(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を通過した被写体からの光束により一対の被写体像を結像する焦点検出光学系と、
この焦点検出光学系により結像される一対の被写体像を受光して光強度分布に応じた一対の被写体像データを出力するイメージセンサーと、
このイメージセンサーから出力される一対の被写体像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
この焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する駆動手段と、
前記イメージセンサー、前記焦点検出手段および前記駆動手段を制御して前記撮影光学系の焦点検出と焦点調節を繰り返し行う制御手段とを備えた自動焦点調節カメラにおいて、
前記制御手段は、前記相関演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記相関演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記駆動手段により前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出手段の相関演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて相関演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出手段により前記相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の自動焦点調節カメラにおいて、
前記制御手段は、走査駆動中に焦点検出可能と判定されて前記相関演算を行った結果、焦点調節状態の検出が不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
【請求項３】
撮影光学系を通過した光束により形成される一対の被写体像を受光して光強度分布に応じた一対の被写体像データに変換し、その一対の被写体像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出結果の焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する、焦点検出および焦点調節動作を繰り返し行うカメラの自動焦点調節方法において、
前記相関演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記相関演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記相関演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて相関演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動することを特徴とするカメラの自動焦点調節方法。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラの自動焦点調節方法において、
走査駆動中に焦点検出可能と判定されて前記相関演算を行った結果、焦点調節状態の検出が不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続することを特徴とするカメラの自動焦点調節方法。
【請求項５】
撮影光学系を通過した被写体からの光束を焦点検出光学系を介してイメージセンサーへ導き、前記イメージセンサー上に結像された被写体像の光強度分布に応じた被写体像データへ変換し、この被写体像データに基づいて焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、この焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する駆動手段とを備え、前記イメージセンサー、前記焦点検出手段および前記駆動手段を制御して前記撮影光学系の焦点検出と焦点調節を繰り返し行う自動焦点調節カメラにおいて、
前記焦点検出演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記焦点検出演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記駆動手段により前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出手段の前記焦点検出演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて焦点検出演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出手段により前記焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
【請求項６】
