(57)【要約】【課題】被写体の動体判定を正確かつ速やかに行なうことのできるカメラを提供する。【解決手段】撮影レンズのデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、検出したデフォーカス量およびこのデフォーカス量に対応する撮影レンズのレンズ位置情報に基づいて像面位置を演算する像面位置演算手段と、複数回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した複数の像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定する動体判定手段とを有する構成としている。【選択図】図６
2004085843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズのデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、
前記検出したデフォーカス量およびこのデフォーカス量に対応する撮影レンズのレンズ位置情報に基づいて像面位置を演算する像面位置演算手段と、
複数回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した複数の像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定する動体判定手段とを有することを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記動体判定手段は、少なくとも３回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した少なくとも３つの像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記複数の像面位置を演算するためのそれぞれのデフォーカス量の検出およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報の取得を所定時間以上の間隔をあけて行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記動体判定手段は、撮影被写体が動体であるか否かの判定に、それぞれの像面位置を演算するためのレンズ位置情報およびデフォーカス量の検出時刻を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカメラ。
【請求項５】
前記動体判定手段は、像面位置の変化量が所定量以上のとき像面位置の変化があると判定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカメラ。
【請求項６】
前記動体判定手段により被写体が動体ではないと判定したときには合焦モードを静止した被写体の撮影に適した静止モードに、被写体が動体であると判定したときには合焦モードを動体の撮影に適した動体モードに自動的に切り替える撮影モード切替手段を有し、
前記撮影モード切替手段は、静止モードでの撮影途中であっても、前記動体判定手段により被写体が動体であると判定された場合には、動体モードに切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカメラ。
【請求項７】
前記演算した複数の像面位置とこれらの像面位置を演算するためのレンズ位置情報およびデフォーカス量の検出時刻に基づいて将来の像面位置を予測する像面位置予測手段を有し、
前記静止モード時において得た前記像面位置および検出時刻の一部あるいは全てに基づいて前記動体モード時における像面位置の予測を行なうことを特徴する請求項１から６のいずれかに記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学機器に関し、特に自動焦点調節装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの自動焦点調節装置において、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を、一対のラインセンサ上に結合させ、被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量である像ずれ量を相関演算によって求めることにより、被写体の焦点はずれ量であるデフォーカス量（撮影レンズの結像位置と撮影動作を行なうべき撮影レンズの像面位置との差）を検出して、これに基づいて撮影レンズの駆動を行なう自動焦点調節方法が広く知られている。
またその多くは、静止している被写体の撮影に適したワンショットモードと、移動する被写体の撮影に適したサーボモードを持っている。
【０００３】
