JP3109819B2 - 自動焦点調節装置 - Google Patents

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焦点調節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フィールド（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つて被
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
よつ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***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、撮影状態によつて変化する要素
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号によつて提案し
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、フオ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オ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思わぬ誤動作を生じる
危険がある。

（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***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、撮影モードに応じて前記領域移動手段の動
作を制御し、前記撮影モードが通常撮影モードである場
合においては、被写界深度に応じて前記合焦検出領域の
大きさ、移動範囲、移動応答速度を変化させ、前記撮影
モードがマクロ撮影モードである場合においては、前記
合焦検出領域の大きさ、移動範囲、移動応答速度を所定
の値に固定するように制御する制御手段とを備えた自動
焦点調節装置にある。

（実施例） 以下、本発明にお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図は本発明の自動焦点調節装置をビデオカメラ等
に実施した場合を示すブロツク図である。

同図において、１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19,20及びそれらのモータドラ
イブ回路16,17を介して光軸方向に移動されることによ
つて、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はフオーカシングレンズ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ヨン信号に変換し、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ヨン信号は図示しな
いビデオレコーダ、あるいは電子ビユーファインダ等の
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入力し、
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
用マイクロコンピユータ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フィー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、これによつて、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ヨン信号に
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によつ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フィ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
複数ブロツクに分割し、１フィールド分の映像信号中、
ピーク点の検出されたブロツクの水平，垂直位置座標を
検出する方法によつ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によつ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ユータ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ツチで、その操作状
態は後述の制御用マイクロコンピユータ14へと供給さ
れ、制御用マイクロコンピユータ14により、たとえば撮
影モード切換スイツチ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、フオーカシングレンズ１を駆動して
焦点調節を行なう。したがつてズームレンズの位置すな
わち被写界深度に応じで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つて可能となり、焦点調節は
ズームレンズ２を移動することによつて行なわれ、ズー
ムレンズ２は変倍用として機能せず、またフオーカシン
グレンズ１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
換スイツチ15を押圧した場合には、ただちにズームレン
ズ２をワイドマクロ領域へと移動し、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。これによつ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
ユータ14へと供給される。

14は本システム全体を統括して制御する制御用マイク
ロコンピユータで、その内部にはCPUの他に、図示しな
い入出力ポート,A/D変換器，リードオンリメモリ（RO
M），ランダムアクセスメモリ（RAM）を備えている。

この制御用マイクロコンピユータは、ピーク位置検出
回路12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つて設定された合
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,絞りエンコーダ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をモータ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１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ツ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ツチ15の操作状態によつて、
通常撮影モードと、ワイドマクロ撮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置の構成は以上のようにな
つており、次に制御用マイクロコンピユータ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、ステツプS0は撮影モード切換スイツ
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。

そしてステツプS1〜ステツプS11は、ステツプS0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、
ステツプ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。

ステツプS1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
クロコンピユータ14内のメモリに読み込むルーチン、ス
テツプ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
ロコンピユータ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）、ステツプ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
ロコンピユータ14内のメモリに読み込むルーチン、ステ
ツプS4はステツプS1,ステツプ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ユ
ータ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。

ステツプS5,S6,S7は、ステツプ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。

ステツプS8は、ステツプS5〜S7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、ステツプS9は同じくステツプS5〜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、ステツプS1
0は、ステツプS5〜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。

ステツプS11は上述の各ステツ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、ステツプS12はワイドマク
ロ撮影モードとなつたとき、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、かつフオーカシングレン
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、ステツプ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ユ
ータ14内のメモリに読み込むルーチンである。

ステツプ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。

ステツプS15は、ステツプ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、ステツプS16は同じくステツプ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、ステツプS17
は、ステツプ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。

ステツプS18は上述の各ステツ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。

ステツプ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か否かを撮影モード切換
スイツチ15の操作状態によつて判定するルーチン、ステ
ツプ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
ンピユータ14によ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、ステツプ
S0で撮影モード切換スイツチ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、ステツプS1
へと進む。

ステツプS1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ユータ内のA/
D変換器によりRAMの所定のエリアに例えば8bit（256段
階）のデータで記憶する。

続いてステツプS2でデジタル化されたズームエンコー
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。

ステツプ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フィールド画面内の
ピーク位置の水平，垂直位置座標をRAM内に記憶する。

ステツプ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つて、ステ
ツプS1,S2で記憶した絞り値F_i（ｉ＝1,2,……,n）、レ
ンズ焦点距離情報f_i（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、f₁＞f₂＞……＞f_nで
あり、f₁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f_iの関係は、 で表わすことができる。

また絞り値Ｆの大小関係は、F₁＜F₂＜……＜F_nでF₁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_i＝2^i-1F₁ （ｉ＝2,…,n）……（２） となる。一般に絞り値F_i,焦点距離f_iのときの被写界深
度DP_iについては、次式で表わすことができる。

