JP4732065B2 - オートフォーカス制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカスレンズの移動領域中に、移動禁止領域を有するフォーカス制御装置及びオートフォーカス制御装置の改良に関するものである。

カメラを使った写真撮影において、以前は被写体へのピント合わせは手動によるものが一般的であった。しかし、近年になってＤＣモータや超音波モータ等のアクチュエータをカメラまたはレンズに搭載し、フォーカスレンズを直接移動することによって自動的に行う製品（オートフォーカスカメラまたはレンズ）が主流となった。また、そのピントにおける精度の向上やピントを合わせるまでの時間が大幅に短縮され、多くの場合、誰もがシャッタチャンスを逃すことなく綺麗な写真を簡単に撮影できるようになった。

しかしながら、ピントを合わせるまでの時間に関しては、レンズの焦点距離等により、合焦するまでの時間が必ずしも短時間となるとは限らなかった。例えば、フォーカスレンズ移動領域が広く、移動に時間を要する場合である。また、測距センサに与えられる被写体の明るさ、被写体と周辺の物体との遠近競合の度合い、レンズのフォーカス敏感度、レンズの現在の位置と被写***置の関係などのパラメータに左右されて測距に時間を要する場合もある。また、遠近競合の場合、目的としない被写体に合焦してしまうこともあった。

そこで、従来技術として、特許文献１では、被写体を任意に選択し、測距センサの全測距領域中に測距禁止帯を設け、合焦自体を禁止し遠近競合への対応をしている。また、レンズにおける従来技術として、フォーカスレンズの至近〜無限間の移動領域をそれぞれ移動許可領域（より撮影する被写体に近い側）と、移動禁止領域（撮影する被写体に遠い側）とに二分割する方式がある。カメラからの移動命令をレンズが方向判別してフォーカスレンズの移動範囲を制限することで、移動禁止領域に入るのを防止し、より素早いオートフォーカス制御を可能にしている。

図５は従来のフォーカスレンズにおける移動制限方法を説明するための図である。図５において、フォーカスレンズの移動範囲を通常、至近〜無限までを全域と称する。
オートフォーカスレンズは、レンズの絶対位置を示す位置検出手段と、さらに移動領域を指定する距離制限スイッチを具備している。距離制限スイッチがＯＦＦの場合のフォーカスレンズの移動可能範囲は全域（ＡゾーンとＢゾーン）となり、距離制限スイッチがＯＮの場合のフォーカスレンズの移動可能範囲はＢゾーンのみとなる。

フォーカスレンズの絶対位置がＢゾーンで、距離制限スイッチがＯＦＦからＯＮに切換わった場合、フォーカスレンズはＢゾーンの中でのみ移動が可能となる。つまり、フォーカスレンズはＡゾーンに入ることはできない。この場合、目的の被写体は、通常、Ｂゾーンに存在することは当然であり、Ａゾーンにある目的外の被写体に合焦することを防止する。
一方、フォーカスレンズの絶対位置がＡゾーンであるときに、距離制限スイッチがＯＦＦからＯＮに切換わった場合は、次の方法が考えられている。例えば、ＡＦ（オートフォーカス）をＯＮにしてもフォーカスレンズは全く動作させない方法、または距離制限スイッチのＯＦＦと同様の動作後、Ｂゾーンに入ったらＡゾーンに戻れなくする方法である。あるいは、距離制限スイッチの切替え時にフォーカスレンズを自動的に移動可能領域へ移動させる方法もある。
特公昭６１−２０８４５号公報