ワンショットモードでは一般的に、図６に示すように、横軸に時間を縦軸にデフォーカス量をとると、レンズ駆動停止中のみならずレンズ駆動中にも連続してデフォーカス量の検出を行いレンズ駆動量の更新を行なうオーバラップ制御を行っている。
【０００４】
これは、まず第１にデフォーカス量が大きいほど、得られる被写体像そのものがボケるので十分な検出精度が得られないという理由による。また、第２にデフォーカス量が大きいほど、像ずれ量も大きくなるので得られる被写体像はラインセンサ上の端の方へ現われ、さらにはラインセンサからはみ出すことになってしまうという理由による。さらに、第３に実際に撮影レンズを駆動するためには、デフォーカス量からレンズ駆動量へ変換しなければならないが、公知のとおりこの２つの量は非線形の関係にあるので、デフォーカス量が大きいほど正確なレンズ駆動量を得ることが難しくなるという理由もある。
【０００５】
これらの問題を解決するために、オーバラップ制御をすることで、合焦位置に正確に撮影レンズを駆動させ、デフォーカス量が所定量以下となった場合に合焦としている。
【０００６】
ところで、デフォーカス量の検出には、ラインセンサへの電荷蓄積のため被写体輝度やコントラストに応じた時間がかかる。よって、図９に示すようにオーバラップ制御を行なう場合には、単純に得られたデフォーカス量によってレンズ駆動量の更新を行なうのではなく、電荷蓄積の中心からレンズ駆動量の更新が行われるまでの空走量を考慮しなければならない。空走量を求めるには、電荷蓄積の中心となる時刻でのレンズ位置を得る必要がある。
【０００７】
しかしながら、電荷蓄積にかかる時間は被写体に依存するので、図９に示すように、撮影レンズが等速度もしくは等速度とみなせる状態で駆動しているときに限って、電荷蓄積の開始と終了時のレンズ位置の平均を電荷蓄積中心でのレンズ位置とするのが一般的である。また、図６と同じように横軸に時間を縦軸にレンズ位置をとると、図７に示すように、横軸に時間を縦軸にデフォーカス量とレンズ位置を足したものである像面位置をとると図８のようになる。この図が示すとおり、被写体が静止している場合に得られる像面位置はほぼ直線となる。ここで完全な直線とならないのは、デフォーカス量の検出誤差や、先述したとおり、デフォーカス量が大きいほど十分な検出精度や正確なレンズ駆動量を得ることが難しくなるためである。
【０００８】
また、サーボモードでは、図１０に示すように、連続してデフォーカス量の検出とレンズ駆動を交互に行なう。ワンショットモードと同様に、横軸に時間を縦軸にレンズ位置をとると図１１に示すように、横軸に時間を縦軸に像面位置をとると図１２のようになる。この図が示すとおり、被写体が移動している場合に得られる像面位置はほぼ単調に増加している。ここで完全な単調増加とならないのは、ワンショットモードと同様の理由に加え、被写体自身が必ずしも単調に移動していない場合にも起こり得る。
【０００９】
サーボモードにおいてはさらに、過去複数回の像面位置の変化を、時刻による所定の関数となみし、その関数を求めることで撮影レンズの動体予測駆動を行っている。これは、ミラー可動式の一眼レフカメラは構成上ミラーがダウンしていないとデフォーカス量検出を行なうことができない。その一方で、ミラーがアップしていないと露光ができない。
【００１０】
すなわち、最後の焦点検出から露光が開始されるまでにはある一定量以上のレリーズタイムラグがある。動体予測駆動では、最後の焦点検出時のデフォーカス量に動体予測補正量を加えたレンズ駆動を露光前までに完了することで、最後の焦点検出から露光が開始されるまでのレリーズタイムラグ間の被写体の移動を見越して合焦させることができる。
【００１１】
図１２を例にすると、合焦状態後の焦点検出が３回行われている。この３点を通る２次曲線を予測関数としてもよいし、最新の２点をだけを求めて１次直線によって予測してもよい、さらには、この３点から最小２乗法によって統計的に予測式を求めてもよい。
【００１２】
過去複数回の像面位置の変化から、どのような予測式が最適であるかについては、既に様々な提案がなされている。本出願人においても、特開２００１−０２１７９４号公報において開示しており、また実際に広く実施されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ワンショットモードとサーボモードの選択方法としては、カメラのスイッチによって手動で切り替えるか、オートモードと呼ばれる上記２つのモードを被写体の状況に応じて自動的に切り替えるモードを設けるのが一般的である。撮影する被写体が動体か静止しているかわからない場合や、撮影操作に不慣れな初心者の場合には、オートモードである方が好ましい。
【００１４】
オートモードで重要となるのは、ワンショットモードとサーボモードの切り替えをいかに正確にかつ速やかに行なうかである。
