(57)【要約】【課題】高速で移動し且つ該移動の軌道が略一定である移動体を被写体とする場合に、連写撮影を行う場合にはその連写枚数を増加させることができる撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像装置に、第１の被写体の測距を複数回行う第1の測距手段と、前記第１の被写体の測距結果に基づいて、測距情報と、該測距情報に係る時間情報と、の相関関係を示す相関情報を記憶する相関記憶手段と、前記相関情報に基づいて、前記第1の被写体について、合焦時点の情報と、該合焦時点における撮像レンズの位置を示す合焦レンズ位置情報と、を組み合わせた合焦情報を少なくとも１つ以上生成する合焦情報生成手段と、前記合焦情報に基づいて、第２の被写体に対する焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、を具備させる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被写体の測距を連続して複数回行う第1の測距手段と、
前記第１の測距手段による前記第１の被写体の測距結果に基づいて、測距情報と、該測距情報に係る時間情報と、の相関関係を示す相関情報を記憶する相関記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された前記相関情報に基づいて、前記第1の被写体について、合焦時点の情報と、該合焦時点における撮像レンズの位置を示す合焦レンズ位置情報と、を組み合わせた合焦情報を少なくとも１つ以上生成する合焦情報生成手段と、
前記合焦情報生成手段により生成された前記合焦情報に基づいて、第２の被写体に対する焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記相関記憶手段は、所定の基準時点を更に記憶し、
前記合焦情報生成手段は、前記相関記憶手段により記憶された前記所定の基準時点よりも後に前記第1の被写体が合焦となる時点を、前記合焦時点とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第1の測距手段に対して測距開始の指示を行う測距開始指示手段と、
前記第1の被写体を検出する検出手段と、
を含み、
前記相関記憶手段は、前記測距開始指示手段による測距開始の指示後に、前記検出手段により前記第1の被写体が最初に検出された時点を、前記所定の基準時点として記憶することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第1の被写体の測距結果に基づいて、前記第1の被写体の移動速度を算出する被写体速度算出手段を含み、
前記合焦情報生成手段は、前記第１の被写体の移動速度及び前記撮影レンズの駆動可能速度に基づいて、前記所定の基準時点と前記合焦時点との時間間隔を算出し、且つ前記合焦情報を２つ以上生成する場合には各々の前記合焦時点同士の時間間隔を算出して、合焦時点の情報と該合焦時点に対応する前記合焦レンズ位置情報とを組み合わせた合焦情報を生成することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第1の測距手段は１つ以上の測距視野を備え、各々の測距視野においてそれぞれ測距を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の測距手段が備える前記測距視野の中から、前記第1の被写体の測距を行う為の測距視野を選択する選択手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記焦点調節制御手段は、前記撮影レンズの駆動を行う駆動手段を含み、
前記駆動手段は、第２の被写体の撮影時において、遅くとも各々の前記合焦時点までには、前記撮影レンズが各々の前記合焦時点に対応する撮影レンズの位置に位置するように、前記合焦情報に基づいて、前記撮影レンズを駆動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動手段による前記撮像レンズの駆動後、各々の前記合焦時点において撮像を行う撮像手段を含むことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
第２の被写体の撮像を行う撮像手段と、
前記第1の被写体の測距結果に基づいて、前記第1の被写体の移動速度を算出する被写体速度算出手段と、
を含み、
前記駆動手段は、前記撮像手段による第２の被写体の撮像中に、前記被写体速度算出手段により算出された前記第１の被写体速度に応じて、前記撮像レンズを駆動することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の被写体の測距を行う第２の測距手段と、
前記第２の測距手段による前記第２の被写体の測距結果に基づいて、前記合焦情報の補正を行う補正手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距手段を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル一眼レフレックスカメラの一般への普及に伴い、一般のユーザであってもデジタル一眼レフレックスカメラを用いて高品質な撮影を行うことが可能となった。
【０００３】
デジタルカメラによる撮影で取得された画像は、例えばＰＣ等を用いて閲覧されることが多い。このような閲覧を行う場合、ユーザは、画像の一部をディスプレイに拡大表示させることができる。
【０００４】
ところで、上述したように画像の一部を拡大表示させる場合、この拡大表示画像は、印刷された写真と比較して、ピントの微妙な甘さ及び被写体ブレ等がより一層目立ってしまう。
【０００５】
特に被写体として動体を撮影する場合には、デジタル一眼レフレックスカメラでは測距後に撮影を行なうことに起因して、測距から撮影までの遅延時間の間に、所望の被写体が移動してピントが甘くなりやすくなる。
