(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの結像位置と撮影動作を行うべき前記撮影レンズの予定像面位置との差であるデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段を有し、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影レンズの駆動を行う自動焦点調節装置において、
設定された連続撮影速度に応じた焦点検出回数を設定する設定手段と、
連続撮影中には、当該連続撮影の撮影間に、デフォーカス量の検出と前記撮影レンズの駆動を、前記設定手段で設定された焦点検出回数行うよう制御する制御手段とを有することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
前記デフォーカス量検出回数設定手段は、前記デフォーカス量検出の検出可能時間が所定の時間よりも長い場合は、前記検出可能時間が所定の時間よりも短い場合に比べて、前記デフォーカス量検出回数を多くすることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
【請求項３】
前記設定手段によって設定されたデフォーカス量検出回数に達しなくても、前記デフォーカス量検出の検出可能時間を超える可能性がある場合には、前記デフォーカス量検出を中断することを特徴する請求項１または２に記載の自動焦点調節装置。
【請求項４】
移動被写体に対して撮影を行う際には、撮影動作を行うべき前記撮影レンズの像面位置を予測し、撮影時に前記撮影レンズが被写体予測像面位置に来るように前記撮影レンズを駆動することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動焦点調節装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の自動焦点調節装置を有する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、デフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段を有する自動焦点調節装置およびカメラ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、被写体のデフォーカス量を検出して、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う自動焦点調節方法が広く知られている。
【０００３】
またその多くは、移動する被写体においても撮影レンズを駆動させ追従させるサーボ制御（予測制御）機能を有している。
【０００４】
具体的には、図７に示すように、連続撮影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している。さらには、過去複数回の検出デフォーカス量と撮影レンズの駆動量から求められる像面位置の変化を、時刻による所定の関数となみし、その関数を統計的手法により求めることで撮影レンズの予測駆動を行っている。すなわち、図７の点Ａで露光動作したとすると、次回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次回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。
【０００５】
この方法は既に公知であり、本出願人において、特開平１１−１９７１８５号にて開示され、また実際に広く実施されている。
【０００６】
ミラー可動式の一眼レフカメラにおいて、連続撮影中にこのサーボ制御を確実に行うためには、露光動作終了後、ミラーダウンを行い、所定時間後にデフォーカス量検出を行う必要がある。これは一眼レフカメラの構成上、ミラーが完全にダウンしていないとデフォーカス量検出を行うことができないためであり、同様にデフォーカス量検出を行うには、たとえ連写中であっても露光動作開始するためのミラーアップを行うことはできない。よって、従来の一眼レフカメラでは、ミラーダウン中に１回のデフォーカス量検出を行い、予測補正量を加味したレンズ駆動を開始すると同時に、レリーズ動作も開始しミラーアップを始める。そして、ミラーアップ完了後、露光し再びミラーダウンをするのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
サーボ制御は、このようにして行われるのであるが、高速連続撮影可能なカメラの多くは、モードスイッチを切り替えることによって、連続撮影速度を変えることができるのが一般的である。これは、能力的には高速連続撮影可能だとしても、フィルムの撮影枚数に限りがあり、撮影状況に応じてはより低速な連続撮影の方が好ましい場合があるからである。ところが例えば、９ｆｐｓ（frames per second ）、６ｆｐｓ、３ｆｐｓのように撮影速度を設定できるカメラにおいて、従来のようにミラーダウン中に１回のデフォーカス量検出しか行わないと、３ｆｐｓの低速連続撮影では、図８に示すとおり、予測駆動に用いる被写体の像面位置の変化が時刻に対し間延びするため、急激に運動が変化する移動被写体への追従性が、後述する図４の高速撮影時と比べて劣化するという問題があった。
