(57)【要約】【課題】ＡＦ用の光学系を利用してＡＦを行う外光ＡＦと撮影用の光学系を利用してＡＦを行うイメージャＡＦとを利用して撮影レンズの位置誤差等を打ち消しつつ、高速にかつ正しいピント合わせを行うこと。【解決手段】被写体までの距離を検出する測距部４によって被写体までの距離を検出し、この距離に基づいて撮影レンズ５の位置を制御しながら、そのときの撮像素子７の出力に基づいて、少なくとも４箇所の撮影レンズ５の位置において被写体のコントラストを検出し、この検出したコントラストの変化に基づいて撮影レンズ５の第１のピント位置を決定する。この第１のピント位置を決定した後に連続して、先に求めた被写体の距離及び第１のピント位置と、測距部４によって新たに検出した被写体の距離とに基づいて撮影レンズ５の第２のピント位置を決定する。【選択図】　　図１
2004120582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを介して得られた被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
上記撮像素子の出力から被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、
上記撮影レンズとは異なる光路に設けられており、上記被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段と、
上記被写体距離検出手段によって検出された上記被写体までの距離に基づいて上記撮影レンズの位置を制御して、その撮影レンズ位置における上記被写体のコントラストを上記コントラスト検出手段によって検出し、その後、少なくとも４箇所の撮影レンズ位置において上記コントラスト検出手段によって上記被写体のコントラストを検出し、上記検出した被写体のコントラストの変化に基づいて上記撮影レンズの第１のピント位置を決定する第１のピント位置決定手段と、
上記第１のピント位置決定手段によって第１のピント位置を決定した後に連続して、上記被写体の距離、上記第１のピント位置、及び上記被写体距離検出手段によって新たに検出された被写体の距離、に基づいて上記撮影レンズの第２のピント位置を決定する第２のピント位置決定手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【請求項２】
上記第２のピント位置決定手段は、上記撮影レンズの移動方向を判定する判定手段を有し、この判定手段の判定結果に従ってバックラッシュの補正をして、ピント位置を決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】
上記撮影レンズはズームレンズであり、
上記第２のピント位置決定手段は上記ズームレンズのズーミングによる焦点距離の変更結果を考慮してピント位置を決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４】
撮影レンズとは異なる光学系を利用して被写体距離を求める測距装置と、
上記撮影レンズを介して得られたコントラスト情報に基づいて被写体のピント位置を求めるピント位置検出装置と、
被写体の撮影を開始するタイミングにおいて操作されるレリーズスイッチと、
上記レリーズスイッチの操作前に上記測距装置を動作させて求めた被写体距離及び上記ピント位置検出装置を動作させて求めたピント位置と、上記レリーズスイッチの操作後に上記測距装置を動作させて求めた被写体距離と、から上記撮影レンズのピント位置を演算する演算制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
【請求項５】
撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、
上記コントラスト検出手段によって検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの第１の焦点位置調節を行う第１の焦点制御手段と、
上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、
上記被写体距離検出手段によって検出した被写体距離に基づいて上記撮影レンズの第２の焦点位置調節を行う第２の焦点制御手段と、
を具備し、
最初の焦点調節動作においては上記第２の焦点制御手段によって上記第２の焦点位置調節を行った後に上記第１の焦点制御手段によって上記第１の焦点位置調節を行い、その後の焦点調節動作においては、上記最初の焦点調節動作における上記第２の焦点位置調節後の撮影レンズの焦点位置と上記第１の焦点位置調節後の撮影レンズの焦点位置との関係に基づいて、上記第２の焦点制御手段で焦点制御した焦点位置を補正して焦点位置調節を行うことを特徴とするカメラ。
【請求項６】
撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、
上記コントラスト検出手段によって検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの焦点位置調節を行う第１の焦点制御手段と、
上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、
上記被写体距離検出手段によって検出した被写体距離に基づいて上記撮影レンズの焦点位置調節を行う第２の焦点制御手段と、
を具備し、
最初の焦点調節動作においては上記第１及び第２の焦点制御手段を併用して焦点調節を行い、その後の焦点調節動作においては上記第１の焦点制御手段によって決定した焦点位置と上記第２の焦点制御手段によって決定した焦点位置との関係から、上記第２の焦点制御手段によって焦点位置調節を行うことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、
上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、
を具備し、
