JPH0876002A - 自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動焦点調節装置を備えたカメラシステムで、
デフォーカス量及びレンズ移動量変換係数が大きく変化
するレンズを正確にレンズ駆動することを目的とする。 【構成】自動焦点調節装置を用いたカメラシステムは、
レンズとカメラボディとから構成されている。レンズに
は撮影レンズ１、レンズ情報記憶回路８、レンズ移動機
構１２から構成され、カメラボディは、メインミラー
３、サブミラー４、ＡＦモジュール５、センサー駆動回
路６、ＣＰＵ７、レンズ駆動制御回路９、モータ１１か
ら構成されている。ＡＦモジュール５に設けられた蓄積
型光電変換手段の蓄積中心時刻を合わせることで複数領
域のデフォーカス量を合成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】複数の領域の光電変換手段を有す
る自動焦点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】位相差検出の焦点検出装置において、複
数の対になる検出領域を持つ電荷蓄積型光電変換装置を
用いた焦点検出装置が知られている。この焦点検出装置
の光電変換装置には、蓄積型の光電変換手段（ＣＣＤ、
ＭＯＳ等）が用いられている。上記焦点検出装置の制御
方法には、蓄積時間各領域が完全に独立に制御する第１
の方法と、各領域の蓄積開始を合わせる第２の方法と、
各領域の蓄積終了を合わせる第３の方法が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】複数の対になる検出領
域を持つ電荷蓄積型光電変換装置を用いた焦点検出装置
は、蓄積中の平均被写体像面位置を検出することにな
り、領域が増えればそれだけ記憶するデータが多くな
る。従って、前述の従来技術のような蓄積制御方式では
それぞれの領域の蓄積中心時刻を記憶しなければならな
いという問題点が挙げられる。

【０００４】また、蓄積中心時刻が異なる為、例えば、
図４を用いた場合、ＡＢ列とＣＤ列に跨がる像が１つの
被写体なのか、それともＡＢ列及びＣＤ列の夫々に跨が
る２つの被写体なのか区別がつかないことあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために 撮影光学系からの光束を受けて光電変換し、複
数の領域からなる電荷蓄積型の光電変換手段と、前記複
数の領域からなる光電変換手段の入射面側に配置され、
複数の領域からなる前記光電変換手段上に各像を形成
し、前記光電変換手段の焦点整合状態を検出する焦点検
出手段と、前記光電変換手段の光電変換タイミングを制
御する光電変換タイミング制御手段を備える自動焦点調
節装置において、前記光電変換タイミング制御手段は、
前記複数の領域の光電変換手段の各々の蓄積時間の中心
時刻を同一にすることを特徴とする。

【０００６】

【作用】複数領域を持つ蓄積型光電変換手段の各領域の
蓄積中心時刻を合わせることにより被写体移動による各
領域の被写***置の差と別の被写体を検出していること
による被写***置の差を区別することができる。

【０００７】

【実施例】図１、図５〜図１４を用いて本発明の第１実
施例である自動焦点調節装置の説明をする。図６を用い
て実施例の構成を説明する。本実施例は、オートフォー
カス機構を備えたカメラである。