撮影光学系を通過した被写体からの光束を焦点検出光学系を介してイメージセンサーへ導き、前記イメージセンサー上に結像された被写体像の光強度分布に応じた被写体像データへ変換し、この被写体像データに基づいて焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出した焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する、焦点検出および焦点調節動作を繰り返し行うカメラの自動焦点調節方法において、
前記焦点検出演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記焦点検出演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて焦点検出演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動することを特徴とするカメラの自動焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、焦点検出不能時に撮影光学系を至近と無限の間で走査駆動する自動焦点調節カメラおよびカメラの自動焦点調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焦点検出光学系によって形成された被写体像を電荷蓄積型イメージセンサーを用いて受光し、イメージセンサーの出力を演算処理して撮影光学系の予定焦点面に対する被写体像面のデフォーカス量を検出し、このデフォーカス量に応じてフォーカシングレンズを駆動することにより、撮影光学系の合焦を達成する自動焦点調節カメラが知られている。
この種のカメラでは、被写体像のコントラストが不足しているためにデフォーカス量の算出が不能であったり、あるいは算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には、被写体像のコントラストが高く、信頼性の高いデフォーカス量を算出できるフォーカシングレンズの位置をさがすため、フォーカシングレンズを至近端と無限端の間で走査駆動し、焦点検出を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の自動焦点調節カメラには、次のような問題がある。
焦点検出装置で検出できるデフォーカス量には限界があるので、焦点検出から次の焦点検出までの焦点検出間隔における撮影光学系のフォーカシングレンズの移動量が大きいと、走査駆動中に被写体の合焦位置を見逃すことがある。
【０００４】
図１３により、この問題を詳細に説明する。図１３は走査駆動中の撮影光学系のフォーカシングレンズの位置を示す図であり、（ａ）は焦点検出間隔におけるフォーカシングレンズの移動量が検出可能デフォーカス量に比較して小さい場合を示し、（ｂ）は焦点検出間隔におけるフォーカシングレンズの移動量が検出可能デフォーカス量に比較して大きい場合を示す。図において、Ｐ１〜Ｐ６は走査駆動中の焦点検出時刻における撮影光学系のフォーカシングレンズの位置を示す。また、Ｗは各フォーカシングレンズ位置Ｐ１〜Ｐ６における検出可能デフォーカス量の範囲を示し、Ｑは被写体に対するフォーカシングレンズの合焦位置を示す。
図１３（ａ）に示すような走査駆動では、各フォーカシングレンズ位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における検出可能デフォーカス量の範囲Ｗが互いに重なっているので、合焦位置Ｑを見逃してしまうようなことはない。
ところが、焦点検出間隔におけるフォーカシングレンズの移動量が検出可能なデフォーカス量よりも大きくなると、図１３（ｂ）に示すように検出可能デフォーカス量の範囲Ｗの重なりがなくなり、範囲Ｗの間に合焦位置Ｑが位置すると合焦位置Ｑを見逃してしまうことがある。
【０００５】
瞳分割型像ズレ検出方式の自動焦点調節カメラでは、撮影光学系の射出瞳の異なる部分を通過した光束により形成される一対の被写体像をイメージセンサーで受光し、このイメージセンサーから出力される一対の被写体像データを相対的にシフトして相関演算を行い、検出された一対の被写体像の相対的位置関係からフォーカシングレンズの焦点調節状態を検出している。したがって、走査駆動時に焦点検出演算時間が長いと図１３（ｂ）に示すような状態になる。
【０００６】
このような問題を解決するために、走査駆動中はフォーカシングレンズの走査駆動方向に応じて焦点検出相関演算のシフト範囲を制限し、焦点検出演算時間を短縮するようにした自動焦点調節カメラが提案されている（例えば、特開昭６３−１７２２１１号公報参照）。つまり、走査駆動中も通常の焦点検出時と同じシフト量で相関演算を行なうと焦点検出演算時間が長くなるので、焦点検出相関演算のシフト範囲を制限して焦点検出演算時間を短縮している。
【０００７】
ところが、走査駆動中にフォーカシングレンズの走査駆動方向に応じて焦点検出相関演算におけるシフト範囲を制限するだけでは、十分に演算時間短縮の目的が達成されない場合がある。
