JP3245904B2 - 自動焦点調節装置を備えたカメラシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動被写体に対して撮
影レンズを遅れなく追従させる自動焦点調節装置を備え
たカメラシステムに関する。

【０００２】

【従来技術】移動被写体に対して撮影レンズを遅れなく
追従させる自動焦点調節装置を備えたカメラが知られて
いる（例えば、特開昭６３−２０１０号、特開平１−２
８５９０７号など）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に自動
焦点調節カメラでは、イメージセンサーの電荷蓄積時間
や、焦点検出のためのセンサーデータの演算処理時間が
必要なため、有限の時間間隔ごとに撮影光学系のデフォ
ーカス量を検出し、検出されたデフォーカス量に基づい
て撮影光学系を駆動して自動焦点調節を行っている。

【０００４】特開昭６３−２０１０号に開示された自動
焦点調節装置を備えたカメラでは、移動する被写体に対
して撮影レンズを遅れなく追従させるため、最新および
過去複数回のデフォーカス量と焦点検出の時間間隔とに
基づいて撮影レンズの像面移動速度を検出し、現在のデ
フォーカス量および像面移動速度に基づいて所定時間後
の焦点位置を予測する。そして、予測焦点位置に対する
現在の像面位置からの補正デフォーカス量を算出し、こ
の補正デフォーカス量に基づき撮影光学系の駆動量を決
定して駆動量の制御を行っていた。

【０００５】このような制御では、駆動量のみを制御し
ているので、所定時間後に予測焦点位置と像面位置とが
一致するが、それ以外の時刻には厳密には予測焦点位置
と像面位置とが一致しておらず、デフォーカス量が残存
していた。

【０００６】また、任意の時刻にレリーズされた場合、
レリーズされた時刻における残存デフォーカス量および
像面移動速度に基づいてミラーアップ動作後の露光時刻
の焦点位置を予測し、この予測焦点位置に対する現在の
像面位置からの補正デフォーカス量を算出し、この補正
デフォーカス量に基づいて撮影光学系の駆動量を決定し
て駆動量の制御を行っていた。従って、上記残存デフォ
ーカス量が大きい場合には、ミラーアップ時間中に予測
焦点位置まで撮影光学系を駆動できず、ピントボケが生
じてしまった。

【０００７】また、焦点検出時間間隔が短い場合には、
上記不一致はさほど問題とならないが、低輝度になり焦
点検出時間間隔が長くなった場合には、上記不一致が目
立つようになり、ファインダー上で見ると被写体のボケ
が著しくなり見苦しくなってしまった。

【０００８】上記の問題点を解決するため、撮影光学系
の駆動量のみならず駆動速度を制御して、移動する被写
体に対しても像面位置を連続的に移動させて常時合焦さ
せることが考えられる。しかし、駆動装置（モーター）
および駆動制御部をカメラボディに内蔵し、種々の交換
レンズに対応する自動焦点調節カメラでは、交換レンズ
ごとに駆動トルクなどの駆動特性が異なるので、駆動速
度の制御を行うことが不可能であった。

【０００９】特開平１−２８５９０７号に開示された自
動焦点調節装置を備えたカメラでは、撮影レンズ鏡筒側
に駆動制御部を配置し、この駆動制御部により駆動速度
を制御しているが、カメラボディ側からは駆動量と駆動
速度がレンズ側に送られ、撮影レンズ鏡筒側ではこの駆
動量の制御および駆動速度制御を指示通りに行っている
だけである。しかし、負荷や駆動モーターの違いにより
レンズ種類ごとに、さらには同じ種類でも起動停止特
性、最高駆動速度、所要駆動時間などのレンズ駆動特性
が異なるので、移動被写体に追いつくための駆動量や駆
動速度を一律にボディ側で決定し、これらの情報に基づ
いて駆動制御を行うと誤差が生じてしまう。

【００１０】また、検出された像面移動速度となるよう
に駆動装置の駆動速度を制御する方法では、一時的に速
度制御がうまく行かず駆動速度が目標速度からずれた時
に、その後、速度制御が回復しても像面位置の誤差が生
じてしまう。

