JPH08129127A

JPH08129127A - 自動焦点調節装置

Info

Publication number: JPH08129127A
Application number: JP6267557A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yasukawa; 誠一安川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21
Also published as: US5614982A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ピントを調節する自動焦点調節装
置に関し、迅速かつ精度良くピントを調節しつつ、記憶
容量と演算処理とを軽減することを目的とする。【構成】撮影レンズの駆動手段１と、レンズ位置を検
出するレンズ位置検出手段２と、被写体像と撮像面との
位置偏差を検出する位置偏差検出手段３と、その位置偏
差の時間変化から速度偏差を算出する速度偏差算出手段
４と、レンズ位置と位置偏差とにより算出される目標駆
動位置の時間変化から目標駆動速度を算出する目標駆動
速度算出手段５と、位置偏差から予め設定した理想速度
を求める理想速度決定手段６と、被写体の動体判定を行
う動体判定手段７と、被写体が動体ならば目標駆動速度
を選択し、非動体判定ならば理想速度を選択する速度選
択手段８と、位置偏差，速度偏差，および速度選択手段
８により選択された速度に応じて、駆動手段に出力する
操作量を算出する算出手段９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、動体および非動体の被
写体に対して、自動的にピント調節を行う自動焦点調節
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラその他の光学機器には、撮
影レンズのピントを自動調節する自動焦点調節装置が適
用されている。

【０００３】一般に、この種の自動焦点調節装置では、
公知の位相差検出法などを用いて、被写体像と撮像面と
のピントずれ量（以下、「デフォーカス量」という）が
検出され、このデフォーカス量に基づいて、ピント合わ
せのために必要な撮影レンズの駆動機構の残りの駆動量
ｉ（以下、「残駆動量ｉ」という）が算出される。

【０００４】このように算出された残駆動量ｉを位置偏
差とし、かつ帰還利得として設定さた係数α，βおよび
γを用いて、操作量Ｅが、Ｅ＝α・ｉ＋β・∫ｉｄｔ＋γ・ｄｉ／ｄｔ・・・（式１）に基づいて算出され、撮影レンズの駆動機構に与えられ
ていた。

【０００５】このようにして、動体の被写体に対して
は、式１における比例項（α・ｉ）および微分項（γ・
ｄｉ／ｄｔ）がフィードバックされ、被写体像の速度に
追従して合焦状態を保持するように撮影レンズが駆動さ
れる。

【０００６】また、非動体の被写体に対しては、式１に
おける比例項（α・ｉ）のフィードバックにより、残駆
動量ｉが減少する方向に撮影レンズが駆動され、合焦状
態で静止する。

【０００７】しかしながら、被写体が動体の場合、被写
体の動きに追従して合焦状態が保たれると、式１におけ
る比例項（α・ｉ）および微分項（γ・ｄｉ／ｄｔ）が
ゼロになるために、撮影レンズの駆動機構にフィードバ
ックされる操作量Ｅが極端に減少する。

【０００８】このように操作量Ｅが極端に減少すると、
駆動機構の摩擦その他のエネルギ損失により、撮影レン
ズの移動速度が減速するため、撮影レンズの移動は、被
写体像の軌跡に対して逐一遅れることになる。

【０００９】そのため、動く被写体に対して、合焦状態
を正確に保つことが困難になる。さらに、動く被写体に
対して、撮影レンズが間欠的に駆動されので、ピント調
節の滑らかさが損なわれる。

【００１０】また、被写体が非動体の場合、残駆動量ｉ
がある程度小さくなると、微分項（γ・ｄｉ／ｄｔ）が
支配的にフィードバックされるため、撮影レンズには、
静止する方向に力が作用して、駆動速度が過度に減速す
る。そのため、ピントの調節に要する応答時間が長くな
る。

【００１１】従来は、このような問題点を改善するため
に、式１に示すような積分項（β・∫ｉｄｔ）が導入さ
れ、過去の残駆動量ｉを用いて現在の操作量Ｅを加減す
ることによって操作量Ｅの時間的な変化を抑制し、撮影
レンズの駆動速度が急激に減速しないようにしていた。

【００１２】このように撮影レンズの減速が抑制される
ことにより、動体に対しては、被写体の速度に追従して
合焦した状態で、積分項（β・∫ｉｄｔ）によって過去
の残駆動量ｉがフィードバックされ、撮影レンズが移動
方向に継続して駆動される。

