JP4313868B2

JP4313868B2 - 自動焦点調節カメラ

Info

Publication number: JP4313868B2
Application number: JP31324298A
Authority: JP
Inventors: 誠亀山; 悦朗古都
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000137161A; US6327435B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等に用いられる自動焦点調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの焦点検出装置として、撮影レンズを通過した被写体からの光束をＣＣＤ等の電荷蓄積型の光電変換素子で受光・電荷蓄積し、このときの被写体の輝度に応じて蓄積出力信号を増幅し、また、低輝度や低コントラスト状態で焦点検出不可能と判断された場合には、被写体に対して補助光源を照射した状態で再蓄積を行い、その出力から撮影レンズの焦点状態を検出する方法が知られている。
【０００３】
また、画面内の複数の領域の焦点状態を検出し、その結果に基づいて撮影レンズの焦点調節を行う多点の焦点検知カメラは周知である。
【０００４】
また、複数の焦点検出点から主被写体部分のフォーカス状態を検出する検出点を選択する方法としては、撮影者が電子ダイヤルや視線検出装置によって選択するものと、全ての検出点の焦点状態を基にしてカメラが検出点を自動選択するものがある。
【０００５】
被写体からの光束に基づいて焦点検出を行う方式では、焦点検出速度は検出点を構成する光電変換素子の電化蓄積速度に比例する。そのため、複数の検出点を持つ多点の焦点検出カメラで検出点の自動選択を行う場合、被写体が十分に高輝度であるにもかかわらず、画面内に低輝度な領域を含むため、全検出点の電荷蓄積が完了するまでに時間がかかってしまったり、蓄積が終了しないことがしばしば発生する。
【０００６】
そのため、多点の焦点検出カメラの検出点自動選択モードでは、最初に焦点検出が完了した検出点の電荷蓄積時間を基に、全検出点に対する最長蓄積時間を制限するようにしている。
【０００７】
従って、最長蓄積時間内に主被写体に対してフォーカス状態を検知する検出点での蓄積が完了していなくとも、その時間以内に蓄積を完了した検出点のみを用いて検出点を選択することになる。
【０００８】
また、被写体が低輝度との判断は、選択された検出点の電荷蓄積時間により判断するのが一般的となっている。ただし、検出点を自動選択する場合には、最長蓄積時間内に蓄積を完了した検出点の数や位置を基にして画面の輝度を判断するのが一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の焦点検出装置では次のような問題がある。
【００１０】
高輝度点光源を含む景色を背景とした低輝度被写体を撮影する場合、主被写体である低輝度被写体部分の検出点の電荷蓄積が少なくなるため、主被写体の焦点検出ができない。
【００１１】
すなわち、夜景等の高輝度点光源を含む景色を背景として、背景の高輝度点光源に比べて相対的に低輝度な人物を撮影する際に検出点を自動選択する場合、画面全体が低輝度となっているため補助光源が照射される。
【００１２】
しかし、背景の高輝度点光源の方が、補助光に照射された被写体人物よりも高輝度であることが多く、そのため、背景の高輝度点光源が最初に電荷蓄積を完了するために最長蓄積時間を制限してしまい、補助光源の照射によっても主被写体の焦点検出が確実ではなくなるという問題がある。
【００１３】
例えば、図８の様に、夜間における人物撮影の際、低輝度である被写体人物の背景に、遠方にある街灯のような高輝度点光源がある場合、焦点検出点の輝度の分布は図９の様になる。この時、被写体に補助光を照射しても、背景の街灯が充分に明るければ、図９の１３番検出点（街灯を検知している部分）での蓄積時間に応じて他の検出点での最長蓄積時間を制限してしまうために人物被写体部分の検出点による焦点検出が確実ではなくなってしまう。また、この問題を解決するために、最長蓄積時間の制限を行わなければ、明るい日中での撮影の際にも蓄積時間が長くなってしまう可能性があり、焦点検出のレスポンスが低下する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に係る自動焦点調節カメラとしては、複数の信号蓄積型センサ部を用いて複数の領域に対しての焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出状況に応じて前記複数のセンサ部に対する蓄積時間を制限する蓄積時間制限手段と、焦点検出の為に補助光を照射する手段とを備えたカメラにおいて、前記蓄積時間制限手段は、補助光を照射することなしに焦点検出を行う第一のモードでは、所定の基準レベルに達したか否かを判断することで蓄積を終了させる蓄積動作が初めに完了したセンサ部での蓄積時間に応じた最長蓄積時間にて前記蓄積時間を制限し、補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードでは、前記第一のモードで決定される最長蓄積時間のうちの最短時間よりも長い予め決められた最長蓄積時間にて前記蓄積時間を制限することを特徴とする。
