予測関数を用いる焦点調節装置
【課題】予測関数による迅速な予測焦点調節が可能で、意図した位置で且つピントが十分合った写真を容易に撮れる様にする焦点調節装置を提供する。
【解決手段】焦点調節装置は、デフォーカス量検出手段１００，１０１と記憶手段１００ａと予測関数算出手段１００と予測関数記憶手段１００ａを有する。デフォーカス量検出手段は、撮影レンズ２０１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に係るデフォーカス量を検出する。記憶手段は、デフォーカス量と撮影レンズの結像位置から求められる像面位置及びデフォーカス量の検出時刻の組を記憶する。予測関数算出手段は、複数組の像面位置と検出時刻から予測関数を算出する。撮影時に、デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数で求められる前記焦点調節後の所定時間での像面位置の変化量に基づき焦点調節を行う。
【解決手段】焦点調節装置は、デフォーカス量検出手段１００，１０１と記憶手段１００ａと予測関数算出手段１００と予測関数記憶手段１００ａを有する。デフォーカス量検出手段は、撮影レンズ２０１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に係るデフォーカス量を検出する。記憶手段は、デフォーカス量と撮影レンズの結像位置から求められる像面位置及びデフォーカス量の検出時刻の組を記憶する。予測関数算出手段は、複数組の像面位置と検出時刻から予測関数を算出する。撮影時に、デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数で求められる前記焦点調節後の所定時間での像面位置の変化量に基づき焦点調節を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過去複数回に亘って取得した像面位置とその検出時刻の組のデータから将来の像面位置を予測する機能を有するカメラなどに用いられる焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交換レンズ式一眼レフカメラ等のカメラシステムにおいて、次の様な位相差方式のオートフォーカス（ＡＦ）技術が知られている。該技術では、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像させ、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ズレ量を求める。そして、この像ズレ量より被写体像のデフォーカス量を検出し、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う。この技術に関連して、静止する被写体のみならず、移動する被写体にレンズ駆動を追従させる予測ＡＦモードを備えるカメラが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示の方法では、過去２点又は３点のデフォーカス量及びレンズ駆動量から、被写体の像面位置を算出し、像面位置と時間との関係を近似的に表す予測関数を求める（１次式、２次式など）。そして、この予測関数を用いて、デフォーカス量検出点から所定時間後の像面位置を予測し、撮影レンズをその位置まで駆動させる。
【０００３】
一方、ホームポジションと呼ばれる機能を備えたカメラが商品化されている。これは、或る操作部材を操作するだけで、予め記憶された位置まで撮影レンズを駆動させる機能である（特許文献２参照）。特許文献２のカメラでは、このホームポジションを複数記憶して、所定の操作部材が操作されると、記憶された位置まで撮影レンズを駆動させて撮影し、再度、特定の操作部材が操作されると次の位置へ撮影レンズを駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１-１０７２２４号公報
【特許文献２】特開平８-１２２８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方式では、予測関数を算出するまでに数点のデータ（デフォーカス量とこれの測定時刻）が必要である。データが揃って予測関数が算出される以前の時点で撮影を行うと、ピントが十分合っていない写真が撮影されてしまう可能性がある。この点について、図６を用いて具体的に説明する。図６（ａ）において、３００は自動車で、３０１は撮影者である。撮影者３０１は自動車３００を或るコーナーで撮影しようとしている。自動車３００は撮影者３０１に対して最初は向かって来るが（Ａ区間）、途中からは遠ざかって行く（Ｂ区間）。この動きを、カメラの像面位置の変化で示したのが図６（ｂ）である。図６（ｂ）で、縦軸は像面位置を示し、横軸は時間ｔを示す。図６（ｂ）に示す様に自動車３００が向かって来る間はＡ区間の如く像面位置は変化し、自動車が遠ざかって行く間はＢ区間の様に像面位置が変化する。上記特許文献１に記載の様に、予測関数（像面位置に対応した近似二次関数）を算出するまでは、Ａ´区間でピントが合わない写真が撮影されてしまう可能性がある（この間、予測に必要なデータを測定するため）。また、自動車３００の向きが変わった最初の区間Ｂ´でも、ピントが合わない写真が撮影されてしまう可能性がある（向きが変わったので、Ａ区間と同一の予測関数は使用できない）。
【０００６】