【０００６】
この様な事情から、例えば鉄道を撮影する場合であって、単純に近づいてくる被写体を撮影する所謂“迎え射ち”や、遠ざかる被写体を撮影する所謂“追い射ち”を行なう場合には、“置きピン撮影”と称される技術が用いられる。
【０００７】
この“置きピン撮影”とは、三脚にカメラを固定し、撮影構図を決定して所望のピント位置に合わせた状態で被写体の到来を待ち構え、被写体がピント位置を通過するタイミングで撮影を実行する技術である。
【０００８】
しかしながら、当業者には周知であるが、所謂“ジャストにピントが合っている”という状態を、ファインダーを用いて確認することは困難である。また、例えば特別列車を撮影する等の特殊な撮影条件下においては、一瞬の撮影タイミングを逃さない為に過度な緊張等の要因も加わり、当該撮影が失敗に終わる可能性が高くなる。
【０００９】
また、被写体がピント位置付近を通過する際に連写撮影を行なう方法も存在するが、連写間隔によっては、所謂“ジャストピント位置”から外れてしまい、ピントが甘くなってしまう場合もある。
【００１０】
特に新幹線等のように非常に高速で移動する被写体を撮影する場合には、連写撮影を行っても“ジャストピント”を外しやすくなり、また一瞬のタイミングを捉える必要がある為に、更に難易度が高くなる。また、この様に被写体が非常に高速で移動する場合には、露出中の被写体の移動量も当然ながら無視できなくなる。
【００１１】
例えば、時速３００ｋｍで移動する被写体を撮影する場合、１／１０００秒のシャッタースピードで撮影しても、露出中に被写体が約８ｃｍ移動する。所謂“鉄道写真”においては、車両の先頭から後尾まで一様にピントが合っていることが望ましい。従って、被写体の移動速度に応じて、なるべく絞りを利かせつつ、シャッタースピードを速くする調整技術が必要になる。
【００１２】
以上説明したように、所謂“置きピン撮影”においては、被写体によっては、高度な技術を要する。つまり、アマチュアカメラマンにとっては非常に難易度が高い撮影である。
【００１３】
このような事情に鑑みて、容易に移動体の撮影を行なうことを可能とする動体予測ＡＦなる技術が提案されている。例えば、特許文献１には次のような技術が開示されている。
【００１４】
すなわち、特許文献１には、被写体が動体であると判断されると、この被写体の移動速度に合わせた追従速度で合焦レンズ群を一定速度駆動し、レリーズスイッチのオン時点から露光開始までのレリーズタイムラグに基づき、追従速度を補正する補正量を演算する。この補正量演算では、ミラーアップ時間と追従速度に応じたレンズ駆動時間との合算値に基づき補正量を演算し、ミラーアップ時間として前回計測したデータを用いる事を特徴とする自動焦点検出装置が開示されている。
【００１５】
この特許文献１に開示されている技術によれば、被写体が移動体であると判定されると、この被写体の移動速度にあわせた追従速度で合焦レンズ群を一定速度で駆動し、レリーズスイッチのオン時点から、露光開始までのレリーズタイムラグに基づき、追従速度を補正する補正量を演算する。この補正量演算では、ミラーアップ時間と追従速度に応じたレンズアップ時間との合算値に基づいて補正量を演算し、ミラーアップ時間として前回計測したデータを用いる。これにより、被写体が移動体であっても、正確に合焦させることができる。
【特許文献１】特開平６−３３７３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術によれば、撮影中の測距結果を用いて、ミラーアップ時間及び追従速度に応じたレンズの移動量を算出する為に複雑な演算式を解く必要がある。これにより遅延時間が発生し、結果として連写撮影における連写性能の低下を招くという問題が存在する。
【００１７】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、例えば電車や自動車等、移動の軌道が略一定である移動体を被写体とする場合に、連写撮影を行う場合にはその連写枚数を増加させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成する為に、本発明の第１の態様による撮像装置は、第１の被写体の測距を連続して複数回行う第1の測距手段と、前記第１の測距手段による前記第１の被写体の測距結果に基づいて、測距情報と、該測距情報に係る時間情報と、の相関関係を示す相関情報を記憶する相関記憶手段と、前記記憶手段により記憶された前記相関情報に基づいて、前記第1の被写体について、合焦時点の情報と、該合焦時点における撮像レンズの位置を示す合焦レンズ位置情報と、を組み合わせた合焦情報を少なくとも１つ以上生成する合焦情報生成手段と、前記合焦情報生成手段により生成された前記合焦情報に基づいて、第２の被写体に対する焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば電車や自動車等、移動の軌道が略一定である移動体を被写体とする場合に、連写撮影を行う場合にはその連写枚数を増加させることができる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る撮像装置について説明する。なお、本第１実施形態においては撮像装置としてデジタル一眼レフレックスカメラを想定する。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂは、本第１実施形態に係るデジタル一眼レフレックスカメラ（以下、カメラと略称する）の構成を示す図である。詳細には、図１Ａは通常のフォーカス調整時の状態における構成を示す図である。一方、図１Ｂは撮影が行なわれている状態における構成を示す図である。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本第１実施形態に係るカメラは、交換レンズ１０１と、カメラボディ１１０と、を具備する。
【００２３】