また、カメラを手で保持して移動被写体を撮影する時は、移動被写体が焦点検出領域から外れてしまう（以下、被写体フレーム外しと呼ぶ）ために焦点検出不能となる場合もある。このような場合、走査駆動方向のみにシフト範囲を制限すると、走査駆動開始後に被写体が焦点検出領域に復帰しても焦点検出不能となってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、走査駆動中における焦点検出演算時間を短縮し、高速で走査駆動を行っても被写体を見逃すことがないようにするとともに、被写体フレーム外しがあった場合でも確実に被写体を検出できる自動焦点調節カメラおよびカメラの自動焦点調節方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、撮影光学系を通過した被写体からの光束により一対の被写体像を結像する焦点検出光学系と、この焦点検出光学系により結像される一対の被写体像を受光して光強度分布に応じた一対の被写体像データを出力するイメージセンサーと、このイメージセンサーから出力される一対の被写体像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、この焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する駆動手段と、
前記イメージセンサー、前記焦点検出手段および前記駆動手段を制御して前記撮影光学系の焦点検出と焦点調節を繰り返し行う制御手段とを備えた自動焦点調節カメラに適用される。
そして、前記制御手段は、前記相関演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記相関演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記駆動手段により前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出手段の相関演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて相関演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出手段により前記相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する。
請求項２の自動焦点調節カメラは、前記制御手段によって、走査駆動中に焦点検出可能と判定されて前記相関演算を行った結果、焦点調節状態の検出が不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続するようにしたものである。
請求項３の発明は、撮影光学系を通過した光束により形成される一対の被写体像を受光して光強度分布に応じた一対の被写体像データに変換し、その一対の被写体像データを相対的にシフトさせながら相関演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出結果の焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する、焦点検出および焦点調節動作を繰り返し行うカメラの自動焦点調節方法に適用される。
そして、前記相関演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記相関演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記相関演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて相関演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する。
請求項４のカメラの自動焦点調節方法は、走査駆動中に焦点検出可能と判定されて前記相関演算を行った結果、焦点調節状態の検出が不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続するようにしたものである。
請求項５の発明は、撮影光学系を通過した被写体からの光束を焦点検出光学系を介してイメージセンサーへ導き、前記イメージセンサー上に結像された被写体像の光強度分布に応じた被写体像データへ変換し、この被写体像データに基づいて焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、この焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する駆動手段とを備え、前記イメージセンサー、前記焦点検出手段および前記駆動手段を制御して前記撮影光学系の焦点検出と焦点調節を繰り返し行う自動焦点調節カメラに適用される。
