(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体までの距離を検出する測距部と、
前記移動体の移動方向に応じて変化する装置の角度または角速度を検出する角度検出部と、
前記測距部の検出出力及び前記角度検出部の検出出力に基づいて前記移動体の移動軌跡を求め、該移動軌跡に基づいて前記移動体までの距離の変化を予測する予測演算部と
を含む予測測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の予測測距装置において、
前記測距部は、
装置の光学系による移動体の結像状態を検出する焦点検出部と、
装置の光学系の光軸方向の調節量を検出する調節量検出部とを備えること
を特徴とする予測測距装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の予測測距装置において、
前記予測演算部は、前記測距部の検出出力と前記角度検出部の検出出力に基づいて、前記移動体の移動方向及び移動速度を算出する移動体速度演算部を備えること
を特徴とする予測測距装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の予測測距装置において、
前記角度検出部は、
角速度の信号を出力する角速度センサと、
前記角速度センサの出力を積分して、角度変化量を算出する角度演算部とを備えること
を特徴とする予測測距装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の予測測距装置において、
前記角度検出部は、前記測距部の測距タイミングに同期して、前記角度変化量を算出する
ことを特徴とする予測測距装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の予測測距装置において、
前記測距部は、所定の時刻ｔ０及びｔ１における移動体までの距離Ｒ０及びＲ１を検出し、
前記角度検出部は、前記所定の時刻ｔ０からｔ１にかけての移動体の方向の変化量θ１を検出する
ことを特徴とする予測測距装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の予測測距装置と、
装置の光学系の結像状態を調節する合焦駆動部と、
前記予測測距装置の出力に基づいて、前記合焦駆動部の動作を制御する合焦制御部と
を
含む撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動する物体までの撮影距離を予測して測定する予測測距装置、及び、その予測測距を撮影光学系の結像状態を調節可能なＡＦ制御に適用した撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＦカメラは、焦点検出装置からの過去数回のデフォーカス量に基づいて、被写体が移動しているか否かを判定し、移動していると判定した場合には、過去数回のデフォーカス量に基づいて、被写体の動きを予測して、その動きに追従するように、焦点検出装置のデフォーカス量を補正しており、移動している被写体に対しても合焦し続けるようにした予測駆動ＡＦ装置を備えたものが知られている（例えば、特開昭６３−１４８２１８号，特開平３−２５６０１５号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の予測駆動ＡＦ装置は、斜め方向から接近してくる被写体に対しては、撮影距離の変化が等速（直線的）ではないために、予測演算に誤差が生ずるという問題があった。
【０００４】
本発明は、斜め方向に移動する移動体の距離変化を、簡単な演算によって、正確に予測して測定できる予測測距装置及び撮影装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、移動体までの距離を検出する測距部と、前記移動体の移動方向に応じて変化する装置の角度または角速度を検出する角度検出部と、前記測距部の検出出力及び前記角度検出部の検出出力に基づいて前記移動体の移動軌跡を求め、該移動軌跡に基づいて前記移動体までの距離の変化を予測する予測演算部とを含む予測測距装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の予測測距装置において、前記測距部は、装置の光学系による移動体の結像状態を検出する焦点検出部と、装置の光学系の光軸方向の調節量を検出する調節量検出部とを備えることを特徴する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の予測測距装置において、前記予測演算部は、前記測距部の検出出力と前記角度検出部の検出出力に基づいて、前記移動体の移動方向及び移動速度を算出する移動体速度演算部を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の予測測距装置において、前記角度検出部は、角速度の信号を出力する角速度センサと、前記角速度センサの出力を積分して、角度変化量を算出する角度演算部