【０００８】
また、フィルムの給送はモータで行うのが一般的だが、搭載するモータの能力や電池の容量的な面から低速撮影しかできないカメラの多くは、電池が消耗すると給送に多くの時間を要する。この場合、撮影速度の設定をすることができなくとも、連続撮影能力が大きく変化し、結果として被写体への追従性が劣化するという問題もあった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、連続撮影中において、デフォーカス量検出可能時間によらず、常に最適なデフォーカス量検出を行うことのできる自動焦点調節装置およびカメラを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影レンズの結像位置と撮影動作を行うべき前記撮影レンズの予定像面位置との差であるデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出手段を有し、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影レンズの駆動を行う自動焦点調節装置において、設定された連続撮影速度に応じた焦点検出回数を設定する設定手段と、連続撮影中には、当該連続撮影の撮影間に、デフォーカス量の検出と前記撮影レンズの駆動を、前記設定手段で設定された焦点検出回数行うよう制御する制御手段とを有する自動焦点調節装置とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の第１および形態に係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ブロック図である。
【００２７】
図１において、１は撮影レンズに係る全ての演算、制御を行うレンズ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は繰り出し位置検出ユニット、５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。また、実際の撮影レンズにおいては、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、本実施の形態では関係ないので説明を省略する。前記ＭＰＵ１から光学情報テーブル５までによって撮影レンズは構成される。
【００２８】
撮影レンズは、図１の中央の点線で示されるマウントを介して、カメラ本体と接続される。６はカメラ本体に係る全ての演算、制御を行うカメラ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に対してレンズ位置の取得やレンズ駆動および交換レンズ毎に固有の光学情報の取得等を行うことができる。
【００２９】
７はデフォーカス量検出ユニット、８はシャッタ駆動ユニット、９はフィルム給送ユニットであり、１０はカメラの諸設定、連続撮影速度、シャッタ速度、絞り値、撮影モード等を行うためのダイヤルユニットである。本実施の形態では、連続撮影速度を９ｆｐｓ、６ｆｐｓ、３ｆｐｓの３段階に設定できる。ＳＷ１はレリーズ釦の第１ストローク操作（半押し）によりオンするスイッチ、ＳＷ２はレリーズ釦の第２ストローク操作（全押し）によりオンするスイッチである。
【００３０】
（実施の第１の形態）
ダイヤルユニット１０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、本実施の第１の形態では、本発明に係る移動被写体の連続撮影時に適したサーボ制御が設定された場合における、前記サーボ制御について説明する。
【００３１】
スイッチＳＷ１がオンされることにより自動焦点調節が行われ、さらに、スイッチＳＷ２がオンされることによりレリーズ動作も併せて行われ、連続撮影に入る。連続撮影時の動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、図４は高速連続撮影時の、図５は低速連続撮影時の、それぞれ予測制御の様子を示す図である。
【００３２】
連続撮影時には、まずステップ＃１０１からステップ＃１０２に入り、焦点検出（デフォーカス量検出）回数の設定に入る。これは、デフォーカス量検出可能時間に応じて設定される。先述したとおり、ミラーアップ、露光、およびミラーダウン等のレリーズ動作中には、デフォーカス量の検出を行うことができない。これらに要したレリーズ動作時間は、前回のレリーズ動作時において実際にかかった時間を計時することで求められる。デフォーカス量検出可能時間は、現在設定されている連続撮影速度の逆数である連続撮影間隔から、このレリーズ動作時間を引くことで求められる。
【００３３】
例えば、現在の連続撮影速度が９ｆｐｓの場合、連続撮影間隔は、約１１１ｍｓであり、レリーズ動作時間が４６ｍｓだったとすると、デフォーカス量検出可能時間は、約６５ｍｓとなる。当然のことながら、連続撮影速度が遅くなると連続撮影間隔は延びることになるので、デフォーカス量検出可能時間も延びる。逆に、同じ連続撮影速度でもシャッタ秒時が延びるとレリーズ動作時間が延びることになるので、デフォーカス量検出可能時間は縮むことになる。また、電池の消耗状態や連続撮影速度によって、フィルムの給送モードを切り替えることも一般的であり、レリーズ動作時間も常に一定とは限らない。よって、説明を簡単にするために、例えば９ｆｐｓでのデフォーカス量検出可能時間は６０ｍｓ、６ｆｐｓでは１００ｍｓ、３ｆｐｓでは１８０ｍｓであったとする。焦点検出回数は、デフォーカス量検出可能時間に応じて設定される。