そして、前記焦点検出演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記焦点検出演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記駆動手段により前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出手段の前記焦点検出演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて焦点検出演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出手段により前記焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する。
請求項６の発明は、撮影光学系を通過した被写体からの光束を焦点検出光学系を介してイメージセンサーへ導き、前記イメージセンサー上に結像された被写体像の光強度分布に応じた被写体像データへ変換し、この被写体像データに基づいて焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出した焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する、焦点検出および焦点調節動作を繰り返し行うカメラの自動焦点調節方法に適用される。
そして、前記焦点検出演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は前記焦点検出演算の結果に基づいて前記撮影光学系を駆動し、不能な場合は前記撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、前記焦点検出演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて焦点検出演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は前記撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は前記焦点検出演算を行って前記撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を駆動する。
【００１０】
【作用】
請求項１および３の発明では、相関演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は相関演算の結果に基づいて撮影光学系を駆動し、不能な場合は撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、相関演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて相関演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は相関演算を行い、相関演算結果の相関度に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて撮影光学系を駆動する。
また、請求項５および６の発明では、焦点検出演算による焦点調節状態の検出が可能である場合は焦点検出演算の結果に基づいて撮影光学系を駆動し、不能な場合は撮影光学系の走査駆動を開始し、走査駆動中は、焦点検出演算に用いる被写体像データの量よりも少ない量の被写体像データを用いて焦点検出演算を行わずに焦点検出の可否を判定し、焦点検出不能であると判定された場合は撮影光学系の走査駆動を継続し、焦点検出可能と判定された場合は焦点検出演算を行って撮影光学系の焦点調節状態を検出し、検出された焦点調節状態に基づいて撮影光学系を駆動する。
【００１１】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段および作用の項では、本発明を分りやすくするために実施例の図を用いたが、これにより本発明が実施例に限定されるものではない。
【００１２】
【実施例】
−第１の実施例−
図１は第１の実施例の構成を示す機能ブロック図である。
カメラボディー１には交換可能なレンズ２が装着される。レンズ２内には撮影光学系３があり、この撮影光学系３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４によりサブミラー５とファインダー６の方向へ分割される。サブミラー５によりさらにボディ底方向に偏向された光束は、撮影光学系３の予定焦点面の近傍に配置された焦点検出光学系７へ導かれる。
【００１３】
図２に焦点検出光学系と電荷蓄積型イメージセンサーの構成を示す。
焦点検出光学系７は、開口部７０を有する視野マスク７１、コンデンサーレンズ７２、一対の絞り開口部７３、７４を有する絞りマスク７５、一対の再結像レンズ７６、７７を有する。電荷蓄積型イメージセンサー８は一対の受光部８０、８１を有する。
撮影光学系３により光軸上の開口７０近傍に形成された被写体の一次像は、焦点検出光学系７によりイメージセンサー８の受光部８０、８１上に一対の二次像として再結像される。
【００１４】