【００１５】
この点に着目した構成となっている第１の従来例として、図１３に示すように、まずワンショットモードで合焦させ、その後、撮影レンズを固定したままでデフォーカス量の検出を複数回行い、連続的にデフォーカス量が変化する場合には被写体を動体とみなしてサーボモードへ移行させる「動体判定モード」をワンショットモードとサーボモードの間に入れる方法がある。
【００１６】
この方法は、撮影レンズが停止しているときに、かつ合焦状態であるときに動体判定を開始するので確実に動体判定を行なうことができる。しかしながら、電車のような急激に接近する被写体や、緩やかではあるが撮影レンズの至近端付近で近づいてくる子供のような被写体の場合には、単位時間あたりに変化するデフォーカス量が大きく、ワンショットモードではいつまでも合焦状態とはならないため、いつまでも経ってもレリーズできなくなる問題がある。また、たとえ合焦状態になったとしても、動体判定はレンズが停止している状態で行なうために、デフォーカス量の検出を複数回行なっている間や、動体と判定して撮影レンズを再び駆動し終えるまでの間は被写体には追従していない。さらに、被写体に追従し始めても、上述したように、動体予測駆動を行なうまでには過去複数回のデフォーカス量の検出が必要となるので、無視できない相当の時間、レリーズしてもピントが甘くなってしまう状態が続く。
【００１７】
上述のような第１の方法の問題点を改善した第２の従来例として、ワンショットモードの途中で撮影レンズを所定回数以上駆動しても合焦に至らない場合には、被写体を動体とみなしサーボモードへ移行させる方法がある。この方法は、被写体が静止している場合には、所定回数以内のレンズ駆動で合焦に至るという保証が必要になる。しかしながら、オーバラップ制御を行なう場合には、撮影レンズ駆動中にも駆動量の更新を行なうので、所定回数以内での合焦を保証するのは困難であり、かなり大きめの回数を見積もっておくか、もしくはオーバラップ制御中のレンズ駆動はカウントしないようにする必要がある。また、オーバラップ制御の有無に関わらず、デフォーカス量の検出誤差やレンズの停止精度によっては、合焦位置近傍を撮影レンズが行ったり来たりするハンチングが発生し、被写体が静止していても動体と誤判定する可能性がある。
【００１８】
いずれにしても、誤まることなく動体を判定するためにはかなり時間を要することになる。また、判定している間、ワンショットモードを繰り返しているだけなので、たとえレリーズしたとしてもピントの甘い写真となる。
【００１９】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、被写体の動体判定を正確かつ速やかに行なうことのできるカメラを提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明では、撮影レンズのデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、検出したデフォーカス量およびこのデフォーカス量に対応する撮影レンズのレンズ位置情報に基づいて像面位置を演算する像面位置演算手段と、複数回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した複数の像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定する動体判定手段とを有する構成としている。
【００２１】
このように、十分な検出精度が得られるデフォーカス量の範囲内で、かつ像面位置の変化によって被写体が動体であるか否かを判定するため、正確な動体判定を行なうことができる。また、従来のような所定回数以上撮影レンズを駆動しても合焦に至らない場合に動体と判定する方式等に比べ、複数回のデフォーカス量の検出とこのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報の取得を行なうだけでよいため、従来よりも速やかな動体判定を行なうことができる。
【００２２】
ここで、上述した動体判定手段は、少なくとも３回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した少なくとも３つの像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定する構成であることが好ましい。
【００２３】
なお、複数の像面位置を演算するためのそれぞれのデフォーカス量の検出およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報の取得を所定時間以上の間隔をあけて行なうようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した動体判定手段は、撮影被写体が動体であるか否かの判定に、それぞれの像面位置を演算するためのレンズ位置情報およびデフォーカス量の検出時刻を用いる構成であってもよい。