【００１３】このようにして、合焦状態を保ちつつ、撮
影レンズの駆動を滑らかに行うようにしていた。また、
非動体に対しては、現在の残駆動量ｉがある程度小さく
なっても、過去の残駆動量ｉがフィードバックされるこ
とにより、撮影レンズが継続して駆動されるので、撮影
レンズは合焦状態まで迅速に駆動され、ピント調節に要
する応答時間を短くするようにしていた。

【００１４】

【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、上述の積分項（β・∫ｉｄｔ）
を設けたことにより、過去の残駆動量ｉが撮影レンズの
駆動機構にフィードバックされるので、制御系はむだ時
間要素を含み、撮影レンズの駆動にゆきすぎが起こりや
すくなり、系の安定性が著しく損ねられるという問題点
があった。

【００１５】そのため、系の安定性を確保するために、
帰還利得α，γを制限しなければならず、良好な制御特
性を得ることが困難であるという問題点があった。ま
た、過去の残駆動量ｉがフィードバックされるために、
被写体の動きの急な変化に対して、ピント調節が即応で
きないという問題点があった。

【００１６】さらに、積分項（β・∫ｉｄｔ）の演算に
は、過去数世代の残駆動量ｉを累積して記憶しなければ
ならず、記憶領域が占有されるという問題点があった。
また、積分項（β・∫ｉｄｔ）の演算には、過去数世代
の残駆動量ｉを逐次加算しなければならず、演算処理の
負担が重いという問題点があった。

【００１７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、迅速に精度良く滑らかにピントを
調節しつつ、動体および非動体の被写体に対して処理の
大部分を共通化し、かつ記憶容量および演算処理の負担
を大幅に軽減することができる自動焦点調節装置を提供
することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１，２，
３，４，５に記載の発明に対応する原理ブロック図であ
る。

【００１９】請求項１に記載の発明は、撮影レンズの繰
り出し量を変更する駆動手段１と、撮影レンズの位置を
検出するレンズ位置検出手段２と、撮影レンズによる被
写体の結像位置と撮像面との位置偏差を検出する位置偏
差検出手段３と、その位置偏差検出手段３により検出さ
れた位置偏差を取り込み、その位置偏差の時間変化によ
り速度偏差を算出する速度偏差算出手段４と、レンズ位
置検出手段２により検出された撮影レンズの位置と、位
置偏差検出手段３により検出された位置偏差とに基づい
て、撮影レンズの目標駆動位置を算出し、その目標駆動
位置の時間変化により目標駆動速度を算出する目標駆動
速度算出手段５と、位置偏差検出手段３によって検出さ
れた位置偏差に基づいて、予め設定された理想速度を求
める理想速度決定手段６と、被写体が動体か否かを判定
する動体判定手段７と、動体判定手段７により被写体が
動体であると判定されたときは、目標駆動速度を選択
し、非動体であると判定されたときは、理想速度を選択
する速度選択手段８と、位置偏差検出手段３により検出
された位置偏差，速度偏差算出手段４により算出された
速度偏差，および速度選択手段８により選択された速度
に応じて、駆動手段１に出力する操作量を算出する算出
手段９とを備えたことを特徴とする。

【００２０】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、位置偏差検出手段３は、予め設
定された時間間隔で、ピントのずれ量であるデフォーカ
ス量を検出するデフォーカス量検出手段と、デフォーカ
ス量検出手段により検出されたデフォーカス量を駆動手
段の残駆動量に変換する残駆動量変換手段と、残駆動量
変換手段により変換された残駆動量と、レンズ位置検出
手段２により検出された撮影レンズの位置に基づいて線
形予測を行い、予め定められた時点における残駆動量の
予測値を算出し、これらの残駆動量または残駆動量の予
測値を位置偏差として出力する残駆動量予測手段とを備
えたことを特徴とする。

【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２の自動焦点調節装置において、動体判定手段７
は、目標駆動速度算出手段５により算出された目標駆動
速度の値に基づいて、被写体が動体か否かを判定するこ
とを特徴とする。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置におい
て、算出手段９は、位置偏差と、速度偏差と、速度選択
手段８により選択された速度とを重み付け加算して、駆
動手段１に出力する操作量を算出することを特徴とす
る。

【００２３】請求項５に記載の発明は、請求項４の自動
焦点調節装置において、算出手段９は、動体判定手段７
による被写体が動体であるか否かの判定に基づいて、速
度偏差と速度選択手段８により選択された速度との重み
付けを変更する適応制御手段を有することを特徴とす
る。

【００２４】

【作用】請求項１の自動焦点調節装置では、位置偏差検
出手段３によって、被写体像と撮像面との位置偏差が検
出される。この位置偏差は、合焦状態を得るために必要
な撮影レンズの繰り出し量に相当する。