はじめに上記被写体距離検出手段及び上記コントラスト検出手段の出力を用いて撮影レンズに対する第１の焦点調節動作を行い、その後、上記被写体距離検出手段または上記コントラスト検出手段の出力が所定の条件にある場合には上記被写体距離検出手段の出力のみを用いて上記撮影レンズに対する第２の焦点調節動作を行うことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラに関する。特に、被写体の像をデジタル信号として記録する電子カメラのオートフォーカス（ＡＦ）技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子カメラは撮影用にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を有している。このため、電子カメラにおいては撮影レンズを微小変位させたときに撮像素子が出力する像信号を有効利用して撮影レンズのピント合わせを行う、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式のＡＦ（以後、この方式のＡＦをイメージャＡＦと称する）が広く知られていた。つまり、このイメージャＡＦにおいては、撮像素子が出力するコントラストを検出することにより、撮影レンズのピント位置を判定する。
【０００３】
一方、銀塩カメラ、特に、コンパクトカメラにおいては、撮影時にこのような撮像素子を必要としないので、撮影レンズを含む撮影光学系とは別途にＡＦ用の測距装置を搭載している。つまり、コンパクトカメラにおいては、測距装置の出力信号に応じて撮影レンズを制御するＡＦ方式（以後、この方式のＡＦを外光ＡＦと称する）が一般的であった。
【０００４】
しかしながら、近年、これらイメージャＡＦ及び外光ＡＦには、それぞれ欠点があることが分かってきている。これらのＡＦ方式の欠点とは次のようなものである。
【０００５】
まず、イメージャＡＦでは、基本的に撮影用の撮像素子を利用してＡＦを行うので、撮影レンズのピントが大きく被写体から外れている場合には被写体の像がボケて明瞭に捕らえることができず、ＡＦを行うことができない。また、撮影レンズを動かしてみた後でないとピント合わせの方向が分からず、さらに、撮影レンズを動かしながらＡＦを行うので被写体の像の取り込み時間にも制約があり、結果としてピント合わせに長い時間が必要である。また、複数ポイントの距離を比較する、所謂「マルチＡＦ方式」における主要被写体の検出も困難である。
【０００６】
一方、外光ＡＦでは、ＡＦ専用のセンサを利用するので、高速の距離検出が可能であるが、撮影レンズをフィードバック制御するわけではないので、温度や湿度等の環境の変化による撮影レンズの位置誤差やカメラ撮影時の撮影姿勢等による撮影レンズの位置誤差を打ち消すことができない。
【０００７】
そこで、これらのＡＦ方式の欠点を解決するための技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、まず、外光ＡＦを利用して粗い測距を行った後、最終的なピント合わせをイメージャＡＦにより行うものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３２１４８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外光ＡＦで測距できたものが必ずしもイメージャＡＦで測距できるとは限らないので、このような場合には上記技術を用いても十分なピント合わせを行うことができないことがあった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、外光ＡＦとイメージャＡＦとを有効に利用して撮影レンズの位置誤差を打ち消しつつ、高速で主要被写体にピント合わせをすることができるカメラを提供することを目的とする。
【００１１】
【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、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して得られた被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、上記撮像素子の出力から被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、上記撮影レンズとは異なる光路に設けられており、上記被写体までの距離を検出する被写体距離検出手段と、上記被写体距離検出手段によって検出された上記被写体までの距離に基づいて上記撮影レンズの位置を制御して、その撮影レンズ位置における上記被写体のコントラストを上記コントラスト検出手段によって検出し、その後、撮影レンズの位置を変化させながら少なくとも４箇所の撮影レンズ位置において上記被写体のコントラストを検出し、上記検出した被写体のコントラストの変化に基づいて上記撮影レンズの第１のピント位置を決定する第１のピント位置決定手段と、上記第１のピント位置決定手段によって第１のピント位置を決定した後に連続して、上記被写体の距離、上記第１のピント位置、及び上記被写体距離検出手段によって新たに検出された被写体の距離、に基づいて上記撮影レンズの第２のピント位置を決定する第２のピント位置決定手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズとは異なる光学系を利用して被写体距離を求める測距装置と、上記撮影レンズを介して得られたコントラスト情報に基づいて被写体のピント位置を求めるピント位置検出装置と、被写体の撮影を開始するタイミングにおいて操作されるレリーズスイッチと、上記レリーズスイッチの操作前に上記測距装置を動作させて求めた被写体距離及び上記ピント位置検出装置を動作させて求めたピント位置と、上記レリーズスイッチの操作後に上記測距装置を動作させて求めた被写体距離と、から上記撮影レンズのピント位置を演算する演算制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、上記コントラスト検出手段によって検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの第１の焦点位置調節を行う第１の焦点制御手段と、上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、上記被写体距離検出手段によって検出した被写体距離に基づいて上記撮影レンズの第２の焦点位置調節を行う第２の焦点制御手段と、を具備し、最初の焦点調節動作においては上記第２の焦点制御手段によって上記第２の焦点位置調節を行った後に上記第１の焦点制御手段によって上記第１の焦点位置調節を行い、その後の焦点調節動作においては、上記最初の焦点調節動作における上記第２の焦点位置調節後の撮影レンズの焦点位置と上記第１の焦点位置調節後の撮影レンズの焦点位置との関係に基づいて、上記第２の焦点制御手段で焦点制御した焦点位置を補正して焦点位置調節を行うことを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、上記コントラスト検出手段によって検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの焦点位置調節を行う第１の焦点制御手段と、上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、上記被写体距離検出手段によって検出した被写体距離に基づいて上記撮影レンズの焦点位置調節を行う第２の焦点制御手段と、を具備し、最初の焦点調節動作においては上記第１及び第２の焦点制御手段を併用して焦点調節を行い、その後の焦点調節動作においては上記第１の焦点制御手段によって決定した焦点位置と上記第２の焦点制御手段によって決定した焦点位置との関係から、上記第２の焦点制御手段によって焦点位置調節を行うことを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段の出力からコントラスト情報を検出するコントラスト検出手段と、上記撮影レンズとは異なる光路を利用して被写体距離を検出する被写体距離検出手段と、を具備し、はじめに上記被写体距離検出手段及び上記コントラスト検出手段の出力を用いて撮影レンズに対する第１の焦点調節動作を行い、その後、上記被写体距離検出手段または上記コントラスト検出手段の出力が所定の条件にある場合には上記被写体距離検出手段の出力のみを用いて上記撮影レンズに対する第２の焦点調節動作を行うことを特徴とする。
【００１６】
つまり、本発明は、外光ＡＦとイメージャＡＦとを共に行ったときのそれぞれのＡＦ結果を用いて、次のピント合わせを外光ＡＦのみで行うものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。即ち、本発明の第１の実施の形態に係るカメラは、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）１と、受光レンズ２ａ，２ｂと、センサアレイ３ａ，３ｂと、測距部４と、撮影レンズ５と、レンズ駆動（ＬＤ）部６と、撮像素子７と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部８と、画像処理部９と、記録媒体１０と、光源１１とを含んで構成される。
【００１８】
ＣＰＵ１はカメラ全体のシーケンスを制御する演算制御手段である。ＣＰＵ１には撮影シーケンスを開始させるためのレリーズスイッチ１ａが接続されている。ＣＰＵ１は撮影者によるレリーズスイッチ１ａのＯＮ状態を判定することにより一連の撮影シーケンスを開始させる。なお、ＣＰＵ１は特許請求の範囲に記載の「コントラスト検出手段」、「第１のピント位置決定手段（第１の焦点制御手段）」及び「第２のピント位置決定手段（第２の焦点制御手段）」の機能を含むものである。
【００１９】
一対の受光レンズ２ａ，２ｂは被写体２０からの像を受光して一対のセンサアレイ３ａ，３ｂに結像させる。そして、一対のセンサアレイ３ａ，３ｂでは結像した被写体２０からの像を電気信号（以後、「像信号」と称する）に変換して測距部４に出力する。
【００２０】
測距部４はＡ／Ｄ変換部４ａと測距演算部４ｂとを含んで構成される、所謂、「パッシブ方式」の測距手段である。測距部４内のＡ／Ｄ変換部４ａはセンサアレイ３ａ，３ｂから入力されてきた像信号をデジタル信号に変換して測距演算部４ｂに出力する。測距演算部４ｂでは、このデジタル信号に基づいてカメラから被写体２０までの距離、即ち、被写体距離を三角測距の原理により演算する。この三角測距の原理ついては後に詳述する。なお、測距部４は、特許請求の範囲に記載の「被写体距離検出手段」に対応する。
【００２１】
そして、ＣＰＵ１は前述のようにして演算された被写体距離に基づいて撮影レンズ５のピント合わせ制御を行う。つまり、ＣＰＵ１はＬＤ部６を介して、測距演算部４ｂで演算された被写体距離に基づいたピント位置に撮影レンズ５を駆動制御する。
【００２２】
撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は、露出動作が行われる。撮像素子７はＣＣＤ等で構成されており、撮影レンズ５を介して結像した被写体２０からの像を電気的な像信号に変換してＡ／Ｄ変換部８に出力する。Ａ／Ｄ変換部８は像信号をデジタル信号に変換した後、画像処理部９に出力する。画像処理部９では入力されてきたデジタル信号に基づいて、画像の色や階調の補正などをした後、信号の圧縮をして、記録媒体１０に画像を記録させる。
【００２３】
光源１１は、ストロボ装置等で構成される補助光照射装置である。この光源１１からは撮影シーンに応じて露出用や測距用の補助光が被写体２０に照射される。
【００２４】
なお、受光レンズ２ａ，２ｂとセンサアレイ３ａ，３ｂ、及び撮影レンズ５と撮像素子７の位置関係は図２（Ａ）に示すような関係にある。つまり、センサアレイ３ａ，３ｂと撮像素子７とで同一の被写体２０の像が検出可能である。また、センサアレイ３ａ，３ｂの出力を被写体距離測定に用いる際に、図の実線で示す位置に結像した被写体２０の像の代わりに、図の破線で示す位置に結像した被写体の像を用いることにより、撮影画面内における被写体２０以外の被写体の距離も検出可能である。