しかしながら、上記従来の方法では、例えば至近〜無限間の長いレンズにおいては、レンズが移動禁止領域にある時に移動可能領域へフォーカスレンズが到達するまでに制限外に別の被写体が存在した場合には特に長時間を要する。また、手動による操作が伴うのではシャッタチャンスを逃してしまう。さらに、距離制限スイッチの切替え時にフォーカスレンズを移動可能領域へ移動させるとユーザーの意図するＡＦ動作と異なるためにユーザーに違和感を与えるなど仕様の面で問題が残るものであった。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
つまり、本発明は、至近から無限までの移動領域が長いフォーカスレンズであっても、ユーザーに違和感を与えないオートフォーカス制御装置を提供することである。また、他の被写体に妨害されたりせずに極力早く制限内にフォーカスレンズを移動し、目的とする被写体にピント合わせを行うことのできるオートフォーカス制御装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る第１のオートフォーカス制御装置は、撮影光学系の焦点検出を行うための焦点検出手段と、フォーカスレンズをレンズ駆動信号により駆動する駆動制御手段とを備える。また、前記フォーカスレンズの移動領域を、移動可能領域と移動禁止領域に分割するモードを設定するためのモード設定手段を備える。また、前記駆動制御手段により前記フォーカスレンズをその移動範囲の端点に達するまで駆動させながら前記焦点検出手段に焦点検出を行わせ合焦となればレンズ駆動を停止させるサーチ駆動を行うサーチ駆動手段を備える。そして、オートフォーカス動作開始の際、前記モード設定手段にて分割モードが設定されており、前記フォーカスレンズが前記移動禁止領域内にある場合の動作に特徴を有する。すなわち、フォーカスレンズを前記移動可能領域と前記移動禁止領域との切換わり点までは前記サーチ駆動手段による制御を行わずに駆動する。前記移動可能領域内に入ってからは前記サーチ駆動手段により前記フォーカスレンズを駆動制御する。但し、前記フォーカスレンズが所定位置に到達するまでに前記サーチ駆動によってフォーカスレンズの駆動目標位置が検出できなかった場合は前記フォーカスレンズを前記所定位置に停止してオートフォーカス動作を終了する。前記所定位置は、前記移動可能領域における前記切換わり点とは逆側の端点より手前に位置しプレディクション情報算出手段により前記逆側の端点までの焦点検出が可能な位置に設定されている。また、前記オートフォーカス動作は、例えばシャッターボタン半押し等の焦点合わせの動作に伴って開始される。

本発明の好ましい実施例によれば、前記焦点検出手段において前記フォーカスレンズの駆動目標位置が前記移動可能領域内に検出できた場合は、前記フォーカスレンズを該駆動目標位置まで駆動して前記オートフォーカス動作を終了する。

本発明によれば、至近から無限までの移動領域が長いフォーカスレンズであっても極力早く制限内にフォーカスレンズを移動し、目的とする被写体にピント合わせを行うことができる。また、その際、ユーザーに違和感を与えたり、他の被写体に妨害されたりしない。そのようなオートフォーカス制御装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明の実施例を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の好適な実施例に係るオートフォーカス制御装置を説明する図であり、ＡＦ一眼式カメラの交換レンズに応用した場合の簡単な構成を示すブロック図である。
図１において、１はアクチュエータ内蔵タイプの交換レンズ、１１はカメラ本体である。
交換レンズ１において、２はフォーカシング用の光学系であるフォーカスユニット（焦点検出手段）、３は前記フォーカスユニット２を駆動させてフォーカシングを行うためのモータである。４は前記モータ３のＯＮ、ＯＦＦあるいは前記モータ３への入力を可変し前記フォーカスユニット２の駆動速度を切り換えるドライバ回路である。５は前記モータ３あるいは前記フォーカスユニット２の駆動速度や駆動量を読み取るためのエンコーダ回路、６は交換レンズ１のすべての制御を司るレンズマイコンである。７は前記フォーカスユニット２の絶対位置を検出するための位置検出回路、８は前記フォーカスユニット２の移動領域を制限するための距離リミットスイッチである。９は交換レンズ１をカメラ本体に取り付けるための機械的なレンズマウント、１０は後述のカメラマイコン１４との通信を行うための複数の電気接点を有するレンズ通信ユニットである。

カメラ本体１１において、１２は前記レンズマウント９と連結するための機械的なカメラマウント、１３は前記レンズマイコン６と通信を行うための複数の接点を有するカメラ通信ユニットである。１４はカメラ本体１１のすべての制御を司るカメラマイコン、１５は前記交換レンズ１を通して被写体までの距離を測定するための測距ユニットである。１６はカメラ及びレンズの電源をＯＮ、ＯＦＦするためのカメラ側メインスイッチ、１７はレリーズスイッチである。

図２は、図１に示した位置検出回路７によってフォーカスユニット２の絶対位置を検出したときの各領域を表した図である。
図１のメインスイッチ１６がＯＮの状態で、前記距離リミットスイッチ８がＯＮしている場合、図２のＡゾーンが移動領域外となり、無限端から停止領域までが、つまりＢゾーンがフォーカスユニット２の移動許可領域となる。一方、前記距離リミットスイッチ８がＯＦＦの場合は、フォーカスユニット２は至近端から無限端の間ならどこでも移動が可能となる。このように本発明のオートフォーカス制御装置は、フォーカスレンズの移動領域を、移動可能領域と移動禁止領域に分割するモードを設定するためのモード設定手段を備えている。