【００２５】
上述した動体判定手段は、例えば像面位置の変化量が所定量以上のとき像面位置の変化があると判定する構成とすることもできる。このようにすれば、デフォーカス量検出手段によるデフォーカス量の検出値に多少の誤差があったとしても、被写体が動体であるか否かの判定に有効な十分な変化量を基準として判定を行なうことで、正確な動体判定を行なうことができる。
【００２６】
なお、動体判定手段により被写体が動体ではないと判定したときには合焦モードを静止した被写体の撮影に適した静止モードに、被写体が動体であると判定したときには合焦モードを動体の撮影に適した動体モードに自動的に切り替える撮影モード切替手段を有し、撮影モード切替手段は、静止モードでの撮影途中であっても、動体判定手段により被写体が動体であると判定された場合には、動体モードに切り替える構成とすることが好ましい。このようにすれば、移動する被写体に対しても、迅速且つ正確に動体判定を行なうことで、合焦モードを適切に切り替えることができ、十分な合焦性能・追従性能を発揮することができるカメラを提供することができる。
【００２７】
この他、演算した複数の像面位置とこれらの像面位置を演算するためのレンズ位置情報およびデフォーカス量の検出時刻に基づいて将来の像面位置を予測する像面位置予測手段を有し、静止モード時において得た像面位置および検出時刻の一部あるいは全てに基づいて動体モード時における像面位置の予測を行なう構成としてもよい。このような構成とすることにより、移動する被写体への十分な合焦性能を発揮するカメラを提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である自動焦点調節装置およびこれを備えた光学機器について詳細に説明する。
【００２９】
図１は本実施形態による光学機器の一例である交換レンズ式一眼レフカメラの構成を示す機能ブロック図である。
【００３０】
同図において、１は撮影レンズユニットＬにおける全ての演算および制御を行なうレンズＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）、２は撮影レンズを駆動するためのレンズ駆動ユニット、３はレンズ位置検出ユニット、４は自動焦点調節に必要な光学情報を記憶するための光学情報テーブルである。
【００３１】
また、実際の撮影レンズユニットにおいては、絞りを駆動するための絞り駆動ユニット等が必要であるが、本実施形態では関係ないので説明を省略する。これら１から４によって撮影レンズユニットＬは構成される。
【００３２】
撮影レンズユニットＬは、同図中央の点線で示されるマウント部を介して、カメラ本体Ｃと接続される。５はカメラ本体における全ての演算および制御を行なうカメラＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）であり、マウントの信号線を介してレンズＭＰＵ１と接続され、レンズＭＰＵ１に対してレンズの動作状態やレンズ位置の取得，レンズ駆動，および撮影レンズユニット（交換レンズ）ごとに固有の光学情報の取得等を行なうことができる。
【００３３】
６はデフォーカス量検出ユニット、７はシャッタ駆動ユニット、８はフィルム給送ユニットであり、９はカメラの諸設定（シャッタ速度、絞り値、撮影モード等）を行なうためのダイヤルユニットである。
【００３４】
これらカメラＭＰＵ５およびデフォーカス量検出ユニット６がデフォーカス量検出手段としての役割を有する。また、カメラＭＰＵ５が記憶手段，動体判定手段，計時手段，像面位置演算手段，および像面位置予測手段としての役割を有している。
【００３５】
ＳＷ１はレリーズボタンの第１ストローク操作（半押し）によりオンし、自動焦点動作を行なう。ＳＷ２はレリーズボタンの第２ストローク操作（全押し）によりオンし、レリーズ動作を行なう。
【００３６】
ダイヤルユニット９を操作することで種々撮影モードを設定することができるが、本実施形態では、本発明に係るワンショットモードとサーボモードを自動的に切り替えるオートモードについて、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
ＳＷ１がオンされるとステップ＃１０１へ進みオートモード処理を開始する。まず、ステップ＃１０２のワンショットモード処理へ進む。ワンショットモード処理の詳細については、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