【００１５】
発明の第２の側面に係る自動焦点調節カメラとしては、複数の信号蓄積型センサ部を用いて複数の領域に対しての焦点検出を行う焦点検出手段と、各センサ部での蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段と、焦点検出の為に補助光を照射する手段とを備えたカメラにおいて、前記蓄積時間制御手段は、補助光を照射することなしに焦点検出を行う第一のモードでは、所定の基準レベルに達したか否かを判断することで蓄積を終了させる蓄積動作が初めに完了したセンサ部での蓄積時間に応じて最長蓄積時間を決定し、補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードでは、前記第一のモードで決定される最長蓄積時間のうちの最短時間よりも長い蓄積時間を予め決められた最長蓄積時間とすることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００２３】
図１に本発明の実施の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図を示す。
【００２４】
１００は、カメラ用マイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と略記する）で、ＣＰＵ１００には、カメラの各種操作スイッチ群１１４を検知するための信号入力回路１０４、フィルム給送用モータ１１６を駆動するためのモータ駆動回路１０６、測光用センサ１０７、シャッタマグネット１１８ａ，１１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路１０８、焦点検出用センサ１０１、補助光手段としてのＬＥＤ１１２を駆動するための補助光駆動回路としてのＬＥＤ駆動回路１０２等が接続されている。
【００２５】
また、不図示の撮影レンズとはレンズ通信回路１０５を介して信号１１５の伝達がなされ、焦点調節や絞りの制御を行う。
【００２６】
さらに、ストロボ通信回路１０３を介して、ストロボ用ＣＰＵ２００と信号１１３の送受を行う。
【００２７】
ストロボ用ＣＰＵ２００はカメラ用ＣＰＵ１００の指示に従って、ストロボ制御回路２０１を制御してストロボ発光を行ったり、ＬＥＤ駆動回路２０２を用いてストロボ側補助光ＬＥＤ２１２の駆動を行う。
【００２８】
カメラの各種モードの設定はスイッチ群１１４の設定で決定される。
【００２９】
測光用センサ１０７、シャッタ制御回路１０８、モータ駆動回路１０６、レンズ通信回路１０５の詳細は、本発明に直接関係しないので、これ以上の説明は省略する。
【００３０】
ＣＰＵ１００内には、カメラ動作を制御するプログラムを格納したＲＯＭ、変数を記憶するためＲＡＭ、諸パラメータを記憶するためのEEPROM（電気的消去、書き込み可能メモリ）が内蔵されている。
【００３１】
図２、図３は焦点検出センサ１０１の詳細を示した図である。
【００３２】
本実施の形態では、検出領域の拡張を目指し、二次元的に広がった受光部を有する光電変換素子、即ちエリアセンサを用いての焦点検出装置を用いている。
【００３３】
図２はエリアセンサを用いた焦点検出装置での撮影画面Ａに対する検出領域（Ｂ）を示したものである。
【００３４】
検出領域（Ｂ）の内部に、格子状に並んだ点として焦点検出点を示している。
【００３５】
このエリアセンサに用いる光電変換素子は、位相差検出方式を行うならば図３の様に２つのエリア領域が並んだエリアセンサ対Ｇとなる。
【００３６】
このエリアセンサ対Ｇに対する蓄積制御、焦点検出系の詳細な構成は特開平１０−１０４５０３に詳しく述べられており、ここではその詳細を説明しない。
【００３７】
また、補助光ＬＥＤ１１２、及び２１２を用いた補助光投光光学系については、特開平０９−０５４２４２及び特開平７−１９１２６０に詳しく述べられているのでここでは説明しない。
【００３８】
次にカメラの動作説明を行う。図４は図１に示すカメラ用ＣＰＵの動作を示すフローチャートであり、このフローチャートを用いてカメラ全体の動作を説明する。
【００３９】