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の予測測距装置において、前記角度検出部は、前記測距部の測距タイミングに同期して、前記角度変化量を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の予測測距装置において、前記測距部は、所定の時刻ｔ０及びｔ１における移動体までの距離Ｒ０及びＲ１を検出し、前記角度検出部は、前記所定の時刻ｔ０からｔ１にかけての移動体の方向の変化量θ１を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の予測測距装置と、装置の光学系の結像状態を調節する合焦駆動部と、前記予測測距装置の出力に基づいて、前記合焦駆動部の動作を制御する合焦制御部とを含む撮影装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面などを参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を適用したカメラの第１実施形態の構成を示す図である。
カメラＣＰＵユニット１は、カメラ全体の作動を制御する部分であり、ブレ検出部３や測距部４などからの各情報に基づく各種の演算処理、判断処理や、レンズ合焦駆動部５などの駆動制御を行なう。また、演算に必要な所定値等を記憶しておく不揮発性のメモリ素子（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等）を備えている。
【００１４】
撮影レンズ２は、合焦光学系やブレ補正光学系などを含む撮影光学系を構成するレンズ群であり、本実施形態では、簡単のため１枚レンズで図示するが、この限りではない。
ブレ検出部３は、カメラのブレを検出する部分であり、カメラの左右方向のＸ軸（図では紙面垂直方向）及び上下方向のＹ軸（紙面でも上下方向）に関する角速度を検出するピッチ角速度センサ３ａ（Ｘ軸まわりの角速度を検出）及びヨー角速度センサ３ｂ（Ｙ軸まわりの角速度を検出）からなり、それぞれのセンサ３ａ，３ｂからの検出出力は、増幅回路等の適切な処理回路を通した後に、カメラＣＰＵユニット１に出力される。
【００１５】
両角速度センサ３ａ，３ｂは、既に知られている圧電振動ジャイロ等の小型角速度センサが好適に用いられる。近年、角速度を検出できるジャイロセンサの技術進展が著しく、いわゆるブレ補正カメラ等に搭載可能な小型高性能のジャイロセンサが開発されている。このようなジャイロセンサを用いれば、カメラ撮影方向の角度変化（方向変化）を検出することが可能であり、カメラが向けられる方向の変化、つまり移動被写体の方向変化を検出することができる。
【００１６】
測距部４は、被写体までの撮影距離を検出する部分であり、コンパクトカメラ等で一般的な三角測距式の光学的測距センサが好適に用いられる。また、音波式の測距装置であってもよい。
レンズ合焦駆動部５は、撮影レンズ２の少なくとも一部を光軸方向に駆動し、撮影レンズ２の焦点状態を調節する部分であり、カメラＣＰＵユニット１によって合焦駆動制御される。ここでは、ＤＣモータによってカム筒を回転させ、撮影レンズ２を光軸方向に移動させる機構が用いられている。
【００１７】
レンズ位置検出部６は、レンズ合焦駆動部５によって駆動させられた撮影レンズ２の光軸方向の位置を検出する部分であり、その検出信号は、カメラＣＰＵユニット１に出力される。このレンズ位置検出部６は、前述したレンズ合焦駆動部５を構成するカム筒の回転位置をエンコーダ（光学的ロータリエンコーダやグレイコード導通パターンと導電ブラシ等によって構成される）によって読み取るようにすることができる。
カメラＣＰＵユニット１は、レンズ位置検出部６の検出結果に基づいて、測距部４で検出した被写体までの撮影距離に対して、撮影レンズ２の位置が適正であるか否かを判断する。
【００１８】
図２は、第１実施形態に係るカメラの動作を説明するフロー図である。
カメラＣＰＵユニット１は、カメラの電源スイッチ（不図示）がＯＮしたか、又は、レリーズ半押しスイッチ（不図示）がＯＮしたことを検出して、ステップ（以下Ｓと略す）１００からカメラの一連の撮影準備動作を開始させる。
以下の説明では、各ステップは、断りの無い場合にはカメラＣＰＵユニット１で行われる。
【００１９】
Ｓ１１０において、レリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮとなっているか否かを判断する。レリーズ全押しスイッチがＯＮであれば、撮影者によって露光動作開始が指示されていることになるので、Ｓ４００の露光ルーチンに進む。レリーズ全押しスイッチがＯＮでないときには、露光開始ではないので、Ｓ１２０以下に進み、合焦駆動等の撮影準備動作を続ける。
なお、Ｓ４００以下の露光ルーチンは、従来からのカメラの動作に準じるので、ここでは、説明を省略する。
【００２０】
Ｓ１２０において、測距部４に被写体までの撮影距離を検出させ、測距情報を記憶する。