【００２５】
図２（Ｂ）に本第１の実施の形態に係るカメラの外観図を示す。つまり、カメラ３０の上面には前述のレリーズスイッチ１ａを操作するためのレリーズボタン１ｂが設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の撮影レンズ５及び受光レンズ２ａ，２ｂが、図２（Ａ）に示す位置関係で設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の光源１１用の発光窓１１ａが設けられている。
【００２６】
以上説明したような外光式のＡＦでは、一対の受光レンズ２ａ，２ｂ及びセンサアレイ３ａ，３ｂを人間の両眼のように用いて三角測距の原理で被写体距離を検出し、この被写体距離に基づいて撮影レンズ５のピント合わせを行う。
【００２７】
一方でパッシブ方式のＡＦには、撮像素子７を用いて撮影レンズ５のピント位置を検出する、ＴＴＬ方式のイメージャＡＦもある。このイメージャＡＦは、ＬＤ部６によって撮影レンズ５の位置を変化させながら、撮像素子７に結像した被写体の像のコントラストを検出していき、コントラストが最も高くなった撮影レンズ５の位置を判定してピント位置とする。
つまり、このイメージャＡＦは、前述の外光ＡＦのように被写体距離に基づいてピント位置を決定するものとは異なる原理に基づくピント合わせ制御である。
【００２８】
このようなイメージャＡＦでは、撮影レンズ５の位置制御に誤差が生じていた場合であっても、小さな誤差であればその誤差を考慮に入れてピント位置を検出することができる。しかし、図３（Ａ）に示すように主要被写体である人物２０ａが撮影画面２１内の中央部以外に存在している場合には、撮影レンズ５のピントを迅速に人物２０ａに合わせることが困難である。つまり、主要被写体を特定するために、人物２０ａと背景被写体の木２０ｂのそれぞれに対して、前述したようなコントラスト判定を行った後、いずれの被写体が主要被写体としてふさわしいかを判定する必要があるからである。このとき、それぞれの被写体に対応するピント位置における画像を一時取り込んでからコントラストを判定する過程が必要となるので、時間がかかってしまう。
【００２９】
これに対し、外光ＡＦでは、図２（Ａ）に示したようにセンサアレイ３ａ，３ｂからの像信号を検出して、受光レンズ２ａ，２ｂの視差に基づく被写体の像信号のずれを検出することにより被写体距離を決定する。つまり、撮影レンズ５を駆動するのはピント位置が決定した後だけであるのでピント合わせにかかる時間はイメージャＡＦに比べて短い。また、主要被写体以外の被写体の距離も被写体距離演算に使用する被写体の像信号を切り換えるだけでよいので、主要被写体の位置によらず、図３（Ａ）の領域３ｃで示すような広範囲の領域における被写体の距離分布が検出可能である。
【００３０】
図３（Ｂ）に前述のようにして検出した距離分布の例を示す。この距離分布を求めれば、主要被写体がどこに存在しているかを高速で検出することができる。ただし、像信号を用いて距離分布を検出する場合には、コントラストがない被写体の距離検出が困難である。そこで、例えば、光源１１から被写体に向けて光を照射して、その反射光を検出することにより被写体距離を求めてもよい。つまり、遠距離の被写体から得られる反射光の光量は小さく、近距離の被写体から得られる反射光の光量は大きいのでコントラストがない被写体でも正しく被写体距離を検出することが可能となる。また、コントラストが低い領域については主要被写体が存在しないと判定するようにしてもよい。
【００３１】
なお、イメージャＡＦにおける主要被写体の検出方法としては、像信号の形状から検出する方法や画像の色情報から検出する方法などが知られている。これらの方法については従来のものと同様であるので説明を省略するが、一般にこれらの方法は距離分布から主要被写体を決定するよりも高速で主要被写体を検出することが可能である。
【００３２】
次に、図４を参照して外光ＡＦセンサによる測距の原理について説明する。
被写体２０の像は、一対の受光レンズ２ａ，２ｂを介してセンサアレイ３ａ，３ｂ上に結像する。この結像した像の相対的な位置差ｘは、一対の受光レンズ２ａ，２ｂの視差Ｂ、受光レンズの焦点距離ｆ、及び被写体距離Ｌに応じて変化する。
【００３３】
つまり、一方の受光レンズ２ａの光軸上に存在している被写体２０の像はセンサアレイ３ａに結像すると共に、もう一方の受光レンズ２ｂを介してセンサアレイ３ｂ上に受光レンズ２ｂの光軸からｘだけ離れた位置にも結像する。したがって、この２つの像の位置差ｘを検出することによって被写体距離Ｌを算出することができる。つまり、図４においては、ｘを検出して、
Ｌ＝Ｂ・ｆ／ｘ
を計算すれば被写体距離Ｌを算出することができる。
【００３４】
ここで、本第１の実施の形態においてピント合わせの高速化を行う撮影シーンについて説明する。本第１の実施の形態において、ピント合わせの高速化を図ろうとしている撮影シーンは図５（Ａ）のようなシーンである。撮影者は、図５（Ａ）のように建物２０ｃと人物２０ａとが配置されるような構図の写真を撮影しようとしているものとする。
図５（Ａ）のような構図において、人物２０ａが微笑んだりして、良い表情になったときがシャッターチャンスである。しかし、撮影レンズ５を動かしながらコントラストの最大を検出してピント位置を検出するイメージャＡＦを用いてピント合わせを行った場合には、ピント合わせ時のタイムラグによって、シャッターチャンス時の表情のままで撮影できずに、図５（Ｂ）のように被写体が目をつぶってしまう写真などが撮影されてしまうことがある。また、再び撮影を行ったとしても前述のタイムラグがある限り、再び表情の悪い写真が撮影されてしまう可能性がある。
【００３５】
また、人物２０ａの表情が良いからといって慌てて写真を撮影した場合には、図５（Ｃ）のように背景である建物２０ｃが人物２０ａの後ろに隠れてしまい、人物２０ａの表情はよくても構図が悪い写真となることもある。このような状況では、人物２０ａのしぐさや表情などはそのままで、構図のみを変更したいが、一度、図５（Ａ）のような構図にした後、再度ピント合わせを行うことになるので、撮影時にはやはり人物２０ａの表情等が損なわれている可能性がある。