以上のような構成において、一対の絞り開口部７３、７４はコンデンサーレンズ７２により撮影光学系３の射出瞳近傍の面３０の光軸に対して対称な一対の領域３１、３２に投影されており、この領域を通る光束は、視野マスク７１付近でまず一次像を形成する。視野マスク７１の開口部７０に形成された一次像はさらに、コンデンサーレンズ７２、一対の絞り開口部７３、７４を通り、一対の再結像レンズ７６、７７により電荷蓄積型イメージセンサー８の受光部８０、８１上に一対の二次像として形成される。一対の二次像の光強度分布は受光部８０、８１で光電変換され、電気的な被写体像信号となる。
【００１５】
ふたたび図１の説明に戻る。
イメージセンサー８の１対の電気的な被写体像信号はマイクロコンピュータ１６（以下マイコンと呼ぶ）に取り込まれ、焦点検出演算部１１はこの一対の被写体像信号の相対的位置関係を像ズレ演算により算出し、撮影光学系３の像面と予定焦点面とのデフォーカス量ＤＥＦを検出する。
【００１６】
＜非走査駆動時に実行される第１の焦点検出演算処理＞
まず、通常の焦点検出時、すなわち非走査駆動時に実行される焦点検出演算処理（以下、第１の演算処理と呼ぶ）を説明する。
被写体像データをそれぞれＡｉ、Ｂｉ（ただしｉ＝１〜２０）とする。
まず、数式１に示す差分型相関アルゴリズムによって相関量Ｃ（Ｌ）を求める。
【数１】
Ｃ（Ｌ）＝Σ｜Ａ（ｉ＋Ｌ）−Ｂ（ｉ）｜
数式１において、Σはｉ＝ｊ〜ｊ＋７の総和演算を表す。また、Ｌは整数であり、一対の受光素子出力データの受光素子のピッチを単位とした相対的シフト量である。Ｌのとる範囲は−１２〜＋１２である。さらに、ｊはシフト量Ｌに応じた値であり、例えばＬ＝０の場合は７である。
【００１７】
図３は数式１による演算結果を表す。図において、横軸に被写体像データＡｉを、縦軸に被写体像データＢｉをそれぞれ表し、それぞれの差の演算を行う組み合わせの位置を白丸○および黒丸●で表す。また、総和演算の数は８個であり、図において斜め右下方向にそれぞれ白丸○同志または黒丸●同志で加算が行われる。演算結果の相関量Ｃ（Ｌ）の値を横軸にシフト量Ｌをとって白丸○で表す。図３から第１の演算処理の規模を、差の絶対値をとる演算の数として定義すると、白丸○と黒丸●の合計数であるから２５×８＝２００となる。
【００１８】
図８は相関量Ｃ（Ｌ）からデフォーカス量を算出する手順の説明図である。
数式１の演算結果は、図８（ａ）に示すように、被写体像データの相関が高いシフト量Ｌ＝ｋｊ（図８（ａ）ではｋｊ＝２）において相関量Ｃ（Ｌ）が最小になる。次に、数式２〜数式５の３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値Ｃ（Ｌ）ｍｉｎ＝Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。
【数２】
ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ
【数３】
Ｃ（ｘ）＝  Ｃ（ｋｊ）−｜Ｄ｜
【数４】
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２
【数５】
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）−Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ−１）−Ｃ（ｋｊ）｝
また、上式で求めたシフト量ｘに基づいて次式により被写体像面の予定焦点面に対するデフォーカス量ＤＥＦを求めることができる。
【数６】
ＤＥＦ＝ＫＸ・ＰＹ・ｘ
数式６においてＰＹはイメージセンサーの受光部を構成する受光素子の並び方向のピッチであり、ＫＸは焦点検出光学系の構成によって決まる変換係数である。
【００１９】
＜走査駆動中に実行される第２の焦点検出演算処理＞
次に、走査駆動時に実行される焦点検出演算処理（以下、第２の演算処理と呼ぶ）を説明する。
（１）  シフト量を大きくした演算処理  （図４参照）
通常の焦点検出時は、シフト量Ｌを−１２〜＋１２の範囲で１ずつ変化させて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なう。これに対し走査駆動中の焦点検出時は、図４に示すようにシフト量Ｌを−１２〜＋１２の範囲で２ずつ変化させて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なう。このようにシフト量Ｌを大きくして相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なうことにより、焦点検出精度は低下するが、演算規模が小さくなり、演算時間が短縮される。
この方式の第２の演算処理の規模は１３×８＝１０４となる。
【００２０】
（２）  被写体データを制限する演算処理  （図５参照）
通常の焦点検出時は、数式１の相関量Ｃ（Ｌ）の演算をパラメータｉをｊからｊ＋７まで変化させて行なうのに対し、走査駆動中の焦点検出時は、図５に示すようにパラメータｉをｊ’からｊ’＋３まで変化させて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なう。このように被写体データを制限して相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なうことにより、焦点検出精度は低下するが、演算規模が小さくなり、演算時間が短縮される。