Ｓ１３０において、先のＳ１２０で検出した測距情報が初回の測距情報であるか否かを判定する。Ｓ１２０で行われた測距が初回の測距動作である場合には、Ｓ１３０からＳ１５０に進み、Ｓ１５０において、ブレ検出部３からの信号で算出する角度位置情報をリセットする（角度位置＝０とする）。
【００２１】
一方、Ｓ１３０において、２回目以降の測距情報であると判定された場合には、Ｓ１３０からＳ１４０に進み、Ｓ１４０において、ブレ検出部３からの検出信号に基づくカメラ撮影方向の変化量を演算し、角度位置情報を記憶する。
なお、ここで演算する角度位置は、Ｓ１２０で測距するタイミングと同期して行われる。つまり、測距情報と角度位置情報とは、同一時刻に得られる情報とする。
【００２２】
Ｓ１６０において、これまでに得られた測距情報及び角度位置情報に基づいて、被写体の移動経路及び移動速度を算出する。
以下に、被写体の移動経路及び移動速度を算出する手順について説明する。
【００２３】
図３は、第１実施形態に係るカメラの移動体に対する測距値の変化を説明する図である。
時刻ｔ０に測距を行い、測距値Ｒ０を得たとする。図３で示すように、このときの被写体位置（座標）を、
（Ｘ０，Ｙ０）＝（Ｒ０，０）  ・・・（式１−１）
とする。つまり、撮影位置を原点とするＸＹ座標系を設定し、このＸ軸上「Ｒ０」の距離の地点としてやる。また、この時点で（Ｓ１５０）、ブレ検出部３からの信号で算出する角度位置情報をリセットする（角度位置＝０とする）。
【００２４】
次に、ｄｔ時間後の時刻ｔ１に測距を行い、測距値Ｒ１を得たとする。また、ブレ検出部３からの信号に基づいて、時刻ｔ０からｔ１までの角速度信号を積分し、角度変化量θ１を算出する。
時刻ｔ１の被写体位置（座標）は、
（Ｘ１，Ｙ１）＝（Ｒ１・ｃｏｓθ１，Ｒ１・ｓｉｎθ１）  ・・・（式１−２）
である。
また、被写体の移動速度は、等速度であると仮定して、Ｘ方向及びＹ方向の速度成分が、
0003791068.tif 000002
となる。先に定めたＸＹ座標系の「Ｘ切片」は、ｔ０時の被写体位置である（Ｒ０，０）である。
上記演算により、撮影装置に対する被写体の移動経路が求められる。
【００２５】
時刻ｔ１から更にｄｔ時間後の時刻ｔ２の被写体位置（座標）は、
0003791068.tif 000003
になる。このときの被写体までの距離は、
Ｒ２＝ＳＱＲＴ｛（２・Ｒ１・ｃｏｓθ１−Ｒ０）2 ＋（２・Ｒ１・ｓｉｎθ１）2 ｝  （ただし、ＳＱＲＴ：平方根を表す）  ・・・（式１−５）
となる。
ここで、被写体の移動経路を考慮せず、時刻ｔ０及びｔ１における撮影距離Ｒ０、Ｒ１のみの情報から時刻ｔ２における撮影距離を算出した場合に、この算出値をＲ２’とすれば、
Ｒ２’＝２・Ｒ１−Ｒ０  ・・・（式１−６）
になり、先のθ１＝０の時にはＲ２＝Ｒ２’となるが、それ以外では異なる値となる。
【００２６】
以下、時刻ｔ０からｎ×ｄｔ時間後の時刻ｔｎにおける被写体位置（座標）は、
（Ｘｎ，Ｙｎ）＝（ｎ・Ｒ１・ｃｏｓθ１−（ｎ−１）・Ｒ０，ｎ・Ｒ１・ｓｉｎθ１）  ・・・（式１−７）
になり、このときの被写体までの距離は、
Ｒｎ＝ＳＱＲＴ［｛ｎ・Ｒ１・ｃｏｓθ１−（ｎ−１）・Ｒ０｝2 ＋（ｎ・Ｒ１・ｓｉｎθ１）2 ］  ・・・（式１−８）
となる。
【００２７】
ここで、先の図２の説明に戻る。Ｓ１７０において、Ｓ１６０で算出した被写体の移動経路、移動速度、ある時刻に予想される被写体位置と、被写体までの距離に基づいて、レンズ合焦駆動部５を制御して撮影レンズ２の合焦駆動を行わせる。
Ｓ１７０において、合焦駆動をさせた後に、Ｓ１１０に戻り、再びレリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮか否かを判断して、撮影者による露光動作開始指示の有無を判定する。以下、露光動作に移行しない場合には、先に説明したＳ１２０以下のフローを繰り返す。
【００２８】
以上のように、第１実施形態によれば、被写体までの測距情報及び角度位置情報を用いて、移動する被写体の正確な距離変化を演算により求めることができ、その演算の結果に基づいた正確な合焦駆動を行える。これらによって、特に、斜め方向に移動する被写体の撮影に対して良好な画像を得ることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
図４は、本発明を適用したカメラの第２実施形態の構成を示す図である。
図４に示した一眼レフカメラは、図１で説明したカメラの測距部４の代わりに撮影レンズ２を通して得られる被写体像の焦点位置を検出する焦点検出部８を有している。
カメラＣＰＵユニット１，撮影レンズ２，ブレ検出部３，レンズ合焦駆動部５，レンズ位置検出部６は、図１の実施形態と同じであるので、以下、図１と異なる部分のみ説明する。
【００３０】
ミラー部７は、撮影レンズ２を透過した被写体光をファインダスクリーンと焦点検出部８（後述）に、それぞれ導くミラーであり、半透ミラーであるメインミラーと、反射ミラーであるサブミラーとから構成されている。
【００３１】
焦点検出部８は、撮影レンズ２を通して得られる被写体像の焦点位置を検出する部分であり、ここでは、分割瞳方式の焦点検出装置が用いられている。
【００３２】