【００３４】
具体的には、１回の焦点検出に要する時間を５０ｍｓとみなし、デフォーカス量検出可能時間を超えない範囲で焦点検出回数を求める。すなわち先の例では、９ｆｐｓでは「１回」、６ｆｐｓでは「２回」、３ｆｐｓでは「３回」というように設定されることになる。
【００３５】
上記のようにして焦点検出回数の設定を行うと、次にステップ＃１０３へ進み、後述する自動焦点調節へ進む。その後、ステップ＃１０４へ進み、スイッチＳＷ２が未だオンされているか否かを判定し、オンされていれば、次のステップ＃１０５にてミラーアップを、次いでステップ＃１０６にて露光を、続くステップ＃１０７にてミラーダウンを、というように一連のレリーズ動作を行った後、ステップ＃１０２へ戻り、連続撮影を続ける。一方、上記ステップ＃１０４にてスイッチＳＷ２がオフされていたらステップ＃１０８へ進み、連続撮影を中断する。
【００３６】
以下、ステップ＃１０３にて実行される自動焦点調節の詳細について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まず、ステップ＃２０１からステップ＃２０２へ進み、レンズ位置検出ユニット３からレンズ位置の取得を行う。これはカメラＭＰＵ６からレンズＭＰＵ１へ通信することによって行われる。
【００３８】
自動焦点調節に必要となるデフォーカス量（撮影レンズの結像位置と撮影動作を行うべき撮影レンズの像面位置との差）は、撮影レンズの光軸を挟んだ異なる２領域通過する被写体光束から形成される二つの像の像ずれ量（プレディクション量）から計算される。具体的には、これら２像の光束はハーフミラーとなっているメインミラーを通過し、その後ろにあるサブミラーによって反射され、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７に導かれる。デフォーカス量検出ユニット７は光電変換素子を有しており、カメラＭＰＵ６はステップ＃２０３において、これら２像の信号を読み出す。
【００３９】
次のステップ＃２０４においては、レンズから自動焦点調節に必要な敏感度、ベストピント補正値、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行う。これは、カメラＭＰＵ６からレンズＭＰＵ１へ通信することによって行われる。具体的には、撮影レンズの距離環は電気的に等間隔に分割され、繰り出し位置検出ユニット４へ接続されている。レンズＭＰＵ１は繰り出し位置検出ユニット４から現在の繰り出し位置を取得し、繰り出し位置に応じたテーブルになっている光学情報テーブル５を参照することで自動焦点調節に必要な情報をカメラＭＰＵ６へ送信する。
【００４０】
続くステップ＃２０５においては、相関演算を施すことにより像ずれ量を計算し、デフォーカス量Ｄを求める。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り、デフォーカス量に応じた関数で近似するのが一般的である。また実際の繰り出しで扱う量は、長さではなく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Ｐである。
【００４１】
カメラＭＰＵ６は、上記ステップ＃２０４にてフォーカスパルス数への変換に必要な光学情報を取得しているので、ステップ＃２０５にてデフォーカス量Ｄの演算を行い、続くステップ＃２０６において、レンズ駆動量Ｐの変換を行う。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、次のステップ＃２０７において、動体予測量のフォーカスパルス数の補正を行う。これは、上記ステップ＃２０１において取得したレンズ位置を原点として、過去複数回の検出デフォーカス量と撮影レンズの駆動量から求められる像面位置の変化を、時刻による所定の関数となみし、その関数を統計的手法により求めることで、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たレンズ駆動量を求めることで補正が行われる。先述したとおり、この方法は本出願人において、特開平１１−１９７１８５号にて開示されているので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【００４２】
次のステップ＃２０８において、レンズ駆動を行い、続くステップ＃２０９において、スイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定し、オフされていたらステップ＃２１２へ進み、自動焦点調節を中止する。一方、オンされていたらステップ＃２１０へ進み、今回までのデフォーカス量の焦点検出回数が図２のステップ＃１０２において設定された焦点検出回数に達しているか否かを判定する。ここで、設定された焦点検出回数に達していればステップ＃２１２へ進み、自動焦点調節を終了し、達していなければステップ＃２１１へ進み、再焦点検出可能かを判定する。
【００４３】