【００１１】さらに、被写体が定速で動いている場合で
も、それに対応する合焦像面の移動速度はレンズの焦点
距離、レンズ位置に応じて変化するので、一度測定した
像面移動速度に基づき定速の駆動制御を行っても、正確
な合焦位置との間に誤差が生じてしまい、焦点検出間隔
が長くなる低輝度の場合や、焦点検出の間に露光動作を
行った場合にはその誤差は無視できない量となってしま
うという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、撮影レンズ駆動用モータ
の駆動制御装置を撮影レンズ鏡筒内に設け、それぞれ固
有の駆動特性を有する撮影レンズ鏡筒に対して最適な駆
動制御を行なう自動焦点調節装置を備えたカメラシステ
ムを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、レンズ交換可能な自動焦点調節装置を備えたカメラ
システムに適用され、カメラボディに、撮影レンズのデ
フォーカス量を繰り返し検出する焦点検出手段と、前記
焦点検出手段により検出された複数のデフォーカス量に
基づいて移動被写体に対する前記撮影レンズの将来の合
焦位置の軌跡を予測し、将来の合焦位置の時間変化を表
す合焦位置軌跡予測情報を繰り返し発生する軌跡予測手
段とを設け、前記撮影レンズを内蔵し前記カメラボディ
に装着可能な撮影レンズ鏡筒に、前記撮影レンズを駆動
する駆動手段と、前記撮影レンズの移動量を検出する移
動量検出手段と、前記撮影レンズの移動量に基づいて前
記撮影レンズの移動後の実際の像面位置を算出する像面
位置算出手段と、前記合焦位置軌跡予測情報に基づいて
撮影レンズの目標駆動速度を設定する駆動速度設定手段
と、前記合焦位置軌跡予測情報に基づいて予測された合
焦位置の軌跡と前記実際の像面位置との偏差と、前記撮
影レンズおよび前記駆動手段の特性とに応じて、前記合
焦位置軌跡予測情報の発生間隔より短い時間間隔で前記
目標駆動速度を補正する駆動速度補正手段と、前記駆動
速度補正手段による補正後の目標駆動速度にしたがって
前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを設けることに
より、上記目的を達成する。 （２） 請求項２の発明は、レンズ交換可能な自動焦点
調節装置を備えたカメラシステムに適用され、カメラボ
ディに、撮影レンズのデフォーカス量を繰り返し検出す
る焦点検出手段を設け、前記撮影レンズを内蔵し前記カ
メラボディに装着可能な撮影レンズ鏡筒に、前記撮影レ
ンズを駆動する駆動手段と、前記撮影レンズの移動量を
検出する移動量検出手段と、前記撮影レンズの移動量に
基づいて前記撮影レンズの移動後の実際の像面位置を算
出する像面位置算出手段と、前記焦点検出手段により検
出された複数のデフォーカス量に基づいて移動被写体に
対する前記撮影レンズの将来の合焦位置の軌跡を予測
し、将来の合焦位置の時間変化を表す合焦位置軌跡予測
情報を繰り返し発生する軌跡予測手段と、前記合焦位置
軌跡予測情報に基づいて撮影レンズの目標駆動速度を設
定する駆動速度設定手段と、前記合焦位置軌跡予測情報
に基づいて予測された合焦位置の軌跡と前記実際 の像面
位置との偏差と、前記撮影レンズおよび前記駆動手段の
特性とに応じて、前記デフォーカス量の発生間隔より短
い時間間隔で前記目標駆動速度を補正する駆動速度補正
手段と、前記駆動速度補正手段による補正後の目標駆動
速度にしたがって前記駆動手段を制御する駆動制御手段
とを設けることにより、上記目的を達成する。 （３） 請求項３のカメラシステムの前記合焦位置軌跡
予測情報は、デフォーカス量と像面移動速度のセットか
ら構成される。

【００１４】

【作用】（１） 請求項１では、カメラボディ側で、撮
影レンズのデフォーカス量を繰り返し検出するととも
に、複数のデフォーカス量に基づいて移動被写体に対す
る撮影レンズの将来の合焦位置の軌跡を予測し、将来の
合焦位置の時間変化を表す合焦位置軌跡予測情報を繰り
返し発生する。レンズ鏡筒側では、撮影レンズの移動量
を検出して撮影レンズの移動後の実際の像面位置を算出
し、合焦位置軌跡予測情報に基づいて撮影レンズの目標
駆動速度を設定するとともに、合焦位置軌跡予測情報に
基づいて予測された合焦位置の軌跡と実際の像面位置と
の偏差と、撮影レンズおよび駆動手段の特性とに応じ
て、合焦位置軌跡予測情報の発生間隔より短い時間間隔
で目標駆動速度を補正し、補正後の目標駆動速度にした
がって駆動手段を制御する。 （２） 請求項２では、カメラボディ側で撮影レンズの
デフォーカス量を繰り返し検出する。一方、レンズ鏡筒
側では、複数のデフォーカス量に基づいて移動被写体に
対する撮影レンズの将来の合焦位置の軌跡を予測し、将
来の合焦位置の時間変化を表す合焦位置軌跡予測情報を
繰り返し発生する。レンズ鏡筒側ではさらに、撮影レン
ズの移動量を検出して撮影レンズの移動後の実際の像面
位置を算出し、合焦位置軌跡予測情報に基づいて撮影レ
ンズの目標駆動速度を設定するとともに、合焦位置軌跡
予測情報に基づいて予測された合焦位置の軌跡と実際の
像面位置との偏差と、撮影レンズおよび駆動手段の特性
とに応じて、デフォーカス量の発生間隔より短い時間間
隔で目標駆動速度を補正し、補正後の目標駆動速度にし
たがって駆動手段を制御する。