この方式の第２の演算処理の規模は２５×４＝１００となる。
【００２１】
（３）  被写体データを間引く演算処理  （図６参照）
通常の焦点検出時は、数式１の相関量Ｃ（Ｌ）の演算をパラメータｉを１ずつ変化させて行なうのに対し、走査駆動中の焦点検出時は、図６に示すようにパラメータｉを２ずつ変化させて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なう。このように被写体データを間引いて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なうことにより、焦点検出精度は低下するが、演算規模が小さくなり、演算時間が短縮される。
この方式の第２の演算処理の規模は２５×４＝１００となる。
【００２２】
（４）  （１）、（２）を組み合わせた演算処理  （図７参照）
走査駆動中の焦点検出時は、図７に示すように、走査駆動方向に応じてシフト量Ｌを０から＋１４までに制限（この場合はシフト量の符号＋側が走査駆動方向のピントズレ量に対応する）するとともに、さらにシフト量も大きくする。また、パラメータｉをｊ’からｊ’＋３変化させて相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なう。このように相関量Ｃ（Ｌ）の演算を行なうことにより、焦点検出精度は低下するが、演算規模が小さくなり、演算時間が短縮される。
この方式の第２の演算処理の規模は９×４＝３６となる。
【００２３】
以上の焦点検出演算の説明では、被写体像データＡｉ、Ｂｉはイメージセンサー８の出力信号の生データでもよいし、生データにフィルタ処理を行った後のデータでもよい。
【００２４】
ふたたび図１の説明に戻る。
不能判定部１２は、焦点検出演算部１１により算出されたデフォーカス量ＤＥＦの信頼性があるかどうか、または被写体像データのコントラストに応じて焦点検出演算部１１による焦点検出演算が可能かどうかを調べ、デフォーカス量ＤＥＦの信頼性が低い場合、または被写体像データのコントラストが低く、焦点検出演算部１１による焦点検出演算が不能な場合に、焦点検出不能と判定して焦点検出不能信号を発生する。
【００２５】
＜焦点検出不能判定＞
被写体データの相関度が低い場合には、図８（ｂ）に示すように、内挿された相関量の最小値Ｃ（Ｘ）の値が大きくなる。したがって、Ｃ（Ｘ）が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。
あるいは、Ｃ（Ｘ）を被写体データのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（Ｘ）を徐した値が所定値以上の場合は信頼性が低いと判定する。
あるいは、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたデフォーカス量ＤＥＦの信頼性が低いと判定する。
【００２６】
被写体データの相関度が低い場合には、図８（ｃ）に示すように、シフト範囲内で相関量Ｃ（Ｌ）の落ち込みがなく、最小値Ｃ（Ｘ）を求めることができない。このような場合は、焦点検出不能と判定する。
【００２７】
焦点検出演算部１１が焦点検出演算を行う前に、被写体像データのコントラストを次式により直接検出して焦点検出不能判定をしてもよい。
【数７】
Ｃｎｔ＝Σ｜Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ＋１）｜
上式において、Σはｉ＝１〜ｍ−１の総和を表す。コントラスト値Ｃｎｔが所定値以下の場合は被写体が低コントラストであり、焦点検出演算部１１で焦点検出演算をおこなっても、信頼性の低いデフォーカス量ＤＥＦしか得られないと判定する。
不能判定部１２は以上の条件を単独で適用するか、または複数の条件を適用してどれか１つの条件を満足した場合には焦点検出不能と判定して焦点検出不能信号を発生する。
【００２８】
ふたたび図１の説明に戻る。
不能判定部１２が焦点検出可能と判定した場合には、マイコン１６に含まれる第１駆動制御部１４がデフォーカス量ＤＥＦに応じてモーター１７の回転方向と回転量を制御する。モーター１７は撮影光学系３と連結しており、撮影光学系３が光軸方向に移動してデフォーカス量ＤＥＦが０となるように駆動され、撮影光学系３の合焦状態が達成される。
一方、不能判定部１２が焦点検出不能と判定した場合には、合焦点を見つけるために、マイコン１６に含まれる第２駆動制御部１５がデフォーカス量ＤＥＦによらず撮影光学系３が至近〜無限の間で走査駆動されるようにモーター１７を制御する。なお、走査駆動を行っても焦点検出可能とならない場合は所定の手順で走査駆動を終了する。例えば走査駆動開始時には至近方向に駆動し、至近端で無限方向に反転し、無限端到達時になお焦点検出が不能な場合は走査駆動を終了する。
【００２９】
また、第２駆動制御部１５による走査駆動中、焦点検出演算部１１は上述した第２の演算処理により焦点検出演算を行い、走査駆動中以外は上述した第１の演算処理により焦点検出演算を行う。