まず、ステップ＃２０１からステップ＃２０２へ進み、ＳＷ１がオンされているか判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていればステップ＃２１４へ進み処理を抜ける。ＳＷ１がオンされていれば、ステップ＃２０３へ進み、レンズ位置検出ユニット３からレンズ位置を表すレンズ位置情報の取得を行なう。これはカメラＭＰＵ５からレンズＭＰＵ１へ通信することによって行われる。このとき、カメラＭＰＵ５に内蔵されるタイマによってその検出時刻を取得しておく。
【００３９】
次に、ステップ＃２０４において電荷蓄積を行なう。電荷蓄積終了後、ステップ＃２０５において、再びレンズ位置とその検出時刻を取得する。
【００４０】
自動焦点調節に必要となるデフォーカス量は、撮影レンズの光軸を挟む異なる２つの領域を通過する被写体光束から形成される２つの像の像ずれ量から計算される。具体的には、これら２つの像の光束はハーフミラーとなっているメインミラーＭを通過し、その後ろにあるサブミラーＳによって反射され、不図示の焦点検出光学系によってデフォーカス量検出ユニット６に導かれる。デフォーカス量検出ユニット６は光電変換素子であり、カメラＭＰＵ５はステップ＃２０６でこれら２像の信号を読み出し、相関演算を施すことによって像ずれ量を計算する。
【００４１】
また、レンズから自動焦点調節に必要となる像ずれ量あたりのデフォーカス量や、１パルスあたりのデフォーカス量等の光学情報の取得を、カメラＭＰＵ５はレンズＭＰＵ１へ通信することによって行なう。具体的には、レンズＭＰＵ１は光学情報テーブル４を参照することで自動焦点調節に必要な情報をカメラＭＰＵ５へ送信する。これらの情報から、像ずれ量からデフォーカス量、さらには、撮影レンズへの駆動波形であるところのフォーカスパルス数（レンズ駆動量）を求める。先述したとおり、デフォーカス量と実際のレンズ駆動量は非線形の関係にあるので、デフォーカス量に応じた関数で近似し、その係数を撮影レンズの光学情報テーブル４に持たせている。
【００４２】
合焦に必要なレンズ駆動量はこのようにして求められるが、ステップ＃２０７において、まず現時点において合焦であるか否かを判定し、合焦であればステップ＃２１４へ進み処理を抜ける。そうでなければ、＃２０８へ進み、レンズ位置とその検出時刻の取得、およびオーバラップ制御の駆動量の補正を行なう。
【００４３】
これは上述したように、オーバラップ制御を行なう場合には、単純に得られたデフォーカス量によってレンズ駆動を行なうのではなく、電荷蓄積の中心からレンズ駆動量の更新が行われるまでの空走量を考慮しなければならない。よって、ステップ＃２０３と＃２０４のレンズ位置の平均を電荷蓄積中心でのレンズ位置とし、この位置から＃２０８でのレンズ位置までの変位に相当するフォーカスパルス数を空走量として、レンズ駆動量から引く。なお、当然のことながら、オーバラップ制御でない場合には、ステップ＃２０３から＃２０８での間のレンズ位置に変化がないため空走量は０となり補正は行われない。
【００４４】
最終的なレンズ駆動量が求まると、ステップ＃２０９へ進み、レンズ駆動を行なう。その後、ステップ＃２１０において、ステップ＃２０６で求めたオーバラップ補正する前のレンズ駆動量とステップ＃２０８で求めた電荷蓄積中心でのレンズ位置を足すことによって求められる像面位置と、その検出時刻（＃２０３と＃２０５で取得しておいた時刻の平均）を、デフォーカス量が±５ｍｍ以下の場合に限り、カメラＭＰＵ５のメモリへ記憶する。
【００４５】
カメラＭＰＵ５には過去複数回の像面位置が記憶されており、この像面位置が単調に増加もしくは減少している場合には、被写体は動体とみなす。逆に、そうでない場合には、像面位置は振動しているか、これはデフォーカス量の検出誤差によるものとして、被写体は静止しているとみなす。なお、ここでいう単調な増加とは過去複数回の像面位置が減少することなく増加してゆく状態を意味し、単調な減少とは過去複数回の像面位置が増加することなく減少してゆく状態を意味している。
【００４６】
ステップ＃２１１でこの判定を行い、動体であればステップ＃２１４へ進み処理を抜ける。そうでない場合には、ステップ＃２１２へ進む。ステップ＃２１２では、オーバラップ制御可能か否かを判定する。この判定は電荷蓄積時間から、または、レンズＭＰＵ１とカメラＭＰＵ５が定期的に通信により交換している動作状態から、またはレンズ位置情報とその検出時刻（或いはこのレンズ位置情報に対応するデフォーカス量の検出時刻）の時刻変化から判定する。
【００４７】
具体的には、電荷蓄積時間が十分に短いときには、空走量自体も無視できるほど小さくなるので、オーバラップ制御が可能である。また、レンズの駆動速度が最高速であるときには、撮影レンズが等速度とみなせる状態で駆動しているので、オーバラップ制御が可能である。さらには、ステップ＃２０３，＃２０５および＃２０８においてレンズ位置とその検出時刻を取得しているので、その時刻変化がほぼ直線であれば、オーバラップ制御が可能である。