【００１５】

【実施例】図１〜９により、本発明の一実施例を説明す
る。図１は、一実施例の構成を示すブロック図である。
ボディ１に対しレンズ２は交換可能に構成されており、
図はレンズ２がボディ１に装着された状態を示してい
る。ボディ１には、メインミラー１０，サブミラー１
１，ファインダー１２，シャッター１３，ＡＦセンサー
１４およびＡＦＣＰＵ１５が内蔵される。またＡＦＣＰ
Ｕ１５には、コンピューターのソフトウエアー形態で構
成される焦点検出演算部１６，補正部１７および速度検
出部１８がある。レンズ２には、撮影光学系２０，レン
ズＣＰＵ２１，駆動装置２４、モニター２５が内蔵され
る。またレンズＣＰＵ２１には、コンピューターのソフ
トウエアー形態で構成される駆動制御部２３がある。

【００１６】撮影光学系２０を通る被写体からの光束
は、ハーフミラーから構成されるメインミラー１０によ
りファインダー１２とサブミラー１１とに分割される。
サブミラー１１によりさらにボディ底方向に偏向された
光束は、後述するＡＦセンサー１４へ導かれる。これら
のメインミラー１０とサブミラー１１は、不図示のシャ
ッターレリーズが操作された時に撮影光路から待避し、
退避完了後のシャッターレリーズから所定時間後にシャ
ッター１３が作動し、露光動作が行なわれる。露光動作
が終了すると、ふたたびメインミラー１０およびサブミ
ラー１１が撮影光路中にセットされる。

【００１７】ＡＦセンサー１４は、被写体輝度に応じた
蓄積時間の間、電荷の蓄積を行い、光電変換された被写
体像信号はＡＦＣＰＵ１５へ電送される。なお、電荷蓄
積時間はＡＦＣＰＵ１５により制御される。被写体像信
号は、ＡＤ変換された後、焦点検出演算部１６で演算処
理され、演算処理時間後に撮影光学系２０のデフォーカ
ス量が算出される。算出されたデフォーカス量は、補正
部１７によりオーバラップサーボ補正を受ける。補正部
１７には、レンズ内にあるモニター２５から撮影光学系
２０の移動量に関するモニター信号が入力されており、
このモニター信号と蓄積時間タイミング、演算処理終了
タイミングとに基づき、補正デフォーカス量が算出され
る。また、デフォーカス量は速度検出部１８に記憶さ
れ、今回のデフォーカス量と、前回のデフォーカス量
と、前回と今回のデフォーカス量の検出時間間隔と、モ
ニター２５からの撮影光学系の移動量に関するモニター
信号とに基づいて今回の像面移動速度が算出される。今
回の補正デフォーカス量および像面移動速度は駆動制御
部２３へ送られ、これらの情報に基づいて、駆動負荷で
ある撮影光学系２０と駆動源および伝達系である駆動装
置２４とから成る駆動系の駆動特性を最適化して、駆動
装置２４の駆動量および駆動速度を制御する。これらの
駆動量と駆動速度は、モニター２５から撮影光学系２０
の移動量に関するモニター信号をフィードバックするこ
とにより制御される。

【００１８】駆動装置２４は撮影光学系２０と機械的に
結合しており、その駆動量と駆動速度が制御されること
により、撮影光学系２０が移動被写体に対して遅れなく
追従する。また、駆動装置２４と撮影光学系２０との間
に設けられたモニター２５により、駆動装置２４の駆動
量および駆動速度、または撮影光学系２０の移動量およ
び移動速度がモニターされ、補正部１７，速度検出部１
８および駆動制御部２３にフィードバックされる。

【００１９】＜ＡＦセンサー１４について＞ ＡＦセンサ１４の構成例を図２に示す。ＡＦセンサ１４
は、視野マスク４０，フィールドレンズ４１および２対
の再結像レンズ４２Ａ，４２Ｂ、４３Ａ，４３Ｂから成
る焦点検出光学系４４と、２対の受光部４５Ａ，４５
Ｂ、４６Ａ，４６Ｂから成るＣＣＤなどの光電変換器４
７とから構成される。受光部４５Ａ，４５Ｂ、４６Ａ，
４６Ｂは、それぞれ複数の画素から構成されている。以
上のような構成において、撮影光学系２０の射出瞳２０
１に含まれる光軸２０２に対して対称な２対の領域３５
Ａ，３５Ｂ、３６Ａ，３６Ｂを通る光束は、焦点検出領
域に対応した開口を有する視野マスク４０付近で一次像
を形成する。視野マスク４０の開口部に形成された一次
像は、更にフィールドレンズ４１および２対の再結像レ
ンズ４２Ａ，４２Ｂ、４３Ａ，４３Ｂにより光電変換器
４７の２対の受光部４５Ａ，４５Ｂ、４６Ａ，４６Ｂ上
に２対の二次像として形成される。そして、受光部４５
Ａ，４５Ｂ、４６Ａ，４６Ｂで２対の二次像の光強度分
布に応じて電気的な被写体像信号に光電変換される。