【０００８】図６は本発明の簡単な構成図である。撮影
レンズ１を通った被写体２からの光の一部をメインミラ
ー３、サブミラー４でＡＦモジュール５へ導き、ＡＦモ
ジュール５で撮影レンズ１の焦点調節状態を表す電気信
号に変換される。ＡＦモジュール５は公知の焦点検出装
置で再結像光学系とセンサーから構成され、センサー駆
動回路６により制御されている。電気信号に変換された
焦点調節状態を表す電気信号はＣＰＵ７でＡ／Ｄ変換さ
れ、ＣＰＵ７内のメモリに記憶される。レンズ情報記憶
回路８は撮影レンズ１の焦点距離やデフォーカス量レン
ズ駆動量変換係数等のレンズに固有な情報を記憶してい
る。ＣＰＵ７内に記憶されたデータとレンズ情報記憶部
８に記憶されているデフォーカス量レンズ駆動量変換係
数のデータに基づいてレンズ 駆動量を計算し、このレ
ンズ駆動量に基づいてＣＰＵ７はモーター 制御回路９と
レンズ 駆動量、または位置をエンコーダ１０でモニタ
ーしながらモーター １１を駆動制御する。モーター １１
からの駆動力はレンズ移動機構１２に伝達され焦点調節
を行う。操作部材１３は複数のスイッチから構成されて
いる。操作部材１３にはレンズの焦点調節を開始するＳ
Ｗ１( 以後半押しスイッチと呼ぶ。) と半押しスイッチ
の第２ストローク でオンになるＳＷ２(以後全押しス
イッチと呼ぶ。) 等で構成されている。

【０００９】これらの制御はＣＰＵ７内のソフトウェア
により実行される。ソフトウェアのルーチンについてフ
ローチャート に基づいて説明する。図７は本発明のメ
イン フローチャートである。Ｓ１０１は使用するメモ
リやフラグの初期化を行う。例えば過去に検出されたデ
フォーカス量、蓄積中心時刻、動体フラグ、合焦フラグ
等である。Ｓ１０２は半押しスイッチが" オン" になっ
ているかどうかをテストし、" オン" になっていなけれ
ばＳ１０１へ進み、"オン" になっていればＳ１０３へ
進む。Ｓ１０３は蓄積制御のサブルーチンである。蓄積
制御のサブルーチンでは複数領域のＣＣＤ蓄積の開始終
了の制御を行い、更に各領域の蓄積中の平均レンズ位置
をエンコーダ１０からのパルスをモニターすることで算
出する。ＡＦモジュール５のセンサーは図４のように配
置されている。蓄積制御のサブルーチンではABとCDの各
組の蓄積時間を制御する。Ｓ１０４は蓄積制御のサブル
ーチンで光電変換されたアナログ信号をA/D 変換しＣＰ
Ｕ７に接続されたメモリに格納する。Ｓ１０５は公知の
デフォーカス量演算のサブルーチンである。ここでは、
メモリに格納された光電変換信号に基づいて各領域( 以
後AB列のある領域を領域１、CD列のある領域を領域２と
する。) のデフォーカス量を演算する。Ｓ１０６はデフ
ォーカス量演算のサブルーチンで計算された各領域のデ
フォーカス量と記憶された過去の焦点検出情報（デフォ
ーカス量と平均レンズ位置と蓄積中心時刻）に基づいて
被写体の将来の移動を予測する。Ｓ１０７は現在合焦し
ているかどうかを判定する。Ｓ１０８はレンズ駆動量を
計算しレンズ駆動を行う。

【００１０】次に、蓄積制御のサブルーチンを説明す
る。蓄積時間の制御は図４のAB列とCD列の２つの領域の
蓄積開始終了を制御する。AB列とCD列の各センサーの蓄
積時間をTab 、T cdとする。これら蓄積時間は過去の各
センサーの蓄積時間とその時のセンサー出力により算出
される。一般にこのことをソフトＡＧＣと呼んでいる。
このソフトＡＧＣについては公知なので説明を省略す
る。

【００１１】条件１:Tab＞Tth and Tcd >Tth 条件１の場合は図１に示すように各々の蓄積の中心時刻
がTint0 になるようにAB、CD列の蓄積開始、終了時刻を
決定する。図８に示す被写体目標位置計算のサブルーチ
ンを図９に基づいて説明する。図９では説明を簡単にす
るために静止被写体を想定している。

【００１２】被写体目標位置P0は蓄積中心時刻Tint0 の
被写***置を表す。被写体目標位置P0の計算は次に示す
ように計算する。まず、領域１のデフォーカス量DFabを
フィードバックパルス換算のレンズ移動量に変換する。
この時に今回の蓄積中心時刻に取得したデフォーカス量
レンズ駆動量変換係数KL、L の２つの係数とレンズ駆動
量パルス変換係数KB( ボディにおいて固定の値) を用い
て次式数１のように計算する。