レンズ位置検出部６は、レンズ合焦駆動部５によって駆動させられた撮影レンズ２の光軸方向の位置を検出する。カメラＣＰＵユニット１は、その検出結果に基づいて、測距部４によって検出した被写体までの撮影距離に対して、撮影レンズ２の位置が適正であるか否かをモニタする。
【００３３】
ここで、本実施形態のカメラＣＰＵユニット１は、焦点検出部８から得られる焦点位置情報及びレンズ位置検出部６から得られるレンズ位置情報から、被写体までの距離を演算によって求める。この演算は、レンズの焦点距離及び焦点位置が分かれば、幾何光学的に簡単に行なうことができる。
【００３４】
また、撮影レンズ２がズームレンズであって、撮影時のレンズの焦点距離が変化する可能性がある場合は、レンズ位置検出部６に、ズーム位置検出部（不図示）をさらに追加して、先の図３や数式の箇所で説明した時刻ｔ０、ｔ１等の焦点検出部８による焦点位置検出時刻における、撮影レンズ２の実焦点距離の情報を得られるようにすればよい。このようにすれば、カメラＣＰＵユニット１は、各時刻における被写体までの距離を演算することが可能となる。
【００３５】
第２実施形態によれば、被写体までの距離を焦点検出出力及び撮影レンズの位置情報によって得られるようにしたので、焦点検出部を有するＡＦ一眼レフカメラにも、本発明を容易に適用できる。
【００３６】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係るカメラの動作を説明するフロー図である。
なお、第３実施形態は、第１実施形態の構成を示す図１と同様に表わすことができるので、図示を省略して、図１を参照して説明する。
カメラＣＰＵユニット１は、カメラの電源スイッチ（不図示）がＯＮしたか、又は、レリーズ半押しスイッチ（不図示）がＯＮしたことを検出して、ステップ（以下Ｓと略す）１００からカメラの一連の撮影準備動作を開始させる。
以下の説明では、各ステップは、断りの無い場合にはカメラＣＰＵユニット１で行われる。
【００３７】
Ｓ２１０において、レリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮとなっているか否かを判断する。レリーズ全押しスイッチがＯＮであれば、撮影者によって露光動作開始が指示されていることになるので、Ｓ４００の露光ルーチンに進む。レリーズ全押しスイッチがＯＮでないときには、露光開始ではないので、Ｓ２２０以下に進み、合焦駆動等の撮影準備動作を続ける。
なお、Ｓ４００以下の露光ルーチンは、従来からのカメラの動作に準じるので、ここでは、説明を省略する。
【００３８】
Ｓ２２０において、測距部４に被写体までの撮影距離を検出させ、測距情報を記憶する。たとえば、時刻ｔ０において、最初に測距した被写体距離をＲ０とする。
Ｓ２３０を最初に通過するときに、つまり、先のＳ２２０で検出した測距情報が初回の測距情報であるときには、被写体までの距離変化について測定及び演算が不能であるので、本ステップでは演算を行わずに通過する。
【００３９】
次に、Ｓ２４０において、ブレ検出部３に角速度を検出させ、カメラに加えられる角速度の情報を記憶する。例えば、時刻ｔ０’（ｔ０と同時であってもよいし、違っていてもよい）において、最初に検出した角速度をω０とする。
Ｓ２５０からＳ２８０までの判定及び補正のステップも、Ｓ２３０と同様に、最初に通過するときは、角速度の変化について判定不能であるので、これらのステップでは、演算を行わずに通過する。
【００４０】
Ｓ２９０において、先のＳ２２０で得られた被写体までの距離情報に基づいて、レンズ合焦駆動部５の合焦動制御を行って、撮影レンズ２の焦点位置を調節する。
【００４１】
次に、２回目以降のルーチンについて説明する。
Ｓ２１０、Ｓ２２０を実行し、Ｓ２３０では、これまでに得られた測距情報に基づいて、近づいてくる被写体までの距離変化の速度を算出する。２回目以降のルーチンにおいて、Ｓ２３０で行われる演算は、以下の式による。
１つ前のルーチンにおいて、時刻ｔ０で測距した被写体距離をＲ０とする。今回のルーチンにおいて、時刻ｔ１で測距した被写体距離をＲ１とする。前回の測距から今回の測距までの時間をｄｔとすれば、被写体までの距離変化の速度ｄＲ／ｄｔは、次式のようになる。
ｄＲ／ｄｔ＝（Ｒ１−Ｒ０）／ｄｔ  ・・・（式２−１）
【００４２】
以上のように得られた距離変化の速度によって、今後の距離変化の予測が可能となる。例えば、時刻ｔ１よりも更にｄｔ時間後の時刻ｔ２での被写体距離（推定値）Ｒ２＾は  、以下の値として算出される。
Ｒ２＾＝Ｒ１＋ｄＲ・ｄｔ＝２・Ｒ１−Ｒ０  ・・・（式２−２）
【００４３】
後のＳ２９０で行う合焦駆動制御は、上記結果に基づいて、撮影レンズ２の焦点位置調節を、レンズ合焦駆動部５に実行させればよいが、更に以下に述べるＳ２５０からＳ２８０までの状況の判定及び補正を行うと、レンズ合焦駆動部５による合焦駆動の精度が向上する。
【００４４】
Ｓ２５０からＳ２８０における判定及び補正について、以下に述べる。
Ｓ２４０において、一つ前のルーチンで時刻ｔ０’において検出した角速度情報をω０とする。また、今回のルーチンで時刻ｔ１’（先のｔ１と同時であってもよいし、違っていてもよい）において検出した角速度情報をω１とする。