【００２５】目標駆動速度算出手段５は、この位置偏差
と撮影レンズの位置とに基づいて、撮影レンズを到達さ
せるべき目標駆動位置を求め、目標駆動位置の時間変化
から目標駆動速度を算出する。

【００２６】一方、理想速度決定手段６は、位置偏差に
対応する理想速度を求める。この理想速度は、位置偏差
に対応付けて撮影レンズの適当な駆動速度を予め設定し
たものである。

【００２７】算出手段９は、速度選択手段８を介して、
被写体が動体であるときは、目標駆動速度を与えられ、
それ以外は、理想速度を与えられる。したがって、被写
体が動体の場合、位置偏差，速度偏差に加えて、目標駆
動速度が駆動手段１にフィードバックされるので、撮影
レンズが目標駆動位置の軌跡に一致した状態で駆動手段
１には、目標駆動速度に対応した操作量が与えられる。

【００２８】このように、被写体の動きに追従して合焦
した状態で、目標駆動速度に応じた操作量が駆動手段１
に与えられることにより、駆動手段１で起きるエネルギ
損失が補償され、移動方向に継続して撮影レンズが駆動
される。そのため、動く被写体に対してピント調節の追
従性が向上し、合焦状態を精度良くかつ滑らかに保つこ
とができる。

【００２９】また、被写体が非動体の場合、速度偏差算
出手段４により算出される速度偏差は、一方の目標駆動
位置が動かないので、撮影レンズの駆動速度に負の符号
を付加した値に相当する。

【００３０】そのため、駆動手段１には、算出手段９を
介して、位置偏差と共に、撮影レンズの駆動速度に負の
符号を付加した値と理想速度とが合わせてフィードバッ
クされるので、撮影レンズの駆動速度は理想速度に対応
する値に追従しつつ、位置偏差を減少させる方向に撮影
レンズが駆動され、合焦状態に到達する。

【００３１】したがって、位置偏差がある程度小さくな
った状態においても、撮影レンズの駆動速度は、予め理
想速度に設定した値に合わせて変化するので、極端に減
衰せず、撮影レンズを合焦状態まで迅速に到達させるこ
とができる。

【００３２】請求項２の自動焦点調節装置では、デフォ
ーカス量検出手段が、ピントずれ量であるデフォーカス
量を、予め設定された時間間隔で検出する。このデフォ
ーカス量は、残駆動量変換手段を介して、合焦状態を得
るために必要な駆動手段１の残駆動量に変換される。

【００３３】残駆動量予測手段は、公知の線形予測の方
法を用いて、このようにして検出された現在までの残駆
動量と、レンズ位置検出手段によって検出された現在ま
でのレンズ位置とに対して、予測係数を乗じて加算する
ことにより、予め定められた時点における残駆動量の予
測値が算出される。

【００３４】このようにして、求められた残駆動量また
はその予測値が、残駆動量予測手段から位置偏差として
出力されることにより、上述の位置偏差検出手段３が構
成される。

【００３５】請求項３の自動焦点調節装置では、目標駆
動速度算出手段５により算出された目標駆動速度を用い
て、動体判定を行う。すなわち、被写体が動いている場
合には、撮影レンズを到達させるべき目標駆動位置が、
被写体の動きに合わせて刻々と変位するので、この目標
駆動位置の時間変化である目標駆動速度の値を動体判定
手段７が判定することにより、被写体の動体判定を行う
ことができる。

【００３６】請求項４の自動焦点調節装置では、算出手
段９は、位置偏差検出手段３により検出された位置偏差
と、速度偏差算出手段４により算出された速度偏差と、
速度選択手段８により選択された目標駆動速度あるいは
理想速度の一方とを重み付け加算することにより、前記
駆動手段１に出力する操作量を算出する。

【００３７】請求項５の自動焦点調節装置では、被写体
が動体であるか否かの判定に基づいて、速度偏差と速度
選択手段８により選択された速度との重み付けを変更す
る適応制御手段を設けたことにより、算出手段９におけ
る帰還利得の設定を、動体あるいは非動体の被写体に応
じて、最適な制御特性を得る値に切り換えることができ
る。

【００３８】

【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２は、請求項１，２，３，４，５の実施例を
適用したカメラを示す図である。

【００３９】図において、カメラ１１には撮影レンズ１
２が取り付けられ、撮影レンズ１２の光軸上には、ミラ
ー１３および補助ミラー１４を介して、フィルム１５が
配置される。