【００３６】
このような状況においては、撮影者はピントには不満を持っておらず、撮影時の構図や人物の表情に問題を感じて再度の撮影を行う。したがって、このような場合では、ピント合わせに時間のかかるイメージャＡＦを用いて何度もピント合わせを行うのは非常に無駄が大きい。しかし、外光ＡＦのみを用いてピント合わせを行った場合には、前述したようなピント合わせ時の撮影レンズ５の位置誤差を打ち消すことができない。
【００３７】
そこで、本第１の実施の形態では、図６に示すフローチャートに従った撮影制御を行って、外光ＡＦのみでも誤差がそれほど大きくならないような所定の条件を満たすときには、イメージャＡＦを行わずに外光ＡＦのみで２回目以後のピント合わせを行うようにする。
【００３８】
まず、ＣＰＵ１は、撮影者からの撮影開始の指示、即ち、レリーズスイッチ１ａのＯＮ状態を判定したときに、図示しないタイマのカウントをスタートさせる（ステップＳ１）。これは、最初のピント合わせを行ってからの時間を計時するためのものである。次に、外光ＡＦにより被写体の距離を算出する。そのために、まず、センサアレイ３ａ，３ｂ上に結像した像信号Ｉ１を検出する（ステップＳ２）。そして、検出した像信号Ｉ１を用いて、撮影画面内の複数のポイントを測距（マルチＡＦ）して（ステップＳ３）、前述の距離分布を得る。
【００３９】
こうして得られた距離分布から主要被写体の距離ＬＨを求める（ステップＳ４）。なお、主要被写体の距離ＬＨは、例えば、得られた距離分布の中で最も近い距離を選択するようにする。次に、求めた距離ＬＨを示すポイントに相当する撮像素子７の出力を利用してイメージャＡＦを行い、ピント位置ＬＤＨを求め、そのピント位置ＬＤＨに撮影レンズ５を繰り出し制御する（ステップＳ５）。このピント位置ＬＤＨが特許請求の範囲に記載の「第１のピント位置」に対応する。この後、被写体の画像を記録媒体１０に記録させる露出動作を行う（ステップＳ６）。
【００４０】
撮影者はこのときの撮影結果をみて撮影結果が自身の望んだものであったか否かを判断する。そして、必要に応じて再撮影を行う。これに対しＣＰＵ１は、撮影者による再撮影の指示があったか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、この判定は、レリーズスイッチ１ａが再びＯＮされたことを判定すればよい。
【００４１】
また、再撮影の指示の有無を判定せずに、実際に露出を行う前に、電子ビューファインダ等で露出後の画像を確認できるようにしておき、それを見て再ピント合わせの指示が出せるような機構にしてもよい。例えば、前述の図２のレリーズボタン１ｂで操作されるスイッチを１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段押し込み式で構成し、レリーズボタン１ｂを１段押し込むことによって、１ｓｔレリーズスイッチがＯＮして測距動作及びピント合わせ動作を開始させ、レリーズスイッチ１ｂをさらに押し込むことによって、２ｎｄレリーズスイッチがＯＮして露出動作を開始させるようにしておけば、１ｓｔレリーズスイッチのＯＮによって再ピント合わせの指示を出すことができる。
【００４２】
上記ステップＳ７の判定において再撮影の指示がないと判定した場合には、そのまま本フローチャートにおける撮影制御を終了する。このときには、上記ステップＳ１でスタートさせたタイマのカウントを“０”にリセットする。また、タイマのカウントはカメラ起動時にリセットされるようにしてもよい。一方、上記ステップＳ７の判定において再撮影の指示があったと判定した場合には、前述したステップＳ２〜Ｓ４と同様の動作を行う。つまり、外光ＡＦにより像信号Ｉ２を検出し（ステップＳ８）、それに基づいてマルチＡＦを行った後（ステップＳ９）、主要被写体の距離ＬＭを求める（ステップＳ１０）。
【００４３】
前述したように、撮影者は必ずしもピント位置にだけ不満をもって再撮影を行うわけではない。このような場合にもう一度イメージャＡＦによるピント合わせを行うのは時間の無駄であり、また、前述したような表情の変化等の問題もある。そこで、本第１の実施の形態では、所定条件、即ち、以前の撮影からそれほど時間が経っていない場合、被写体がそれほどの距離を移動していない場合、被写体の像信号にそれほどの変化が生じていない場合、の何れかを満たす場合には、イメージャＡＦを行わず外光ＡＦのみで再撮影を行う。
【００４４】
ＣＰＵ１は、前述のタイマのカウント値ｔが所定時間ｔ０（例えば、１分程度）に達していないか否かを判定する（ステップＳ１１）。タイマのカウント値ｔが所定時間ｔ０に達していると判定した場合には、距離ＬＭと距離ＬＨとの間に大きな変化が生じていないか否かを判定する（ステップＳ１２）。距離ＬＭと距離ＬＨとの間に大きな差が生じていると判定した場合には、像信号Ｉ１と像信号Ｉ２との間に大きな変化が生じていないか否かを判定する（ステップＳ１３）。像信号Ｉ１と像信号Ｉ２との間に大きな変化が生じていると判定した場合には、主要被写体の距離をＬＭとして（ステップＳ１４）、上記ステップＳ５に戻り、イメージャＡＦを開始してピント合わせを行う。
【００４５】
一方、上記ステップＳ１１の判定においてタイマのカウントｔが所定時間ｔ０に達していないと判定した場合、上記ステップＳ１２の判定において距離ＬＭと距離ＬＨとの間に大きな変化が生じていないと判定した場合、または、上記ステップＳ１３の判定において像信号Ｉ１と像信号Ｉ２との間に大きな変化が生じていないと判定した場合には、距離ＬＨ、ピント位置ＬＤＨ、及び距離ＬＭより新たなピント位置ＬＤＭを算出する（ステップＳ１５）。なお、ピント位置ＬＤＭは特許請求の範囲に記載の「第２のピント位置」に対応する。また、このピント位置ＬＤＭの算出方法については後に詳述する。
【００４６】
上記ステップＳ１５において、ピント位置ＬＤＭを算出した後は、このピント位置ＬＤＭに撮影レンズ５を繰り出し制御した後（ステップＳ１６）、上記ステップＳ６に戻り、露出動作を行う。
【００４７】
