(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画面内の検出領域に対して焦点検出を行ない、焦点検出信号を出力する焦点検出手段と、
撮影レンズ固有のデータおよび前記焦点検出手段固有のデータに基づいて、撮影レンズの収差に起因するピント位置のずれに応じた補正を前記焦点検出信号に加える補正手段と、
前記焦点検出信号に基づいて前記撮影レンズの光軸方向への被写体の移動を予測する予測手段とを備えた焦点検出装置において、
前記予測手段は、前記補正手段による補正が加わる前の焦点検出信号に基づいて前記被写体の移動を予測し、
前記補正手段は、前記撮影レンズの固有データと前記焦点検出手段固有のデータと前記撮影レンズの絞り値とに基づく前記ピント位置のずれを、前記予測手段による予測結果に対して補正することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置と、
前記予測手段の予測結果に基づいて前記撮影レンズを光軸方向へ移動する駆動手段とを備えた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、カメラなどに用いられる焦点検出装置、特に被写体の移動予測が可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラにおける焦点検出方法の一つとして、撮影レンズの予定焦点面つまりフィルム面と、被写体像が実際に結像されている面とのずれ量（以下、デフォーカス量と呼ぶ）を検出する位相差検出方式が知られている。
図３によりＴＴＬ位相差検出方式の一つである瞳分割方式について説明する。撮影レンズ１の領域２１を経て入射した光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、焦点検出光学系８を構成するバンドパスフィルター７，視野マスク２，フィールドレンズ３，絞り開口部４１および再結像レンズ５１を経てイメージセンサー９のセンサー列９Ａ上に結像する。同様に撮影レンズ１の領域３１を経て入射した光束は、フィルム等価面６上で焦点を結んだ後、バンドパスフィルター７，視野マスク２，フィールドレンズ３，絞り開口部４２および再結像レンズ５２を通りイメージセンサー９のセンサー列９Ｂ上に結像する。
【０００３】
撮影レンズ１の領域２１の大きさは、フィールドレンズ３による絞り開口部４１の逆投影像に等しく、同様に領域３１の大きさは、フィールドレンズ３による絞り開口部４２の逆投影像に等しい。また撮影レンズの領域２１，３１の重心間隔ＰＦは、焦点検出光学系８の検出開口の大きさに相当するＦ値で、以下、開口相当Ｆ値と呼ぶ。
【０００４】
イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９Ｂ上に結像した被写体像の一対の２次像は、撮影レンズ１により結像される被写体像が予定焦点面よりも前に像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面よりも後に像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づく。被写体像が予定焦点面に像を結ぶ時には、イメージセンサー９のセンサー列９Ａ，９Ｂ上の一対の２次像は、相対的な位置が一致する。イメージセンサー９は、そのセンサー列９Ａ、９Ｂに結像された一対の２次像の光強度分布に対応した電気信号（被写体像信号）を出力する。これらの被写体像信号を演算処理し、一対の被写体像の２次像の相対位置を求めることにより、撮影レンズ１の焦点調節状態つまりデフォーカス量とデフォーカス方向（前ピンか後ピンかによって決る）が求まる。
【０００５】
上述の焦点検出方法を用いて所定の時間間隔で複数回のデフォーカス量を検出し、これに基づいて被写体の撮影光軸方向の移動を検出する方法が知られている。その一例を図４を用いて説明する。
図４において、横軸は時間を、縦軸は検出されたデフォーカス量をそれぞれ表わしている。時刻ｔｎでのデフォーカス量Ｄｆｎと、時刻ｔｎ＋１でのデフォーカス量Ｄｆｎ＋１とから被写体像面の移動速度が算出され、次の時刻ｔｎ＋２でのデフォーカス量Ｄｆｎ＋２が予想される。また撮影レンズの焦点距離と、無限遠端からのレンズの繰り出し量とから被写体の撮影倍率を算出することにより、被写体の移動速度が算出される。