特許文献２の技術によれば、複数のホームポジションを記憶しておくことで、撮影レンズを瞬時に記憶位置まで移動して撮影を行うことが可能となる。そのため、たとえ被写体が動態であっても、撮影レンズが移動した位置に被写体が来た瞬間に撮影を行うことで、ピントが合った写真を撮影できる。よって、ピントが合っていない写真を撮影してしまう可能性を低減できる。しかし、特許文献２のカメラの場合、ホームポジションという或る決まった位置でしか撮影することができない。これを回避するためにはホームポジションの登録をやり直せばよいが、やり直している間に決定的なシャッターチャンスを逃してしまう可能性がある。また、撮影レンズが移動した位置に被写体が来た瞬間に撮影を行う必要がある。しかしながら、カメラにはレリーズタイムラグという時間が存在し、このタイムラグを考慮して撮影を行う必要があるため、撮影に一定レベル以上のスキルが必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の焦点調節装置は、デフォーカス量検出手段と記憶手段と予測関数算出手段と予測関数記憶手段を有する。デフォーカス量検出手段は、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に係る情報であるデフォーカス量を検出する。記憶手段は、前記デフォーカス量と撮影レンズの結像位置とから求められる像面位置及び前記デフォーカス量の検出時刻の組を複数記憶するための手段である。予測関数算出手段は、前記記憶手段により記憶された複数組の像面位置と検出時刻から、像面位置の時間変化を表す予測関数を算出する。予測関数記憶手段は、前記予測関数検出手段により算出された予測関数を複数記憶するための手段である。そして、撮影時に、前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数を用いて求められる前記焦点調節後の所定時間における像面位置の変化量に基づき焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらす。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、予め用意した複数の予測関数を選択的に用いて将来の像面位置の変化を予測する予測焦点調節が可能となる。よって、予測関数により撮影が迅速に可能となり、ピントが合っていないなどの意図しない写真を減らすことができ、決定的なシャッターチャンスを逃すことの少ない予測ＡＦ可能なカメラなどを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラの外観前面と外観背面を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るカメラにおける予測関数算出の動作制御を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例１に係るカメラにおける撮影処理と予測演算の動作制御を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例２に係るカメラにおける撮影処理と予測演算の動作制御を示すフローチャート図である。
【図６】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を説明する。本発明において重要な点は、撮影時に、デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、複数の予測関数の中から被写体に応じて選択される予測関数を用いて前記焦点調節後に更なる焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらすことである。この考え方に基づき、本発明の基本的な構成は上記の如き構成を備える。予測関数の選択は、予測関数選択手段を用いて手動で実行することもできるし（後述の実施例１参照）、移動方向検出手段の算出結果に基づき自動的に実行することもできる（後述の実施例２参照）。前記更なる焦点調節は、撮影時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及びレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて求められる像面位置の変化量に基づき行うことができる（後述の実施例参照）。レリーズタイムラグは、例えば、予測絞り駆動時間とミラーアップ時間のうちの長い方の時間である。
【００１１】
（実施例１）
以下、図面を参照して本発明の焦点調節装置の実施例を備える交換レンズ式デジタル一眼レフカメラを説明する。図１は、図２に示すカメラにおいて交換レンズが装着された状態の電気的構成を示すブロック図である。図２（ａ）はカメラ前方より見た斜視図、図２（ｂ）はカメラ背面側より見た斜視図である。実施例１に係るカメラは、カメラ本体１と交換レンズとしての撮影レンズユニット２００（図１のみに示す）とから構成される。撮影レンズユニット２００はカメラ本体１のマウント２に着脱自在となっている。本実施例では、撮影レンズユニット２００とカメラ本体１とは別体で構成され、図２（ａ）に示すマウント接点２１を介して電気的に接続される。しかし、撮影レンズユニット２００とカメラ本体１とを一体に構成することも可能である。
【００１２】
図２（ａ）に示す様に、カメラ本体１には、撮影時に使用者がカメラ本体１を安定して握り易い様に前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。４は、撮影レンズユニット２００を取り外す際に押し込むレンズロック解除釦である。正面より見てカメラ上部左方には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するメイン操作ダイヤル８と、カメラの各動作モードを示すＬＣＤ表示パネル９がある。シャッタボタン７は、第１ストロークでスイッチＳＷ１（第１スイッチ７ａ）がオンし、次の第２ストロークにてスイッチＳＷ２（第２スイッチ７ｂ）がオンする構成となっている。第１スイッチ７ａのオンによりカメラは焦点検出、撮影レンズユニット２００内に配置された撮影レンズ２０１のピント合わせ（焦点調節）等の撮影準備動作を行う。そして、第２スイッチ７ｂのオンにより、被写体輝度の測光等を行い、その後、撮像素子の出力に基づいて被写体像の画像データの取り込みを行う撮影動作を実行する。カメラ本体１の上部右よりには、撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００１３】