前記交換レンズ１０１は、当該カメラボディ１１０の前面に設けられた図示しないカメラマウントを介してカメラボディ１１０に着脱自在に構成されている。そして、この交換レンズ１０１は、フォーカスレンズ１０２及び図示しない撮影光学系と、レンズ駆動部１０３と、レンズＣＰＵ１０４と、フォーカス調整機構１０６と、エンコーダ１０７と、を有する。
【００２４】
前記フォーカスレンズ１０２は、撮影光学系（不図示）に含まれるフォーカス調整の為のレンズである。前記フォーカスレンズ１０２は、レンズ駆動部１０３によってその光軸方向（図１Ａ及び図１Ｂに示す矢印Ａ方向）に駆動され、撮影光学系（不図示）のフォーカス位置調整を行う。これにより、撮影光学系（不図示）を通過した図示しない被写体からの光束は、カメラボディ１１０内の撮像素子１２４上においてピントの合った像を結像する。
【００２５】
前記レンズ駆動部１０３は、レンズＣＰＵ１０４からのパルス信号によりＤＣモータでフォーカスレンズ１０２を駆動する。
【００２６】
前記レンズＣＰＵ１０４は、レンズ駆動部１０３の制御等を行う制御回路である。このレンズＣＰＵ１０４は、通信コネクタ１０５を介してカメラボディ１１０内のシステムコントローラ１２３と通信可能に構成されている。レンズＣＰＵ１０４からシステムコントローラ１２３へは、例えばレンズＣＰＵ１０４に予め記憶された、フォーカスレンズの製造ばらつき情報やフォーカスレンズの収差情報等の各種レンズデータが通信される。
【００２７】
前記フォーカス調整機構１０６は、マニュアルフォーカスモード及びセミオートフォーカスモードにおいて、ユーザが直接にフォーカスレンズ１０２の駆動を制御するための操作機構である。このフォーカス調整機構１０６は、至近側（フォーカスレンズ１０２を含む撮影光学系の主点と結像面の距離が最小。図１Ａ及び図１Ｂにおいては右側）又は無限遠側（フォーカスレンズ１０２を含む撮影光学系の主点と結像面の距離が最大。図１Ａ及び図１Ｂにおいては左側）への駆動方向と駆動量を与えることができる。
【００２８】
前記エンコーダ１０７は、フォーカス調整機構１０６の駆動方向及び駆動量をパルス信号として検出してレンズＣＰＵ１０４に伝達する。レンズＣＰＵ１０４は、エンコーダ１０７からのパルス信号をカウントすることで、駆動量及び駆動方向を検知し、それに応じてフォーカスレンズ１０２が駆動されるようにレンズ駆動部１０３を制御する。
【００２９】
ところで、前記カメラボディ１１０は、メインミラー１１１と、フォーカシングスクリーン１１２と、ペンタプリズム１１３と、接眼レンズ１１４と、サブミラー１１６と、コンデンサレンズ１１７と、全反射ミラー１１８と、セパレータ絞り１１９と、セパレータレンズ１２０と、ＡＦセンサ１２１と、ＡＦコントローラ１２２と、システムコントローラ１２３と、撮像素子１２４と、表示部１２５と、メモリカード１２６と、ロータリースイッチ１２７と、レリーズス釦１２８と、設定スイッチ１２９と、を有する。
【００３０】
なお、前記フォーカシングスクリーン１１２と、前記ペンタプリズム１１３と、前記接眼レンズ１１４と、はファインダー光学系を構成している。同様に、前記コンデンサレンズ１１７と、前記全反射ミラー１１８と、前記セパレータ絞り１１９と、前記セパレータレンズ１２０と、はＡＦ光学系を構成している。
【００３１】
前記メインミラー１１１は、回動可能に構成され、その中央部がハーフミラーで構成されたミラーである。このメインミラー１１１は、ダウン位置（図１−Ａ）にあるときに、交換レンズ１０１を介してカメラボディ１１０内に入射する図示しない被写体からの光束の一部を反射し、一部を透過させる。
【００３２】
前記フォーカシングスクリーン１１２は、メインミラー１１１で反射された光束が結像される。
【００３３】
前記ペンタプリズム１１３は、フォーカシングスクリーン１１２に結像された被写体像を正立像として、接眼レンズ１１４に入射させる。
【００３４】
前記接眼レンズ１１４は、ペンタプリズム１１３からの被写体像を、ユーザが観察可能なように拡大する。このようにして、図示しない被写体の状態を観察することができる。
【００３５】
前記サブミラー１１６は、メインミラー１１１のハーフミラー部の背面に設置され、メインミラー１１１のハーフミラー部を透過した光束をＡＦ光学系の方向に反射する。
【００３６】
前記ＡＦ光学系のコンデンサレンズ１１７は、サブミラー１１６で反射され、図示しない１次結像面に結像した光束を集光して全反射ミラー１１８の方向に入射させる。
【００３７】
前記全反射ミラー１１８は、コンデンサレンズ１１７からの光束をＡＦセンサ１２１の側に反射させる。
【００３８】
前記セパレータ絞り１１９はＡＦセンサ１２１の前面に配され、全反射ミラー１１８からの光束を瞳分割する。
【００３９】
前記セパレータレンズ１２０はセパレータ絞り１１９で瞳分割された光束を集光してＡＦセンサ１２１に再結像させる。
【００４０】
前記ＡＦセンサ１２１は、瞳分割され再結像された視差をもつ被写体像を映像信号に変換する。このＡＦセンサ１２１は、撮影画面内の複数の焦点検出エリアにおける焦点状態を検出可能なように構成されている。
【００４１】
前記ＡＦコントローラ１２２は、ＡＦセンサ１２１から、対をなす映像信号を読み出し、読み出した映像信号より被写体像の２像間隔値を例えば相関演算によって算出する。このＡＦコントローラ１２２により求められた２像間隔値よりデフォーカス量を算出する。また、フォーカス調整時には、複数の測距点に対応して算出されるデフォーカス量の中から、フォーカス調整に使用すべきデフォーカス量を選択し、該選択したデフォーカス量をレンズＣＰＵ１０４に送信する。前記レンズＣＰＵ１０４は、このデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ１０２のフォーカス調整を行う。このようにして駆動制御手段が構成されている。
【００４２】
前記システムコントローラ１２３は、図１のカメラの全体の動作を統括的に制御する。また、このシステムコントローラ１２３は、ＡＦコントローラ１２２により求められた２像間隔値より算出されるデフォーカス量を記憶する記憶手段としてのメモリを有している。