【０００６】
例えば特開昭６０−２１４３２５号公報には、動いている被写体に対してなめらかに追従合焦する方法が提案されている。これは、検出された複数回のデフォーカス量と、そのデフォーカス量を算出するときのイメージセンサーの電荷蓄積のタイミング、時間等を考慮して次回のデフォーカス量を推定し、被写体の移動量に最適な撮影レンズの駆動を行なうものである。
【０００７】
一方、従来から最良ピント位置が撮影時の絞り値により移動することが知られている。例えば開口相当Ｆ値ＰＦがＦ８であるとすると、撮影時の絞り値がＦ８であれば、撮影レンズの絞り値Ｆ８での最良ピント位置と、焦点検出装置により検出されるピント位置とが一致するため問題ないが、それ以外の絞り値の撮影では、焦点検出装置により検出されるピント位置と、撮影レンズの最良ピント位置とがずれるために、ピントの甘い、撮影レンズによってはピンぼけの写真となってしまう。この様子を図５を用いて説明する。
【０００８】
図５は開放Ｆ値１．４の撮影レンズの球面収差を表わし、横軸は収差量を、縦軸はＦ値をそれぞれ示す。横軸の「０」の位置はガウス像面を表わす。横軸０から点線で示したＡ２は撮影レンズの絞りがＦ２の時の最良ピント面であり、同様にＡ４は絞り値Ｆ４の時の、Ａ８は絞り値Ｆ８の時の最良ピント面である。例えば、焦点検出光学の開口相当Ｆ値ＰＦがＦ８である場合は、この開口相当Ｆ値ＰＦは撮影レンズの絞り値とは無関係にＦ８で一定であるので、最良像面が像面Ａ８上にきたときに撮影レンズが合焦状態にあると検出される。すなわち、図３でのフィルム等価面６に相当する位置が図５の面Ａ８であり、この位置で焦点検出が行なわれることになる。
【０００９】
このような位置で撮影レンズ１の合焦状態を検出した後、シャッターレリーズ操作を行なうと、これに伴って撮影レンズ１の駆動が禁止され、撮影レンズ１が合焦位置に保持される。同時に撮影レンズ１の絞りが適正露出が得られる絞り値まで絞り込まれる。今、適正露出を得る絞り値がＦ８であったとすると、フィルム露光時と焦点検出時とで最良像面位置が一致し、フィルム等価面６上に撮影レンズ１の最良ピント位置がくるので、正確にピントのあった撮影がなされる。
【００１０】
これに対して適正露出を得る絞り値が例えばＦ４であったとすると、この時の最良ピント位置は面Ａ４となるが、焦点検出装置はＦ８の最良像面位置を検出しているので、Ｆ４における最良ピント位置Ａ４と、焦点検出装置により検出される最良像面位置Ａ８との間に、撮影レンズ１の光軸上で（Ａ４−Ａ８）の差が生じることになる。同様に、撮影レンズの絞り値がＦ２に制御された場合には、撮影レンズ１の光軸上で（Ａ２−Ａ８）の差が生じることになる。このようにフィルム露光時の絞り値と、焦点検出光学系の開口相当Ｆ値ＰＦとが異なる場合には、撮影レンズ１の最良ピント位置が焦点検出光学系の開口相当Ｆ値ＰＦに対応する像面からずれてしまい、正しく合焦状態を検出しているにも関わらず、フィルム露光時には正確にピントのあった撮影がなされなくなってしまう。ここで、レンズの収差は撮影レンズの種類毎に異なるから、焦点検出光学系の焦点検出面とのズレは撮影レンズ毎に異なる。
【００１１】
例えば特開昭６２−２２７１０８号公報には、上述した絞り値による最良ピント位置の移動に対して補正を行なう焦点検出装置が開示されている。これは、予め収差に関する情報を撮影レンズ内のメモリに記憶しておき、この情報に基づいてカメラボディ側でデフォーカス量を補正するものである。この補正により、絞り値の変化による最良ピント位置の移動に拘らず常にピントの合った写真が得られる。この特開昭６２−２２７１０８号公報では、撮影レンズの光軸近くの像高の低い位置での補正であるが、撮影レンズの光軸よりも離れた像高の高い位置でも本質的に変わるものではなく、特開平６−１３０２８３号公報には、撮影レンズの光軸近くだけではなく、撮影レンズの光軸から離れた像高の高い位置での補正について詳しく開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように最良ピント位置の移動に対する補正をデフォーカス量に加えることにより、通常の焦点調節では絞り値に拘らずピントが合い易くなるが、これを上述した被写体移動速度の算出に用いた場合、次のような問題が発生する。