図２（ｂ）に示す様に、カメラ背面には、光軸中心の上方にファインダー接眼窓１８が設けられ、更にカメラ背面中央には画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。カラー液晶モニタ１９の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担い、例えば、カメラのＡＥモードでは自動露出装置で算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。或いは、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定する。また、このサブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示選択手段としても用いられる。４３は、本デジタル一眼レフカメラの全ての動作を禁止するメインスイッチである。４４は、カメラ本体１内に記憶された第１の予測関数（詳細は後述）を呼び出すための第１予測関数呼び出しボタンで、４５は第２の予測関数を呼び出すための第２予測関数呼び出しボタンである。本実施例では、第１及び第２の予測関数呼び出しボタン４４，４５が予測関数選択手段を構成する。
【００１４】
図１のブロック図は、撮影レンズユニット２００が装着された状態を示している。なお、図１と図２において、同一のものには同一番号を付している。図１において、２０２はレンズＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）、２０３は、撮影レンズ２０１の相対的な位置を下記レンズ駆動ユニットのパルス信号としてカメラ本体１に出力するレンズ位置出力ユニットである。ここで、撮影レンズ２０１は結像機能を有し、従って、レンズ位置出力ユニット２０３は、撮影レンズ２０１の結像位置に対応する情報を検出しカメラ本体１に出力する機能を有する。２０４は、モータ等で撮影レンズ２０１を駆動するためのレンズ駆動ユニット、２０５は、絞り２０６を駆動するための絞り駆動ユニットである。レンズ位置出力ユニット２０３は、現在の撮影レンズ２０１の位置（結像位置）での相対的な繰り出し量を測定することができる。具体的には、レンズ位置出力ユニット２０３のエンコーダーが、レンズ可動部による光学的変化（フォトインタラプタなどにより検出される）を電位変化として出力し、これをレンズＭＰＵ２０２がカウントすることで測定される。
【００１５】
レンズＭＰＵ２０２は、絞り駆動予測時間テーブル２０２ａを内蔵しており、設定絞り値の絞り駆動を行ったときの予測される絞りの駆動時間を記憶している。レンズＭＰＵ２０２は、予測される絞りの駆動時間をこのテーブル２０２ａから検索する。そして、検索した予測される絞り駆動時間をマウント接点２１を介してカメラＭＰＵ１００へ通信する。これにより、設定絞り値（目標絞り値）に合わせるために絞り駆動を行ったときの予測される絞り駆動時間をカメラＭＰＵ１００が取得できる。ここで、後述するメインミラー１３のミラーアップ時間は、予め測定し、カメラ本体１側にて記憶しておくことができる。一方、絞り駆動に要する時間は撮影レンズとしての交換レンズごとに異なるため、カメラ本体１側で取得するのは簡単ではない。一つの方法としては、過去にその交換レンズで実際に絞ったときの絞り駆動に要した時間をカメラ本体１側で記憶しておく方法である。しかし、初めてその交換レンズを付けたときには絞り駆動時間を決定できない。また、カメラ本体側の記憶容量も有限であるため、全ての交換レンズの各絞り値に対応する絞りに要する時間（絞り駆動時間）を記憶するのも容易ではない。そこで、上述の様に、予測される絞りの駆動時間をテーブル２０２ａに記憶しておき、カメラＭＰＵ１００へ送信する様にしている。
【００１６】
レンズＭＰＵ２０２、レンズ位置出力ユニット２０３、レンズ駆動ユニット２０４、絞り駆動ユニット２０５、撮影レンズ２０１、絞り２０６等によって交換式の撮影レンズユニット２００が構成される。そして、この交換式の撮影レンズユニット２００は、図１の点線で示す様にマウント２を介して接続され、カメラ本体１と着脱可能である。
【００１７】
次に、カメラ本体１側について説明する。１０１は、カメラ本体１に装着された撮影レンズ２００を通過した光からデフォーカス量に対応する情報を後述の様に検出するデフォーカス量検出ユニットである。１００はカメラＭＰＵであり、マウント接点２１（図２（ａ）に図示）の信号線を介してレンズＭＰＵ２０２と相互通信可能である。また、カメラＭＰＵ１００は、後述するＡ／Ｄ変換ユニットを内蔵している。更に、タイマを内蔵しており、時刻や時間の測定を行できる。また、カメラＭＰＵ１００はメモリ１００ａ（記憶手段に相当する）を内蔵しており、後述する予測関数を算出するのに必要な像面位置とその検出時刻の組を複数記憶することができる。
【００１８】
１０２はスイッチセンス回路であり、各スイッチの操作状態に応じて各部を制御する。７ａは、レリーズボタン７の第１ストロークによりオンするスイッチＳＷ１（第１スイッチ）である。７ｂは、レリーズボタン７の第２ストロークによりオンするスイッチＳＷ２（第２スイッチ）である。第１スイッチ７ａがオンされると、レリーズ操作が開始される。また、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインスイッチ４３、第１予測関数呼び出しボタン４４、第２予測関数呼び出しボタン４５が接続されていて、各スイッチの状態をカメラＭＰＵ１００へ送信する。