【００４０】この補助ミラー１４による反射光が照射さ
れる位置には、ラインＣＣＤなどの光電変換素子１６が
配置され、光電変換素子１６の出力端子はマイクロプロ
セッサ１７（以下、「マイコン１７」という）に接続さ
れる。

【００４１】このマイコン１７には、図示しないレリー
ズ釦に連動する半押しスイッチ１７ａが接続され、マイ
コン１７の出力端子ＰＷ１，ＰＷ２には駆動回路１８が
接続される。

【００４２】この駆動回路１８にはモータ１９が接続さ
れ、モータ１９の回転は、機械変換部２０を介して、撮
影レンズ１２の前後の変位に変換される。また、モータ
１９の回転数を計測する回転検出部２１の出力端子は、
マイコン１７の入力端子ＣＮ１に接続される。

【００４３】図３は、本実施例の自動焦点調節装置にお
ける処理単位の構成を示すブロック図である。図におい
て、光電変換素子１６の出力は、デフォーカス量算出部
３０に与えられ、デフォーカス量算出部３０の出力は、
残駆動量変換部３１を介して、目標駆動位置算出部３２
の第１の入力に与えられる。

【００４４】一方、回転検出部２１の出力はレンズ位置
検出部３３に与えられ、レンズ位置検出部３３の出力
は、目標駆動位置算出部３２の第２の入力および残駆動
量予測部３４の第１の入力に与えられる。

【００４５】目標駆動位置算出部３２の出力は残駆動量
予測部３４の第２の入力および目標駆動速度算出部３５
に与えられ、目標駆動速度算出部３５の出力は、残駆動
量予測部３４の第３の入力，動体判定部３６および速度
選択部３７の第１の入力に与えられる。

【００４６】残駆動量予測部３４の出力は理想速度決定
部３８，微分演算部３９および駆動パワー算出部４０の
第１の入力に与えられ、理想速度決定部３８の出力は速
度選択部３７の第２の入力に与えられる。

【００４７】動体判定部３６の出力は、速度選択部３７
の制御入力および係数決定部４１に与えられ、速度選択
部３７の出力は駆動パワー算出部４０の第２の入力に与
えられる。

【００４８】微分演算部３９の出力は駆動パワー算出部
４０の第３の入力に与えられ、係数決定部４１の出力は
駆動パワー算出部４０の第４の入力に与えられる。駆動
パワー算出部４０の出力は、デューティ決定部４２を介
して、駆動回路１８に与えられる。

【００４９】なお、本図において、図２に示された構成
要素と同じ構成要素には、同一の参照番号を付与して説
明を省略する。ここで、本図と請求項１，２，３，４，
５に記載した発明との対応関係を示すと、以下のように
なる。

【００５０】駆動回路１８，モータ１９および機械変換
部２０は駆動手段に対応し、回転検出部２１およびレン
ズ位置検出部３３はレンズ位置検出手段に対応する。光
電変換素子１６，デフォーカス量算出部３０，残駆動量
変換部３１および残駆動量予測部３４は位置偏差検出手
段に対応し、微分演算部３９は速度偏差算出手段に対応
する。

【００５１】さらに、目標駆動位置算出部３２および目
標駆動速度算出部３５は目標駆動速度算出手段に対応
し、理想速度決定部３８は理想速度決定手段に対応す
る。動体判定部３６は動体判定手段に対応し、速度選択
部３７は速度選択手段に対応し、駆動パワー算出部４０
およびデューティ決定部４２は算出手段に対応する。

【００５２】また、デフォーカス量算出部３０はデフォ
ーカス量検出手段に対応し、残駆動量変換部３１は残駆
動量変換手段に対応し、残駆動量予測部３４は残駆動量
予測手段に対応する。

【００５３】さらに、係数決定部４１は適応制御手段に
対応する。図４，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。

【００５４】マイコン１７に電源が供給されると、カウ
ンタｎ，レンズ位置ｃが初期化される（ステップＳ
１）。ここで、光電変換素子１６から画像信号が取り込
まれ（ステップＳ２）、現時刻が時刻Ｔ０に記憶され
（ステップＳ３）、さらに、その時刻Ｔ０におけるレン
ズ位置ｃの値が変数Ｃ０に記憶される（ステップＳ
４）。

【００５５】取り込まれた画像信号を、公知の位相差検
出法に従って演算して、被写体像と撮像面とのピントず
れ量であるデフォーカス量ｄＦ０が算出される（ステッ
プＳ５）。