図１及び図２において、カメラ本体１１に交換レンズ１がレンズマウント９及びカメラマウント１２を介して取り付けられると、カメラマイコン１４はオートフォーカス（ＡＦ）開始の指示があるまで待機する。オートフォーカス開始はレリーズスイッチ１７の第１ストローク（半押し）に連動する。
レリーズスイッチ１７の第１ストロークが為されると、これがカメラマイコン１４へのＡＦ開始の指示となる。カメラマイコン１４はレンズマイコン６に対して光学に関するデータの送信を要求する通信をカメラ通信ユニット１３及びレンズ通信ユニット１０を介して行う。これに応答してレンズマイコン６は要求されるデータをカメラマイコン１４に送り返す。

カメラマイコン１４は前記レンズマイコン６より送られて来た各種光学データを内部メモリに記憶し、その中からフォーカス敏感度のデータを基にフォーカスユニット２の駆動速度を算出する。
次に、カメラマイコン１４は算出したフォーカスユニット２の駆動速度をレンズマイコン６に送信し、これを受けるレンズマイコン６は受信した駆動速度を内部メモリに記憶する。
次に、カメラマイコン１４は測距ユニット１５からの出力を基に被写体までの距離を算出し、前記フォーカスユニット２の移動量を算出する。そして、算出した移動量をレンズマイコン６にレンズ通信ユニット１０及びカメラ通信ユニット１３を介して駆動命令と共に送信する。これを受けるレンズマイコン６はその通信内容を判別し、フォーカスユニット２の駆動方向と移動量を導き出し、ドライバ回路４及びモータ３を介して前記フォーカスユニット２の移動を開始する。

また、レンズマイコン６は位置検出回路７の出力値からフォーカスニユット２の絶対位置を検出する。さらに距離リミットスイッチ８の状態を確認し、フォーカスユニット２の移動を制限するかどうかを判別する。移動を制限しない場合は図２の全域でオートフォーカス動作を行い、移動を制限する場合はＢゾーンでのみ合焦させるようにオートフォーカス動作を行う。オートフォーカス動作の詳細については後述する。

図３はフォーカスユニット２の各領域における動作を示す図であり、図４はレンズマイコン６での動作を示すフローチャートである。以下、これらに従って図１のカメラシステムの動作を説明する。
カメラ本体１１に交換レンズ１がレンズマウント９及びカメラマウント１２を介して取り付けられ、メインスイッチ１６がＯＮ状態の時、レンズマイコン６はカメラマイコン１４からの通信が入っているかを判別する（Ｓ１０１）。通信が入っていない場合、或いは、通信が入っていてもフォーカスユニット２の移動命令以外（Ｓ１０２）の場合は、Ｓ１０１に戻る。

なお、上記の移動命令はカメラによる焦点検出処理の結果での合焦調節の為の移動命令である。詳しくは、焦点検出処理の結果フォーカスレンズの駆動目標位置が算出された場合は目標位置に到達するためのフォーカスレンズ駆動量を伴う移動命令（以下プレディクション駆動命令と呼ぶ）である。また、フォーカスレンズの駆動目標位置が算出できなかった場合は、焦点検出を随時行いながらフォーカスレンズを低速で移動させる移動命令（以下サーチ駆動命令と呼ぶ）である。

また、上記ステップＳ１０１においてカメラマイコン１４からの通信が入っており、その内容がフォーカスユニット２の移動命令の場合は、Ｓ１０２からＳ１０３に進み、現在のフォーカスユニット２の絶対位置を検出する。次に距離リミットスイッチ８の状態を確認し（Ｓ１０４）、ＯＮしている場合は上記移動命令がサーチ駆動命令であったかどうかを判定する（Ｓ１０９）。サーチ駆動命令だった場合は、上記絶対位置検出（Ｓ１０３）の結果フォーカスユニット２の初期位置がＡゾーンであるかどうかを判定する（Ｓ１１３）。初期位置が移動禁止領域のＡゾーンであった場合は、低速で移動させる前述のサーチ駆動手段による制御を行わずに、フォーカスユニット２を最高速で無限方向に駆動し（Ｓ１１４）、ＡゾーンとＢゾーンの切換わり点に到達したかどうかを判定する（Ｓ１１５）。切換わり点に到達していなければＳ１１４、Ｓ１１５を繰り返し、切換わり点に達したなら、フォーカスレンズの移動を停止させずに無限方向のサーチ駆動動作に移行する（Ｓ１１６）。サーチ駆動によって目標位置が検出（Ｓ１１７）された場合はＳ１１１へ移り（以後、目標位置へフォーカスレンズを駆動し、目標位置に到達すれば合焦となるのでレンズ駆動を停止する。）、検出されなかった場合は所定位置に到達したかどうかを判定する（Ｓ１１８）。所定位置に到達していなければＳ１１６に戻り無限方向サーチ駆動を継続する。この所定位置は、移動可能領域における切換わり点とは逆側の端点より手前に設定されている。目標位置を検出できないまま所定位置に到達した場合は、フォーカスユニット２の駆動を停止し（Ｓ１２２）、ＳＴＡＲＴへ戻る（Ｓ１２３）。この状態は、例えば被写体が暗いまたはコントラストが低いなどの理由から合焦できず、撮影者がシャッターボタン半押し等の動作で再び焦点検出をやり直すのを待つ状態に相当する。なお、上記所定位置について詳しくは後述する。

