５
を選択する選択手段８とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動する被写体に対
し、自動的にピントを合わせる自動焦点調節装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、移動する被写体に対して、ピント
の自動調節を行う自動焦点調節装置が知られている。

【０００３】図１０（ａ）は、この種の自動焦点調節装
置によるピント調節を示す説明図である。本図におい
て、横軸は時間をとり、縦軸は例えば無限位置を基準と
したレンズの繰り出し量をとり、移動被写体に常にピン
トを合わせた時の理想的なレンズ繰り出し位置軌跡を
「被写体像の軌跡」とよび、実際のレンズ位置における
繰り出し量の軌跡を「レンズピント位置軌跡」とする。

【０００４】このような自動焦点調節装置では、撮影レ
ンズのピントずれ量（以下、「デフォーカス量」とい
う）を検出し、このデフォーカス量およびデフォーカス
量の時間変化量を制御偏差として、レンズの繰り出し機
構にフィードバックさせることにより、被写体像の軌跡
にピント位置軌跡を追従させる。

【０００５】この状態で、時刻Ｔnow にレリーズ釦が押
されると、レリーズ前に検出されたデフォーカス量およ
びデフォーカス量の時間変化量に基づいて、露光時刻Ｔ
exにおけるデフォーカス量DEFxを線形予測し、レンズの
繰り出し機構を位置制御して、ピント位置をDEFxだけ変
位させる。

【０００６】このようにして、露光時刻Ｔexにおける被
写体像の予測位置にピントが調節される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自動焦点調節装置では、被写体像の予測位置にレンズ繰
り出し機構を精度良く停止させるために、レンズ繰り出
し機構を駆動する上で或る程度の減速期間を設けなけれ
ばならなかった。

【０００８】そのため、図１０（ｂ）に示すように、移
動速度の速い被写体に対して、限られた時間（ここでは
Ｔnow からＴex）内では、所望の駆動量を完遂できず、
露光時刻Ｔexにピントを合わせることが不可能であっ
た。

【０００９】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、移動する被写体に対して、的確か
つ迅速にピントを合わせることのできる自動焦点調節装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、本発明を、図１に
示す実施例のブロック図に対応づけて説明する。請求項
１に記載の発明は、撮影レンズの繰り出し量を変化させ
るレンズ駆動手段１と、撮影レンズによる被写体像のデ
フォーカス量を検出する焦点検出手段２と、焦点検出手
段２によって検出されたデフォーカス量に基づいて、被
写体像の移動速度を算出する像速度算出手段３と、焦点
検出手段２によって検出されたデフォーカス量と像速度
算出手段３によって算出された被写体像の移動速度とに
基づいて、露光時におけるデフォーカス量の予測値を算
出する動体予測手段４と、動体予測手段４によって算出
されたデフォーカス量の予測値だけ、レンズ駆動手段１
による繰り出し量を変化させる予測位置制御手段６と、
焦点検出手段２によるデフォーカス量とそのデフォーカ
ス量の時間変化量とに対応して、レンズ駆動手段１によ
る繰り出し量を制御する位置速度制御手段５と、予測位
置制御手段６による制御動作が、露光時までに完了可能
か否かを判定する判定手段７と、レリーズ前は予測位置
制御手段６による制御を選択するとともに、レリーズ後
は、判定手段７により制御動作が露光時までに完了可能
と判定される場合に予測位置制御手段６による制御を選
択し、完了不可能と判定される場合に位置速度制御手段
５による制御を選択する選択手段８とを備えたことを特
徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１の自動
焦点調節装置において、判定手段７は、動体予測手段４
によって算出されたデフォーカス量の予測値が所定値以
下ならば、予測位置制御手段６による制御動作が露光時
に完了可能であると判定することを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１の自動
焦点調節装置において、判定手段は、動体予測手段によ
って算出されたデフォーカス量をレンズ駆動するのに要
する時間が所定時間以下ならば、前記予測位置制御手段
による制御動作が露光時に完了可能であると判定するこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の自動焦点調節装置は、レンズ駆動手
段を制御する手段として、予測位置制御手段および位置
速度制御手段の２つを備えている。