【００２０】＜焦点検出演算部１６について＞ 被写体像信号は、ＡＦＣＰＵ１５でＡＤ変換され、被写
体像データとなる。焦点検出演算部１６では、被写体像
データに対して周知の焦点検出相関演算処理を施し、光
電変換器４７上で対になった二次像の受光部並び方向の
相対的位置関係を検出することにより、撮影光学系２０
のデフォーカス量を検出する。

【００２１】＜補正部１７について＞ 図３は、補正部１７によるデフォーカス量のオーバラッ
プサーボ補正の説明図である。図において、縦軸はレン
ズ位置ｚ、横軸は時間ｔである。被写体の合焦位置ｚ３
に対し、ある時刻ｔ１においてレンズ位置がｚ１にあ
り、この位置での被写体像データが取り込まれる。時刻
ｔ２において、焦点検出演算が終了し、時刻ｔ１におけ
る合焦位置ｚ３とレンズ位置ｚ１との差に対応したデフ
ォーカス量ｄ１が求められる。時刻ｔ１からｔ２までの
間に焦点検出演算と並行してレンズが駆動された場合
（オーバラップサーボ）、レンズ位置が時刻ｔ２には位
置ｚ２まで駆動されるので、時刻ｔ１におけるデフォー
カス量ｄ１を時刻ｔ２におけるデフォーカス量ｄ２に補
正する。すなわち、オーバラップサーボ補正を行なう。

【００２２】時刻ｔ１からｔ２までの間のレンズ駆動量
は、モニター２５からのモニター信号を時刻ｔ１からｔ
２まで積算することにより得られる。モニター信号は、
レンズの所定駆動量あたり１パルスが発生されるように
なっており、補正部１７はパルス数をカウントするとと
もに、レンズから送られる所定駆動量のデータから、カ
ウント数をレンズ駆動量に変換し、さらにその駆動量を
デフォーカス量ｄｃに換算する。従って、補正された時
刻ｔ２のデフォーカス量ｄ２は、次式により求められ
る。 ｄ２＝ｄ１−ｄｃ （１） なお時刻ｔ１は、ＡＦセンサー１４の電荷蓄積開始時刻
と蓄積終了時刻との中点の時刻として定義される。ま
た、補正部１７の演算に要する時間は、焦点検出演算時
間に比べてきわめて短いと仮定している。

【００２３】＜速度検出部１８について＞ 図４は、速度検出部１８による速度検出の説明図であ
る。被写体が移動している場合は、被写体に対するレン
ズの合焦位置も時間によって変化する。時刻ｔ１におけ
るデフォーカス量ｄ１が時刻ｔ２において求められ、時
刻ｔ３におけるデフォーカス量ｄ３が時刻ｔ４において
求められる。時刻ｔ１からｔ３までの間にＡＦセンサー
１４の電荷蓄積、焦点検出演算と並行して撮影光学系２
０が駆動され、時刻ｔ３にはレンズ位置が動いている。
時刻ｔ１からｔ３までのレンズ駆動量は、モニター２５
からのモニター信号を時刻ｔ１からｔ３まで積算するこ
とにより得られ、その駆動量をデフォーカス量ｄｓに換
算する。従って、時刻ｔ１からｔ３までの合焦位置の変
化量をデフォーカス量に換算した値ｄａは次式となる。 ｄａ＝ｄ３＋ｄｓ−ｄ１ （２） これを時刻ｔ１からｔ３の間の像面移動速度Ｖ３に換算
すると次式になる。 Ｖ３＝ｄａ／（ｔ３−ｔ１） （３）

【００２４】一方、時刻ｔ４における補正デフォーカス
量は、上述したように、検出された時刻ｔ３におけるデ
フォーカス量ｄ３と時刻ｔ３からｔ４までのデフォーカ
ス量換算のレンズ駆動量ｄｃとから次式で求められる。 ｄ４＝ｄ３−ｄｃ （４） （３）式で検出された像面移動速度Ｖ３が所定値Ａ以下
の場合は、被写体が静止していると判定される。さら
に、補正デフォーカス量ｄ４が所定値Ｂと比較され、補
正デフォーカス量ｄ４が所定値Ｂ以下の場合は合焦と判
定され、時刻ｔ４において停止信号がレンズ側の駆動制
御部２３へ送られる。補正デフォーカス量ｄ４が所定値
Ｂより大きい場合は非合焦と判定され、補正デフォーカ
ス量ｄ４のみがレンズ側の駆動制御部２３へ送られる。