ステップＳ１１３でフォーカスユニット２の初期位置がＡゾーンではないと判定された場合は初期位置が切換わり点であるかどうかを判定し（Ｓ１１９）、切換わり点でなければ至近方向サーチ駆動を開始する（Ｓ１２０）。至近方向サーチ駆動中に目標位置を検出（Ｓ１２１）できた場合はＳ１１１へ移り、目標位置を検出できなかった場合はＳ１１９に戻り切り替わり点に到達したかどうかを判定する。Ｓ１１９で切換わり点と判定された場合は、Ｓ１１６へ移り、無限方向のサーチ駆動を開始する。

ステップＳ１０９でカメラからのフォーカス移動命令がプレディクション駆動命令であった場合は、駆動目標位置がＢゾーン内かどうかを判定する（Ｓ１１０）。目標位置がＢゾーン内でなければＳ１１３でフォーカスユニット２の初期位置を判定し、Ｂゾーン内の被写体を検出すべく、以降のサーチ駆動動作に移る。Ｓ１１０で駆動目標位置がＢゾーン内と判定された場合はフォーカスユニット２の初期位置に関わらず、駆動目標位置へフォーカスユニット２の駆動を開始する（Ｓ１１１）。目標位置に到達したかどうかを判定（Ｓ１１２）し、到達したならばフォーカスユニット２の駆動を停止し（Ｓ１２２）、ＳＴＡＲＴへ戻る（Ｓ１２３）。Ｓ１１２で目標位置に到達していないと判定された場合はＳ１１１、Ｓ１１２を目標位置に到達するまで繰り返す。

ステップＳ１０４で距離リミットスイッチ８がＯＦＦであった場合は、フォーカスユニット２の移動領域に制限を設けない通常のオートフォーカス動作を行う。まずＳ１０５でサーチ駆動かプレディクション駆動かを判定し、プレディクション駆動であれば駆動目標位置へフォーカスユニット２を駆動する（Ｓ１１１）。サーチ駆動であればフォーカス領域の全域でサーチ駆動を行い（Ｓ１０６）、駆動目標位置を検出したら（Ｓ１０７）駆動目標位置へフォーカスユニット２を駆動する（Ｓ１１１）。Ｓ１０７で目標位置が検出できなかった場合は現在の位置が無限端かどうかを判定し、無限端でないならばＳ１０６へ戻ってサーチ駆動を継続する。無限端に到達したならばフォーカスユニット２の駆動を停止し（Ｓ１２２）、ＳＴＡＲＴへ戻る（Ｓ１２３）。なお上記ステップＳ１０８では無限端の代わりに前記所定位置としても良い。

図３及び図４ではフォーカス領域を２つに分割した例を示しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の領域に分割されても良く、その場合は現在移動可能に設定されている領域以外の全ての領域を移動禁止領域として扱うことで上記実施例と同等の動作を得ることができる。更に、分割される領域は一部が互いに重なり合っていても良い。

次に、前記所定位置の決め方について図１及び図２を用いて説明する。なお、前記所定位置は例えば図２に示す様な位置である。この位置でフォーカスユニット２を停止させることで、無限端までの無駄なサーチ時間を短縮し、次回の合焦動作の際には無限端から焦点検出を始めるよりも素早く被写体にピントを合わせることが可能となる。

前記所定位置を決める一つの方法は以下の様になる。レンズマイコン６よりカメラマイコン１４に送られて来た各種光学データと、ある被写体条件（輝度やコントラスト等）を基に、Ｂゾーンの無限端にある被写体を検出可能なフォーカスユニット２の位置を算出する。算出は、カメラマイコン１４内に設けられたプレディクション情報算出手段によって行い、算出結果は、通信によりレンズマイコン６に送信する。レンズマイコン６は該プレディクション情報より得られる位置を所定位置として、図示しない外部記憶装置またはレンズマイコン内の記憶領域に記憶する。