【００４８】
ステップ＃２１２において、オーバラップ制御が可能であると判定された場合には、ステップ＃２０２へ戻りオーバラップ制御を行なう。そうでない場合には、ステップ＃２１３へ進み、レンズが停止しているか判定する。レンズが停止していれば、ステップ＃２０２へ戻り通常の自動焦点調節を行なう。レンズが停止していなければ、ステップ＃２１２へ戻り、オーバラップ制御が可能かの判定と、レンズが停止しているかの判定を繰り返す。
【００４９】
図２のオートモード処理に戻って、ステップ＃１０２においてワンショットモード処理を終えると、ステップ＃１０３へ進み、ＳＷ１がオンされているか判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていれば、ステップ＃１１０へ進み処理を終了する。オンされていれば、ステップ＃１０４へ進む。ステップ＃１０４では、ステップ＃１０２のワンショットモード処理で動体と判定されていれば、ステップ＃１０８のサーボモード処理へ進む。そうでなれば、ステップ＃１０５の動体判定モードへ進む。動体判定モード処理の詳細については、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
まず、ステップ＃３０１からステップ＃３０２へ進み、ＳＷ１がオンされているか判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていればステップ＃３０８へ進み処理を抜ける。オンされていれば、ステップ＃３０３へ進み、レンズ位置の取得とその検出時刻を取得する。
【００５１】
次に、ステップ＃３０４において電荷蓄積を行なう。電荷蓄積終了後、ステップ＃３０５において、像信号の読み出し，相関演算，デフォーカス量演算，およびレンズ駆動量演算を行なう。最終的なレンズ駆動量が求まると、ステップ＃３０６へ進み、像面位置とその検出時刻を、デフォーカス量が±５ｍｍ以下のときに限り、カメラＭＰＵ５のメモリへ記憶する。
【００５２】
カメラＭＰＵ５には過去複数回の像面位置が記憶されており、この像面位置が単調に増加もしくは減少している場合には、被写体は動体とみなす。逆に、そうでない場合には、被写体は静止しているとみなす。
【００５３】
ステップ＃３０７でこの判定を行い、動体であればステップ＃３０８へ進み処理を抜ける。そうでない場合には、ステップ＃３０２へ戻り、ＳＷ１がオフされたか動体と判定されるまで、ステップ＃３０２から＃３０７までの処理を繰り返す。
【００５４】
図２のオートモード処理に戻って、ステップ＃１０５において動体判定モード処理を終えると、ステップ＃１０６へ進み、ＳＷ１がオンされているか否かを判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていれば、ステップ＃１１０へ進み処理を終了する。オンされていれば、ステップ＃１０７へ進む。ステップ＃１０７では、ステップ＃１０５の動体判定モード処理で動体と判定されていれば、ステップ＃１０８のサーボモード処理へ進む。そうでなれば、ステップ＃１０５の動体判定モードへ戻る。サーボモード処理の詳細については、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
まず、ステップ＃４０１からステップ＃４０２へ進み、ＳＷ１がオンされているか判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていればステップ＃４１２へ進み処理を抜ける。オンされていれば、ステップ＃４０３へ進み、レンズ位置の取得とその検出時刻を取得する。
【００５６】
次に、ステップ＃４０４において電荷蓄積を行なう。電荷蓄積終了後、ステップ＃４０５において、像信号の読み出し，相関演算，デフォーカス量演算，およびレンズ駆動量演算を行なう。レンズ駆動量が求まると、ステップ＃４０６へ進み、像面位置とその検出時刻をカメラＭＰＵ５のメモリへ記憶する。
【００５７】
続いて、ステップ＃４０７において、合焦であるかを判定し、合焦であればステップ＃４１２へ進み処理を抜ける。そうでなければ、＃４０８へ進み動体予測可能か判定する。
【００５８】
動体予測可能であれば、ステップ＃４０９でレンズ駆動量を動体予測量に従って補正してからステップ＃４１０へ進む。動体予測不可能であれば、そのままステップ＃４１０へ進む。
【００５９】
ステップ＃４１０でレンズ駆動を行なうと、ステップ＃４１１へ進み、レンズが停止しているか判定する。レンズが停止していなければ、ステップ＃４１１へ戻り、レンズが停止するまで判定を繰り返す。レンズが停止していれば、ステップ＃４０２へ戻りＳＷ１がオフされるまでサーボモード処理を繰り返す。
【００６０】