すなわち、撮影者が意図的にまたはカメラ自身が適正な露出を得ようとして撮影レンズの絞り値の設定を変えた場合、その絞り値の変化に対応してデフォーカス量が補正される。被写体移動速度の検出を行うカメラは、このデフォーカス量の変化が被写体の移動によるものと誤認し、静止被写体でもあるにも拘らず次回のデフォーカス量を予測してレンズを駆動してしまい、ピントのボケた写真となってしまう。
【００１３】
本発明の目的は、最良ピント位置の補正を行う焦点調節装置でも正確に被写体移動速度の算出が行えるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る焦点検出装置は、撮影画面内の検出領域に対して焦点検出を行ない、焦点検出信号を出力する焦点検出手段と、撮影レンズ固有のデータおよび焦点検出手段固有のデータに基づいて、撮影レンズの収差に起因するピント位置のずれに応じた補正を焦点検出信号に加える補正手段と、焦点検出信号に基づいて撮影レンズの光軸方向への被写体の移動を予測する予測手段とを備えた焦点検出装置に適用される。そして、補正手段による補正が加わる前の焦点検出信号に基づいて被写体の移動を予測し、撮影レンズの固有データと焦点検出手段固有のデータと撮影レンズの絞り値とに基づく前記ピント位置のずれを、前記予測手段による予測結果に対して補正することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１および図２により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る焦点検出装置を備えた一眼レフレックスカメラの断面図で、撮影レンズ１を装着した状態を示している。１３はメインミラー、１４はサブミラー、１５はフィルム面、１６はファインダースクリーン、１７はペンタダハプリズム、１８は接眼レンズである。撮影レンズ１を通過した被写体からの光束は、メインミラー１３により上方に偏向され、ファインダースクリーン１６、ペンタダハプリズム１７、接眼レンズ１８からなるファインダー光学系に導かれる。撮影時にはメインミラー１３およびサブミラー１４が撮影レンズ１とフィルム面１５との間の光路から退避し、撮影レンズ１を通過した被写体の光束がフィルム面１５に置かれた感光フィルムに露光される。
【００１６】
メインミラー１３の一部分は半透過となっており、この半透過部の後方にサブミラー１４が取り付けてある。したがって、被写体からの光束の一部はメインミラー１３を透過した後、サブミラー１４によりカメラボディの底方向に偏向し、撮影レンズ１のフィルム等価面６の近傍に配置された焦点検出回路２０に導かれる。焦点検出回路２０は、図３で説明した焦点検出光学系８と、イメージセンサー９と、イメージセンサー９からの出力信号により、撮影レンズの焦点状態を演算する焦点検出演算回路から成る。
【００１７】
焦点検出光学系８およびイメージセンサー９は、撮影画面上に設定された焦点検出領域（例えば画面中央部）において焦点検出が可能なように構成されている。イメージセンサー９は、上述したようにセンサー列９Ａ，９Ｂ上に形成された被写体像の２次像を光電変換し、被写体像の強度分布に対応する電気的な被写体像信号を発生し、被写体像信号を焦点検出演算回路に送る。
【００１８】
焦点検出演算回路は、被写体像信号から公知の方式により撮影レンズ１の結像面とフィルム等価面６との間のデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量を焦点検出信号として制御回路２３に繰り返し送る。イメージセンサー９の電荷蓄積時間の決定は、デバイスの工夫によりイメージセンサー９自体にそのような機能を持たせてもよいし、イメージセンサー９からの被写体像信号を焦点検出回路で処理して決めてもよい。焦点検出回路２０は、決められた電荷蓄積の開始と終了のタイミングを検出されたデフォーカス量と共に制御回路２３に送る。
【００１９】
制御回路２３には、被写体の移動検出を行う移動検出回路２１と、撮影レンズ１を駆動する駆動制御回路２４と、焦点検出光学系８の開口相当Ｆ値、撮影画面内での焦点検出位置、焦点検出方向に関する固有データが記憶されたボディ側メモリ２２とが接続されている。撮影レンズ１には、撮影レンズ１の最良ピント位置に関する固有のデータを記憶したレンズ側メモリ２６およびレンズ制御回路２５が接続され、レンズ制御回路２５は、撮影レンズの焦点距離と、無限遠端を基準としたときの繰り出し量とから算出される撮影倍率を制御回路２３に送る。