具体的には、図６に示すとおり、連続撮影中においては、被写体輝度の低下等によりデフォーカス量検出時間が突然延びることがある（図５は被写体輝度の低下等がない場合である）。このような場合においては、連続撮影速度を一定に保つために、設定された焦点検出回数を満たさなくとも、再焦点検出は可能でないとしてステップ＃２１１からステップ＃２１２へ進み、自動焦点調節を終了する。一方、再検出可能と判定した場合はステップ＃２０１へ戻り、自動焦点調節を続ける。
【００４４】
上記実施の第１の形態によれば、連続撮影中において、図４と図５に示す様に、連続撮影速度に応じてデフォーカス量検出回数を変化させることで、設定された連続撮影速度によらず、移動被写体の動きを予測し、撮影レンズを駆動させ追従させるに十分のデフォーカス量検出を行うことができる。
【００４５】
また、被写体輝度の低下等によりデフォーカス検出時間が長くなった場合、焦点検出回数を満たさなくとも自動焦点調節を終了するようにしているので、連続撮影速度を一定に保つことができる。これにより、サーボ制御の十分な性能を発揮させることができる。
【００４６】
（実施の第２の形態）
本発明の実施の第２の形態は、実施の第１の形態とほぼ同様の構成であり、電池が消耗することによってフィルムの給送時間が延び、連続撮影能力が変化するようなカメラにおいても、サーボ制御の十分な性能を発揮させることができるように構成したものである。
【００４７】
上記実施の第１の形態と同様に、図１が本発明の実施の第２の形態に係る交換レンズ式一眼レフカメラの構成を示すブロック図である。但し、本実施の第２の形態におけるカメラは、搭載するモータの能力や電池の容量的な面から低速撮影しかできず、かつ、その撮影速度を設定することができない（ダイヤルユニット１０において連続撮影速度の設定はできない）。また、図２の連続撮影のフローも、図３の自動焦点調節のフローも、上記実施の第１の形態と同一である。
【００４８】
上記実施の第１の形態とは、図２のステップ＃１０２においての、焦点検出回数の設定が異なる。具体的には、電池が消耗するとフィルムの給送に多くの時間を要する。そのため、この実施の第２の形態では、ミラーダウン完了からフィルム給送完了までの時間を計時し、これをデフォーカス量検出可能時間としている。焦点検出回数は、デフォーカス量検出可能時間に応じて設定される。具体的には、１回の焦点検出に要する時間を５０ｍｓとみなし、デフォーカス量検出可能時間を超えない範囲で焦点検出回数を求める。例えば、デフォーカス検出可能時間が、電池が消耗したことにより、１４０ｍｓから１６０ｍｓへ変化したとき、焦点検出回数は、２回から３回に変化する。
【００４９】
上記実施の第２の形態によれば、連続撮影中において、連続撮影能力に応じてデフォーカス量検出回数を変化させることで、電池の消耗状態によらず、移動被写体の動きを予測し、撮影レンズを駆動させ追従させるに十分のデフォーカス量検出を行うことができる。これにより、サーボ制御の十分な性能を発揮させることができる。
【００５０】
（変形例）
本実施形態では、一眼レフカメラについて説明したが、本発明はビデオカメラや電子スチルカメラ等のカメラや、その他の光学機器にも適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、連続撮影中において、デフォーカス量検出可能時間によらず、常に最適なデフォーカス量検出を行うことができる自動焦点調節装置又はカメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１および第２の形態に係るカメラのブロック図である。
【図２】本発明の実施の第１および第２の形態に係る連続撮影の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の第１および第２の形態に係る自動焦点調節の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の第１の形態に係る高速連続撮影の動作を示す図である。
【図５】本発明の実施の第１の形態に係る低速連続撮影の動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の第１および第２の形態に係るデフォーカス量検出回数を満たさなくとも、デフォーカス量検出の検出可能時間を超える可能性がある場合には、デフォーカス量検出を中断する例を示す図である。
【図７】本発明の実施の第１および第２の形態や従来例に係る移動する被写体に対して撮影を行う際には、撮影動作を行うべき撮影レンズの像面位置を予測し、撮影時に撮影レンズが被写体予測像面位置に来るように撮影レンズを駆動する例を示す図である。
【図８】従来の低速連続撮影の動作を示す図である。
【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    繰り出し位置検出ユニット
５    光学情報テーブル
６    カメラＭＰＵ
７    デフォーカス量検出ユニット
８    シャッタ駆動ユニット
９    フィルム給送ユニット
１０  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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