【００５６】このデフォーカス量ｄＦ０は、撮影レンズ
１２毎に固有の変換係数を用いて、回転検出部２１が出
力するパルス数で表された値ｄＰ０に変換され（ステッ
プＳ６）、デフォーカス量ｄＦ０の正負の符号が、駆動
方向フラグとして値ｄＰ０の符号ビットに設定される
（ステップＳ７）。

【００５７】次に、値ｄＰ０と先に記憶した変数Ｃ０と
が加算され、合焦状態を得るために撮影レンズ１２が到
達すべき目標駆動位置Ｐ０が算出される（ステップＳ
８）。ここで、デフォーカス量の検出が２回目以降のと
きは（ステップＳ９）、前回の目標駆動位置Ｐ１と前回
の時刻Ｔ１とを用いて、目標駆動速度ＶＰ０が、ＶＰ０＝（Ｐ０−Ｐ１）／（Ｔ０−Ｔ１）・・・（式２）に基づいて算出される（ステップＳ１０）。

【００５８】このように求められた目標駆動速度ＶＰ０
は、撮影レンズ１２毎に設定された固有の変換係数を用
いて、撮影レンズ１２の光軸上の距離で表された被写体
像面速度ＶＦ０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕に変換される（ステッ
プＳ１１）。

【００５９】この被写体像面速度ＶＦ０の絶対値が、閾
値 0.75 〔ｍｍ／ｓｅｃ〕と大小比較され（ステップＳ
１２）、もし被写体像面速度ＶＦ０が大きいときは動体
フラグをセットし（ステップＳ１３）、被写体像面速度
ＶＦ０が小さいときは目標駆動速度ＶＰ０の値をゼロに
設定して、動体フラグをリセットする（ステップＳ１
４）。

【００６０】ここで、次回の処理のために、現在の目標
駆動位置Ｐ０および時刻Ｔ０を前回の目標駆動位置Ｐ１
および時刻Ｔ１に代入し、カウンタｎを歩進させる（ス
テップＳ１５）。

【００６１】以上の手順を繰り返し行うことにより、目
標駆動位置Ｐ０，目標駆動速度ＶＰ０の値が逐次に更新
され、かつ並行して被写体の動体判定が行われる。マイ
コン１７は、このような処理と共に、次のような割り込
み処理を１ｍｓｅｃごとに行う。

【００６２】マイコン１７は、回転検出部２１から出力
されたパルスの計数値ｂを取り込み（ステップＳ２
０）、計数値ｂと前回の計数値ｂ１との差分に駆動方向
フラグの正負符号を付加した値ｄｃを算出する（ステッ
プＳ２２，２３）。この値ｄｃがレンズ位置ｃに加算さ
れることにより、レンズ位置ｃが現在値に更新される
（ステップＳ２４）。

【００６３】ここで、半押しスイッチ１７ａが押されて
いなければ（ステップＳ２５）、駆動回路１８に操作量
を出力せず（ステップＳ２６）、後処理を行って割り込
み処理を終了する。

【００６４】一方、半押しスイッチ１７ａが押されてい
ると、現時刻ｔの残駆動量ｉをｉ＝Ｐ０＋ＶＰ０・（ｔ−Ｔ０）−ｃ・・・（式３）に基づいて算出する（ステップＳ２７）。

【００６５】このように算出された残駆動量ｉは、現時
刻ｔにおける残駆動量の予測値である。ここで、被写体
が非動体であるときは（ステップＳ２８）、図６に一例
を示すような数値を格納したテーブルを参照して、残駆
動量ｉに対応する理想速度ｆ１（ｉ）を求め、この理想
速度ｆ１（ｉ）を速度帰還量Ｖに設定する（ステップＳ
２９）。

【００６６】この理想速度ｆ１（ｉ）は、残駆動量ｉに
対応付けて、撮影レンズ１２の駆動速度がどの程度あれ
ば適当かを予め設定した値である。さらに、非動体に対
するピント調節に適した帰還利得γｓが係数γに設定さ
れる（ステップＳ３０）。

【００６７】一方、被写体が動体であるときは、目標駆
動速度ＶＰ０が速度帰還量Ｖに設定され、動体に対する
ピント調節に適した帰還利得γｍが係数γに設定される
（ステップＳ３１，３２）。

【００６８】ここで、前回の残駆動量ｉ１，割り込み処
理の間隔ｔｉｎｔを用いて、駆動パワーＥが、Ｅ＝α・ｉ＋γ・（（ｉ−ｉ１）／ｔｉｎｔ＋Ｖ）・・・（式４）に基づいて算出される（ステップＳ３３）。