【００１４】予測位置制御手段は、露光時に予測される
被写体像の位置に撮影レンズのピントを一致させる位置
制御を行う手段である。一方、位置速度制御手段は、デ
フォーカス量およびデフォーカス量の時間変化量をレン
ズ駆動手段にフィードバックさせることにより、被写体
像の移動軌跡に撮影レンズのピントを追従させる手段で
ある。

【００１５】この位置速度制御手段は、微分量であるデ
フォーカス量の時間変化量をフィードバックさせるの
で、高域の雑音成分が多く、ピント合わせの位置精度は
予測位置制御手段に比べて劣る。

【００１６】しかしながら、移動速度の大きな被写体に
対しては、デフォーカス量の時間変化量が大きくなるの
でフィードバック量が大きくなり、かつ撮影レンズを停
止させるための減速期間を設ける必要がないので、高速
でピントを追従させることができる。

【００１７】判定手段は、予測位置制御手段による制御
動作が露光時までに完了可能か否かの判定を行う。判定
手段による判定が完了可能ならば、選択手段は、レリー
ズ後のレンズ駆動手段の制御を位置速度制御手段から予
測位置制御手段に切換えることにより、被写体の予測位
置に、精度良くピントを合わせることができる。

【００１８】一方、判定手段による判定が完了不可能な
らば、選択手段により、レリーズ後のレンズ駆動手段の
制御に位置速度制御手段が選択されることにより、ピン
トを高速で合わせることができる。

【００１９】請求項２の自動焦点調節装置では、判定手
段が動体予測手段によって算出されたデフォーカス量の
予測値を閾値判定する。デフォーカス量の予測値が小さ
い場合は撮影レンズを駆動する距離が短いので、上述の
判定を行うことにより、予測位置制御手段による制御動
作が露光時までに完了可能であることを簡略かつ確実に
判定することができる。

【００２０】請求項３の自動焦点調節装置では、判定手
段が動体予測手段によって算出されたデフォーカス量の
予測値だけ撮影レンズを駆動するための所要時間を求
め、その時間を閾値判定する。

【００２１】所要時間が小さい場合は、予測位置制御手
段による制御動作が露光時までに完了可能であることを
簡略かつ確実に判定することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本実施例の自動焦点調節装置を示すブ
ロック図であり、図２は、本実施例の自動焦点調節装置
を備えたカメラを示す図である図２において、カメラ１
０には撮影レンズ１１が取り付けられ、撮影レンズ１１
の光軸上には、クイックリターンミラー１２および補助
ミラー１２ａが配置される。

【００２３】この補助ミラー１２ａによる反射光が照射
される位置には光電変換素子１３が配置され、光電変換
素子１３の出力端子にはマイクロコンピュータ１４（以
下「マイコン」という）が接続される。

【００２４】マイコン１４には、接点群１５を介してレ
ンズ側マイクロコンピュータ１６（以下「レンズマイコ
ン」という）が接続され、レンズマイコン１６の出力端
子には、モータ駆動回路１７を介してレンズ駆動機構１
８が接続される。

【００２５】このレンズ駆動機構１８には、撮影レンズ
の繰り出し量を検出するためモータ駆動量に応じたパル
ス列を発生する回転検出回路１９が配置される。この回
転検出回路１９の出力端子には、レンズマイコン１６お
よびマイコン１４が接続される。

【００２６】また、マイコン１４の割り込み端子にはレ
リーズスイッチ２１が接続され、マイコン１４には、シ
ャッター制御回路２２，絞り制御回路２３，シーケンス
駆動回路２４，焦点表示駆動回路２５が接続される。

【００２７】以下、図１に示すブロック図を用いて、本
実施例を説明する。この実施例では、モータ駆動回路１
７およびレンズ駆動機構１８からなるレンズ駆動手段１
により撮影レンズ１１の繰り出し量が変更され、光電変
換素子１３からなる焦点検出手段２によってデフォーカ
ス量が検出される。