【００１９】
焦点が被写体からどの位ずれているかという量である自動焦点調節に必要なデフォーカス量は、デフォーカス量検出ユニット１０１からの出力によって計算される。具体的には、撮影レンズユニット２００の光軸を挟んだ異なる２領域を通過する被写体光束から形成される２つの像のずれ量から計算される。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１３を通過し、その後ろにあるサブミラー６０で反射され、不図示の二次結像光学系によって検出ユニット１０１に導かれる。検出ユニット１０１はライン状の光電変換素子からなっており、この素子上に形成された被写体像を電位変化として出力する。カメラＭＰＵ１００は、これら２像の信号を、内蔵したＡ／Ｄ変換ユニットで数値変化として読み出し、これに相関演算を施すことで像ずれ量を計算し、デフォーカス量を求める。カメラＭＰＵ１００とデフォーカス量検出ユニット１０１とで、デフォーカス量検出手段を構成している。その他、カメラ本体１側には、ピント板１５、ペンタミラー１６、撮像素子１７、ファインダー接眼窓１８等が具備されている。
【００２０】
次に、本実施例に係るカメラの動作について、図３と図４のフローチャートを用いて説明する。まず、図３のフローチャートを用いて予測関数の算出について説明する。本実施例では、予め予測関数を算出し、記憶する必要があるが、例えばレースなどで車を撮影する場合などは同じ場所を周回するので予め予測関数の算出及び記憶動作を行っておけばよい。図３において、ステップ＃２０１より予測関数算出制御を開始する。ここでは、図６のＡ区間（自動車３００が撮影者３０１に向かって来るシーン）での予測関数を求めるとする。ステップ＃２０２で第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。そして、オンされたと検出された時はステップ＃２０３へ移行する。また、オンされていない時はステップ＃２０２の動作を繰り返す。
【００２１】
ステップ＃２０３では、デフォーカス量検出手段により得られたデフォーカス量から、像面位置とその検出時刻の算出を行う。デフォーカス量検出ユニット１０１に具備される光電変換素子は、像信号が得られるまでに或る程度の電荷の蓄積時間が必要となる。そのため、蓄積開始時刻と蓄積終了時刻の中点をデフォーカス量の検出時刻とし、レンズＭＰＵ１００と通信して得られる相対的な撮影レンズ２０１の位置にこのデフォーカス量を加えて被写体の像面位置の予測値を算出する。この被写体が結像するであろう像面位置の予測値をもって、結像位置予測を行う。デフォーカス量の検出時刻はそのまま像面位置の検出時刻となるので、像面位置とその検出時刻の組を次のステップ＃２０４で、カメラＭＰＵ１００内のメモリ１００ａに記憶する。記憶するメモリのデータ構造はキュー（ｑｕｅｕｅ：待ち行列）となっており、予め定められたデータの個数までは順に格納されるが、それ以降のデータは最も古いデータの上に最新のデータが上書きされる。本実施例では、最大３組までのデータを格納できるものとする。その後、ステップ＃２０５へ進み、カメラＭＰＵ１００のメモリに記憶されたデータ数により将来の像面位置の予測が可能かどうかを判定する。本実施例では、将来の像面位置を予測する関数を、レリーズタイムラグに係る時間変数をｔとして、ｔの２次関数「ｙ（ｔ）＝α＋βｔ＋γｔ２」としている。決定しなければならない未知の係数はα，β，γの３つであるため、最低３組の複数組のデータがあれば予測関数を求めるのに十分である。
【００２２】
上記判定の結果、データ数が十分でない場合はステップ＃２０２へ戻って、既に説明した動作を繰り返す。ステップ＃２０５でデータ数が十分と判別された場合は、ステップ＃２０６へ移行する。ステップ＃２０６で、予測関数算出手段に相当するカメラＭＰＵ１００はメモリ１００ａに記憶されているデータから時間ｔの２次関数「ｙ（ｔ）＝α＋βｔ＋γｔ２…（１）」を算出する。２次関数ｙ（ｔ）の詳細な算出方法は、上記特許文献１（特開平１-１０７２２４号公報）等に記載されている如く、公知である。ステップ＃２０６にて、像面位置の時間変化を表す予測関数が算出されるとステップ＃２０７へ移行し、予測関数ｙ（ｔ）…（１）を第１予測関数呼び出しボタン４４と関連付けてメモリ１００ａ（予測関数記憶手段に相当する）に記憶する。これで一連の予測関数検出制御は終了する。
【００２３】
次に同様の動作を繰り返して、Ｂ区間での予測関数ｙ（ｔ）…（２）を算出して第２予測関数呼び出しボタン４５と関連付けてメモリ１００ａに記憶する（第１予測関数呼び出しボタンには既に記憶されている）。この様に予測関数が既に記憶された上記一眼レフカメラにおける実際の撮影動作について、図４（ａ）のフローチャートを用いて説明する。ステップ＃１０１にて第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。オンされたと検出されると、ステップ＃１０２へ移行する。ステップ＃１０２では、デフォーカス量検出を行うルーチンを実行する。デフォーカス量の検出が終了すると、次のステップ＃１０３にて、第１及び第２の予測関数呼び出しボタン４４，４５のどちらが操作されたかを判別する。第１予測関数呼び出しボタン４４が操作されたと判別されると、ステップ＃１０４へ移行して、メモリ１００ａに記憶された予測関数ｙ（ｔ）…（１）を呼び出しステップ＃１０６へ移行する。
【００２４】
ステップ＃１０３に戻って、第２予測関数呼び出しボタン４５が操作されたと判別されると、ステップ＃１０５へ移行して、メモリ１００ａに記憶されたｙ（ｔ）…（２）を呼び出しステップ＃１０６へ移行する。ステップ＃１０６では、第２スイッチ７ｂがオンされているか否かを判定する。判定の結果、第２スイッチ７ｂがオンされていればステップ＃１０７へ進み、撮影のための一連の動作を開始する。ステップ＃１０７にて、メインミラー１３をアップ（撮影光路外へ退避）させる。そして、レンズＭＰＵ２０２へ、メイン操作ダイヤル８やサブ操作ダイヤル２０により既に設定された絞り値を通信することで、カメラＭＰＵ１００は設定絞り値に対応する予測される絞りの駆動時間を取得し、絞り２０６の絞り込みを行う。