【００２５】検出された像面移動速度Ｖ３が所定値Ａよ
り大きい場合は、被写体が移動していると判定され、補
正デフォーカス量ｄ４をさらに被写体移動分の補正を加
えて、次式により時刻ｔ４における補正デフォーカス量
ｄ４’を算出する。 ｄ４’＝ｄ４＋Ｖ３×（ｔ４−ｔ３） （５） なお、安定に被写体移動の判定を行うために、上記所定
値Ａにヒステリシスを設けても良い。また以上の説明で
は、速度検出部１８の演算に要する時間は、焦点検出演
算時間に比べてきわめて短いと仮定している。時刻ｔ４
において補正デフォーカス量ｄ４’と像面移動速度Ｖ３
がレンズ側の駆動制御部２３へ送られる。

【００２６】＜駆動制御部２３について＞ 駆動制御部２３は、停止信号を受けると駆動装置２４を
停止させ、撮影光学系２０の移動を停止させる。補正デ
フォーカス量ｄ４だけを受け取った場合は、デフォーカ
ス量ｄ４を駆動装置２４の駆動量に換算し、この駆動量
にモニター２５からモニター信号をフィードバックして
制御する。図５は、駆動制御部２３による駆動量および
駆動速度制御の説明図である。時刻ｔ４において補正デ
フォーカス量ｄ４’と像面移動速度Ｖ３を受け取ると、
補正デフォーカス量ｄ４’の方向に最高像面駆動速度Ｖ
ｍで時刻ｔｙまで駆動する。ここで、合焦位置の軌跡と
レンズ軌跡が一致する時刻ｔｙは次式で求められる。 ｔｙ＝ｄ４’／（Ｖｍ−Ｖ３）＋ｔ４ （６） 時刻ｔｙ以降はレンズ軌跡が合焦位置の軌跡に沿って変
化するので、時刻ｔ６に新しい制御信号を受け取るまで
像面移動速度Ｖ３に対応した駆動速度で速度制御を行
う。

【００２７】上記駆動制御方式では、時刻ｔ６以降に速
度制御が一時的に狂ってしまうと、その後、速度制御が
回復しても絶対的な像面の位置に偏差を生じ、ピンボケ
になってしまうので、速度のみならず目標位置からの偏
差も補償する駆動制御方式として次のような方式も考え
られる。補正デフォーカス量ｄ４’と像面移動速度Ｖ３
を受け取った時刻とレンズ位置とを基準として任意の経
過時刻ｔｘにおける合焦像面位置Ａｘは次式となる。 Ａｘ＝ｄ４’＋Ｖ３×ｔｘ （７） 一方、経過時刻ｔｘにおける実際の像面位置Ｂｘは、モ
ニター２５からのモニター信号を駆動方向に応じて累積
した駆動量をデフォーカス量の単位に変換することによ
り求めることができる。任意の経過時刻ｔｘにおける像
面駆動速度Ｖ（ｔｘ）を次式のごとく決定する。 Ｖ（ｔｘ）＝Ｖ３＋Ｋ×（Ａｘ−Ｂｘ） （８） ここで、Ｋは、比例定数である。

【００２８】このように、任意の経過時刻ｔｘにおける
像面駆動速度Ｖ（ｔｘ）の目標像面移動速度Ｖ３からの
差を、合焦像面位置Ａｘと実際の像面位置Ｂｘとの差に
比例して決めることにより、速度のみならず位置につい
ても正確に制御可能となるとともに、合焦像面位置と実
際の像面位置が近づくにつれて像面駆動速度が目標像面
移動速度に連続的になめらかに変化するので、オーバー
ランやハンチングのないスムーズな駆動が得られる。比
例定数Ｋをレンズごとの駆動特性や像面移動速度Ｖ３に
応じて変えたり、合焦像面位置Ａｘと実際の像面位置Ｂ
ｘとの差や経過時間の関数としてもよい。実際には、所
定時間ごとに（８）式を計算して像面駆動速度を求め、
次の所定時間が経過するまでこの像面移動速度に応じた
駆動速度で速度制御が行われることになる。

【００２９】＜速度制御について＞ 図６は、駆動制御部２３の構成を示すブロック図であ
る。駆動制御部２３には、制御目標情報として補正デフ
ォーカス量と像面移動速度とが入力される。また、個別
調整部５０から個別調整情報、電源電圧検出部５１から
電源電圧情報、温度検出部５２から温度情報、絶対距離
検出部５３から絶対距離情報、焦点距離検出部５４から
焦点距離情報、トルク検出部５５からトルク情報、速度
検出部５６から速度情報が入力される。以上の入力情報
に基づき目標速度である像面移動速度となるように、制
御出力を制御して駆動装置２４の駆動速度制御を行う。
駆動装置２４をＤＣモーターとした場合は、制御出力
は、パルス駆動時のデューティであったり、モーターに
注入する電流量である。この電流量は、電流制御部５７
により制御される。駆動装置２４が超音波モーターであ
った場合は、制御出力は、振動周波数または印可電圧で
ある。