このように、走査駆動中には演算規模が小さい焦点検出演算を行うことにより演算時間を短縮でき、従来演算時間が長い場合に生じていた走査駆動中の被写体見逃しを防止することができる。
【００３０】
図９は焦点検出演算部１１、不能判定部１２、第１駆動制御部１４、第２駆動制御部１５を構成するマイコン１６の動作フローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施例の動作を説明する。
カメラの電源が投入されるとステップＳ１００から動作を開始し、ステップＳ１０１でイメージセンサー８の電荷蓄積動作を行う。ステップＳ１０２でイメージセンサー８から被写体像データを読み込んでステップＳ１０３へ進み、現在、撮影光学系３が走査駆動中であるか否か調べる。走査駆動中であればステップＳ１０５へ進み、被写体像データに上述した第２の演算処理を施してデフォーカス量ＤＥＦを演算する。走査駆動中でなければステップＳ１０４へ進み、被写体像データに上述した第１の演算処理を施してデフォーカス量ＤＥＦを演算する。
【００３１】
ステップＳ１０６において上述した焦点検出不能判定を行い、続くステップＳ１０７で焦点検出不能か否かを判別する。焦点検出不能の場合にはステップＳ１０９へ進み、焦点検出可能な場合はステップＳ１０８へ進む。焦点検出可能な場合は、ステップＳ１０８で、算出されたデフォーカス量ＤＥＦに基づいて撮影光学系３の駆動量を決定し、モーター１７を制御して撮影光学系３を合焦位置に駆動する。駆動が終了したらステップＳ１０１へ戻り上述した動作を繰り返す。なお、ステップＳ１０８で駆動終了する前にステップＳ１０１へ戻るようにしてもよい。一方、焦点検出不能な場合は、ステップＳ１０９で、走査駆動中であるか否かを判別し、走査駆動中の時はステップＳ１０１へ戻り、走査駆動を継続したまま上述した動作を繰り返す。走査駆動中でなければステップＳ１１０へ進み、過去に焦点検出可能になったことがあるか否かを判別し、ある場合には走査駆動を開始せずにステップＳ１０１へ戻って上述した動作を繰り返し、ない場合はステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、走査駆動を開始してステップＳ１０１へ戻り、上述した動作を繰り返す。
【００３２】
このようにすれば、いったん焦点検出可能となった場合はそれ以後の走査駆動が禁止されるので、頻繁に走査駆動が行われることがなくなる。
なお、ステップＳ１１０において常時ステップＳ１１１へ進むようにしてもよい。
また、至近から無限まで走査駆動を行なっても焦点検出可能とならない場合には、不図示の動作フローチャートに従って走査駆動を終了する。
さらに、上記実施例では走査駆動中に第２の演算処理を選択するようにしたが、さらに被写体輝度の条件を加え、走査駆動中であり且つ低輝度で電荷蓄積時間が長くなる場合に第２の演算処理を選択するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施例では走査駆動中以外は第１の演算処理を選択するようにしたが、さらに被写体輝度の条件を加え、走査駆動中以外でも低輝度で電荷蓄積時間が長くなる場合には第２の演算処理を選択するようにしてもよい。
【００３３】
−第２の実施例−
図１０は第２の実施例の構成を示す機能ブロック図である。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
この第２の実施例では、不能判定部１２がイメージセンサー８から直接、被写体像データを入力し、走査駆動中は焦点検出演算部１１による焦点検出演算処理の前に焦点検出不能判定を行う。このような構成において、焦点検出演算部１１は走査駆動時以外のみ焦点検出演算を行うことになる。
このように、走査駆動中には焦点検出演算が行われないため、演算時間を短くすることができ、従来演算時間が長い場合に生じていた走査駆動中の被写体見逃しを防止することができる。
走査駆動中の焦点検出不能判定の演算処理は数式７にしたがって行われ、この場合の演算処理の規模を差の絶対値をとる演算の数として定義すると１９となる。
【００３４】
図１１、図１２は焦点検出演算部１１、不能判定部１２、第１駆動制御部１４、第２駆動制御部１５を構成するマイコン１６の動作フローチャートである。このフローチャートにより、第２の実施例の動作を説明する。
カメラの電源が投入されるとステップＳ２００から動作を開始し、ステップＳ２０１へ進んでイメージセンサー８に電荷蓄積動作を行わせる。ステップＳ２０２ではイメージセンサー８から被写体像データを読み込み、続くステップＳ２０３で、現在撮影光学系３が走査駆動中であるか否かを判別する。走査駆動中であればステップＳ２０４へ進み、走査駆動中でなければステップＳ２０６へ進む。走査駆動中の時は、ステップＳ２０４で上述した数式７により被写体像データのコントラストを検出し、焦点検出不能判定（第１の焦点検出不能判定）を行う。そして、ステップＳ２０５で第１の焦点検出不能判定の結果を判別し、焦点検出不能の場合はステップＳ２１０へ進み、焦点検出可能な場合はステップＳ２０６へ進む。