例えば、図５（Ｂ）の例では、主要被写体である人物２０ａの目が閉じている状態から、図５（Ａ）の目が閉じていない状態に変化するだけなので、像信号はそれほど変化しない。この場合、再撮影時にはイメージャＡＦを行わず、上記ステップＳ１５の手法によりピント位置を求めることができる。また、図５（Ｃ）の例では、背景の構図は変化するが、図５（Ｃ）と図５（Ａ）とで被写体の距離は殆ど変化しないので、やはりイメージャＡＦを行わずに、上記ステップＳ１５の手法によりピント位置を求めることができる。
【００４８】
なお、前述した環境の変化等によって生じる撮影レンズ５の繰り出し誤差は、上記ステップＳ４及びＳ５において得られた被写体距離とピント位置との関係に基づいて、上記ステップＳ１５で行われる次の手法によって打ち消されるものである。
【００４９】
一般に被写体の距離Ｌの逆数１／Ｌとピント位置ＬＤとの関係は図７の実線で示すような直線関係となる。この関係式は、
ＬＤ＝Ａ×１／Ｌ＋Ｂ　　　　　　　　　　　　（式１）
と表すことができる。ただし、Ａ，Ｂは定数である。予め、ＣＰＵ１の図示しないＲＡＭ等にこの関係を記憶させておく。
【００５０】
しかし、この関係は温度や湿度などの変化や撮影時の姿勢などにより誤差を生じることがある。この誤差を含んだ関係は、図中、破線で示す、“実際１”のような関係となる。
そこで、本第１の実施の形態では、ステップＳ４において検出した距離ＬＨにおけるピント位置ＬＤＨを撮像素子７の出力から求め、このＬＤＨと距離ＬＨにおけるピント位置の理論値ＬＤＨ０との差ΔＬＤを、
ΔＬＤ＝ＬＤＨ−ＬＤＨ０　　　　　　　　　　　（式２）
を用いて算出する。そして、再度の測距の結果ＬＭを出力するポイントに対するピント合わせ時には、上記ステップＳ１５において、ΔＬＤを加味した、
ＬＤＭ＝Ａ×１／ＬＭ＋Ｂ＋ΔＬＤ　　　　　　　（式３）
の式を用いて正しいピント位置ＬＤＭを求め、撮影レンズ５をこのピント位置ＬＤＭに繰り出し制御する。
【００５１】
図８（Ａ），図８（Ｂ），及び図８（Ｃ）にピント合わせ時のタイミングチャートを示す。なお、図８（Ａ）はピント合わせのたびにイメージャＡＦを行う場合、図８（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態におけるピント合わせの高速化技術を適用した場合、図８（Ｃ）は撮影が終了した場合に撮影レンズ５をもとの位置に戻す場合、を示す。
【００５２】
図８（Ａ）の方式では、まず、測距結果に従って無限遠（∞）位置から撮影レンズ５の繰り出しを行う。図８（Ａ）に示されている１〜５の数字は、この５箇所のピント位置においてコントラスト検出を行うことを示す。なお、この５箇所はこれに限るものではなく、これよりも多い他の複数箇所であってもよい。２回目の測距時には再度５箇所の撮影レンズ位置においてコントラスト検出を行うが、図８（Ａ）の例では、１回目の測距後に撮影レンズ５の位置をリセットせずに、１回目の撮影レンズ５の位置から直接、２回目のイメージャＡＦの開始位置に撮影レンズ５のピント位置を合わせている。これに対し、図８（Ｃ）の例は、露出後に撮影レンズ５の位置をリセットする時間の分、図８（Ａ）よりもピント合わせの時間がかかることになる。
【００５３】
さらに、図８（Ｂ）に示す、本発明によるピント合わせの高速化技術を適用した場合には、１回目のピント合わせの結果から２回目のピント位置を計算により求めるので、２回目のピント合わせ時にはイメージャＡＦを行う必要がない。このため、２回目のピント合わせにかかる時間は外光ＡＦの時間分、即ち、Δｔ０だけでよい。これにより、図８（Ａ）の例と比較してΔｔ１の時間の短縮ができ、図８（Ｃ）の例と比較してΔｔ２の時間の短縮ができる。
【００５４】
なお、図８（Ｂ）のピント位置「４」からピント位置「５」などのように、撮影レンズ５を繰り出し方向から繰り込み方向に変位させる際には、ＬＤ部６における機械部分の結合のゆるみ（ガタ）から生ずる機械部品の相対的な移動、所謂、「バックラッシュ」による繰り出し時と繰り込み時との間でのピントずれについても考慮する必要がある。このバックラッシュを考慮した場合の、被写体距離の逆数１／Ｌとピント位置ＬＤとの関係は、図７において、一点鎖線で示す、“実際２”となる。
【００５５】
つまり、バックラッシュによる誤差が所定の値ΔＬＤＢであるとすると、前述したのと同様の考え方に基づいて、
ＬＤＭ＝Ａ×１／ＬＭ＋Ｂ＋ΔＬＤ−ΔＬＤＢ　　　（式４）
で決定されるピント位置ＬＤＭに撮影レンズ５を繰り込み制御すればよいことが分かる。図８（Ｂ）の２回目のピント合わせ時には、このΔＬＤＢを考慮した位置にピント合わせを行うことが好ましい。
【００５６】
また、２回目の測距結果が近距離を示し、撮影レンズ５の繰り込み動作を必要としない場合には、上記（式３）の計算でピント位置ＬＤＭを求めることができる。
【００５７】
さらに、撮影レンズ５がリアフォーカス式のズームレンズである場合には、ズーミングによって、ピント位置が図９のようにシフトする。つまり、望遠側にズームが行われた場合にはピント位置が遠距離側にシフトし、広角側にズームが行われた場合にはピント位置が近距離側にシフトする。したがって、撮影レンズ５がズームレンズである場合のピント合わせ制御時には、ズーミングによるピント位置のシフトも考慮したピント合わせ制御を行うことが好ましい。
【００５８】
図１０は、撮影レンズ５がズームレンズの場合におけるピント合わせ制御の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、前述のバックラッシュによる誤差の補正についても合わせて説明する。
まず、ＣＰＵ１は、撮影者からの撮影開始の指示、即ち、レリーズスイッチ１ａのＯＮ状態を判定したときに、外光ＡＦ方式による測距を行って主要被写体の被写体距離ＬＨを算出する（ステップＳ２１）。次に、この被写体距離ＬＨを出力するポイントにおいてイメージャＡＦを行い、ピント位置ＬＤＨを検出する（ステップＳ２２）。撮影者はこのとき電子ビューファインダなどの画像を見て、自身の望んだ構図及びピントであったか否かを判断する。そして、必要に応じて再ピント合わせを行う。これに対しＣＰＵ１は、撮影者による再ピント合わせの指示があったか否かを判定する（ステップＳ２３）。再ピント合わせの指示がなかったと判定した場合には、そのまま本フローチャートのピント合わせ制御を終了する。