【００２０】
図２は制御回路２３による焦点調節制御の処理手順を示すフローチャートである。
不図示のレリーズスイッチがオンされるとステップＳ１００からこのプログラムがスタートし、ステップＳ１０１で電荷蓄積および焦点検出演算を行うべく焦点検出回路２０に指示を出す。焦点検出回路２０は、上述したようにイメージセンサ９の電荷蓄積の開始と終了のタイミングおよびデフォーカス量を求めて制御回路２３に繰返し送る。
【００２１】
ステップＳ１０２では、焦点検出回路２０から繰り返し送られてくるデフォーカス量と、電荷蓄積の開始と終了のタイミングとから被写体の像面移動速度を算出し、被写体が撮影レンズの光軸方向に対して移動しているか、静止しているかを判別するとともに、被写体移動速度を算出すべく移動検出回路２１に指示を出す。移動検出回路２１は、繰り返し検出されるデフォーカス量と、電荷蓄積時間のタイミングと、制御回路２３を介してレンズ制御回路２５から受取った撮影倍率のデータとに基づいて被写体移動速度を算出するとともに、よりなめらかな追従合焦を行なうように、検出されたデフォーカス量に被写体移動速度に応じた補正を加えて制御回路２３に送る。
ここで、被写体移動速度の算出にデフォーカス量を用いているが、このデフォーカス量にはステップＳ１０３で行われる最良ピント位置に関する補正は含まれていない。
【００２２】
ステップＳ１０３では、レンズ側メモリ２６に記録されたデータ（その撮影レンズ１の最良ピント位置に関するデータなど）およびボディ側メモリ２２に記憶されたデータ（焦点検出光学系８の開口相当Ｆ値など）から撮影時の絞り値に応じた最良ピント面に対する補正量を算出するとともに、この補正量をデフォーカス量（ステップＳ１０２で補正されたデフォーカス量）に加えて補正する。撮影時の絞り値とは、撮影者が決めた絞り値あるいはカメラ自身が適正露出と判断する絞り値である。この補正により、焦点検出光学系８の開口相当Ｆ値と撮影レンズ１の絞り値とが異なる場合でも適正な焦点調節が行える。
【００２３】
ステップＳ１０４では、補正後のデフォーカス量に基づいて撮影レンズを合焦位置に導くためのレンズ駆動量および駆動方向を求め、これらを駆動制御回路２４に出力する。駆動制御回路２４は入力された情報に基づいて撮影レンズ１を駆動し、所定の被写体に合焦させる。その後、ステップＳ１０５で本焦点調節動作を終了する。
【００２４】
以上のように本実施の形態では、被写体移動速度の算出にデフォーカス量を用いているが、このデフォーカス量にはステップＳ１０３で行われる最良ピント位置に関する補正は含まれていないので、上記補正によるデフォーカス量の変化が被写体の移動によるものと誤認することがなく、正確な移動予測を行える。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影レンズの収差に起因するピント位置のずれに応じた補正を加える前の焦点検出信号に基づいて被写体の移動予測を行うようにしたので、上記補正による焦点検出信号の変化が被写体の移動によるものと誤認することがなく、正確な移動予測を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカメラの概略側面図。
【図２】実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図３】焦点検出装置の光学系およびイメージセンサーを示す図。
【図４】被写体の移動を説明する模式図。
【図５】撮影レンズの収差を説明する模式図。
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２  視野マスク
３  フィールドレンズ
６  フィルム等価面
７  バンドパスフィルター
８  焦点検出光学系
９  イメージセンサー
１４  メインミラー
１５  サブミラー
１６  フィルム面
１７  ファインダースクリーン
１８  ペンタダハプリズム
１９  接眼レンズ
２１，３１  絞り開口部の逆投影像
４１，４２  絞り開口部
５１，５２  再結像レンズ
【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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