カメラ用ＣＰＵは、動作を開始すると図４に示すステップ５１から動作を開始する。
【００４０】
ステップ５１では、レリーズボタンの第１ストローク操作によりＯＮとなる測光・焦点検出動作開始スイッチＳＷ１がＯＮであるかどうかを判断し、ＯＮであればステップ５２に進み、ＯＮでなければステップ５５に分岐する。
【００４１】
ステップ５５では他のスイッチ（図１、例えば、給送モードスイッチとか、焦点検出するエリアの指定とかのスイッチ）がＯＮしているかどうかを判定する。他のスイッチがＯＮならばステップ５７に分岐し、他のスイッチがＯＦＦならばステップ５１に戻り再びスイッチのチェックを行う。
【００４２】
なお、本実施の形態では焦点検出点自動選択モードにおける動作を説明するものであり、焦点検出点を撮影者が任意に選択するモードにおける動作についてはその詳細を説明は省略する。
【００４３】
ステップ５７では、ＯＮであるスイッチに応じた処理を行う（給送モードを設定したり、焦点検出エリアの指定等）。
【００４４】
ステップ５２では、露光量を決定するために測光用センサ（図１）を動作させて被写体の光量を測定し、測光を行ってステップ５３に進む。
【００４５】
ステップ５３では、被写体の焦点位置を検出して撮影レンズを焦点位置に移動する撮影レンズを焦点位置に移動しピントを合わせる動作（ピント合わせ動作）を行ってからステップ５４に進む（焦点検出動作の詳細は後述する）。
【００４６】
ステップ５４では、前記レリーズボタンの第２ストローク操作でＯＮとなるレリーズスイッチＳＷ２がＯＮになっているかどうかを判断し、ＯＮであればステップ５６に進み、ＯＮでなければステップ５１に戻る。
【００４７】
ステップ５６では、露光動作を行うためにまずステップ５２での測光値に基づいて決定された絞りの値に、レンズの絞りを絞り込み、次にシャッタを制御して所定時間シャッタを開き露光動作を行う、シャッタの制御が完了すると絞りを開放位置に戻しステップ５８に進む。
【００４８】
ステップ５８では、撮影したフィルムを次の駒に送り、ステップ５１に戻り一連の動作を終了する。
【００４９】
図５は図１２ステップ５３に示すサブルーチン「ピント合わせ」のフローチャートであり、このフローチャートを用いて焦点検出及びピント合わせ動作を説明する。
【００５０】
ステップｆ１、サブルーチンがコールされるとプログラムはここから実行を始める。
【００５１】
ステップｆ２では、補助光使用フラグ（ＡＵＸフラグ）、焦点検出を行うためのフラグや変数を初期化する。次にステップｆ３へ進む。
【００５２】
ステップｆ３では補助光を使用するかどうか「ＡＵＸフラグ」で判定を行う。「ＡＵＸフラグ」が「Ｈ」ならば、すなわち補助光を使用するならステップｆ４へ分岐する。「ＡＵＸフラグ」が「Ｌ」ならばステップｆ７へ進む。最初はステップｆ２でフラグを初期化をしているので「ＡＵＸフラグ」は「Ｌ」になっているのでステップｆ７へ進む。
【００５３】
ステップｆ４では図１のＬＥＤ駆動回路を作動し、図１のカメラ内蔵補助光ＬＥＤ１１２を発光させる。
【００５４】
次にステップｆ５へ進み、補助光蓄積サブルーチンをコールし、焦点検出センサへの蓄積とその結果の読み出しを行う。補助光蓄積サブルーチンに関しては後述する。
【００５５】
センサからの読み出しが終了するとステップｆ６へ進み、補助光を消灯する。次にステップｆ１０へ進む。
【００５６】
一方ステップｆ３でＡＵＸフラグが「Ｌ」の場合、ステップｆ７へプログラムは移行してくる。ここでは通常蓄積サブルーチンをコールし、焦点検出センサへの蓄積とその結果の読み出しを行う。通常蓄積サブルーチンに関しては後述する。
【００５７】
センサからの読み出しが終了するとステップｆ８に進み、ｆ７について読み出されたデータに基づいて、補助光を投光すべきか否かを決定する。
【００５８】
この決定は例えば、全焦点検出点に対してのセンサに対する、蓄積を終了したセンサの割合や、全焦点検出センサに対する、低コントラストであったセンサの割合を求め、その結果に応じて補助光を発光すべきであるかどうかを決定する。（例えば、低コントラストの検出点が多い時は補助光を投光させる）補助光を投光すべきであると判定されると、ｆ９にてＡＵＸフラグをＨとして、ｆ３に戻りｆ４以後のステップを再度実行させる。
【００５９】
一方、補助光の投光の必要がないと判定された時はｆ１０に進み、ｆ５、ｆ７について読み出されたデータに基づいて、デフォーカス量の算出がなされる。尚この場合、複数の焦点検出点に対して算出されたデフォーカス量のうち、一つの焦点検出点のデフォーカス量を選択する。
【００６０】
複数の焦点検出点のデフォーカス量からピント合わせの対象となる被写体を決定する方法に関しては周知の技術であるのでここでは述べない。
【００６１】