【００４３】
前記撮像素子１２４は、メインミラー１１１が光軸から退避されたときに（図１Ｂ参照）、撮影光学系を介して結像される被写体像を映像信号に変換する。この撮像素子１２４において被写体像が映像信号に変換された場合、システムコントローラ１２３は、撮像素子１２４で得られた映像信号に対して種々の画像処理を施した後、これによって得られる画像を表示部１２５に表示させたり、メモリカード１２６に格納したりする。
【００４４】
前記設定スイッチ１２９は、当該カメラボディ１１０の外装に設けられる設定釦の操作によって状態が切り換わるスイッチであり、ユーザからの各種設定指示をシステムコントローラ１２３に与える。本第１実施形態においては、予備撮影への移行や、予備撮影での結果を基に撮影する本撮影への移行及び、撮影範囲の設定操作も含む。
【００４５】
前記ロータリースイッチ１２７は、当該カメラボディ１１０の外装に設けられ、撮影モードによって目的の機能が切り換わるスイッチであり、可動量をシステムコントローラ１２３に与える。本発明の撮影モードにおいては、撮影範囲の選択に用いる。
【００４６】
前記レリーズ釦１２８は、当該カメラボディ１１０の外装に設けられるレリーズ釦１２８の操作によって状態が切り換わるスイッチであり、ＡＦ開始の指示及び撮像開始の指示をシステムコントローラ１２３に与える。このレリーズ釦１２８は、１ｓｔレリーズスイッチ（不図示）と、２ｎｄレリーズスイッチ（不図示）と、を備えている。レリーズ釦１２８の半押しによって前記１ｓｔレリーズスイッチをオンすることで、ＡＦ開始の指示をシステムコントローラ１２３に与える。そして、レリーズ釦１２８の全押しによって前記２ｎｄレリーズスイッチをオンすることで、撮像開始の指示をシステムコントローラ１２３に与える。
【００４７】
図２は、本第１実施形態に係るカメラの外観斜視図である。図２において、前記交換レンズ１０１に設けられた前記フォーカス調整機構１０６の一部としてのフォーカスリング２０５は、ユーザによって回転操作される。このフォーカスリング２０５の駆動方向及び駆動量はエンコーダ１０７において検出される。
【００４８】
また、ファインダー２０３は、その内部に図１Ａ及び図１Ｂに示す前記接眼レンズ１１４が配されている。ユーザは、このファインダー２０３を覗くことで被写体を観察することができる。
【００４９】
なお、レリーズ釦１２８、設定スイッチ１２９、及びロータリースイッチ１２７は、それぞれ図１Ａ及図１Ｂを参照して説明した各々に対応するスイッチを操作するための操作部材である。
【００５０】
以下、本第１実施形態に係るカメラに特有の処理及びその作用について詳細に説明する。  
本第１実施形態に係るカメラに特徴的な撮影モードとして、“予備撮影モード”及び“本撮影モード”と称する撮影モードが存在する。
【００５１】
前記予備撮影モードにおいては、被写体の動きを測距センサで計測した被写体との距離を順次記録していく。つまり、この予備撮影モードにおいては実際の撮影を行なわない。他方、前記本撮影モードにおいては、前記予備撮影により取得した被写体距離の測定結果に基づいて、効率的なレンズ駆動を行って撮影する。
【００５２】
まず、前記予備撮影時における前記システムコントローラ１２３による制御の流れを、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
まず、ユーザによる前記設定スイッチ１２９の操作で“予備撮影モード”が選択且つ設定されると、レリーズ釦１２８が押圧操作されて前記２ｎｄレリーズスイッチがオンされたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１をＮＯに分岐する場合は、再びステップＳ１０１に移行する。換言すれば、このステップＳ１０１は、前記２ｎｄレリーズスイッチがオンされるのを待つステップである。
【００５４】
このステップＳ１０１をＹＥＳに分岐する場合（前記レリーズ釦１２８が押圧操作されると）、前記システムコントローラ１２３は測距処理を開始する(ステップＳ１０２)。このステップＳ１０２において測距処理が終了すると、前記１ｓｔレリーズスイッチがオンされた時点からの経過時間を計測し、測距結果と共に、当該システムコントローラ１２３内部のメモリ（不図示）に記録する（ステップＳ１０３）。詳細は後述するが、このステップＳ１０３において計測される前記経過時間は、２ｎｄレリーズスイッチがオンされた時点から測距処理を終了した時点までの時間を示す。
【００５５】
続いて、システムコントローラ１２３は、前記レリーズ釦１２８（２ｎｄレリーズスイッチ）がオンされるのを待つ（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４をＮＯに分岐する場合は、前記ステップＳ１０２へ移行する。他方、このステップＳ１０４をＹＥＳに分岐する場合は、当該予備撮影を終了する。
【００５６】
以下、この予備撮影時の撮影視野（ファインダー表示）の一例を、図４Ａ乃至図４Ｆを参照して説明する。本第１実施形態に係るカメラでは、測距点が撮影視野内に１１点配置されている。本例においては、撮影視野内に被写体である電車が高速で横切っている状況で予備撮影を行う。
【００５７】
なお、予備撮影においては、前記ステップＳ１０１においてレリーズ釦１２８がオンされた後、次に前記ステップＳ１０４においてレリーズ釦１２８がオンされるまで、当該カメラから被写体である前記電車までの距離（以降、被写体距離と称する）と、各々の距離時点における時刻（各々の被写体距離に被写体が存在した時刻）と、を記録する。
【００５８】
このように記録した被写体距離と時刻とは、本例においては図５に示すグラフで表される関係になる。なお、図５において横軸に示す時刻Ａ〜Ｆにおける被写体（電車）は、それぞれ図４Ａ〜図４Ｆに示す被写体（電車）に対応している。また、図５に示す番号４〜７は、図４Ａ〜図４Ｆに示す撮影視野内の各測距点の番号に対応している。
【００５９】