【００３０】個別調整情報は、他の入力情報が同じであ
っても速度制御において違いを生ずる部分をレンズ個別
に調整する情報である。この情報は、ＥＥＰＲＯＭで構
成された個別調整部５０に書換可能に記憶されており、
レンズ組立完成後の出荷時に調整記憶される。また、駆
動制御部２３はこの情報を用いて標準的に速度制御を行
っても目標速度とに長時間のスパンで隔たりがある場合
には経時変化が生じたと判定して、個別調整情報を書き
換える。電源電圧情報は、電池電圧の低下時にモーター
の回転数が低下するのを補償するために用いられる。こ
の情報は、一回の駆動時間に比較して長い時間のスパン
に渡って平均した値として検出される。温度情報は、低
温度下で潤滑油の粘度が増し負荷トルクが増すのを補償
するために用いられる。この情報は、一回の駆動時間に
比較して長い時間のスパンに渡って平均した値として検
出される。

【００３１】絶対距離情報は、絶対距離検出部５３がレ
ンズ距離環位置を絶対位置エンコーダーで検出した情報
であり、現在の撮影光学系２０の位置に対応する被写体
距離で表される。焦点距離情報は、焦点距離検出部５４
がズーム環位置を絶対位置エンコーダーで検出した情報
であり、現在のズーム光学系の位置に対応する焦点距離
で表される。これらの被写体距離と焦点距離は、像面移
動速度Ｖを補正するのに用いられる。駆動制御部２３は
像面移動速度Ｖを受け取った時点で、被写体速度Ｓを次
式で算出する。 Ｓ＝（−Ｆ2／Ｇ2）×Ｖ （９） ここで、Ｇ，Ｆは、像面移動速度Ｖを受け取った時点で
の被写体距離と焦点距離である。被写体速度Ｓは、短期
間の変動がなく次に像面移動速度を受け取るまで変化し
ないとすれば、像面移動速度Ｖは被写体距離と焦点距離
の変化に応じて時々刻々と次式の如く変化する。 Ｖ＝（−ｇ2／ｆ2）×Ｓ （１０） ここで、ｇ，ｆは、時々刻々の被写体距離と焦点距離で
ある。従って、駆動制御部２３は（１０）式に基づき、
時々刻々の被写体距離と焦点距離により像面移動速度を
補正して、補正した速度となるように速度制御を行う。
また、像面移動速度とモーター等の駆動速度との比例係
数は、被写体距離と焦点距離によっても変化するので、
時々刻々の被写体距離と焦点距離によりこの比例係数を
補正することもできる。

【００３２】トルク情報は、一回の駆動時間に比較して
短い時間のスパンでフィードバックされる情報であり、
この情報によりレンズの位置による局部的トルク変動な
どが補償される。速度情報は、モニター２５からのパル
ス間隔などにより検出され、一回の駆動時間に比較して
短い時間のスパンでフィードバックされる情報である。
この情報により像面移動速度の変化が直接検出され、目
標速度との差に応じてフィードバック制御がかかる。

【００３３】上記入力情報と制御出力との間の関係（フ
ィードバック率など）はレンズの個々の機械的構成に依
存しており、レンズ種類ごとに設定する必要がある。従
って、ボディ側にのせた汎用の駆動制御部で全ての種類
のレンズを制御することは不可能である。

【００３４】制御出力は、目標速度、個別調整情報、電
源電圧情報、温度情報をパラメータとしたテーブルの値
として参照される。テーブルは、レンズＣＰＵ２１内の
ＲＯＭに記憶される。あるいは、目標速度、個別調整情
報、電源電圧情報、温度情報を入力パラメータとしてフ
ァジィ推論により制御出力値を定めてもよい。制御出力
の参照値は標準的な制御として使用され、この標準的な
制御でも、残る速度誤差がトルク情報と速度情報でフィ
ードバックされて補償されることになる。ここで、トル
ク情報、速度差からのフィードバック量は、速度制御シ
ステムが発振しない範囲に定められる。

【００３５】上記速度制御は定速制御であったが、２つ
の速度間の遷移を短時間に、しかもハンチングなく行う
ために、２つの速度間で時間とともに速度をどのような
曲線で変化させるかという最適制御のために、上記情報
を用いることも可能である。図８では時刻ｔｙにおいて
速度が不連続に変化しているが、実際はこのようにはな
らず、時刻ｔｙの以前から速度を徐々に落とす必要があ
る。このような場合には、上記情報を入力パラメータと
して、経過時間と制御出力のセットがテーブル化されて
いればよい。あるいは、上記情報を入力パラメータとし
て、ファジィ推論により時間経過に対して変化する制御
出力を算出してもよい。また合焦点位置に停止させる場
合でもオーバーランなく止める必要があるが、その場合
の合焦点手前から速度を落とす制御においても、本発明
の速度制御方式は適用可能である。