また、前記所定位置を決める他の一つの方法は以下の様になる。レンズマイコン６は距離リミットスイッチ８がＯＮの時のフォーカスユニット２の停止位置（合焦位置）を図示しない不揮発性の外部記憶装置またはレンズマイコン内の不揮発性の記憶領域に記憶する。レンズマイコン６内に設けられた合焦位置算出手段によって、前記合焦位置の履歴から、合焦確率の高い位置を算出し、算出された位置を所定位置として図示しない外部記憶装置またはレンズマイコン内の記憶領域に記憶する。合焦確率の高い位置は単純にもっとも合焦頻度の高い点でも良いし、合焦頻度の高いいくつかの点にある重みをつけて平均を取った位置としても良い。

また、前記所定位置を決めるさらに他の一つの方法は以下の様になる。Ｂゾーンにおける切換わり点と無限端の中間位置を所定位置として、図示しない外部記憶装置またはレンズマイコン内の記憶領域に記憶する。
また、前記所定位置は、カメラのメインＳＷ１６がＯＮされるタイミング、レンズがカメラに取り付けられるタイミング等で毎回算出しても良いし、一度算出された値を不揮発性の記憶装置に記憶して毎回同じ値を用いても良い。
更に、本実施例では本発明をレンズ交換可能な一眼レフカメラに適用した例を示しているが、適用対象は、それに限ったことではなく、レンズ一体型のカメラであっても良い。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一実施例に係る交換レンズを有するＡＦ一眼式カメラシステムの簡単な構成を示すブロック図である。 図１に示した位置検出回路によってフォーカスユニットの絶対位置を検出したときの各領域を表した図である。 図２に示した領域にフォーカスユニットの移動の様子を加えた図である。 図１のシステムにおけるレンズマイコンの動作を示すフローチャートである。 従来のフォーカスレンズにおける移動制限方法を説明するための図である。

符号の説明

１：アクチュエータ内蔵タイプの交換レンズ
２：フォーカスユニット
３：モータ
４：ドライバ回路
５：エンコーダ回路
６：レンズマイコン
７：位置検出回路
８：距離リミットスイッチ
９：レンズマウント
１０：レンズ通信ユニット
１１：カメラ本体
１２：カメラマウント
１３：カメラ通信ユニット
１４：カメラマイコン
１５：測距ユニット
１６：カメラ側メインスイッチ
１７：レリーズスイッチ

Claims (3)

1. 撮影光学系の焦点検出を行うための焦点検出手段と、
   フォーカスレンズをレンズ駆動信号により駆動する駆動制御手段と、
   前記フォーカスレンズの移動領域を、移動可能領域と移動禁止領域に分割するモードを設定するためのモード設定手段と、
   前記駆動制御手段により前記フォーカスレンズをその移動範囲の端点に達するまで駆動させながら前記焦点検出手段に焦点検出を行わせ合焦となればレンズ駆動を停止させるサーチ駆動を行うサーチ駆動手段と、
   を備えたオートフォーカス制御装置において、
   オートフォーカス動作開始の際、前記モード設定手段にて分割モードが設定されており、前記フォーカスレンズが前記移動禁止領域内にある場合、前記フォーカスレンズを前記移動可能領域と前記移動禁止領域との切換わり点までは前記サーチ駆動手段による制御を行わずに駆動し、前記移動可能領域内に入ってからは前記サーチ駆動手段により前記フォーカスレンズを駆動制御し、前記移動可能領域における前記切換わり点とは逆側の端点より手前に位置しプレディクション情報算出手段により前記逆側の端点までの焦点検出が可能な所定位置に前記フォーカスレンズが到達するまでに、前記サーチ駆動によって前記フォーカスレンズの駆動目標位置が検出できなかった場合は前記フォーカスレンズを前記所定位置に停止させて前記オートフォーカス動作を終了する
   ことを特徴とするオートフォーカス制御装置。
2. オートフォーカス動作開始の際または動作中、前記焦点検出手段において前記フォーカスレンズの駆動目標位置が前記移動可能領域内に検出できている場合は、前記フォーカスレンズを該駆動目標位置まで駆動して前記オートフォーカス動作を終了することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス制御装置。
3. 前記プレディクション情報算出手段は、前記焦点検出手段の検出結果から被写体に合焦させるためのフォーカスレンズの駆動目標位置を算出することを特徴とする請求項１または２記載のオートフォーカス制御装置。

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