図５に示すグラフによれば、被写体距離の変化を認識しやすく、被写体距離の時間的変化を捉えやすい。なお、当然ながら被写体距離の時間的変化から当該被写体の移動速度を算出することができる。本例においては、被写体は一定速度で、測距視野４、５、６、７の順に移動していることが、図５に示すグラフより分かる。
【００６０】
なお、予備撮影モード設定時に、前記設定スイッチ１２９を用いて最初に被写体を検出する測距視野を指定しておけば、意図しない被写体にピントが追従してしまうことを防止することができる。
【００６１】
上述した予備撮影にて取得した測距情報に基づいて、前記システムコントローラ１２３は、図６に示すグラフのような時間と結像面位置との関係を算出する。
【００６２】
具体的には、これらの関係は、当該カメラの起動時に前記レンズＣＰＵ１０４との通信で取得した前記フォーカスレンズ１０２を含む撮影光学系のパラメータに基づいて算出することが可能である。
【００６３】
ここで、結像面位置とは、所望の被写体にピントが合う位置であって、主点から当該位置までの距離を示している。この像面の位置は、被写体との距離から求めることができる。
【００６４】
結像面位置  ＝  （焦点距離）２／被写体距離  −  焦点距離  …  （式１）
図６に示すように、一般に、無限遠側（図６に示すグラフにおいては∞端と記している側）では、被写体距離の変化に対して結像面位置の変化量は小さい。他方、至近側（図６に示すグラフにおいて至近端と記している側）に近づくにつれて結像面位置の変化量は大きくなる。
【００６５】
ここで、オートフォーカス時における測距処理（被写体距離の測定）のシーケンスについて、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
前記システムコントローラ１２３からの指示に従って、前記ＡＦコントローラ１２２が、前記ＡＦセンサ１２１を制御して電荷の蓄積を開始する（ステップＳ２０１）。続いて、前記ＡＦセンサ１２１は電荷の蓄積状況に基づいて、電荷の蓄積が所定の停止レベルを超えると、電荷の蓄積を自動停止する（ステップＳ２０２）。
【００６７】
前記ＡＦコントローラ１２２は、前記ＡＦセンサ１２１における電荷の蓄積の終了を検知すると、前記ＡＦセンサ１２１からセンサデータを読み出す（ステップＳ２０３）。なお、前記ＡＦセンサ１２１の出力はアナログデータの出力であるので、前記ステップＳ２０３におけるセンサデータの読み出しの際にＡ／Ｄ変換を行ってデジタルデータに変換し、当該ＡＦコントローラ１２２内部のメモリに保持する。
【００６８】
そして、前記ＡＦコントローラ１２２は、前記メモリに保持したデータに基づいて、相関値を算出し、デフォーカス量を算出する（ステップＳ２０４）。
【００６９】
ここで、“測距時間”とは、電荷の蓄積開始から蓄積終了までの時間を意味しており、次式により算出する。
【００７０】
（（蓄積開始時間−蓄積終了時間）／２）＋レリーズから蓄積開始までの時間
…（式２）
以下、本撮影時における前記システムコントローラ１２３による制御シーケンスを、図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
ユーザによる前記設定スイッチ１２９の操作により本撮影モードが設定されると、まずユーザによる前記ロータリースイッチ１２７の操作で撮影範囲が決定される（ステップＳ３０１）。
【００７２】
なお、本第１実施形態においては、撮影範囲の初期値として無限遠端から至近端までの範囲を設定している。しかしながら、前記ステップＳ３０１におけるユーザによる前記ロータリースイッチ１２７の操作により、この撮影範囲を変更することができる。
【００７３】
図９は、ファインダー表示（撮影視野）に撮影範囲を表すインジケータ表示５０１（撮影範囲５０１Ａ）を重畳した一表示例を示す図である。実際の本撮影時においては、ユーザは図９に示すような表示をファインダー２０３で確認しながら、前記設定スイッチ１２９及び前記ロータリースイッチ１２７を操作して、所望の撮影範囲を決定する。
【００７４】
続いて、前記システムコントローラ１２３は、前記ステップＳ３０１において決定された撮影範囲に基づいて、撮影位置を算出する（ステップＳ３０２）。この撮影位置は、被写体の移動速度、レンズ駆動速度、及び撮影範囲により決定されるものであり、撮影間隔や枚数とは異なる。
【００７５】
図１０は、結像面位置と時間との関係を示す図である。被写体である電車が駆動前レンズ位置Ｌ１に対応する位置を通過すると、前記フォーカスレンズ１０２の駆動を開始させる。このときのデフォーカス量をΔｄｆ３とすると、図１０に示すように駆動後レンズ位置Ｌ２に対応する位置に前記電車が到達する前に、前記フォーカスレンズ１０２を予め駆動後レンズ位置Ｌ２に駆動して停止させておく。
【００７６】
図１１は、被写体である電車の移動速度（被写体速度）と、前記フォーカスレンズ１０２の駆動速度と、の関係から撮影間隔を求める場合の、“結像面移動速度−時間”のグラフを示す図である。結像面移動速度は、被写体の動きに合わせて、ピントが合う位置はずれるが、このずれの移動速度のことである。被写体との距離がわかれば、（式１）をもとに求めることができる。
【００７７】
但し、被写体速度を一定とし、前記フォーカスレンズ１０２の駆動制御は、一般的な台形制御を行なうものとする。
【００７８】
ここで、被写体である電車の移動量は、図１１において正方形で示され右上がり斜線のハッチングが施された領域５０３の面積が対応する。また、前記フォーカスレンズ１０２の移動量は、図１１において台形で示され右下がり斜線のハッチングが施された領域５０５の面積が対応する。
【００７９】
なお、前記レンズ駆動部１０３にＤＣモータを使用した場合は、図１１に示すようにモータの励磁時間や、停止判定に要する停止判定時間が大きくなる。しかしながら、前記レンズ駆動部１０３に超音波アクチュエータを使用した場合は、前記励磁時間及び前記停止判定時間をほぼ０にすることができる。
【００８０】