ここでDP₁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DP_iを求めることができる。ここでDP₁が最も深
度が浅く、DP₂,DP₃となるにしたがつて深くなることは
言うまでもない。

続いてステツプ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、ステツプ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
報テー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ユータ14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、DP₁＜DP₂＜……＜
DP_2nであり、合焦検出領域の大きさＷは、W₁＜W₂＜……
＜W_2n、垂直方向の移動範囲Ｘは、X₁＞X₂＞……X_2n、応
答速度SPはSP₁＞SP₂＞……＞SP_2n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
なく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
大きくなり、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
くなる。したがつ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
くなり、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つてくる。したが
つて、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、ステツプS8のピーク位置演算ルーチンへと進み、上
述のステツプS5〜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つ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
の演算によつて求められる。

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。

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フィールドの平均によつてピーク位置を求める
場合について見ると、（x_i,y_i）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_i-1,y_i-1），（x_i-2,y_i-2）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_i,Y_i）を求める。

さらにここで求めた（X_i,Y_i）及び前フィールドのExp
onential平均法により算出して求められたピーク位置座
標（PH_i-1,PV_i-1）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（PH_i,PV_i）を求める。

ここでＮは（４）式における指定回路であるが、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Exponential法によるピーク位置設定演
算において、ステツプS5〜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
化させることによつて、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
フィールドのピーク換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平均法等によつ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
動に伴つ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
的には安定した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ァイダ等のモニタ画
面の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_i,PV_i）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
く、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ツプS9では、ステツプS5〜S7で求め
られた垂直方向における移動範囲Ｘをもとに、ステツプ
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ツプS10では、
同様にステツプS5〜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、ステツプS11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つて、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、再びステツプS0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、ステツプS5で被写界深度を大、小判定してステツプ
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つて、制御用マイクロコンピユ
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図のフローチヤートにおいてステツプS0
において、撮影モード切換スイツチ15によつてワイドマ
クロ撮影モードが選択されていることが判定されると、
ステツプ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、かつフオーカシングレンズ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、ステツプ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フィー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ユータ14内のRAMに記憶する。

続いてステツプ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。このステツプは本
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、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
するものである。

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く、制
御用マイクロコンピユ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DP₁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W₁、移動範囲X₁、応答速度SP₁を選
択する。

また通常撮影モードにおけるデータテーブルの値とは
別にワイドマクロ撮影モード用のデータを専用に設定し
ておいてもよく、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。

そしてステツプS15では、以上の動作によつて決定さ
れた合焦検出領域の移動条件の中から応答速度SP₁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つて位置精度が低下
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つて求められる。

続いて、合焦検出領域の移動範囲を決定するステツプ
S16では、ステツプS14で求められた垂直方向における移
動範囲X₁をもとに、ステツプ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ツプS17では、
同様にステツプS14で求められた大きさW₁をもとに合焦
検出領域の大きさを設定する。

そして、ステツプS18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つて、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、ステツプ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ツチ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、ステツプS13
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、ステツプ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、フオーカシングレンズ１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、
ステツプS0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、
Exponential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フィールド
毎、３フィ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、見掛け上応答速度を遅くすることがで
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、装置のコストによつて、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ユ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つて画面内の
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、本発明によれば、撮影モードに応
じて合焦検出領域の移動を制御し、通常撮影モードにお
いては、被写界深度に応じて前記合焦検出領域の大き
さ、移動範囲、移動応答速度を変化させ、マクロ撮影モ
ードにおいては、前記合焦検出領域の大きさ、移動範
囲、移動応答速度を所定の値に固定するように制御する
ようにしたので、通常撮影モードでは、被写界深度等の
撮影条件に応じて最適な合焦検出領域の移動制御を行な
うことができ、マクロ撮影モードのような特殊な撮影モ
ードにおいては、合焦検出領域の大きさ、移動範囲、移
動応答速度等の制御パラメータの設定を変更して最適化
を図ることができ、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捕らえつづけることがで
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
ツク図、 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図は撮像画面常の合焦検出領域を概念的に示す図で
ある。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−4011（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256113（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−123367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−28914（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163715（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77481（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−234180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/232 G02B 7/28 G03B 13/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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***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、 撮影モードに応じて前記領域移動手段の動作を制御し、
   前記撮影モードが通常撮影モードである場合において
   は、被写界深度に応じて前記合焦検出領域の大きさ、移
   動範囲、移動応答速度を変化させ、前記撮影モードがマ
   クロ撮影モードである場合においては、前記合焦検出領
   域の大きさ、移動範囲、移動応答速度を所定の値に固定
   するように制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。