ｆ１１では上記デフォーカス量に基づき合焦か否か判定し、合焦の時はｆ１２にて合焦処理（合焦表示等）を行いｆ１３を介してリターンする。一方、非合焦の時はｆ１４にて上記デフォーカス量に対応するレンズ駆動量を求め、レンズを駆動させてステップｆ３に戻る。
【００６２】
次いで、図５のステップｆ７で行われるサブルーチンについて説明する。図６は、カメラが自然光のみ（補助光投光なしで）で焦点検出を行う第一のモードの時に、焦点検出センサへの蓄積からセンサ信号の読み出しまでの手順を説明するフローチャートである。図５のステップｆ７でサブルーチン「通常蓄積」がコールされるとステップＡ１からプログラムが実行される。
【００６３】
まず、ステップＡ２で焦点検出センサのリセットを行いセンサの蓄積を開始する準備を行う。次にステップＡ３へ進む。
【００６４】
ステップＡ３では焦点検出センサの蓄積を開始する。カメラ用ＣＰＵは焦点検出センサに「蓄積開始コマンド」を通信し、センサの蓄積を開始する。
【００６５】
なお、蓄積開始とともに不図示の蓄積時間タイマーを０にリセットし、蓄積時間の計測を開始する。ステップＡ４へ進む。
【００６６】
ステップＡ４では初めに蓄積が完了する焦点検出点が現れるまで待機する。尚蓄積の完了検知としては例えば、各センサーに対して設けられたモニタセンサーにおける出力をコンデンサーなどの蓄積回路で蓄積し、所定の基準レベルに達したかどうかを判定することで蓄積が完了したかを判定する通常の方法などがとられるものとする。
【００６７】
各焦点検出点での各センサーのうち最も早く蓄積が終了した焦点検出点が現れると、ステップＡ５へ進む。又このセンサーでの蓄積信号は保持されるものとする。ステップＡ５では初めに蓄積が完了したセンサーの蓄積時間（前記タイマーにて計測される蓄積時間）、すなわち最短蓄積時間を基に、最長蓄積時間を決定する。
【００６８】
この決定は例えば、最長蓄積時間を最短蓄積時間の２倍と決定する。
【００６９】
次のステップＡ６では、蓄積時間タイマーを監視し、最長蓄積時間を超えた時点でステップＡ７へ進む。尚、該最長蓄積時間内に蓄積が完了したセンサーに対してはその時点でのセンサーの信号を保持させるものとする。
【００７０】
最長蓄積時間を最短蓄積時間の２倍にすることで、検出点が多数ある場合に、全ての検出点の蓄積が終了するまでの時間が長くなりすぎることによる焦点検出装置のレスポンスの低下を防止することができる。
【００７１】
ステップＡ７ではセンサへの蓄積を終了する。カメラ用ＣＰＵは焦点検出センサに「蓄積終了コマンド」を通信し、センサの蓄積が終了する。したがって、最長蓄積時間まで蓄積を行っても蓄積が完了していないセンサーに対しての蓄積が中止され、その時の信号が保持される。
【００７２】
ステップＡ８で蓄積終了したセンサの読み出しを行う。カメラ用ＣＰＵはセンサに「読みだし開始コマンド」通信を行い、読み出しクロックをセンサに出力すると、それに同期してセンサから蓄積されたデータが出力される。カメラ用ＣＰＵはセンサ出力を順次Ａ／Ｄ変換し、所定のＲＡＭエリアに格納する。全てのセンサからのデータ読み出しが終了するとステップＡ９へ進みサブルーチンをリターンする。
【００７３】
次いで、図５のステップｆ５で行われるサブルーチンについて説明する。図７は、カメラが補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードの時に、焦点検出センサへの蓄積からセンサ信号の読み出しまでの手順を説明するフローチャートである。図５のステップｆ５でサブルーチン「補助光蓄積」がコールされるとステップＢ１からプログラムが実行される。
【００７４】
まずステップＢ２で焦点検出センサのリセットを行いセンサの蓄積を開始する準備を行う。
【００７５】
次にステップＢ３へ進む。
【００７６】
ステップＢ３では、あらかじめ決めてあった最長蓄積時間を決定する。
【００７７】
この決定は例えば、低コントラストであったセンサの割合に基づいて決定する。この最長蓄積時間は固定の時間に設定しておいてもよい。この時間としては通常蓄積での決定される最長蓄積時間のうち最短の時間よりも長い時間が設定される。
【００７８】
ステップＢ４では焦点検出センサの蓄積を開始する。カメラ用ＣＰＵは焦点検出センサに「蓄積開始コマンド」を通信し、センサの蓄積を開始する。
【００７９】
なお、蓄積開始とともに不図示の蓄積時間タイマーを０にリセットし、蓄積時間の計測を開始する。ステップＢ５へ進む。
【００８０】
ステップＢ５では、蓄積時間タイマーを監視し、最長蓄積時間を超えた時点でステップＡ７へ進む。尚、最大蓄積時間内で蓄積が完了したセンサーに対してはその時点のセンサー信号を保持させることは通常蓄積の場合と同様である。
【００８１】