【００５９】
一方、上記ステップＳ２３の判定において、撮影者による再ピント合わせの指示があったと判定した場合には、再び外光ＡＦによって被写体距離ＬＭを算出する（ステップＳ２４）。次に、撮影者によってズーミング操作がなされていたか否かを判定する（ステップＳ２５）。ズーミング操作がなされていなかったと判定した場合には、上記（式２）を用いてΔＬＤを算出した後（ステップＳ２６）、ステップＳ３０に進む。
【００６０】
上記ステップＳ２５の判定において、ズーミング操作がなされていたと判定した場合には、そのズーミングの操作量が所定量よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２７）。ズーミングの操作量が所定量よりも大きいと判定した場合には、ズーミングによるピント位置のシフト量が大きくなりすぎてしまい、固定の値による補正ではピント合わせ制御の信頼性が低下してしまう。そこで、この場合には、２回目の測距結果ＬＭを新たなＬＨに設定した後（ステップＳ２８）、上記ステップＳ２２に戻り、イメージャＡＦを行う。一方、上記ステップＳ２７の判定において、ズーミングの操作量が所定量以下の場合には、図９に示す、ズーミングによるピント位置のずれＬＤＺを考慮した、
ΔＬＤ＝ＬＤＨ−ＬＤＨ０＋ＬＤＺ　　　　　　　　（式５）
を用いてΔＬＤを決定した後（ステップＳ２９）、ステップＳ３０に進む。
【００６１】
上記（式２）または上記（式５）によってΔＬＤを決定した後は、撮影レンズ５の制御方向が繰り込み側であるか否か、即ち、２回目の測距結果ＬＭと１回目の測距結果ＬＨとを比較して、ＬＭがＬＨより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。ＬＭがＬＨよりも大きいと判定した場合には、撮影レンズ５を繰り込み制御することになる。つまり、前述のバックラッシュによる誤差が生じる可能性があるので、上記（式４）を用いてピント位置ＬＤＭを算出した後（ステップＳ３１）、ステップＳ３３に進む。一方、上記ステップＳ３０の判定において、ＬＭがＬＨ以下であると判定した場合には、撮影レンズ５を変位させる必要がない、または、撮影レンズ５を繰り出し制御することになる。この場合には上記（式３）によりピント位置ＬＤＭを算出した後（ステップＳ３２）、ステップＳ３３に進む。
【００６２】
ピント位置ＬＤＭを算出した後は、その位置に撮影レンズ５のピントを合わせた後（ステップＳ３３）、本フローチャートにおけるピント合わせ制御を終了する。
【００６３】
以上説明したように、本第１の実施の形態によれば、外光ＡＦとイメージャＡＦとを有効に利用して、撮影レンズのピント合わせ制御時におけるバックラッシュによる誤差や撮影レンズがズームレンズである場合のピント位置の移動をも考慮した、高速のピント合わせ制御を行うことができる。
【００６４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態は、前述の第１の実施の形態で説明したピント合わせの高速化技術の特徴を生かして動体を撮影する例である。
【００６５】
図１１（Ａ）から図１１（Ｂ）のように走ってくる被写体を撮影する場合には、まず、図１１（Ａ）のような構図でカメラを構えて、図１１（Ｂ）のように主要被写体である人物２０が撮影者の所望の大きさになったときに撮影を行う。例えば、運動会などで子供がゴールに入る瞬間を撮影したいときなどには、このような撮影方法をとる。
【００６６】
しかし、このような撮影時には人物２０が移動しているので、ピント合わせに時間のかかるイメージャＡＦでは、ピント合わせ中に人物２０が撮影者の所望する位置から移動してしまい、撮影者の所望の構図で撮影を行うことができない場合がある。本第２の実施の形態は、このようなシーンを撮影する場合に用いるものである。
【００６７】
図１２は、第２の実施の形態に係るカメラの動体撮影時の制御手順を示すフローチャートである。なお、本第２の実施の形態に係るカメラには、動体撮影をするためのモードにカメラのモードを設定する図示しないモードスイッチが設けられているものとする。
なお、この他の構成については前述の第１の実施の形態と同様のものが適用できるので、説明を省略する。
【００６８】
カメラモードが動体撮影モードに設定されている場合には、ＣＰＵ１はそれを判定して、外光ＡＦによって背景のコントラストが高い被写体、例えば、木を測距して、その距離ＬＨを算出する（ステップＳ４１）。次に、この被写体距離ＬＨを出力するポイントにおいてイメージャＡＦを行い、ピント位置ＬＤＨを検出する（ステップＳ４２）。
【００６９】
撮影者は、このときの構図を確認して、この構図でよければレリーズボタン１ｂを押し込んでレリーズスイッチ１ａをＯＮさせる。ＣＰＵ１はレリーズスイッチ１ａがＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ４３）。レリーズスイッチ１ａがＯＮされていないと判定した場合には、モードスイッチの状態を判定し、動体撮影モードが解除されたか否かを判定する（ステップＳ４４）。動体撮影モードが解除されたと判定した場合には、本フローチャートにおける動体撮影制御を終了する。一方、動体撮影モードが解除されていないと判定した場合には、上記ステップＳ４１に戻る。つまり、動体撮影モードが解除されない限りは、背景被写体に対して外光ＡＦ及びイメージャＡＦが繰り返し行われることになる。
【００７０】
一方、上記ステップＳ４３の判定において、レリーズスイッチ１ａがＯＮされたと判定した場合には、主要被写体である人物２０に対して外光ＡＦを行って、その被写体距離ＬＲを算出する（ステップＳ４５）。そして、ＬＨ、ＬＤＨ、及びＬＲの関係からピント位置ＬＤＲを算出する（ステップＳ４６）。なお、このＬＤＲの算出方法については後に詳述する。つまり、シャッターチャンス時においては、イメージャＡＦを行わないので、高速のピント合わせが可能である。