【００２５】
ステップ＃１０８では、予測制御を行うルーチンを実行する。このルーチンについて図４（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。ステップ＃１０８にて予測演算サブルーチンがコールされると、ステップ＃３０２にて、ステップ＃１０７で取得した予測絞り駆動時間とカメラＭＰＵ１００内のメモリ１００ａに記憶されているミラーアップ時間とを比較する。この結果、予測絞り駆動時間の方が長い場合にはステップ＃３０３へ移行する。そして、ステップ＃３０３で、予測手段に相当するカメラＭＰＵ１００は、絞り駆動時間をレリーズタイムラグとして用い、ステップ＃１０３〜ステップ＃１０５で決定している第１予測関数又は第２予測関数により像面位置を予測する。この予測像面位置に基づいてレンズ駆動量を算出する。つまり、露光時の像面位置を予測する。ここで、上記デフォーカス量を加味した該量検出時の像面位置（第２スイッチ７ｂのオン時には第１スイッチ７ａのオンによる焦点調節動作で既に達している）がレリーズタイムラグ後にどこに来るかを予測関数で求めて、予測像面位置を算出する。この様に、撮影時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及び所定時間であるレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて像面位置の変化量を求め、像面位置の目標位置を算出する。一方、ステップ＃３０２にてミラーアップ時間の方が長いと分かった場合には、ステップ＃３０４へ移行する。そして、ステップ＃３０４にて、カメラＭＰＵ１００は、このミラーアップ時間をレリーズタイムラグとして用い、ステップ＃１０３〜ステップ＃１０５にて決定している第１予測関数又は第２予測関数により像面位置を予測し、レンズ駆動量を算出する。この様にレンズ駆動量の算出が終了すると、予測演算サブルーチンは終了する。
【００２６】
図４（ａ）に戻って、ステップ＃１０８の予測演算サブルーチンが終了するとステップ＃１０９へ移行し、上記目標位置である予測像面位置を実現すべく焦点調節のための撮影レンズ２０１の駆動を開始する。撮影レンズ２０１の駆動が終了すると、ステップ＃１１０へ移行する。ステップ＃１１０では、不図示のシャッター駆動ユニットを作動させて露光動作を行い、その後、ステップ＃１１１においてメインミラー１３をダウンさせる。こうして、一連の撮影動作が終了する。
【００２７】
本実施例によれば、以上説明した様に予め記憶された予測関数を選択的に呼び出してレリーズタイムラグにおけるレンズ駆動量を算出するので、予測関数が算出されるまでの時間が必要ない。従って、被写体が動態であっても、始めから十分にピントの合った写真を撮影することが可能となる。
【００２８】
（実施例２）
本発明の実施例２に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラについて説明する。基本的な構成は実施例１のカメラと同じである。更に、予測関数を算出する方法も、図３を用いて説明したものと同じである。従って、主に異なる点を説明する。
【００２９】
図５を用いて、実施例２の動作を説明する。ステップ＃４０１にて第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。オンされたと検出されると、ステップ＃４０２へ移行する。ステップ＃４０２及びステップ＃４０３では、実施例１のステップ＃２０３及びステップ＃２０４と同様な動作が実行される。その後、ステップ＃４０４へ進み、カメラＭＰＵ１００のメモリに記憶されたデータ数により被写体の移動方向が算出可能か否かを判定する。ここでは、単純に移動方向が分かればよいので、一次式が算出可能であればよい。つまり、２点のデータが揃えばよいので、短い時間で検出が可能である。そして、２点のデータが揃ったらステップ＃４０５へ移行し、まだ、データが足りないときにはステップ＃４０２へ移行し既に説明した動作を繰り返す。ステップ＃４０５において、ステップ＃４０４で記憶されたデータから移動方向検出手段に相当するカメラＭＰＵ１００は一次式の傾きを判別する。傾きがプラスと判別された場合は（図６（ｂ）の像面位置が右肩上がりの場合なので、自動車３００が近づく方向、つまり、図３で算出した第１予測関数の方向である。）、ステップ＃４０６へ移行して予測関数ｙ（ｔ）…（１）を呼び出す。一方、ステップ＃４０５で、カメラＭＰＵ１００によって、一次式の傾きがマイナスと判別された場合は、ステップ＃４０７へ移行して予測関数ｙ（ｔ）…（２）を呼び出す。この場合は、図６（ｂ）の像面位置が右肩下がりなので、自動車３００が遠ざかる方向、つまり、図３で算出した第２予測関数の方向である。本実施例では、こうして、デフォーカス量検出手段で検出されるデフォーカス量と撮影レンズの駆動方向から被写体の移動する方向を算出する移動方向検出手段により、撮影時に、予測関数が自動的に選択される。
【００３０】
ここまでに、デフォーカス量検出を行うルーチンが実行され、第１スイッチ７ａのオンによるＡＦ動作は既に完了している。その後のステップ＃４０８〜４０９は、図４（ａ）のステップ＃１０６〜１０７と同じである。ステップ＃４１０において、予測制御を行うルーチンを実行する。このルーチンは図５（ｂ）のフローチャートに示されている。ここでのステップ＃５０１〜５０４、図４（ｂ）のフローチャートのものと同じである。
【００３１】