【００１３】

【数１】

【００１４】同様にして、領域２のフィードバックパル
ス換算のレンズ移動量は次式数２の用に計算される。

【００１５】

【数２】

【００１６】ここで、計算されたレンズ 移動量は各領
域の蓄積中の平均レンズ位置からみたレンズ移動量なの
で、このままでは領域１と領域２の目標被写***置の計
算ができない。しかしながら、各々の領域のレンズ移動
量DPab、DPcdに各々の蓄積中の平均レンズ位置LPab、LP
cdを加えることで各領域の被写体目標位置Pab 、Pcd を
計算することができる。したがって、各領域の被写体目
標位置は各々次式数３のようになる。

【００１７】

【数３】

【００１８】つまり、各領域の蓄積中の平均レンズ位置
が異なり、更に検出するデフォーカス量は平均レンズ位
置からの相対量だからである。したがって、各領域の蓄
積中にレンズが等速度で移動するかまたは、停止してい
る場合を除いては蓄積時間の異なる領域でデフォーカス
量を単純に合成または、遠近の比較をすることはできな
い。各領域の被写体目標位置を合成した被写体目標位置
P0を次式数４で計算する。

【００１９】

【数４】

【００２０】ここで、α、βは重みづけ係数。これらの
重み付け係数は被写体コントラスト、被写体輝度、蓄積
時間等により変化させてもよい。次に移動被写体を想定
した場合を図１０に基づいて説明する。蓄積型の光電変
換素子を用いた焦点検出装置の場合は必ず蓄積中の平均
被写***置を検出することになる。したがって、図１０
で明らかなように被写***置の移動が蓄積期間中にほぼ
等速度とみなせる場合には蓄積中の平均被写***置と蓄
積中心時刻の被写***置は一致することになる。この様
な理由から蓄積中心時刻を合わせることによりデータの
記憶量を減らすことができる。更に、蓄積中心時刻が異
なると各領域の被写***置に差が生じた場合に、被写体
の移動により差が生じたのかそれとも別の被写体を検出
したことにより差が生じたものかどうかを判別すること
ができなくなる。

【００２１】次に図１１の予測計算サブルーチンについ
て説明する。Ｓ３０１はレンズ の位置を固定したと想
定したときの被写体の移動により生じる像面の移動速度
( 像面移動速度) と異なる時間間隔に被写体を合焦させ
るためのレンズ 位置の変化速度( 合焦位置変化速度)
を計算する。像面移動速度は動体判定に利用し、合焦位
置変化速度はレンズ移動制御に利用する。像面移動速
度、合焦位置変化速度の計算方法について図１２に基づ
いて説明する。デフォーカス量は予定結像面から見た被
写体の結像面までの相対位置であり、更にレンズの移動
によるデフォーカス量の変化の関係は一般に比例関係が
成り立たずレンズの位置により異なるのでレンズ位置の
異なる場所でのデフォーカス量を加減算する事はできな
い。そこで、像面移動速度を計算するために一度、今回
の蓄積中心時刻のレンズ位置から見た前回の蓄積中心時
刻の被写***置の相対値DP1'を次式数５により計算す
る。

【００２２】

【数５】

【００２３】ここで、P1は前回の被写体目標位置 次に、相対値DP1'をデフォーカス量レンズ駆動量変換係
数を用いて対応するデフォーカス量DF1'に変換する。

【００２４】

【数６】

【００２５】今回のデフォーカス量DF0 と今回の蓄積中
心時刻レンズ位置から見た前回の蓄積中心時刻のデフォ
ーカス量DF1'とこの間の時間間隔から像面移動速度を次
式数７のように求める。