【００４５】
Ｓ２５０において、上記ω０とω１の大小の比較を行う。ω０＜ω１であれば、Ｓ２６０に進む。そうでなければ、Ｓ２６０をジャンプしてＳ２７０に進む。ω０＜ω１である場合は、移動する被写体を撮影領域に捉え続けようとするときに、カメラに加えられる角速度が、増加傾向にあるときである。
【００４６】
図６は、第２実施形態に係るカメラが等速で移動する被写体までの距離変化と、被写体を撮影領域に捉え続けようとするときに、カメラに加えられる角速度の変化を説明する図である。
時刻ｔ０’（ここでは、簡単のために、ｔ０’＝ｔ０とする）に、角速度検出を行い、角速度検出値ω０を得たとする。
このときの移動被写体の移動速度をＶとすれば、ω０は以下の式で表すことができる。
ω０＝（Ｖ・ｓｉｎθ０）／Ｒ０  ・・・（式２−３）
【００４７】
次に、時刻ｔ１’（簡単のために、ｔ１’＝ｔ１とする）に、角速度検出を行い、角速度検出値ω１を得たとする。
移動被写体は、同じ移動速度Ｖで移動しており、ω１は以下の式で表すことができる。
ω１＝（Ｖ・ｓｉｎθ１）／Ｒ１  ・・・（式２−４）
【００４８】
ここで、ω０とω１の大小を検討してみる。被写体が近づいてくる状況であるから、θは０≦θ≦π／２（ｒａｄ）である。
図６から、ｓｉｎθ０＜ｓｉｎθ１、であることが分かる。また、Ｒ０＞Ｒ１であることが分かる。よって、先の（式２−３）及び（式２−４）の右辺の分子及び分母の大小関係から、図６の状況では、ω０＜ω１であることが分かる。
【００４９】
以上の大小関係から、等速で移動する被写体が斜めに近づいてくるときには、ω０＜ω１が成り立つ。また、上記で説明した（式２−３）及び（式２−４）の関係から、被写体が最接近するまでは角速度が増加傾向であり、それとは逆に、被写体が最接近位置を通り過ぎて、遠ざかっていくときには、角速度が減少傾向であることが分ける。
【００５０】
次に、Ｓ２６０で行うプラス補正に関して説明する。
Ｓ２３０で演算される距離変化速度は、図６に示すような等速で移動する被写体が斜めに近づいてくるときには、誤差を生じる。
時刻ｔ０に測距を行い、測距値Ｒ０を得たとする。図６に示すように、このときの被写体位置（座標）を、以下のようにする。
（Ｘ０，Ｙ０）＝（Ｒ０，０）    ・・・（式２−５）
【００５１】
つまり、撮影位置を原点とするＸＹ座標系を設定し、このＸ軸上Ｒ０の距離の地点としてやる。
また、被写体の移動速度をＶとし、そのＸ軸方向成分をＶｘ、Ｙ軸方向成分をＶｙとする。被写体の移動方向と上記において規定したＸ軸との成す角度をθ０とする。
つぎに、ｄｔ時間後の時刻ｔ１に測距を行い、測距値Ｒ１を得たとする。この間、被写体は（Ｒ０，０）の位置から（−Ｖｘ・ｄｔ，Ｖｙ・ｄｔ）だけ移動する。Ｒ１は以下の値になる。
Ｒ１＝ＳＱＲＴ｛（Ｒ０−Ｖｘ・ｄｔ）2 ＋（Ｖｙ・ｄｔ）2 ｝  （ただし、ＳＱＲＴ：平方根を表す）  ・・・（式２−６）
【００５２】
よって、更にｄｔ時間後の時刻ｔ２における被写体までの距離の推定値Ｒ２＾は、以下の式２−７になる。
Ｒ２＾＝Ｒ１＋ｄＲ＝２・Ｒ１−Ｒ０  ・・・（式２−７）＝（式２−２）
例えば、時刻ｔ０における被写体位置（Ｘ０，Ｙ０）＝（２０，０）、Ｖｘ・ｄｔ＝４、Ｖｙ・ｄｔ＝３としてみると、
0003791068.tif 000004
【００５３】
ところが、被写体の時刻ｔ２における真の位置は、
（Ｒ０−２・Ｖｘ・ｄｔ，２・Ｖｙ・ｄｔ）の位置であり、真の被写体までの距離Ｒ２は、以下の値になる。
0003791068.tif 000005
【００５４】
以上のように、（式２−７）＝（式２−２）の演算による被写体までの距離の推定値に比較して、等速で移動する被写体が斜めに近づいてくるときには、予想よりも距離の変化速度が小さく、所定時間後の距離が予想よりも遠くなってしまう。つまり、距離変化速度を小さく見積り直してやらなくてはいけないことになる。
【００５５】
先の図５の説明に戻る。Ｓ２５０で上記ω０とω１の大小の比較を行う。ω０＜ω１であればＳ２６０に進む。そうでなければＳ２７０に進む。
Ｓ２６０では、移動する被写体が斜めに近づいてくる状況に応じて、Ｓ２３０で算出された距離変化速度に縮小補正（距離変化速度の絶対値が小さくなるように補正）を行う。
補正係数に関しては、被写体の移動速度や斜めに近づいてくる移動経路の状況により異なるが、カメラが実際に使用される状況の頻度を考慮した実験により、角速度変化に応じていくつかの補正係数をカメラＣＰＵユニット１内の記憶部分に記憶させておけばよい。
【００５６】
次に、Ｓ２７０でω０＞ω１であるか否かの判定を行う。ω０＞ω１であればＳ２８０に進む。ω０＞ω１でなければ、Ｓ２８０をジャンプしてＳ２９０に進む。
Ｓ２８０では、移動する被写体が斜めに遠ざかる状況に応じて、Ｓ２３０で算出された距離変化速度に拡大補正（距離変化速度の絶対値が大きくなるように補正）を行う。
補正係数に関しては、被写体の移動速度や斜めに遠ざかる移動経路の状況により異なるが、カメラが実際に使用される状況の頻度を考慮した実験により、Ｓ２６０と同様に、角速度変化に応じていくつかの補正係数をカメラＣＰＵユニット１内の記憶部分に記憶させておけばよい。