図２のオートモード処理に戻って、ステップ＃１０８においてサーボモード処理を終えると、ステップ＃１０９へ進み、ＳＷ１がオンされているか判定する。ここで、ＳＷ１がオフされていれば、ステップ＃１１０へ進み処理を終了する。オンされていれば、ステップ＃１０８へ戻りＳＷ１がオフされるまでサーボモード処理を繰り返す。
【００６１】
なお、本実施形態では、ステップ＃２０４，＃３０４および＃４０４において、電荷蓄積を繰り返し行なう場合、必要に応じて、カメラＭＰＵ５に内蔵されるタイマによって、デフォーカス量の検出が１００ｍｓ以上の時間間隔となるようなウエイトが入る。すなわち、複数の像面位置を演算するためのそれぞれのデフォーカス量の検出およびこれらのデフォーカス量に対応する撮影レンズのレンズ位置情報の取得を所定時間以上の間隔をあけて行なう。
【００６２】
これは、本実施形態では、動体の判定において、像面位置が単調に増加もしくは減少している場合に被写体を動体とみなしているが、検出するデフォーカス量の時間間隔があまりに短い場合には、たとえ被写体が移動していても像面位置が単調に変化しない場合があるためである。
【００６３】
また、ステップ＃２１０，＃３０６，および＃４０６において、記憶する像面位置の数は余裕があればいくらでも記憶しておいてよいが、記憶容量には限りがあるので、デフォーカス量が±５ｍｍ以下の像面位置の中から最新の６回を記憶しておくものとする。また、像面位置は過去２点以上あれば、単調に増加しているか減少しているかを判定できるが、あまりに少ない場合には、誤判定の可能性があるので過去６回の像面位置が記憶された時点から動体の判定を行なう。
【００６４】
動体の誤判定を行なうことなく、デフォーカス量の検出時間間隔だけを短くしたい場合には、像面位置を記憶する際にその検出時刻も合わせて記憶しているので、例えば、十分に多い数の像面位置とその検出時刻を記憶しておいて、最新の像面位置から１００ｍｓ以上の時間間隔となるように順に６点を選び出して、その６点で動体の判定を行ってもよい。例えば、本実施形態の方法と組み合わせて、デフォーカス量の検出が５０ｍｓ以上の時間間隔となるようなウエイトを入れておき、過去１２回の像面位置を記憶して、そのうちの最新の像面位置から１つ置きに順に６点を選び出してもよい。また、デフォーカス量の検出には無視できない量の誤差が含まれるので、例えば上述の像面位置の変化量が所定量以上のとき像面位置の変化があると判定してもよい。例えば、隣接像面位置の変位量が０．０５０ｍｍ以上で、かつ過去６点の像面位置が単調に変化している場合に動体であると判定してもよい。このようにすれば、デフォーカス量検出手段によるデフォーカス量の検出値に多少の誤差があったとしても、被写体が動体であるか否かの判定に有効な十分な変化量を基準として判定を行なうことで、正確な動体判定を行なうことができる。
【００６５】
本実施形態では、動体の判定に用いる像面位置とその検出時刻のデータは、サーボモードでの動体予測に用いる像面位置とその検出時刻のデータと共有している。また、ステップ＃４０８の動体予測可能かの判定も、像面位置とその検出時刻のデータが過去６回分まで記憶されているどうかによって判定している。動体予測においても、像面位置とその検出時刻が過去２点以上あれば行なうことが可能ではあるが、あまりに少ない場合には、誤まった予測をする可能性がある。よって、像面位置とその検出時刻のデータが過去６回分まで記憶された時点から、そのデータを用いて、最小２乗法によって統計的に動体予測を行なう。最小２乗法による統計的な動体予測そのものについては、本出願人により特開２００１−０２１７９４号公報において開示されているので、詳細な説明は省略する。
【００６６】
上記構成においては、デフォーカス量が所定量以下となり、かつ像面位置が単調に変化していると判定されたときに、被写体を動体と判定している。このような構成としたことで、デフォーカス量が所定量以下の検出誤差が少ない状態でのみ判定を行なうので、正確に動体を判定することができる。
【００６７】
また、オートモードにおいて、ワンショットモード中に動体を判定することができ、かつ、動体判定モードを介さずにワンショットモード中にサーボモードへ切り替えている。これにより、速やかに動体を判定することができるので、移動する被写体への追従性が高まる。
【００６８】
さらには、ワンショットモード中に得られている像面位置とその検出時刻のデータの一部あるいは全てをサーボモードでの動体予測のデータとして用いるので、速やかに動体予測を行なうことができ、どのような状況でレリーズされても十分な合焦性能を発揮することができる。
【００６９】
ここで、上述した複数の像面位置としては、例えば少なくとも３回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した少なくとも３つの像面位置であってもよい。