補助光による焦点検出では最長蓄積時間を低輝度被写体でも焦点検出ができるような充分長い時間に設定することで、多数の焦点検出点がある場合でも、確実に主被写体を焦点検出することができる。
【００８２】
ステップＢ６ではセンサへの蓄積を終了する。カメラ用ＣＰＵは焦点検出センサに「蓄積終了コマンド」を通信し、センサの蓄積が終了する。
【００８３】
ステップＢ７で蓄積終了したセンサの読み出しを行う。カメラ用ＣＰＵはセンサに「読みだし開始コマンド」通信を行い、読み出しクロックをセンサに出力すると、それに同期してセンサから蓄積されたデータが出力される。カメラ用ＣＰＵはセンサ出力を順次Ａ／Ｄ変換し、所定のＲＡＭエリアに格納する。全てのセンサからのデータ読み出しが終了するとステップＢ８へ進みサブルーチンをリターンする。
【００８４】
尚、通常蓄積での最長蓄積時間としては予め決められた所定時間をセットし、補助光蓄積では通常蓄積での最長蓄積時間よりも長い時間の最長蓄積時間をセットしてもよい。更に、実施の形態では、補助光源としてはカメラに設けられた光源をもちた説明であるがストロボに設けた補助光源の制御でも同様であることはもちろんである。
【００８５】
【発明の効果】
上述したように本発明の各請求項によれば、補助光なしで焦点検出を行う第一のモードと、補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードにおいて、蓄積時間制御を変えることで確実に被写体を焦点検出することができるものである。
また、第一のモードでの焦点検出における蓄積時間が長くなりすぎることによるレスポンスの低下を防止するとともに、第二のモードによる焦点検出では最長蓄積時間を低輝度被写体でも焦点検出ができるような充分長い時間に設定することで、確実に被写体を焦点検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１のカメラのファインダ内を示す図である。
【図３】図１のカメラに具備された焦点検出用センサを示す図である。
【図４】図１のカメラの制御フローを示すフローチャートを表す図である。
【図５】図４におけるピント合わせルーチンを説明するフローチャートを示す図である。
【図６】図５における通常蓄積ルーチンを説明するフローチャートを示す図である。
【図７】図５における補助光蓄積ルーチンを説明するフローチャートを示す図である。
【図８】高輝度点光源を含む背景をバックとした低輝度人物撮影を行う場合のファインダー内の像状態を示す説明図である。
【図９】図８の像状態を撮影する場合の各焦点検出センサの輝度の分布状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１００ＣＰＵ
１０１焦点検出用センサー
１０２、２０２ＬＥＤ駆動回路

Claims

複数の信号蓄積型センサ部を用いて複数の領域に対しての焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出状況に応じて前記複数のセンサ部に対する蓄積時間を制限する蓄積時間制限手段と、焦点検出の為に補助光を照射する手段とを備えたカメラにおいて、
前記蓄積時間制限手段は、補助光を照射することなしに焦点検出を行う第一のモードでは、所定の基準レベルに達したか否かを判断することで蓄積を終了させる蓄積動作が初めに完了したセンサ部での蓄積時間に応じた最長蓄積時間にて前記蓄積時間を制限し、補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードでは、前記第一のモードで決定される最長蓄積時間のうちの最短時間よりも長い予め決められた最長蓄積時間にて前記蓄積時間を制限することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
複数の信号蓄積型センサ部を用いて複数の領域に対しての焦点検出を行う焦点検出手段と、各センサ部での蓄積時間を制御する蓄積時間制御手段と、焦点検出の為に補助光を照射する手段とを備えたカメラにおいて、
前記蓄積時間制御手段は、補助光を照射することなしに焦点検出を行う第一のモードでは、所定の基準レベルに達したか否かを判断することで蓄積を終了させる蓄積動作が初めに完了したセンサ部での蓄積時間に応じて最長蓄積時間を決定し、補助光を照射して焦点検出を行う第二のモードでは、前記第一のモードで決定される最長蓄積時間のうちの最短時間よりも長い蓄積時間を予め決められた最長蓄積時間とすることを特徴とする自動焦点調節カメラ。
前記第一のモードでの最長蓄積時間に対して第二のモードでの最長蓄積時間を長く設定したことを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節カメラ。