【００６９】このように算出された駆動パワーＥの絶対
値に相当した実効電流をモータ１９に供給する駆動デュ
ーティ値ＤＵＴＹをテーブル参照により決定する（ステ
ップＳ３４）。この駆動デューティ値ＤＵＴＹが、駆動
パワーＥの符号に応じて反転され（ステップＳ３６，３
７）、駆動回路１８に出力される。

【００７０】このような処理が行われた後に、次回の割
り込み処理に備えて、残駆動量ｉおよび計数値ｂが、前
回の残駆動量ｉ１および計数値ｂ１に設定されて（ステ
ップＳ３８）、割り込み処理を終了する。

【００７１】このような動作により、本実施例の自動焦
点調節装置では、被写体が非動体であるときは、残駆動
量ｉ，残駆動量ｉの時間変化量，および理想速度がモー
タ１９にフィードバックされる。

【００７２】被写体が非動体であるときは、目標駆動位
置Ｐ０が時間に対して一定であり、かつ目標駆動速度Ｖ
Ｐ０がゼロなので、残駆動量ｉの時間変化量は、撮影レ
ンズ１２の駆動速度に負符号を付加した値に等しい。

【００７３】このようにして、理想速度ｆ１（ｉ）と撮
影レンズ１２の駆動速度との差分である速度偏差が、残
駆動量ｉと共に、モータ１９にフィードバックされるの
で、図７に示すように、撮影レンズ１２は、駆動速度が
理想速度に追従して迅速に駆動され、残駆動量ｉをゼロ
にする位置で合焦する。

【００７４】したがって、合焦までに要する応答時間を
大幅に短縮することができる。一方、非被写体が動体で
あるときは、残駆動量ｉ，残駆動量ｉの時間変化量，お
よび目標駆動速度ＶＰ０がモータ１９にフィードバック
される。

【００７５】このようなフィードバックにより、撮影レ
ンズ１２が目標駆動位置の軌跡に一致した状態でモータ
１９には、目標駆動速度ＶＰ０に比例する操作量が与え
られるので、モータ１９および機械変換部２０で起きる
エネルギ損失が補償される。

【００７６】したがって、撮影レンズ１２の駆動速度が
減速されず、撮影レンズ１２が目標駆動位置の軌跡に一
致した状態が継続される。したがって、図８に示すよう
に、撮影レンズ１２は滑らかに駆動されつつ、合焦状態
を精度良く保つことができる。

【００７７】また、本実施例の自動焦点調節装置では、
動体あるいは非動体の両方の被写体に対して、式４を共
通に用いて帰還パワーＥを算出することができるので、
演算処理などを共通化することができる。

【００７８】また、従来の積分項（β・∫ｉｄｔ）がな
いので、むだ時間要素がなく、制御系の安定性を著しく
向上させることができる。したがって、帰還利得α，γ
の設計余裕が広がるので、良好な制御特性を得ることが
容易にできる。

【００７９】また、むだ時間要素がないので、被写体の
急な動きに応じて、ピント調節を即座に行うことができ
る。さらに、従来の積分項（β・∫ｉｄｔ）の演算のた
めに必須であった、過去数世代の残駆動量ｉの記憶が不
要となるので、記憶素子その他の記憶容量を節約するこ
とができる。

【００８０】また、過去数世代の残駆動量ｉを逐次加算
する必要がないので、演算処理の負担を軽くすることが
できる。さらに、本実施例の自動焦点調節装置では、被
写体が動体であるか否かの判定に応じて、残駆動量の時
間変化量および速度帰還量の係数を変更することができ
るので、動体あるいは非動体の被写体に応じて、係数γ
を最適な制御特性を得る帰還利得に切り換えることによ
り、ピント調節の応答特性を最適化することができる。

【００８１】なお、本実施例では、残駆動量ｉの予測値
を位置偏差として用いているが、それに限定されるもの
ではなく、例えば、デフォーカス量ｄＦ０を検出する時
間間隔を短縮したり、処理時間の高速化を図ることによ
り、残駆動量ｉの予測値を用いずに、デフォーカス量ｄ
Ｆ０あるいはデフォーカス量ｄＦ０を変換した残駆動量
をそのまま位置偏差として用いることもできる。

【００８２】また、本実施例では、式３に示したよう
に、目標駆動速度ＶＰ０を用いて、残駆動量の予測値ｉ
を算出する際の線形予測演算の負担を軽減しているが、
それに限定されるものではなく、デフォーカス量から変
換された現在までの残駆動量と、現在までのレンズ位置
とに、適当な予測係数を乗じて加算することにより、残
駆動量の予測値ｉを算出しても良い。