図５（ａ）に戻って、ステップ＃４１０の予測演算サブルーチンが終了するとステップ＃４１１へ移行する。ステップ＃４１１〜ステップ＃４１３も、実施例１で説明したステップ＃１０９〜ステップ＃１１１と同じである。
【００３２】
本実施例によっても、実施例１と同様な効果が奏される。更に、本実施例では、一次式を算出して、その式（傾き）から予測関数を選択するので、ユーザーによる煩わしい操作が必要ない。また、一次式を算出すればよいので、極短い時間でこの演算が終了し、シャッターチャンスを逃す可能性も低い。
【符号の説明】
【００３３】
１：カメラ本体、１００：カメラＭＰＵ（デフォーカス量検出手段、予測関数算出手段）、１００ａ：メモリ（記憶手段、予測関数記憶手段）、１０１：デフォーカス量検出ユニット（デフォーカス量検出手段）、２０１：撮影レンズ、２０２：レンズＭＰＵ、２０３：結像位置出力ユニット、２０４：レンズ駆動ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過去複数回に亘って取得した像面位置とその検出時刻の組のデータから将来の像面位置を予測する機能を有するカメラなどに用いられる焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交換レンズ式一眼レフカメラ等のカメラシステムにおいて、次の様な位相差方式のオートフォーカス（ＡＦ）技術が知られている。該技術では、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像させ、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ズレ量を求める。そして、この像ズレ量より被写体像のデフォーカス量を検出し、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う。この技術に関連して、静止する被写体のみならず、移動する被写体にレンズ駆動を追従させる予測ＡＦモードを備えるカメラが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示の方法では、過去２点又は３点のデフォーカス量及びレンズ駆動量から、被写体の像面位置を算出し、像面位置と時間との関係を近似的に表す予測関数を求める（１次式、２次式など）。そして、この予測関数を用いて、デフォーカス量検出点から所定時間後の像面位置を予測し、撮影レンズをその位置まで駆動させる。
【０００３】
一方、ホームポジションと呼ばれる機能を備えたカメラが商品化されている。これは、或る操作部材を操作するだけで、予め記憶された位置まで撮影レンズを駆動させる機能である（特許文献２参照）。特許文献２のカメラでは、このホームポジションを複数記憶して、所定の操作部材が操作されると、記憶された位置まで撮影レンズを駆動させて撮影し、再度、特定の操作部材が操作されると次の位置へ撮影レンズを駆動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１-１０７２２４号公報
【特許文献２】特開平８-１２２８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の方式では、予測関数を算出するまでに数点のデータ（デフォーカス量とこれの測定時刻）が必要である。データが揃って予測関数が算出される以前の時点で撮影を行うと、ピントが十分合っていない写真が撮影されてしまう可能性がある。この点について、図６を用いて具体的に説明する。図６（ａ）において、３００は自動車で、３０１は撮影者である。撮影者３０１は自動車３００を或るコーナーで撮影しようとしている。自動車３００は撮影者３０１に対して最初は向かって来るが（Ａ区間）、途中からは遠ざかって行く（Ｂ区間）。この動きを、カメラの像面位置の変化で示したのが図６（ｂ）である。図６（ｂ）で、縦軸は像面位置を示し、横軸は時間ｔを示す。図６（ｂ）に示す様に自動車３００が向かって来る間はＡ区間の如く像面位置は変化し、自動車が遠ざかって行く間はＢ区間の様に像面位置が変化する。上記特許文献１に記載の様に、予測関数（像面位置に対応した近似二次関数）を算出するまでは、Ａ´区間でピントが合わない写真が撮影されてしまう可能性がある（この間、予測に必要なデータを測定するため）。また、自動車３００の向きが変わった最初の区間Ｂ´でも、ピントが合わない写真が撮影されてしまう可能性がある（向きが変わったので、Ａ区間と同一の予測関数は使用できない）。
【０００６】
特許文献２の技術によれば、複数のホームポジションを記憶しておくことで、撮影レンズを瞬時に記憶位置まで移動して撮影を行うことが可能となる。そのため、たとえ被写体が動態であっても、撮影レンズが移動した位置に被写体が来た瞬間に撮影を行うことで、ピントが合った写真を撮影できる。よって、ピントが合っていない写真を撮影してしまう可能性を低減できる。しかし、特許文献２のカメラの場合、ホームポジションという或る決まった位置でしか撮影することができない。これを回避するためにはホームポジションの登録をやり直せばよいが、やり直している間に決定的なシャッターチャンスを逃してしまう可能性がある。また、撮影レンズが移動した位置に被写体が来た瞬間に撮影を行う必要がある。しかしながら、カメラにはレリーズタイムラグという時間が存在し、このタイムラグを考慮して撮影を行う必要があるため、撮影に一定レベル以上のスキルが必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の焦点調節装置は、デフォーカス量検出手段と記憶手段と予測関数算出手段と予測関数記憶手段を有する。デフォーカス量検出手段は、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に係る情報であるデフォーカス量を検出する。記憶手段は、前記デフォーカス量と撮影レンズの結像位置とから求められる像面位置及び前記デフォーカス量の検出時刻の組を複数記憶するための手段である。