【００５７】
Ｓ２９０では、先のＳ２３０で得られた被写体までの距離変化速度演算結果、又は、その演算結果に対して、Ｓ２６０又はＳ２８０で行われた補正に基づいて、レンズ合焦駆動部５の合焦動制御を行って、撮影レンズ２の焦点位置を調節する。
Ｓ２９０の後に、Ｓ２１０に戻りレリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮか否かを判断して、撮影者による露光動作開始指示の有無を判定する。以下、露光動作に移行しない場合には、先に説明したＳ２２０以下のフローを繰り返す。
【００５８】
カメラに対して斜めに等速で接近してくる被写体を撮影するとき、カメラに加えられる角速度は最初は小さいが、だんだんと大きくなっていき、最接近点で最大となる。そして  カメラから被写体が遠ざかると共に、再び角速度は小さくなる。
一方、上記被写体とカメラとの相対的な距離変化を考えると、最初は被写体の移動速度とほぼ同じ速度で距離が縮まるが、被写体が近づいてくるとカメラに向かって斜め方向に移動することになり、お互いの距離変化は、被写体の移動速度よりも小さくなる。最接近点では、被写体は、カメラに対して横方向の移動となるので、距離変化はわずかでしかない。再び被写体がカメラから遠ざかるときには、近づく場合の逆となる。
【００５９】
以上の動作により、移動する被写体に対する測距情報、及び、被写体を撮影領域に捉え続けようとするときにカメラに加えられる角速度情報を用いて、移動被写体の距離変化速度を演算により求めることがでる。つまり、本発明においては、被写体までの距離とカメラに加えられる角速度の変化を検出し、それらの検出信号からカメラと移動被写体間の相対的な距離変化を補正して算出するようにしたので、簡単な演算で撮影距離の変化を予測できるようになった。
そして、その結果に基づいた正確な合焦駆動が行えるので、特に、斜め方向に移動する被写体の撮影に対して良好な画像を得ることができるようになる。
【００６０】
なお、図５で説明した例では、Ｓ２５０及びＳ２７０の判断をω０＜ω１若しくはω０＞ω１としたが、これをω０−ω１＜Ｃ１若しくはω０−ω１＞Ｃ２のようにして、所定の不感領域を持たせてもよい（Ｃ１、Ｃ２は所定の定数）。
これは、補正が頻繁に掛かり過ぎて、合焦駆動制御が不安定になるのを防ぐ効果があるからである。
【００６１】
また、Ｒ０、Ｒ１を検出する時刻ｔ０、ｔ１と、ω０、ω１を検出する時刻ｔ１’、ｔ２’は、それぞれ同時刻の必要がないと記したが、これは角速度については増加傾向なのか若しくは減少傾向なのかを判定するだけであるので、必ずしも測距するタイミングと同一の必要がないためである。
また、以上の例では、被写体までの距離変化速度を現在及び過去の２つの測距情報から直線的な係数を求める形としたが、この方法に限らない。現在及び過去の３つ以上の測距情報を用いて、２次以上の回帰曲線を求める演算方式であってもよい。
【００６２】
また、角速度の変化を現在及び過去の角速度情報から求めたが、これも角加速度センサを用いて角加速度情報を得るようにしてもよい。もちろん、２個以上の加速度センサを組み合わせて用いて、それらの加速度センサの差から角加速度を算出するようにしてもよい。
【００６３】
（第４実施形態）
第４実施形態は、図４の実施形態と同様に表される構成において、第３実施形態の手法を適用したものであるので、その構成を図４を参照して説明する。
第４実施形態の一眼レフカメラは、カメラＣＰＵユニット１，撮影レンズ２，ブレ検出部３，レンズ合焦駆動部５，レンズ位置検出部６に加えて、ミラー部７、及び、撮影レンズ２を通して得られる被写体像の焦点位置を検出する焦点検出部８を有している。
【００６４】
ミラー部７は、撮影レンズ２を透過した被写体光をファインダスクリーンと焦点検出部８に、それぞれ導くミラーであり、半透ミラーであるメインミラーと、反射ミラーであるサブミラーとから構成されている。
【００６５】
焦点検出部８は、撮影レンズ２を通して得られる被写体像の焦点位置を検出する部分であり、ここでは、分割瞳方式の焦点検出装置が用いられている。
【００６６】
レンズ位置検出部６は、レンズ合焦駆動部５によって駆動させられた撮影レンズ２の光軸方向の位置を検出する。カメラＣＰＵユニット１は、その検出結果に基づいて、測距部４によって検出した被写体までの撮影距離に対して、撮影レンズ２の位置が適正であるか否かをモニタする。
【００６７】
ここで、本実施形態のカメラＣＰＵユニット１は、焦点検出部８から得られる焦点位置情報及びレンズ位置検出部６から得られるレンズ位置情報から、被写体までの距離を演算によって求める。この演算は、レンズの焦点距離及び焦点位置が分かれば、幾何光学的に簡単に行なうことができる。
【００６８】
また、撮影レンズ２がズームレンズであって、撮影時のレンズの焦点距離が変化する可能性がある場合は、レンズ位置検出部６に、ズーム位置検出部（不図示）をさらに追加して、先の図６や数式の箇所で説明した時刻ｔ０、ｔ１等の焦点検出部８による焦点位置検出時刻における、撮影レンズ２の実焦点距離の情報を得られるようにすればよい。このようにすれば、カメラＣＰＵユニット１は、各時刻における被写体までの距離を演算することが可能となる。