本制御においては、前記フォーカスレンズ１０２の移動量を示す前記領域５０５の面積と、被写体である電車の移動量を示す前記領域５０３の面積と、が等しくなるように制御し、且つ上述した前記フォーカスレンズ１０２の停止が、次の撮影開始時刻よりも先に為されるように制御する。
【００８１】
このように制御することで、被写体である電車が次の撮影開始時刻に対応する位置に到達する時刻よりも前に、前記フォーカスレンズ１０２を、次の撮影開始時刻に対応するレンズ位置に駆動可能なデフォーカス量を算出することができる。
【００８２】
なお、前記フォーカスレンズ１０２の駆動速度の最大値Ｆｔ、及び加速時並びに減速時のグラフの傾きは、交換レンズ１０１に特有のものであり、事前に前記レンズＣＰＵ１０４との通信により取得することができる。
【００８３】
以上説明した処理により、撮影の際のフォーカスレンズ１０２の適切なレンズ位置を算出することができる。例えば、図６に示す例では、同図に示すグラフから分かるように、撮影範囲内で３回の撮影をすることができる。
【００８４】
前記ステップＳ３０２において撮影位置を算出した後、前記レリーズ釦１２８が押圧操作されたか否かを判断する（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３をＮＯに分岐する場合は、再びステップＳ３０３に戻る。つまり、このステップＳ３０３は、前記レリーズ釦１２８が押圧操作されるのを待つステップである。
【００８５】
前記ステップＳ３０３をＹＥＳに分岐する場合、測距を開始する（ステップＳ３０４）。ここで、上述した予備撮影時に記録した被写体距離にある被写体を確認（認識）できたか否かを判断する（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５をＮＯに分岐する場合は、上記ステップＳ３０４へ移行する。
【００８６】
一方、前記ステップＳ３０５をＹＥＳに分岐する場合には、撮影タイミング算出処理を行う（ステップＳ３０６）。具体的には、このステップＳ３０６における撮影タイミング算出処理においては、図６を参照して説明した関係より、次の（直近の）撮影開始位置までの時間を算出する。
【００８７】
続いて、前記ステップＳ３０６において算出した時間が十分に長く（所定の閾値よりも長く）、再度測距を行う時間的余裕があるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。このステップＳ３０７をＹＥＳに分岐する場合には、前記ステップＳ３０４へ移行する。
【００８８】
前記ステップＳ３０７をＮＯに分岐する場合には、撮影処理を行う（ステップＳ３０８）。すなわち、前記ステップＳ３０６において算出した撮影タイミングで撮影を行なう。そして、当該撮影が最後の撮影であるか否かを判断する（ステップＳ３０９）。このステップＳ３０９をＹＥＳに分岐する場合は、当該本撮影の処理を終了する。
【００８９】
他方、前記ステップＳ３０９をＮＯに分岐する場合は、次の撮影位置まで前記フォーカスレンズ１０２を駆動する（ステップＳ３１０）。そして、このフォーカスレンズ１０２の駆動と並行して測距を開始し（ステップＳ３１１）、前記ステップＳ３０６へ移行して、次の撮影タイミング算出処理を行う。
【００９０】
図１２Ａは、本第１実施形態に係るカメラの本撮影において、連続撮影を行う場合のカメラ各部の動作を時系列的に示す模式図である。一方、図１２Ｂは従来のカメラの動体予測ＡＦ時における連続撮影時のカメラ各部の動作を時系列的に示す模式図である。
【００９１】
図１２Ａに示すように本第１実施形態に係るカメラでは、上述した予備撮影モードの処理によって、次の撮影における前記フォーカスレンズ１０２のレンズ位置が決定している。この為、撮影による露出後に前記メインミラー１１１をダウンさせると共に前記フォーカスレンズ１０２の駆動を行うことが可能となる。一方、従来のカメラの動体予測ＡＦにおいては、図１２Ｂに示すように、撮影による露出後に前記メインミラー１１１をダウンさせると共に前記フォーカスレンズ１０２の駆動を行うことができない。
【００９２】
また、本第１実施形態に係るカメラでは、図１２Ａに示すように前記フォーカスレンズ１０２の駆動中にＡＦ処理を行っている。すなわち、フォーカスレンズ１０２の駆動中に測距を並行して行う際に、該測距結果を用いて、前記予備撮影モードで取得した測距結果を補正することで、より合焦精度を高めることができる。一方、図１２Ｂに示すように、従来のカメラの動体予測ＡＦでは、ＡＦ結果をもとに次の撮影での被写体の位置を算出するため、前記フォーカスレンズ１０２の駆動中にＡＦ処理を行うこと合焦精度に影響を及ぼすおそれがある。この点からも、本第１実施形態に係るカメラの方が、従来のカメラの動体予測ＡＦよりも合焦精度を維持したまま、高速に連続撮影を行えることがわかる。
【００９３】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、例えば電車や自動車等の高速で移動し且つ該移動の軌道が略一定である移動体を被写体とする場合に、良好なピント精度で撮影を行うことができ、且つ連写撮影を行う場合にはその連写枚数を増加させることができる撮像装置を提供することができる。
【００９４】
すなわち、上述した予備撮影により取得した被写体の移動に係る情報を用いて本撮影を行うので、本撮影時には既にフォーカスレンズ１０２の駆動位置が決定している為、撮影時の効率的なフォーカスレンズ１０２の駆動が可能になる。
【００９５】
従って、連続撮影を行う際の連続撮影枚数の増加、及び撮影におけるピント精度の向上を実現することができる。
【００９６】
より具体的には、本撮影時には、所定の周期ごとに測距を行い、その測距結果と、記録されている予備撮影時の測距結果と、を用いて、現在のフォーカスレンズ１０２の位置に対応する合焦位置に被写体が到達するタイミングを算出し、この算出したタイミングで、前記システムコントローラ１２３が、撮影の開始を指示する。
【００９７】