予測関数算出手段は、前記記憶手段により記憶された複数組の像面位置と検出時刻から、像面位置の時間変化を表す予測関数を算出する。予測関数記憶手段は、前記予測関数検出手段により算出された予測関数を複数記憶するための手段である。そして、撮影時に、前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数を用いて求められる前記焦点調節後の所定時間における像面位置の変化量に基づき焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらす。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、予め用意した複数の予測関数を選択的に用いて将来の像面位置の変化を予測する予測焦点調節が可能となる。よって、予測関数により撮影が迅速に可能となり、ピントが合っていないなどの意図しない写真を減らすことができ、決定的なシャッターチャンスを逃すことの少ない予測ＡＦ可能なカメラなどを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラの外観前面と外観背面を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るカメラにおける予測関数算出の動作制御を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の実施例１に係るカメラにおける撮影処理と予測演算の動作制御を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施例２に係るカメラにおける撮影処理と予測演算の動作制御を示すフローチャート図である。
【図６】従来例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を説明する。本発明において重要な点は、撮影時に、デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、複数の予測関数の中から被写体に応じて選択される予測関数を用いて前記焦点調節後に更なる焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらすことである。この考え方に基づき、本発明の基本的な構成は上記の如き構成を備える。予測関数の選択は、予測関数選択手段を用いて手動で実行することもできるし（後述の実施例１参照）、移動方向検出手段の算出結果に基づき自動的に実行することもできる（後述の実施例２参照）。前記更なる焦点調節は、撮影時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及びレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて求められる像面位置の変化量に基づき行うことができる（後述の実施例参照）。レリーズタイムラグは、例えば、予測絞り駆動時間とミラーアップ時間のうちの長い方の時間である。
【００１１】
（実施例１）
以下、図面を参照して本発明の焦点調節装置の実施例を備える交換レンズ式デジタル一眼レフカメラを説明する。図１は、図２に示すカメラにおいて交換レンズが装着された状態の電気的構成を示すブロック図である。図２（ａ）はカメラ前方より見た斜視図、図２（ｂ）はカメラ背面側より見た斜視図である。実施例１に係るカメラは、カメラ本体１と交換レンズとしての撮影レンズユニット２００（図１のみに示す）とから構成される。撮影レンズユニット２００はカメラ本体１のマウント２に着脱自在となっている。本実施例では、撮影レンズユニット２００とカメラ本体１とは別体で構成され、図２（ａ）に示すマウント接点２１を介して電気的に接続される。しかし、撮影レンズユニット２００とカメラ本体１とを一体に構成することも可能である。
【００１２】
図２（ａ）に示す様に、カメラ本体１には、撮影時に使用者がカメラ本体１を安定して握り易い様に前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。４は、撮影レンズユニット２００を取り外す際に押し込むレンズロック解除釦である。正面より見てカメラ上部左方には、撮影開始の起動スイッチとしてのシャッタボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するメイン操作ダイヤル８と、カメラの各動作モードを示すＬＣＤ表示パネル９がある。シャッタボタン７は、第１ストロークでスイッチＳＷ１（第１スイッチ７ａ）がオンし、次の第２ストロークにてスイッチＳＷ２（第２スイッチ７ｂ）がオンする構成となっている。第１スイッチ７ａのオンによりカメラは焦点検出、撮影レンズユニット２００内に配置された撮影レンズ２０１のピント合わせ（焦点調節）等の撮影準備動作を行う。そして、第２スイッチ７ｂのオンにより、被写体輝度の測光等を行い、その後、撮像素子の出力に基づいて被写体像の画像データの取り込みを行う撮影動作を実行する。カメラ本体１の上部右よりには、撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。
【００１３】