【００８３】さらに、本実施例では、サンプル値制御に
よるピント調節の例を示したが、それに限定されるもの
ではなく、連続値制御を行っても良い。また、本実施例
では、図６に示した理想速度の一例を用いているが、そ
れに限定されるものではなく、位置偏差である残駆動量
に対応付けて、適当な速度を設定すれば良い。なお、理
想速度は、デフォーカス量ｄＦ０に従って単調増加し、
かつ、デフォーカス量ｄＦ０がゼロのときに理想速度も
ゼロになるように設定することが好ましく、このように
設定することにより、撮影レンズ１２をより滑らかに駆
動して、撮影レンズ１２を目標駆動位置にゆきすぎなく
静止させることができる。

【００８４】さらに、本実施例では、位相差検出法によ
りデフォーカス量を算出し、そのデフォーカス量をモー
タ１９の残駆動量に変換して、位置偏差を求めている
が、それに限定されるものではなく、超音波や光などに
よる測距手段を設けて、その測距手段によるカメラから
被写体までの距離と、現在の撮影レンズ１２の撮影距離
との差分を算出することにより、被写体像と撮像面との
位置偏差を間接的に求めても良い。

【００８５】また、本実施例では、目標駆動速度の値を
判定することにより、被写体の動体判定を行っている
が、それに限定されるものではなく、被写体が測距中心
から一瞬外れる場合を考慮して、現在までの複数回の動
体判定の結果が継続したときのみ、その動体判定の結果
を採用するようにしても良いし、上述の測距手段によっ
て検出された被写体までの距離が時間変化するか否かを
判定することにより、被写体の動体判定を行うこともで
きる。

【００８６】さらに、本実施例の自動焦点調節装置は、
カメラに適用されているが、本発明はそれに限定される
ものではなく、光学ディスク装置の光ピックアップ部な
どのように、結像レンズを使用した光学ブロック一般に
適用することができる。

【００８７】また、本実施例では、重み付け加算による
演算処理を用いて、操作量を算出しているが、それに限
定されるものではなく、位置偏差と速度偏差と速度帰還
量とについてファジー演算などの演算処理を行うことに
より、操作量を算出しても良い。

【００８８】さらに、本実施例に示した式４は、残駆動
量の時間変化量と速度帰還量とを等しく加算している
が、それに限定されるものではなく、これらの加算比率
を調節しても良い。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または請
求項２の自動焦点調節装置では、被写体が動体の場合、
位置偏差，速度偏差に加えて、目標駆動速度が駆動手段
にフィードバックされるので、撮影レンズが被写体に合
焦している期間、目標駆動速度に対応した操作量によっ
て、駆動手段に起きるエネルギ損失が補償される。

【００９０】したがって、撮影レンズが移動方向に継続
して駆動され、合焦状態を滑らかにかつ精度良く保つこ
とができる。また、被写体が非動体の場合、速度偏差と
理想速度とが、位置偏差と共に駆動手段にフィードバッ
クされるので、撮影レンズの駆動速度は理想速度に合わ
せて変化する。

【００９１】このような駆動速度により、撮影レンズが
合焦状態まで迅速に駆動されるので、合焦までの所要時
間を大幅に短縮することができる。さらに、速度選択手
段により理想速度と目標駆動速度とを選択することによ
り、動体あるいは非動体の両方の制御において、その他
の構成要素を共通化して用いることができる。

【００９２】また、速度選択手段により選択された速度
をフィードバックすることにより、従来の積分項（β・
∫ｉｄｔ）によるフィードバック制御を省くことができ
るので、むだ時間要素がなく、系の安定性を著しく向上
させることができる。

【００９３】さらに、このように系の安定性が向上する
ことにより、帰還利得などの設計余裕が広がるので、良
好な制御特性を得ることが容易にできる。また、むだ時
間要素がないので、被写体の急な動きに対するピント調
節の即応性を大幅に向上させることができる。

【００９４】さらに、従来の積分項（β・∫ｉｄｔ）の
演算のために必須であった、過去数世代の残駆動量ｉの
記憶が不要となるので、記憶素子その他の記憶容量を節
約することができる。

【００９５】また、過去数世代の残駆動量ｉを逐次加算
する必要がないので、演算処理の負担を大幅に軽くする
ことができる。請求項３の自動焦点調節装置では、動体
判定手段は、駆動手段の操作量を算出するために使用さ
れる目標駆動速度を流用して動体判定を行うので、動体
判定手段の演算処理または部品点数などを大幅に省くこ
とができ、自動焦点調節装置の構成を単純化することが
できる。