【００２８】焦点検出手段２によるデフォーカス量は、
マイコン１４からなる像速度算出手段３およびレンズマ
イコン１６からなる位置速度制御手段５に与えられ、像
速度算出手段３によって算出された被写体像の移動速度
は、位置速度制御手段５およびマイコン１４からなる動
体予測手段４に与えられる。

【００２９】動体予測手段４によるデフォーカス量の予
測値は、マイコン１４からなる判定手段７およびレンズ
マイコン１６からなる予測位置制御手段６に与えられ
る。この判定手段７による判定結果は、マイコン１４か
らなる選択手段８に与えられ、位置速度制御手段５ある
いは予測位置制御手段６の操作量が、選択手段８によっ
て選択されて、レンズ駆動手段１に与えられる。

【００３０】図３乃至図５は、本実施例の動作を示す流
れ図である。以下、これらの図を用いて本実施例の動作
を説明する。まず、マイコン１４が起動されると、メモ
リの初期化，イベントカウント機能，外部割り込み機
能，Ａ／Ｄ変換回路，シリアル通信機能，入出力ポート
などの各機能資源の初期設定をした後、クイックリター
ンミラー１２が降りるまで待機する（ステップＳ０）。

【００３１】ミラーダウンを確認すると、マイコン１４
は、レンズ取得コマンドをレンズマイコン１６に送信し
て、レンズ固有のレンズデータを取得する（ステップＳ
１）。

【００３２】撮影レンズから入射した光束の一部は、ク
イックリターンミラー１２を透過して、補助ミラー１２
ａに反射され、光電変換素子１３に照射される。マイコ
ン１４は光電変換素子１３の出力を取り込み、公知の位
相差検出法による演算を行い、図６に示すような時刻Ｔ
０におけるデフォーカス量DEF0を繰り返し検出する（ス
テップＳ２）。なお、前回の時刻Ｔ１に検出されたデフ
ォーカス量をDEF1とする。

【００３３】マイコン１４は、時刻Ｔ１，Ｔ０間におけ
る撮影レンズ１１の繰り出し変位量ＬＭを求める。な
お、この値ＬＭは、回転検出回路１９から時刻Ｔ１，Ｔ
０間に入力されたパルス数を計数し、レンズマイコン１
６との通信で得られている「パルス当たりの像面移動量
データ」を用いて、このパルス数をデフォーカス量の単
位に変換することで得ることができる（ステップＳ
３）。

【００３４】ここで、マイコン１４は、撮影レンズ１１
の位置（例えば、第２主点の位置）に対する被写体像の
速度Ｖ０をＶ０＝（DEF0＋ＬＭ−DEF1）／（Ｔ０−Ｔ１）・・・（式１）に基づいて算出する（ステップＳ４）。

【００３５】このようにして求めた被写体像の動きが同
一方向に連続する場合、被写体が動体であると判断して
（ステップＳ５）、レンズマイコン１６に対して、図７
（ｃ）に示すように、速度駆動コマンド，デフォーカス
量およびデフォーカス量の時間変化量をそれぞれ送信す
る（ステップＳ６）。

【００３６】一方、被写体が静止して場合は、デフォー
カス量が所定値以下か否かを判定し（ステップＳ７）、
所定値より大きいときは、撮影レンズ１１のピントがず
れていると判断して、図７（ｂ）に示すように、位置駆
動コマンドおよびデフォーカス量をレンズマイコン１６
にそれぞれ送信する（ステップＳ８）。

【００３７】これらの動作が、カメラ１０側において繰
り返し行われる。一方、レンズマイコン１６側では、マ
イコン１４からのデータを受信し（ステップＳ９）、受
信データに応じて下記の処理動作を行う。

【００３８】すなわち、受信データがレンズデータ取得
コマンドの時には（ステップＳ１０）、レンズマイコン
１６は、撮影レンズ１１のレンズデータをマイコン１４
に送信する（ステップＳ１１）。

【００３９】また、受信データが速度駆動コマンドの時
には（ステップＳ１２，１３）、受信したデフォーカス
量およびデフォーカス量の時間変化量とを重み付け加算
して、モータ駆動回路１７にフィードバックする（ステ
ップＳ１６，１７）。