以上説明したように、本第１実施形態に係る撮像装置によれば、例えばＦ１などの高速な被写体を撮影する場合であっても、シャッター速度を上げずに被写体ブレを防止することが可能となる。
【００９８】
［第２実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第２実施形態に係るカメラについて説明する。なお、第１実施形態に係るカメラとの相違点である本撮影モードの処理を中心に説明し、重複する説明は省略する。
【００９９】
図１３は、本第２実施形態に係るカメラの本撮影モード時の前記システムコントローラ１２３による制御シーケンスのフローチャートを示す図である。
【０１００】
図１４は、図６と同様、被写体の移動による結像面位置の時間的変化を示す図である。図１４においてΔｄｆ４で示す結像面位置の変化量は、露出中の被写体の移動量を表している。そして、この露出中の被写体の移動量（結像面位置の変化量）が、被写体ブレの原因となる。ここで、露出時間は、被写体の輝度や設定されたシャッタースピードの値等により決定される。
【０１０１】
図１５は、露出中に前記フォーカスレンズ１０２を駆動させた場合の結像面位置の時間的変化を示す図である。なお、図１５に示す例では励磁時間を考慮に入れ、露出中にΔｄｆ５だけ結像面位置を移動するように制御をおこなっている。
【０１０２】
ユーザによる前記設定スイッチ１２９の操作により本撮影モードが設定されると、まずユーザによる前記ロータリースイッチ１２７の操作で撮影範囲が決定される（ステップＳ４０１）。
【０１０３】
なお、本第１実施形態においては、撮影範囲の初期値として無限遠端から至近端までの範囲を設定している。しかしながら、前記ステップＳ３０１におけるユーザによる前記ロータリースイッチ１２７の操作により、この撮影範囲を変更することができる。
【０１０４】
なお、前記フォーカスレンズ１０２の位置の初期状態は、当該時点における前記フォーカスレンズ１０２の位置である。この位置は、前記フォーカスリング２０５を回転操作することで調整可能である。
【０１０５】
続いて、前記レリーズ釦１２８が押圧操作されたか否かを判断する（ステップＳ４０２）。このステップＳ４０２をＮＯに分岐する場合は、再びステップＳ４０１に戻る。つまり、このステップＳ４０２は、前記レリーズ釦１２８が押圧操作されるのを待つステップである。
【０１０６】
他方、前記ステップＳ４０２をＹＥＳに分岐する場合、測距を開始する（ステップＳ４０３）。ここで、上述した予備撮影時に記録した被写体距離にある被写体を確認（認識）できたか否かを判断する（ステップＳ４０４）。このステップＳ４０４をＮＯに分岐する場合は、上記ステップＳ４０３へ移行する。
【０１０７】
前記ステップＳ４０４をＹＥＳに分岐する場合、撮影タイミング算出処理を行う（ステップＳ４０５）。具体的には、この撮影タイミング算出処理とは、図１４及び図１５を参照して説明した関係より、次の（直近の）撮影開始位置まで前記フォーカスレンズ１０２を駆動する為の時間を算出する。
【０１０８】
そして、前記ステップＳ４０５において算出した時間が十分に長く（所定の閾値よりも長く）、再度測距を行う時間的余裕があるか否かを判断する（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０６をＹＥＳに分岐する場合には、前記ステップＳ４０３へ移行する。
【０１０９】
前記ステップＳ４０６をＮＯに分岐する場合には、算出したデフォーカス量（図１５を参照して説明した結像面位置の変化量Δｄｆ５）に基づいて、前記フォーカスレンズ１０２を駆動する（ステップＳ４０７）。そして、撮影処理を行い（ステップＳ４０８）、当該本撮影モードにおける処理を終了する。
【０１１０】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係る撮像装置と同様の効果を奏する上に、予備撮影により取得した被写体の動きを基に、露出中における被写体の動きから結像面位置の移動量を算出し、この算出結果に基づいて前記フォーカスレンズ１０２を駆動する為、被写体にピントが合った状態（精度の良い合焦状態）を維持できる撮像装置を提供することができる。
【０１１１】
以上、第１実施形態乃至第２実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施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、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【０１１２】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【０１１３】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【０１１４】
（１）  第１の被写体の測距を時間的に連続して複数回行う第1の測距手段と、
前記第１の測距手段による前記第１の被写体の測距結果に基づいて、測距情報と、該測距情報に係る時間情報と、の相関関係を示す相関情報を記憶する相関記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された前記相関情報に基づいて、前記第1の被写体について、合焦時点の情報と、該合焦時点における撮像レンズの位置を示す合焦レンズ位置情報と、を組み合わせた合焦情報を少なくとも１つ以上生成する合焦情報生成手段と、
前記合焦情報生成手段により生成された前記合焦情報に基づいて、第２の被写体に対する焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、