【００６９】
（第５実施形態）
第５実施形態のカメラは、第４実施形態で説明したカメラにおいて、レンズ位置検出部６の機能の一部であるズーム位置検出部（不図示）等を省略したものである。
この第５実施形態のように、レンズ位置検出部６の一部機能を省略すると、カメラＣＰＵユニット１は、焦点位置情報から被写体までの距離を換算できなくなるが、現在の焦点位置と正規の合焦位置との差は分かるので、レンズ合焦駆動部５の駆動制御は、可能である。
【００７０】
図７は、本発明が適用されるカメラの第５実施形態で行われる動作を説明するフロー図である。図５と同様の部分は、説明を省略する。
カメラＣＰＵユニット１は、Ｓ３００からカメラの一連の撮影準備動作を開始させる。Ｓ３１０でレリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮとなっているか否かを判断し、レリーズ全押しスイッチがＯＮであれば、Ｓ４００の露光ルーチンに進み、ＯＮでないときには、Ｓ３２０以下に進む。
【００７１】
Ｓ３２０において、焦点検出部８に焦点位置を検出させ、焦点位置情報を記憶する。例えば、時刻ｔ０において最初に検出した焦点位置をＺ０とする。以下、Ｓ３３０及びＳ３５０からＳ３８０を最初に通過するときは、先の第３実施形態で説明した場合と同じく、各処理を行わずに通過する。
【００７２】
Ｓ３４０では、ブレ検出部３に角速度を検出させ、カメラに加えられる角速度の情報を記憶する。例えば、時刻ｔ０’（ｔ０と同時であってもよいし、違っていてもよい）において、最初に検出した角速度をω０とする。
Ｓ３９０では、先のＳ３２０で得られた焦点位置情報に基づいて、レンズ合焦駆動部５の合焦動制御を行い、撮影レンズ２の焦点位置を調節する。
【００７３】
次に、２回目以降のルーチンについて説明する。
２回目以降のＳ３３０では、これまでに得られた情報に基づいて、被写体像の焦点位置変化速度を算出する。１つ前のルーチンで、時刻ｔ０において検出した焦点位置をＺ０とする。今回のルーチンで、時刻ｔ１において検出した焦点位置をＺ１とする。前回と今回の時間間隔をｄｔとすれば、焦点位置変化の速度ｄＺ／ｄｔは、下記のようになる。
ｄＺ／ｄｔ＝（Ｚ１−Ｚ０）／ｄｔ  ・・・（式２−１２）
【００７４】
以上のように、被写体像の焦点位置変化速度が算出でき、今後の焦点位置の予測が可能となる。例えば、時刻ｔ１よりも更にｄｔ時間後の時刻ｔ２での焦点位置（推定値）Ｚ２＾は、以下の値として算出される。
Ｚ２＾＝Ｚ１＋ｄＺ・ｄｔ＝２・Ｚ１−Ｚ０  ・・・（式２−１３）
前回検出の焦点位置Ｚ０に基づいて、既に撮影レンズ２の焦点位置がレンズ合焦駆動部５によって合焦駆動されている場合には、既に駆動された量（−Ｚ０）を考慮する必要があるので、焦点位置の変化の速度ｄＺｃ／ｄｔは、下記の式になる。
0003791068.tif 000006
【００７５】
Ｓ３４０では、時刻ｔ１’（ｔ１と同時であってもよいし、違っていてもよい）において、角速度をω１を検出して記憶する。
１つ前のルーチンで、時刻ｔ０’において検出した角速度情報はω０であり、今回のルーチンで検出した角速度情報はω１である。
【００７６】
Ｓ３５０からＳ３８０における判定及び補正についても、先の第３実施形態と同様である。等速で移動する被写体が斜めに近づいてくる場合に、被写体が最接近するまではω０＜ω１が成り立ち、角速度が増加傾向であり、それとは逆に、被写体が最接近位置を通り過ぎ遠ざかっていくときには、ω０＞ω１となり、角速度が減少傾向となる。このため、先ずＳ３５０でω０＜ω１の判定を行う。ω０＜ω１であればＳ３６０に進む。そうでなければ、Ｓ３７０に進む。
【００７７】
Ｓ３６０では、先の第３実施形態のＳ２６０で説明したのと同様に、焦点位置変化速度に対して補正を行う。Ｓ３６０に至る状況は、移動する被写体が斜めに近づいてくる場合であり、第３実施形態で説明したように、被写体は予想よりも近づかない。つまり、被写体までの距離変化速度を小さく補正し直さなければいけない。これは、焦点位置変化速度についても、位置変化速度の縮小補正（位置変化速度の絶対値が小さくなるように補正）をする必要がある。よって、Ｓ３６０ではＳ３３０で算出された焦点位置変化速度に対して、縮小補正を行う。補正係数に関しては、被写体の移動速度や斜めに近づいてくる移動経路の状況により異なるが、カメラが実際に使用される状況の頻度を考慮した実験により、角速度変化に応じて、いくつかの補正係数をカメラＣＰＵユニット１内の記憶部分に記憶させておけばよい。
【００７８】
次に、Ｓ３７０で今度はω０＞ω１か否かの判定を行う。ω０＞ω１である場合には、Ｓ３８０に進む。そうでない場合には、Ｓ３９０に進む。
Ｓ３８０では、移動する被写体が斜めに遠ざかる状況に応じて、Ｓ３３０で算出された焦点位置変化速度に拡大補正（位置変化速度の絶対値が大きくなるように補正）を行う。