【００２６】

【数７】

【００２７】この実施例では複数領域のデフォーカス量
の合成を行うために今回のデフォーカス量DF0 は今回の
蓄積中心レンズ位置LP0 と今回の蓄積中心時刻被写***
置P0の差をデフォーカス量レンズ移動量変換係数を用い
てデフォーカス量DF0 に変換する。この変換は複数の焦
点検出領域を持たない場合、複数の焦点検出領域を持っ
ていても蓄積開始と終了が同じ場合は相対位置を計算し
てデフォーカス量を逆計算する必要はない。

【００２８】次に、合焦位置変化速度の計算方法を図１
２に基づいて説明する。前回の蓄積中心時刻t1での被写
体に合焦させるためのレンズ位置P1と今回の蓄積中心時
刻t0での被写体に合焦させるためのレンズ位置P0とその
間の時間間隔から単位時間当たりの合焦レンズ位置の変
化量である合焦位置変化速度SP0 を次式数８により計算
する。

【００２９】

【数８】

【００３０】この実施例は像面移動速度と合焦位置変化
速度の計算のために今回と前回の焦点検出結果を用いた
が必ずしもこの様にする必要はない。今回と前々回の結
果を用いるようにしてもよい。Ｓ３０２は今回計算した
像面移動速度S0と前回計算した像面移動速度S1の方向が
反転しているかどうかをテストし、反転している場合は
焦点検出エリアから被写体が外れたために別の被写体を
検出し移動方向が反転した、または予測計算に不適な被
写体なのでＳ３０７へ進み、動体と認識しないようにす
る。Ｓ３０３は今回の像面移動速度S0が所定値Sth 以上
かどうかをテストする。所定値Sth 以下の場合は被写体
は動体ではないと判断しＳ３０７へ進む。Ｓ３０４は前
回の像面移動速度S1と今回の像面移動速度S0の比(S0/S
1) を計算しこの比が所定範囲内かどうかをテストす
る。所定範囲内の場合は今回の焦点検出の結果は信頼で
きるのでＳ３０５へ進み動体と判断する。所定範囲外の
場合は焦点検出エリアから被写体が外れたために別の被
写体を検出したと考えられるのでＳ３０７へ進み動体と
は判断しない。Ｓ３０５は今回動体と判断できるので動
体フラグをセットする。Ｓ３０６はレンズ制御のための
レンズ移動目標速度VP0 にSP0 を代入する。Ｓ３０７は
今回動体と判断できないまたは、静止被写体なので動体
フラグをクリアする。Ｓ３０８はレンズ制御のためのレ
ンズ移動目標速度をVP0 を0 に設定する。

【００３１】次に合焦判定のサブルーチンについて説明
する。合焦判定のサブルーチンを図１３に、判定すると
きに使用するデフォーカス量DFIFの計算を説明する図面
を図１４に示す。図１３でレンズ通信と書いているとこ
ろの"T" の記号はレンズ通信によりボディ−レンズ間で
データのやり取りをしていることを示している。"I" の
記号は光電変換素子の蓄積、"C" は焦点検出演算を時間
を示している。ここでは、説明を簡単にするために２つ
の領域の少なくとも一方が蓄積している間を"I" と表示
している。Ｓ４０１は合焦を判定するためのデフォーカ
ス量を計算するためにデフォーカス量レンズ移動量変換
係数をレンズ通信により取得する。なぜなら、デフォー
カス量レンズ移動量変換係数はレンズ位置により大きく
変化するレンズが存在するからである。Ｓ４０２はレン
ズ通信開始時のレンズ位置LPIFを取得する。これは、合
焦判断のデフォーカス量DFIF( レンズ通信開始時のデフ
ォーカス量) を計算するためである。Ｓ４０３はレンズ
通信開始時の被写***置PIF を次式数９で計算する。