【００４０】さらに、受信データが位置駆動コマンドの
時には（ステップＳ１３）、受信したデフォーカス量だ
け撮影レンズ１１の繰り出しを行う（ステップＳ１４，
１５）。

【００４１】このような状態において、レリーズスイッ
チ２１が全押しされると、マイコン１４による割り込み
処理が開始される。まず、被写体が静止している場合
は、ステップＳ７，８においてピント調節の動作が既に
起動されているので、改めてここで撮影レンズ１１の駆
動を行うことなく、そのまま撮影動作（ステップＳ２
３，２４，２５）を行い、割り込み処理を終了する。

【００４２】一方、被写体が動体の場合は、被写体像の
速度Ｖ０，最近の時刻Ｔ０におけるデフォーカス量DEF
0，および時刻Ｔ０から現時刻Ｔnow までの繰り出し量D
EFLMに基づいて、露光時刻Ｔexにおけるデフォーカス量
の予測値DEFxを DEFx＝Ｖ０・（Ｔex−Ｔ０）＋DEF0−DEFLM ・・・（式２）により算出する（ステップＳ２０）。

【００４３】このように算出された予測値DEFxに基づい
て、マイコン１４は、露光時刻Ｔexまでに位置駆動によ
るピント合わせが完了可能か否かを判定する。すなわ
ち、マイコン１４が、レンズマイコン１６からのレンズ
データの通信により、図８に示すような撮影レンズ１１
の繰り出し量と駆動時間との関係を取得し、これらのデ
ータの内挿，外挿によって、撮影レンズ１１を予測値DE
Fxだけ駆動するのに要する所要時間ｔを算出する。例え
ば、予測値DEFxを８００μｍとすると、図８に示したレ
ンズデータにより、（ｔ−８０）：（８００─５００）＝（９０─８０）：
（１０００─５００）から、撮影レンズ１１の駆動に要する所要時間ｔを算出
する。

【００４４】この所要時間ｔが、現時点から露光までの
時間（Ｔｅｘ−Ｔnow ）以下ならば、位置駆動コマンド
によるピント合わせが確実に完了可能であると判定する
ことができる。

【００４５】また、現時点から露光時までの時間（Ｔｅ
ｘ−Ｔnow ）を７０ｍsec とすると、その間に駆動でき
る繰り出し量は、図８に示すレンズデータの場合、内挿
により３７５μｍと計算される。そこで、この３７５μ
ｍを閾値として予測値DEFxを大小比較することにより、
完了可能か否かを判定することもできる。

【００４６】このような判定により、位置駆動によるピ
ント合わせが完了可能であれば、位置駆動コマンドおよ
び予測値DEFxをレンズマイコン１６に送信して（ステッ
プＳ２２）、精度の高いピント合わせを行った後に、撮
影動作を行う（ステップＳ２３，２４，２５）。

【００４７】一方、完了不可能ならば、速度駆動コマン
ドによる撮影レンズ１１の高速な繰り出し調節を継続さ
せて、撮影動作を行う。このように、本実施例の自動焦
点調節装置では、図９に示すように、被写体の速度が小
さい場合には、位置駆動コマンドによる撮影レンズ１１
の繰り出しが行われ、位置精度の高いピント合わせを行
うことができる。

【００４８】また、被写体の速度が大きい場合には、速
度駆動コマンドによる撮影レンズ１１の繰り出し調整が
継続されることにより、高速でピントを調節し、露光時
におけるピントずれを小さく抑えることができる。

【００４９】なお、本実施例では、露光時刻におけるデ
フォーカス量の予測値DEFxをレンズデータによる所定値
と比較することにより、位置駆動コマンドによる制御が
露光時刻において完了可能か否かを判定しているが、そ
れに限定されるものではなく、例えば、速度Ｖ０が予め
設定した所定速度より小さい場合に、完了可能と判定し
てもよい。