複数の測距視野の中から、前記第１の被写体の測距を行う為の測距視野を選択する選択手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【０１１５】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の撮像装置に関する実施形態は、例えば第１実施形態及び第２実施形態が対応する。これらの実施形態において、前記第１測距手段は例えばＡＦセンサ１２１が対応し、前記相関記憶手段は例えばＡＦコントローラ１２２内の演算結果格納用のメモリやシステムコントローラ１２３のチップ内部のワークメモリが対応し、前記合焦情報生成手段及び前記焦点調節制御手段は例えばシステムコントローラ１２３が対応し、前記選択手段は、例えば設定スイッチ１２９が対応する。
【０１１６】
（作用効果）
事前に予備撮影を行なって測距を繰り返し行い、測距結果と経過時間とを記録する。本撮影においては、予備撮影で記録した被写体の移動に係る情報を用いてフォーカス調整をしつつ撮影を行なう。このように、事前に記録した測距結果を用いてピント調整を行う為、例えば鉄道等の常に同じ軌道上を移動する被写体に対しては効率的なフォーカスレンズの駆動が行なえる。
【０１１７】
また、予備撮影において前記選択手段により指定された測距視野の測距情報のみを記録する為、目的の被写体を選択できる。従って、例えば撮影視野内に複数の移動体が存在する場合でも、目的の被写体以外の移動体の影響を受けずに撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係るデジタル一眼レフレックスカメラの構成を示す図。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係るデジタル一眼レフレックスカメラの構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るカメラの外観斜視図。
【図３】予備撮影時におけるシステムコントローラによる制御シーケンスのフローチャートを示す図。
【図４Ａ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図４Ｂ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図４Ｃ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図４Ｄ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図４Ｅ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図４Ｆ】予備撮影時の撮影視野の一例を示す図。
【図５】被写体距離と時刻との関係のグラフを示す図。
【図６】時間と結像面位置との関係のグラフを示す。
【図７】オートフォーカス時における測距処理（被写体との距離の測定）のシーケンスのフローチャートを示す図。
【図８】本撮影時におけるシステムコントローラによる制御シーケンスのフローチャートを示す図。
【図９】ファインダー表示（撮影視野）に撮影範囲のインジケータ表示を重畳した一表示例を示す図。
【図１０】結像面位置と時間との関係を示す図。
【図１１】被写体である電車の移動速度とフォーカスレンズの駆動速度との関係から撮影間隔を求める場合の関係を示す図。
【図１２Ａ】本撮影における連続撮影時のカメラ各部の動作を時系列的に示す模式図で。
【図１２Ｂ】従来のカメラの動体予測ＡＦ時における連続撮影時のカメラ各部の動作を時系列的に示す模式図。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るカメラの本撮影時におけるシステムコントローラによる制御シーケンスのフローチャートを示す図。
【図１４】被写体の移動による結像面位置の時間的変化を示す図。
【図１５】露出中にフォーカスレンズを駆動させた場合の結像面位置の時間的変化を示す図。
【符号の説明】
【０１１９】
１０１…交換レンズ、  １０２…フォーカスレンズ、  １０３…レンズ駆動部、  １０４…レンズＣＰＵ、  １０５…通信コネクタ、  １０６…フォーカス調整機構、  １０７…エンコーダ、  １１０…カメラボディ、  １１１…メインミラー、  １１２…フォーカシングスクリーン、  １１３…ペンタプリズム、  １１４…接眼レンズ、  １１５…重畳部、  １１６…サブミラー、  １１７…コンデンサレンズ、  １１８…全反射ミラー、  １２０…セパレータレンズ、  １２１…ＡＦセンサ、  １２２…ＡＦコントローラ、  １２３…システムコントローラ、  １２４…撮像素子、  １２５…表示部、  １２６…メモリカード、  １２７…ロータリースイッチ、  １２８…レリーズ釦、  １２９…設定スイッチ、  ２０３…ファインダー、  ２０５…フォーカスリング、  ５０１…インジケータ表示。
【図１Ａ】
2009229928.tif 000003
【図１Ｂ】
2009229928.tif 000004
【図２】
2009229928.tif 000005
【図３】
2009229928.tif 000006
【図４Ａ】
2009229928.tif 000007
【図４Ｂ】
2009229928.tif 000008
【図４Ｃ】
2009229928.tif 000009
【図４Ｄ】
2009229928.tif 000010
【図４Ｅ】
2009229928.tif 000011
【図４Ｆ】
2009229928.tif 000012
【図５】
2009229928.tif 000013
【図６】
2009229928.tif 000014
【図７】
2009229928.tif 000015
【図８】
2009229928.tif 000016
【図９】
2009229928.tif 000017
【図１０】
2009229928.tif 000018
【図１１】
2009229928.tif 000019
【図１２Ａ】
2009229928.tif 000020
【図１２Ｂ】
2009229928.tif 000021
【図１３】
2009229928.tif 000022
【図１４】
2009229928.tif 000023
【図１５】
2009229928.tif 000024