【００３２】

【数９】

【００３３】この数９でtIF はＳ４０１のレンズ通信の
開始の時刻を示している。Ｓ４０４は合焦判断時の残駆
動量DPIFを次式数１０で計算する。

【００３４】

【数１０】

【００３５】レンズ通信開始時の残駆動量DPIFとＳ４０
１のレンズ通信で得たデフォーカス量レンズ駆動量変換
係数を用いて次式数１１で合焦判断のデフォーカス量DF
IFを計算する。

【００３６】

【数１１】

【００３７】Ｓ４０５は今回の蓄積中心時刻から合焦判
断時までのレンズの移動量が所定値IFJth 以下かどうか
をテスト する。これは、レンズの移動量が大きい場合
は計算誤差により間違った合焦判定をすることがあるの
で、所定値より大きい場合は今回は合焦判定を行わない
ようにする。Ｓ４０６は合焦判断時のデフォーカス量DF
IFが合焦幅IFWth 以内かどうかを判定し、以内の場合は
Ｓ４０７へ進み合焦フラグをセットする。以上の場合は
Ｓ４０８へ進み合焦フラグをクリアする。

【００３８】次に、図１５に示すレンズ駆動のサブルー
チンを説明する。Ｓ５０１は今回動体と判定されている
かどうかを動体フラグによりテストし、動体の場合は合
焦判定によりレンズ駆動を停止することはないので今回
計算された駆動目標データに更新する。ここで、駆動目
標データは今回の蓄積中心時刻の被写***置P0とその時
のレンズ移動目標速度VP0 である。Ｓ５０２は今回動体
と判定されなかった場合に実行され今回合焦していると
判定されなかった場合は今回の計算された駆動目標デー
タに更新する。合焦と判定された場合はＳ５０３へ進
む。Ｓ５０３は現在レンズが移動中であるかどうかを判
定し、移動中の場合は今回の計算された駆動目標データ
に更新する。現在駆動中の場合は合焦幅内に入っていて
もすぐに止めずにデフォーカス量が０になる位置まで駆
動する。今回駆動中でない場合は新たなレンズ駆動は行
わないので今回の駆動目標データに更新せずに前回の駆
動目標データを維持する。Ｓ５０５は設定された駆動目
標データに基づくレンズ駆動を開始する。

【００３９】本発明の第２実施例について説明する。構
成は第１実施例と同様なので説明は省略する。 条件２:(Tab ＞Tth and Tcd ＜Tth) or (Tab ＜Tth and Tcd ＞Tth) 条件２の場合は図２に示すように蓄積時間の長い方の蓄
積中心時刻がTint0 になるようにし、短い方の蓄積開始
時刻は長い方の蓄積中心時刻Tint0 になるようにする。
この様にすることで、蓄積時間が非常に短い場合に制御
を簡単にすることが出来る。図２では説明を簡単にする
ためにAB列の蓄積時間が所定値Tth より大きい場合を示
している。CD列の蓄積時間が長い場合はCD列の蓄積中心
時刻にAB列の蓄積を開始するようにすればよい。

【００４０】また、条件２では図３のように蓄積時間の
長い方の蓄積中心時刻がTint0 になるようにし、短い方
の蓄積終了時刻は長い方の蓄積中心時刻Tint0 になるよ
うにする。この様にすることで、図２の方法と同様に蓄
積時間が非常に短い場合に制御を簡単にすることが出来
る。尚、本実施例を使用したレンズ駆動の方法は第１実
施例の実施内容を除き同様なので省略する。