【００７０】
上述した本実施形態では、光学機器の一例として、フィルム式一眼レフカメラについて説明したが、これに限られるものではなく、デジタル一眼レフカメラ等の他の光学機器にも適用可能であることは言うまでもない。
【００７１】
また、ここでは撮影レンズユニットＬがカメラ本体Ｃに対して着脱可能な構成となっているが、これに限られるものではなく、撮影レンズユニットＬとカメラ本体Ｃとが一体となった構成であっても同様な効果を奏することができる。
【００７２】
以上のように、本発明の実施形態であるカメラは、撮影レンズのデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段と、検出したデフォーカス量およびこのデフォーカス量に対応する撮影レンズのレンズ位置情報に基づいて像面位置を演算する像面位置演算手段と、複数回検出した所定量以下のデフォーカス量およびこれらのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報に基づいて演算した複数の像面位置が単調に変化しているときには、被写体が動体であると判定する動体判定手段とを有する構成となっている。
【００７３】
このように、十分な検出精度が得られるデフォーカス量の範囲内で、かつ像面位置の変化によって被写体が動体であるか否かを判定するため、正確な動体判定を行なうことができる。また、従来のような所定回数以上撮影レンズを駆動しても合焦に至らない場合に動体と判定する方式に比べ、複数回のデフォーカス量の検出とこのデフォーカス量に対応するレンズ位置情報の取得を行なうだけでよいため、従来よりも速やかな動体判定を行なうことができる。
【００７４】
なお、上述のように動体判定手段により被写体が動体ではないと判定したときには合焦モードを静止した被写体の撮影に適したワンショットモード（静止モード）に、被写体が動体であると判定したときには合焦モードを動体の撮影に適したサーボモード（動体モード）に自動的に切り替える撮影モード切替手段を有し、撮影モード切替手段は、ワンショットモードでの撮影途中であっても、動体判定手段により被写体が動体であると判定された場合には、サーボモードに切り替える構成としたことで、移動する被写体に対しても、迅速且つ正確に動体判定を行なうことで、合焦モードを適切に切り替えることができ、十分な合焦性能・追従性能を発揮することができる。
【００７５】
また、演算した複数の像面位置とこれらの像面位置を演算するためのレンズ位置情報およびデフォーカス量の検出時刻に基づいて将来の像面位置を予測する像面位置予測手段を有し、ワンショットモード時において得た像面位置および検出時刻の一部あるいは全てに基づいてサーボモード時における像面位置の予測を行なう構成することで、移動する被写体への十分な合焦性能を発揮することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本願各発明によれば、被写体の動体判定を正確かつ速やかに行なうことのできるカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラの機能ブロック図である。
【図２】同実施形態に係るオートモードの動作を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態に係るワンショットモードの動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態に係る動体判定モードの動作を示すフローチャートである。
【図５】同実施形態に係るサーボモードの動作を示すフローチャートである。
【図６】ワンショットモードにおける時刻とデフォーカス量の関係を示す図である。
【図７】ワンショットモードにおける時刻とレンズ位置の関係を示す図である。
【図８】ワンショットモードにおける時刻と像面位置の関係を示す図である。
【図９】ワンショットモードにおけるオーバラップ制御を説明するための図である。
【図１０】サーボモードにおける時刻とデフォーカス量の関係を示す図である。
【図１１】サーボモードにおける時刻とレンズ位置の関係を示す図である。
【図１２】サーボモードにおける時刻と像面位置の関係を示す図である。
【図１３】動体判定モードにおける時刻とレンズ位置の関係を示す図である。
【符号の説明】
１　レンズＭＰＵ
２　レンズ駆動ユニット
３　レンズ位置検出ユニット
４　光学情報テーブル
５　カメラＭＰＵ
６　デフォーカス量検出ユニット
７　シャッタ駆動ユニット
８　フィルム給送ユニット
９　ダイヤルユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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