【００７１】
この後、図１３のようにして人物２０が動いていることを考慮して、上記ステップＳ４３においてレリーズスイッチ１ａがＯＮされたタイミングｔＲと実際に露出が行われるタイミングｔＥとの間での人物２０の移動量ΔＬを加味してピント位置の補正を行う（ステップＳ４７）。ここでは、説明を簡単にするために移動量ΔＬを、例えば、平均的な人間の歩く速さや走る速さにレリーズスイッチ１ａがＯＮしてから露出が行われるまでの時間（ｔＥ−ｔＲ）を乗算することにより算出した所定の値であるとする。つまり、レリーズスイッチ１ａがＯＮするタイミングから実際に露出が行われるまでの間では、速度の変化がそれほど大きくはないであろうという考えに基づいている。勿論、被写体２０の移動速度を検出できるようにして、その速度からΔＬを算出するようにしてもよい。
移動量ΔＬを用いてピント位置を補正した後は、補正したピント位置に撮影レンズ５のピントを合わせて、露出を行う（ステップＳ４８）。
【００７２】
次に、上記ステップＳ４６におけるピント位置ＬＤＲの算出方法について説明する。
前述したように、レリーズスイッチ１ａがＯＮされず、動体撮影モードが解除されない限りは、所定時間ごとに背景被写体に対して外光ＡＦ及びイメージャＡＦが実行される。つまり、この間にカメラの向いている方向を変更された場合には、例えば、図１１（Ａ）において、主要被写体２０以外の背景の木や家などに対して外光ＡＦやイメージャＡＦが行われるので、複数の距離に対するピント位置を図１４のようにして求めることができる。この図１４の直線関係は、理論値の関係である（式１）の関係に相当するものであり、理論値に対する誤差をも含んだものである。これにより、上記ステップＳ４５において外光ＡＦを行って被写体距離ＬＲを算出すれば、
ＬＤＲ＝Ａ´×１／ＬＲ＋Ｂ´　　　　　　　　　　　（式６）
からピント位置ＬＤＲを求めることができる。ただし、このＡ´，Ｂ´は図１４の関係から求めることができる定数である。
以上説明したように、本第２の実施の形態によれば、動体撮影時においても高速かつ正しいピント合わせを行うことができる。
【００７３】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、外光ＡＦとイメージャＡＦとを有効に利用して撮影レンズの位置誤差を打ち消しつつ、高速で主要被写体にピント合わせをすることが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】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は受光レンズとセンサアレイ及び撮影レンズと撮像素子の位置関係に関する説明図であり、図２（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るカメラの外観図である。
【図３】図３（Ａ）は外光ＡＦにおけるセンサアレイの測定範囲を示す図であり、図３（Ｂ）は外光ＡＦにより検出した被写体距離の分布図である。
【図４】外光ＡＦの測距原理図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態が想定している撮影シーンに対する説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの撮影制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】ピント位置の算出方法に対する説明図である。
【図８】図８（Ａ）はピント合わせのたびにイメージャＡＦを行う場合の撮影制御時のタイミングチャートであり、図８（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態におけるピント合わせの高速化技術を適用した場合の撮影制御時のタイミングチャートであり、図８（Ｃ）は撮影が終了した場合に撮影レンズをもとの位置に戻す場合の撮影制御時のタイミングチャートである。
【図９】ズームレンズにおける被写体距離とピント位置との関係を示すグラフである。
【図１０】撮影レンズがズームレンズの場合のピント合わせ制御の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１（Ａ）は被写体が移動する前の撮影シーンを示す図であり、図１１（Ｂ）は被写体が移動した後の撮影シーンを示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るカメラのピント合わせ制御の手順を示すフローチャートである。
【図１３】レリーズスイッチがＯＮしてから実際に露出が行われるまでのタイムラグに関する説明図である。
【図１４】被写体の位置とピント位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１ａ　レリーズスイッチ
２，２ａ，２ｂ　受光レンズ
３ａ，３ｂ　センサアレイ
４　測距部
４ａ，８　アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４ｂ　測距演算部
５　撮影レンズ
６　レンズ駆動（ＬＤ）部
７　撮像素子
９　画像処理部
１０　記録媒体
１１　光源
【図１】
2004120582.tif 000003
【図２】
2004120582.tif 000004
【図３】
2004120582.tif 000005
【図４】
2004120582.tif 000006
【図５】
2004120582.tif 000007
【図６】
2004120582.tif 000008
【図７】
2004120582.tif 000009
【図８】
2004120582.tif 000010
【図９】
2004120582.tif 000011
【図１０】
2004120582.tif 000012
【図１１】
2004120582.tif 000013
【図１２】
2004120582.tif 000014
【図１３】
2004120582.tif 000015
【図１４】
2004120582.tif 000016