【００４１】本発明の第３実施例について説明する。構
成は第１実施例と同様なので説明は省略する。 条件３:Tab≦Tth and Tcd ≦Tth 条件３の場合は図３に示すように各列とも蓄積時間が所
定時間より短いので各列の蓄積をシーケンシャル に行
う。この様にすることで制御を簡単にすることができ
る。本来は蓄積中心時刻を一致させなければならないが
蓄積時間が短い場合は少しずれたとしても大きな誤差に
ならないのでこの様にすることが簡単な制御ができる。
更に、蓄積制御のサブルーチンでは蓄積中の平均レンズ
位置を算出するために各領域の蓄積の開始から終了ま
でのエンコーダ１１からのフィードバックパルスをカウ
ントして各領域の平均レンズ位置LPab、LPcdを求める。
蓄積中心時刻Tint0 のレンズ情報( デフォーカス量レン
ズ駆動量変換係数、開放F 値等) を取得するために時刻
Tint0 にレンズ通信を開始する。ここで、レンズ側はレ
ンズ 通信開始時のレンズ情報を送るようになってい
る。蓄積中心時刻Tint0の時のレンズ位置LPint0を記憶
する。

【００４２】尚、本実施例を使用したレンズ駆動の方法
は第１実施例の実施内容を除き同様なので省略する。

【００４３】

【発明の効果】複数領域の光電変換素子の蓄積中心時刻
を一致させることにより複数領域のデフォーカス量を合
成することができるので、各領域の蓄積中心時刻を記憶
する必要がなく、記憶容量をを減らすことができる。さ
らに、蓄積時間は時間差を生じないのでカメラでの速度
検出に誤差を生じることがない。すなわち、静止被写体
に対し動体被写体と間違えて、ピンボケの写真を撮るこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の蓄積のタイミングを説明
する図である。

【図２】本発明の第２実施例の蓄積のタイミングを説明
する図である。

【図３】本発明の第２実施例の蓄積のタイミングを説明
する図である。

【図４】本発明の第３実施例の蓄積のタイミングを説明
する図である。

【図５】センサー上の光電変換素子の配置を説明する図
である。

【図６】本発明の用いたカメラの構成図である。

【図７】カメラのメインフローチャートである。

【図８】被写***置計算のフローチャートである。

【図９】複数領域の検出デフォーカス量の合成を説明す
る図である。

【図１０】複数領域の検出デフォーカス量の合成を説明
する図である。

【図１１】予測計算のフローチャートである。

【図１２】像面移動速度の計算方法を説明する図であ
る。

【図１３】合焦判定のフローチャートである。

【図１４】合焦判定を説明する図である。

【図１５】レンズ駆動のフローチャートである。

【符号の説明】

１…撮影レンズ ２…被写体 ３…メインミラー
４…サブミラー ５…ＡＦモジュール ６…センサー駆動回路 ７…
ＣＰＵ ８…レンズ情報記憶回路 ９…レンズ駆動制御回路 １０…エンコーダ １１
…モータ １２…レンズ移動機構 １３…操作部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影光学系からの光束を受けて光電変換
   し、複数の領域からなる電荷蓄積型の光電変換手段と、 前記複数の領域からなる光電変換手段の入射面側に配置
   され、複数の領域からなる前記光電変換手段上に各像を
   形成し、前記光電変換手段の焦点整合状態を検出する焦
   点検出手段と、 前記光電変換手段の光電変換タイミングを制御する光電
   変換タイミング制御手段を備える自動焦点調節装置にお
   いて、 前記光電変換タイミング制御手段は、前記複数の領域の
   光電変換手段の各々の蓄積時間の中心時刻を同一にする
   ことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】前記光電変換タイミング制御手段は、第１
   の領域の蓄積開始時刻を、前記第１の領域以外の蓄積時
   間の中心に合わせることを特徴とする請求項１記載の自
   動焦点検出装置。
3. 【請求項３】前記光電変換タイミング制御手段は、第１
   の領域の蓄積終了時刻を、前記第１の領域以外の蓄積時
   間の中心に合わせることを特徴とする請求項１記載の自
   動焦点検出装置。
4. 【請求項４】前記光電変換タイミング制御手段は、前記
   複数の領域の光電変換手段の各々の蓄積時間の蓄積開始
   時刻と蓄積終了時刻とを連続的に行うことを特徴とする
   請求項１記載の自動焦点検出装置。