【００３６】図７は、ＡＦＣＰＵ１５の制御プログラム
を示すフローチャートである。このフローチャートによ
り、動作を説明する。ステップＳ１で、電源が投入され
るとステップＳ２へ進み、ＡＦセンサー１４の電荷蓄積
制御を行う。ステップＳ３で、センサー信号のＡＤ変換
を行い、データを格納する。続くステップＳ４で、セン
サーデータに基づき焦点検出演算を行い、デフォーカス
量を算出する。そして、ステップＳ５で、上述したオー
バラップ補正を行い、補正デフォーカス量を算出する。
ステップＳ６で、今回および過去のデフォーカス量に基
づいて像面移動速度を求め、続くステップＳ７で、算出
された像面移動速度に基づいて被写体が静止しているか
否かを判別する。静止していればステップＳ８へ進み、
そうでなければステップＳ１１へ進む。ステップＳ８で
は、補正デフォーカス量が所定値以下か否かを判別し、
所定値以下であればステップＳ９へ進み、そうでなけれ
ばステップＳ１０へ進む。ステップＳ９では、レンズＣ
ＰＵ２１へ停止信号を送出し、レンズ駆動を停止させ
る。ステップＳ１０では、レンズＣＰＵ２１へオーバラ
ップ補正デフォーカス量を送出する。また、ステップＳ
７が否定された時は、ステップＳ１１で、レンズＣＰＵ
２１へ補正デフォーカス量と像面移動速度とを送出す
る。その後、ステップＳ２へ戻って以上の処理を繰り返
す。

【００３７】図８は、レンズＣＰＵ２１の制御プログラ
ムを示すフローチャートである。ステップＳ２０で、電
源が投入されるとステップＳ２１へ進み、ＡＦＣＰＵ１
５から情報を受信したか否かを判別し、情報を受信する
とステップＳ２２へ進み、その情報が停止信号か否かを
判別する。停止信号であればステップＳ２３へ進んで駆
動装置２４を停止し、停止信号でなければステップＳ２
４へ進む。ステップＳ２４では、受信した情報がオーバ
ラップ補正デフォーカス量のみか否かを判別し、オーバ
ーラップ補正デフォーカス量だけであればステップＳ２
５へ進み、そうでなければステップＳ２６へ進む。ステ
ップＳ２５では、駆動量制御を開始する。一方、ステッ
プＳ２６では、駆動量制御と速度制御とを開始する。そ
の後、ステップＳ２１へ戻って以上の処理を繰り返す。

【００３８】図９は、本発明の別実施例であって図１に
示すＡＦＣＰＵ１５内の速度検出部１８をレンズＣＰＵ
２１へ移し、速度検出部２２としたものである。このよ
うな構成において、ＡＦＣＰＵ１５からレンズＣＰＵ２
１に対し、生のデフォーカス量とその検出時間間隔に関
する情報およびオーバラップ補正デフォーカス量が送ら
れ、これらの情報に基づいて速度検出部２２で像面速度
の算出および被写体の静止移動の判定、さらに静止して
いる場合の合焦判定が行われ、判定結果に応じて、前述
のような駆動制御部２３による駆動制御が行われる。こ
のような構成においては、速度検出部２２がレンズ２側
に配置されるので、像面移動速度に基づく静止移動の判
定レベルをレンズ種類ごとに個別に変えることができ
る。例えば、望遠系では移動被写体を撮影する場合が多
いので前述の像面移動速度の所定値を小さくすることが
できる。

【００３９】また図４において、時刻ｔ１からｔ３まで
の駆動量をデフォーカス量ｄｓに換算しているが、この
換算がレンズごとに異なる非線形性を有しているので、
この換算をレンズごとに異なる換算方式で行えば、像面
移動速度をより正確に求めることができる。

【００４０】さらに、補正部１７をレンズＣＰＵ２１側
に移すこともできる。その場合、ＡＦＣＰＵ１５からレ
ンズＣＰＵ２１へ生のデフォーカス量とその検出時間タ
イミング情報が送られることになる。このような構成に
おいては、モニター２５からボディ側にモニター信号を
送る必要がなくなるので、マウント部のモニター信号中
継が不要となる利点がある。

【００４１】以上の実施例の構成において、ＡＦセンサ
ー１４および焦点検出演算部１６が焦点検出手段を、補
正部１７および速度検出部１８，２２が軌跡予測手段お
よび予測手段を、駆動装置２４が駆動手段を、駆動制御
部２３が駆動制御手段をそれぞれ構成する。