【００３５】
ステップＳ２０６で、被写体像データに第１の演算処理を施してデフォーカス量ＤＥＦを演算する。さらにステップＳ２０７で、相関演算結果に基づく焦点検出不能判定（図８（ｂ）および（ｃ）、第２の焦点検出不能判定）を行う。ステップＳ２０８で、第２の焦点検出不能判定の結果を判別し、焦点検出不能の場合はステップＳ２１０へ進み、焦点検出可能な場合はステップＳ２０９へ進む。なお、走査駆動が行われていた場合は、ステップＳ２０８からステップＳ２０９へ進む時に走査駆動を終了させる。ステップＳ２０９では、算出されたデフォーカス量ＤＥＦに基づいて撮影光学系３の駆動量を決定し、モーター１７を制御して撮影光学系３を合焦位置に駆動する。駆動が終了したらステップＳ２０１へ戻り上述した動作を繰り返す。なお、ステップＳ２０９において駆動終了する前にステップＳ２０１へ戻るようにしてもよい。
【００３６】
一方、第１または第２の焦点検出不能判定において焦点検出不能と判定された場合は、ステップＳ２１０で走査駆動中か否かを判別し、走査駆動中の時はステップＳ２０１へ戻って走査駆動を継続したまま上述した動作を繰り返し、走査駆動中でなければステップＳ２１１へ進む。ステップＳ２１１では、過去に焦点検出可能になったことがあるか否かを判別し、ある場合は走査駆動を開始せずにステップＳ２０１へ戻って上述した動作を繰り返し、ない場合はステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２で、走査駆動を開始してステップＳ２０１へ戻り、上述した動作を繰り返す。
【００３７】
このようにすれば、いったん焦点検出可能となった場合はそれ以後の走査駆動が禁止されるので、頻繁に走査駆動が行われることがなくなる。
なお、ステップＳ２１１において常時ステップＳ２１２へ進むようにしてもよい。
また、至近から無限まで走査駆動を行なっても焦点検出可能とならない場合には、不図示の動作フローチャートに従って走査駆動を終了する。
【００３８】
以上の実施例の構成において、撮影光学系３が撮影光学系を、焦点検出光学系７が焦点検出光学系を、イメージセンサー８がイメージセンサーを、焦点検出演算部１１が焦点検出手段を、モーター１７が駆動手段を、不能判定部１２が判定手段を、第１駆動制御部１４および第２駆動制御部１５が制御手段をそれぞれ構成する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、焦点検出演算処理時間の短縮にともなって焦点検出間隔が短縮され、走査駆動中の被写体見逃しが少なくなる。また、従来より高速で走査駆動を行うことができ、被写体がボケて検出不能であった状態から合焦状態への移行も短時間に達成できる。さらに、走査駆動を行っても焦点検出が可能とならない完全に低コントラストな被写体に対しては、走査駆動開始から終了までの時間が短くなり、従来のように走査駆動開始から終了までの時間が長いために撮影者に与えていた不快感を軽減できる。
また、本発明によれば相関演算処理においてシフト範囲を制限する必要がないので、被写体フレーム外しがあった場合でも被写体が焦点検出領域に復帰すれば確実に焦点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の構成を示す機能ブロック図。
【図２】第１の実施例の焦点検出光学系の構成を示す斜視図。
【図３】第１の演算処理の説明図。
【図４】第２の演算処理の説明図。
【図５】他の第２の演算処理の説明図。
【図６】他の第２の演算処理の説明図。
【図７】他の第２の演算処理の説明図。
【図８】焦点検出不能判定の説明図。
【図９】第１の実施例の動作フローチャート。
【図１０】第２の実施例の構成を示す機能ブロック図。
【図１１】第２の実施例の動作フローチャート。
【図１２】図１１に続く、第２の実施例の動作を示すフローチャート。
【図１３】走査駆動中の撮影光学系のフォーカシングレンズの位置を示す図。
【符号の説明】
１  ボディ
２  レンズ
３  撮影光学系
４  メインミラー
５  サブミラー
６  ファインダー
７  焦点検出光学系
８    イメージセンサー
１１  焦点検出演算部
１２  不能判定部
１４  第１駆動制御部
１５  第２駆動制御部
１６  マイクロコンピュータ
１７  モーター
【図１】
0003574167.tif 000002
【図２】
0003574167.tif 000003
【図３】
0003574167.tif 000004
【図４】
0003574167.tif 000005
【図５】
0003574167.tif 000006
【図６】
0003574167.tif 000007
【図７】
0003574167.tif 000008
【図８】
0003574167.tif 000009
【図９】
0003574167.tif 000010
【図１０】
0003574167.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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