【００９６】請求項４の自動焦点調節装置では、算出手
段が重み付け加算により操作量を算出するので、従来の
積分項（β・∫ｉｄｔ）のような積分演算がなく、演算
処理の負担を大幅に軽減することができる。

【００９７】請求項５の自動焦点調節装置では、被写体
が動体であるか否かの判定に応じて、適応制御手段が、
速度偏差と速度選択手段により選択された速度との重み
付けを変更するので、算出手段における帰還利得を、動
体あるいは非動体の被写体に応じて最適な制御特性を得
る値に切り換えることができる。

【００９８】したがって、本発明を適用した光学機器
は、迅速，高精度かつ滑らかにピントを調節しつつ、動
体および非動体の被写体に対して処理の大部分を共通化
し、かつ記憶容量および演算処理の負担を大幅に軽減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，３，４，５に対応する原理ブロ
ック図である。

【図２】本実施例を適用したカメラを示す図である。

【図３】本実施例の自動焦点調節装置の処理単位の構成
を示すブロック図である。

【図４】本実施例の自動焦点調節装置の動作を示す流れ
図である。

【図５】本実施例の自動焦点調節装置の割り込み処理を
示す流れ図である。

【図６】理想速度の一例を示す図である。

【図７】被写体が非動体であるときのピント調節を示す
図である。

【図８】被写体が動体であるときのピント調節を示す図
である。

【符号の説明】

１駆動手段２レンズ位置検出手段３位置偏差検出手段４速度偏差算出手段５目標駆動速度算出手段６理想速度決定手段７動体判定手段８速度選択手段９算出手段１１カメラ１２撮影レンズ１３ミラー１４補助ミラー１５フィルム１６光電変換素子１７マイコン１８駆動回路１９モータ２０機械変換部２１回転検出部

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更する駆動
手段と、前記撮影レンズの位置を検出するレンズ位置検出手段
と、前記撮影レンズによる被写体の結像位置と撮像面との位
置偏差を検出する位置偏差検出手段と、前記位置偏差検出手段により検出された前記位置偏差を
取り込み、前記位置偏差の時間変化により速度偏差を算
出する速度偏差算出手段と、前記レンズ位置検出手段により検出された前記撮影レン
ズの位置と、前記位置偏差検出手段により検出された前
記位置偏差とに基づいて、前記撮影レンズの目標駆動位
置を算出し、その目標駆動位置の時間変化により目標駆
動速度を算出する目標駆動速度算出手段と、前記位置偏差検出手段により検出された前記位置偏差に
基づいて、予め設定された理想速度を求める理想速度決
定手段と、前記被写体が動体か否かを判定する動体判定手段と、前記動体判定手段により前記被写体が動体であると判定
されたときは、前記目標駆動速度を選択し、非動体であ
ると判定されたときは、前記理想速度を選択する速度選
択手段と、前記位置偏差検出手段により検出された前記位置偏差，
前記速度偏差算出手段により算出された前記速度偏差，
および前記速度選択手段によって選択された速度に応じ
て、前記駆動手段に出力する操作量を算出する算出手段
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、前記位置偏差検出手段は、予め設定された時間間隔で、ピントのずれ量であるデフ
ォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、前記デフォーカス量検出手段により検出された前記デフ
ォーカス量を前記駆動手段の残駆動量に変換する残駆動
量変換手段と、前記残駆動量変換手段により変換された残駆動量と、前
記レンズ位置検出手段により検出された撮影レンズの位
置に基づいて線形予測を行い、予め定められた時点にお
ける残駆動量の予測値を算出し、前記残駆動量または残
駆動量の前記予測値を前記位置偏差として出力する残駆
動量予測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、前記動体判定手段は、前記目標駆動速度算出手段により
算出された前記目標駆動速度の値に基づいて、前記被写
体が動体か否かを判定することを特徴とする自動焦点調
節装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
記載の自動焦点調節装置において、前記算出手段は、前記位置偏差，前記速度偏差，および
前記速度選択手段により選択された速度を重み付け加算
して、前記駆動手段に出力する操作量を算出することを
特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項５】請求項４に記載の自動焦点調節装置にお
いて、前記算出手段は、前記動体判定手段による前記被写体が
動体であるか否かの判定に基づいて、前記速度偏差およ
び前記速度選択手段により選択された速度の重み付けを
変更する適応制御手段を有することを特徴とする自動焦
点調節装置。