【００４２】

【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、撮影レンズの種類や個々の撮影レンズごとに異な
る駆動特性の差に対してきめ細かく最適な制御を実現で
き、駆動制御誤差を低減することができる上に、駆動速
度のみならず位置についても正確に制御可能になるとと
もに、合焦像面位置と実際の像面位置が近づくにつれて
駆動速度が目標駆動速度に連続的に滑らかに変化するの
で、オーバーランやハンチングのないスムーズな駆動が
得られる。また、請求項２の発明によれば、撮影レンズ
の種類や個々の撮影レンズごとにきめ細かく正確に合焦
位置を予測することができる上に、撮影レンズの種類や
個々の撮影レンズごとに異なる駆動特性の差に対してき
め細かく最適な制御を実現でき、駆動制御誤差を低減す
ることができる。その上、駆動速度のみならず位置につ
いても正確に制御可能になるとともに、合焦像面位置と
実際の像面位置が近づくにつれて駆動速度が目標駆動速
度に連続的に滑らかに変化するので、オーバーランやハ
ンチングのないスムーズな駆動が得られる。以上

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】焦点検出光学系を示す図。

【図３】オーバラップ補正の説明図。

【図４】像面移動速度検出の説明図。

【図５】速度制御の説明図。

【図６】駆動制御部の構成を示すブロック図。

【図７】ＡＦＣＰＵの制御プログラムを示すフローチャ
ート。

【図８】レンズＣＰＵの制御プログラムを示すフローチ
ャート。

【図９】他の実施例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ ボディ ２ レンズ １４ ＡＦセンサー １５ ＡＦＣＰＵ １６ 焦点検出演算部 １７ 補正部 １８，２２ 速度検出部 ２０ 撮影光学系 ２１ レンズＣＰＵ ２３ 駆動制御部 ２４ 駆動装置 ２５ モニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/28 - 7/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズ交換可能な自動焦点調節装置を備え
   たカメラシステムにおいて、 カメラボディに、撮影レンズ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り検
   出された複数のデフォーカス量に基づいて移動被写体に
   対する前記撮影レンズの将来の合焦位置の軌跡を予測
   し、将来の合焦位置の時間変化を表す合焦位置軌跡予測
   情報を繰り返し発生する軌跡予測手段とを設け、 前記撮影レンズを内蔵し前記カメラボディに装着可能な
   撮影レンズ鏡筒に、前記撮影レンズを駆動する駆動手段
   と、前記撮影レンズの移動量を検出する移動量検出手段
   と、前記撮影レンズの移動量に基づいて前記撮影レンズ
   の移動後の実際の像面位置を算出する像面位置算出手段
   と、前記合焦位置軌跡予測情報に基づいて撮影レンズの
   目標駆動速度を設定する駆動速度設定手段と、前記合焦
   位置軌跡予測情報に基づいて予測された合焦位置の軌跡
   と前記実際の像面位置との偏差と、前記撮影レンズおよ
   び前記駆動手段の特性とに応じて、前記合焦位置軌跡予
   測情報の発生間隔より短い時間間隔で前記目標駆動速度
   を補正する駆動速度補正手段と、前記駆動速度補正手段
   による補正後の目標駆動速度にしたがって前記駆動手段
   を制御する駆動制御手段とを設けることを特徴とする自
   動焦点調節装置を備えたカメラシステム。
2. 【請求項２】レンズ交換可能な自動焦点調節装置を備え
   たカメラシステムにおいて、 カメラボディに、撮影レンズのデフォーカス量を繰り返
   し検出する焦点検出手段を設け、 前記撮影レンズを内蔵し前記カメラボディに装着可能な
   撮影レンズ鏡筒に、前記撮影レンズを駆動する駆動手段
   と、前記撮影レンズの移動量を検出する移動量検出手段
   と、前記撮影レンズの移動量に基づいて前記撮影レンズ
   の移動後の実際の像面位置を算出する像面位置算出手段
   と、前記焦点検出手段により検出された複数のデフォー
   カス量に基づいて移動被写体に対する前記撮影レンズの
   将来の合焦位置の軌跡を予測し、将来の合焦位置の時間
   変化を表す合焦位置軌跡予測情報 を繰り返し発生する軌
   跡予測手段と、前記合焦位置軌跡予測情報に基づいて撮
   影レンズの目標駆動速度を設定する駆動速度設定手段
   と、前記合焦位置軌跡予測情報に基づいて予測された合
   焦位置の軌跡と前記実際の像面位置との偏差と、前記撮
   影レンズおよび前記駆動手段の特性とに応じて、前記デ
   フォーカス量の発生間隔より短い時間間隔で前記目標駆
   動速度を補正する駆動速度補正手段と、前記駆動速度補
   正手段による補正後の目標駆動速度にしたがって前記駆
   動手段を制御する駆動制御手段とを設ける ことを特徴と
   する自動焦点調節装置を備えたカメラシステム。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の自動焦点
   調節装置を備えたカメラシステムにおいて、 前記合焦位置軌跡予測情報は、デフォーカス量と像面移
   動速度のセットから構成される ことを特徴とする自動焦
   点調節装置を備えたカメラシステム。