【００５０】さらに、本実施例では、図８に示したレン
ズデータに基づいて、完了可能か否かを判定している
が、それに限定されるものではなく、露光時まで駆動可
能な撮影レンズ１１の繰り出し量を閾値として予め定
め、予測値DEFxの値がその閾値以下ならば完了可能と判
定しても良く、その閾値は、予め設定された値、あるい
は撮影レンズからレンズデータとして与えられる値でも
良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の自動焦
点調節装置では、予測位置制御手段による制御動作が露
光時までに完了可能ならば、ピント合わせの位置精度が
高い予測位置制御手段が選択されるので、露光時におけ
る被写体の予測位置に精度よくピントを合わせることが
できる。

【００５２】また、完了不可能の場合には、高速でピン
トを合わせる位置速度制御手段が選択されるので、高速
に移動する被写体に対して、露光時におけるピントずれ
を小さく抑えることができる。

【００５３】請求項２の自動焦点調節装置では、動体予
測手段によって算出されたデフォーカス量の予測値の大
小により、予測位置制御手段による制御動作が露光時ま
でに完了可能か否かを判定するので、確実かつ簡略に判
定を行うことができる。

【００５４】このように、本発明を適用したカメラで
は、高速に移動する被写体に対しては、高速でピントを
合わせることができ、一方、低速に移動する被写体に対
しては、位置精度よくピントを合わせることができる。
したがって、被写体の移動速度に応じて、迅速かつ的確
なピント調節を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に対応するブロック図である。

【図２】本実施例を示す図である。

【図３】本実施例におけるカメラボディ側の動作を示す
流れ図である。

【図４】本実施例におけるレンズ側の動作を示す流れ図
である。

【図５】本実施例における割り込み処理を示す流れ図で
ある。

【図６】被写体像の軌跡を示す概念図である。

【図７】コマンド通信波形の一例を示す図である。

【図８】撮影レンズの繰り出し量と駆動時間との関係を
示す図である。

【図９】本実施例のピント調節を示す図である。

【図１０】従来のピント調節を示す図である。

【符号の説明】

１レンズ駆動手段２焦点検出手段３像速度算出手段４動体予測手段５位置速度制御手段６予測位置制御手段７判定手段８選択手段１０カメラ１１撮影レンズ１３光電変換素子１４マイコン１６レンズマイコン１７モータ駆動回路１８レンズ駆動機構１９回転検出回路２１レリーズスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズの繰り出し量を変化させるレ
ンズ駆動手段と、前記撮影レンズによる被写体像のデフォーカス量を繰り
返し検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段によって検出されたデフォーカス量に
基づいて、前記被写体像の移動速度を算出する像速度算
出手段と、前記焦点検出手段によって検出されたデフォーカス量と
前記像速度算出手段によって算出された被写体像の移動
速度とに基づいて、露光時におけるデフォーカス量の予
測値を算出する動体予測手段と、前記動体予測手段によって算出されたデフォーカス量の
予測値だけ、前記レンズ駆動手段による繰り出し量を制
御する予測位置制御手段と、前記焦点検出手段によるデフォーカス量とそのデフォー
カス量の時間変化量とに対応して、前記レンズ駆動手段
による繰り出し量を制御する位置速度制御手段と、前記予測位置制御手段による制御動作が、前記露光時ま
でに完了可能か否かを判定する判定手段と、レリーズ前は前記予測位置制御手段による制御を選択す
るとともに、レリーズ後は、前記判定手段により制御動
作が露光時までに完了可能と判定される場合に前記予測
位置制御手段による制御を選択し、完了不可能と判定さ
れる場合に前記位置速度制御手段による制御を選択する
選択手段と、を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
いて、前記判定手段は、前記動体予測手段によって算出されたデフォーカス量の
予測値が、所定値以下ならば、前記予測位置制御手段に
よる制御動作が露光時に完了可能であると判定すること
を特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項３】請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
いて、前記判定手段は、前記動体予測手段によって算出されたデフォーカス量を
レンズ駆動するのに要する時間が所定時間以下ならば、
前記予測位置制御手段による制御動作が露光時に完了可
能であると判定することを特徴とする自動焦点調節装
置。