補正係数に関しては、被写体の移動速度や斜めに遠ざかる移動経路の状況により異なるが、カメラが実際に使用される状況の頻度を考慮した実験により、Ｓ３６０と同様に、角速度変化に応じて、いくつかの補正係数をカメラＣＰＵユニット１内の記憶部分に記憶させておけばよい。
【００７９】
Ｓ３９０では、先のＳ３３０で得られた被写体までの焦点位置変化速度の演算結果、又は、その演算結果に対してＳ３６０又はＳ３８０で行われた補正に基づいて、レンズ合焦駆動部５の合焦動制御を行い、撮影レンズ２の焦点位置を調節する。
【００８０】
Ｓ３９０の後に、Ｓ３１０に戻りレリーズ全押しスイッチ（不図示）がＯＮか否かを判断して、撮影者による露光動作開始指示の有無を判定する。以下、露光動作に移行しない場合には、先に説明したＳ３２０以下のフローを繰り返す。
【００８１】
以上の動作により、被写体の焦点位置情報、及び、被写体を撮影領域に捉え続けようとするときにカメラに加えられる角速度情報を用いて、被写体像の焦点位置変化速度を演算により求めることができ、その結果に基づいた正確な合焦駆動が行える。これらによって、特に、斜め方向に移動する被写体の撮影に対して、良好な画像を得ることができるようになる。
【００８２】
なお、図７で説明した例では、Ｓ３５０及びＳ３７０の判断をω０＜ω１若しくはω０＞ω１としたが、これをω０−ω１＜Ｃ３若しくはω０−ω１＞Ｃ４のようにして、所定の不感領域を持たせてもよい（Ｃ３、Ｃ４は所定の定数）。
これは、補正が頻繁に掛かり過ぎて合焦駆動制御が不安定になるのを防ぐ効果があるからである。
【００８３】
また、Ｒ０、Ｒ１を検出する時刻ｔ０、ｔ１と、ω０、ω１を検出する時刻ｔ１’、ｔ２’は、それぞれ同時刻の必要がないと記したが、これは角速度については増加傾向なのか若しくは減少傾向なのかを判定するだけであるので、必ずしも測距するタイミングと同一の必要がないためである。
さらに、以上の例では、被写体像の焦点位置変化速度を現在及び過去の２つの焦点検出情報から直線的な係数を求める形としたが、この方法に限らない。現在及び過去の３つ以上の情報を用いて、２次以上の回帰曲線を求める演算方式であってもよい。
さらにまた、角速度の変化を現在及び過去の角速度情報から求めたが、これも角加速度センサを用いて角加速度情報を得るようにしてもよい。もちろん、２個以上の加速度センサを組み合わせて用いて、それらの加速度センサの差から角加速度を算出するようにしてもよい。
【００８５】
前述した実施形態では、カメラＣＰＵユニット１によって演算した被写体までの距離の変化（予測値）は、レンズ合焦駆動部５の動作制御のために用いたが、他の用途に使用することができる。例えば、前記予測値を表示する表示部を設け、所定の撮影距離にピントを合わせておき、その位置に被写体が到達する時点を予測してシャッタをきる、いわゆる置きピン撮影をする目安とするようにしてもよい。また、ストロボ撮影を行なう場合に、そのガイドナンバに応じた、撮影可能距離（ストロボ光到達距離）に、被写体が移動してすることを予測して、発光するように制御することができる。さらに、同様なシーンを同じ縮尺で撮影したい場合に、移動被写体の位置を予測して、同一地点で撮影するときに使用してもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明は、移動体までの距離と、移動方向（例えば、装置の向きの変化）を検出し、例えば、それらの検出信号から被写体移動経路と移動速度を算出するようにしたので、簡単な演算によって移動体までの距離の変化を正確に予測することができる。また、その予測測距値に基づいて、適切な撮影レンズの合焦駆動ができるようになったので、移動する被写体に対して、常に鮮明な画像で撮影することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したカメラの第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るカメラの動作を説明するフロー図である。
【図３】第１実施形態に係るカメラの移動体に対する測距値の変化を説明するための図である。
【図４】本発明を適用したカメラの第２実施形態の構成を示す図である。
【図５】第３実施形態に係るカメラの動作を説明するフロー図である。
【図６】第３実施形態に係るカメラが等速で移動する被写体までの距離変化と、被写体を撮影領域に捉え続けようとするときに、カメラに加えられる角速度の変化を説明する図である。
【図７】第５実施形態に係るカメラの動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１  カメラＣＰＵユニット
２  撮影レンズ
３  ブレ検出部
４  測距部
５  レンズ合焦駆動部
６  レンズ位置検出部
７  ミラー部
８  焦点検出部
【図１】
0003791068.tif 000007
【図２】
0003791068.tif 000008
【図３】
0003791068.tif 000009
【図４】
0003791068.tif 000010
【図５】
0003791068.tif 000011
【図６】
0003791068.tif 000012
【図７】
0003791068.tif 000013