図２（ｂ）に示す様に、カメラ背面には、光軸中心の上方にファインダー接眼窓１８が設けられ、更にカメラ背面中央には画像表示可能なカラー液晶モニタ１９が設けられている。カラー液晶モニタ１９の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能の補助的役割を担い、例えば、カメラのＡＥモードでは自動露出装置で算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。或いは、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定する。また、このサブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶モニタ１９に表示される撮影済み画像の表示選択手段としても用いられる。４３は、本デジタル一眼レフカメラの全ての動作を禁止するメインスイッチである。４４は、カメラ本体１内に記憶された第１の予測関数（詳細は後述）を呼び出すための第１予測関数呼び出しボタンで、４５は第２の予測関数を呼び出すための第２予測関数呼び出しボタンである。本実施例では、第１及び第２の予測関数呼び出しボタン４４，４５が予測関数選択手段を構成する。
【００１４】
図１のブロック図は、撮影レンズユニット２００が装着された状態を示している。なお、図１と図２において、同一のものには同一番号を付している。図１において、２０２はレンズＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）、２０３は、撮影レンズ２０１の相対的な位置を下記レンズ駆動ユニットのパルス信号としてカメラ本体１に出力するレンズ位置出力ユニットである。ここで、撮影レンズ２０１は結像機能を有し、従って、レンズ位置出力ユニット２０３は、撮影レンズ２０１の結像位置に対応する情報を検出しカメラ本体１に出力する機能を有する。２０４は、モータ等で撮影レンズ２０１を駆動するためのレンズ駆動ユニット、２０５は、絞り２０６を駆動するための絞り駆動ユニットである。レンズ位置出力ユニット２０３は、現在の撮影レンズ２０１の位置（結像位置）での相対的な繰り出し量を測定することができる。具体的には、レンズ位置出力ユニット２０３のエンコーダーが、レンズ可動部による光学的変化（フォトインタラプタなどにより検出される）を電位変化として出力し、これをレンズＭＰＵ２０２がカウントすることで測定される。
【００１５】
レンズＭＰＵ２０２は、絞り駆動予測時間テーブル２０２ａを内蔵しており、設定絞り値の絞り駆動を行ったときの予測される絞りの駆動時間を記憶している。レンズＭＰＵ２０２は、予測される絞りの駆動時間をこのテーブル２０２ａから検索する。そして、検索した予測される絞り駆動時間をマウント接点２１を介してカメラＭＰＵ１００へ通信する。これにより、設定絞り値（目標絞り値）に合わせるために絞り駆動を行ったときの予測される絞り駆動時間をカメラＭＰＵ１００が取得できる。ここで、後述するメインミラー１３のミラーアップ時間は、予め測定し、カメラ本体１側にて記憶しておくことができる。一方、絞り駆動に要する時間は撮影レンズとしての交換レンズごとに異なるため、カメラ本体１側で取得するのは簡単ではない。一つの方法としては、過去にその交換レンズで実際に絞ったときの絞り駆動に要した時間をカメラ本体１側で記憶しておく方法である。しかし、初めてその交換レンズを付けたときには絞り駆動時間を決定できない。また、カメラ本体側の記憶容量も有限であるため、全ての交換レンズの各絞り値に対応する絞りに要する時間（絞り駆動時間）を記憶するのも容易ではない。そこで、上述の様に、予測される絞りの駆動時間をテーブル２０２ａに記憶しておき、カメラＭＰＵ１００へ送信する様にしている。
【００１６】
レンズＭＰＵ２０２、レンズ位置出力ユニット２０３、レンズ駆動ユニット２０４、絞り駆動ユニット２０５、撮影レンズ２０１、絞り２０６等によって交換式の撮影レンズユニット２００が構成される。そして、この交換式の撮影レンズユニット２００は、図１の点線で示す様にマウント２を介して接続され、カメラ本体１と着脱可能である。
【００１７】
次に、カメラ本体１側について説明する。１０１は、カメラ本体１に装着された撮影レンズ２００を通過した光からデフォーカス量に対応する情報を後述の様に検出するデフォーカス量検出ユニットである。１００はカメラＭＰＵであり、マウント接点２１（図２（ａ）に図示）の信号線を介してレンズＭＰＵ２０２と相互通信可能である。また、カメラＭＰＵ１００は、後述するＡ／Ｄ変換ユニットを内蔵している。更に、タイマを内蔵しており、時刻や時間の測定を行できる。また、カメラＭＰＵ１００はメモリ１００ａ（記憶手段に相当する）を内蔵しており、後述する予測関数を算出するのに必要な像面位置とその検出時刻の組を複数記憶することができる。
【００１８】
１０２はスイッチセンス回路であり、各スイッチの操作状態に応じて各部を制御する。７ａは、レリーズボタン７の第１ストロークによりオンするスイッチＳＷ１（第１スイッチ）である。７ｂは、レリーズボタン７の第２ストロークによりオンするスイッチＳＷ２（第２スイッチ）である。第１スイッチ７ａがオンされると、レリーズ操作が開始される。また、メイン操作ダイヤル８、サブ操作ダイヤル２０、撮影モード設定ダイヤル１４、メインスイッチ４３、第１予測関数呼び出しボタン４４、第２予測関数呼び出しボタン４５が接続されていて、各スイッチの状態をカメラＭＰＵ１００へ送信する。
【００１９】
焦点が被写体からどの位ずれているかという量である自動焦点調節に必要なデフォーカス量は、デフォーカス量検出ユニット１０１からの出力によって計算される。具体的には、撮影レンズユニット２００の光軸を挟んだ異なる２領域を通過する被写体光束から形成される２つの像のずれ量から計算される。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１３を通過し、その後ろにあるサブミラー６０で反射され、不図示の二次結像光学系によって検出ユニット１０１に導かれる。検出ユニット１０１はライン状の光電変換素子からなっており、この素子上に形成された被写体像を電位変化として出力する。カメラＭＰＵ１００は、これら２像の信号を、内蔵したＡ／Ｄ変換ユニットで数値変化として読み出し、これに相関演算を施すことで像ずれ量を計算し、デフォーカス量を求める。カメラＭＰＵ１００とデフォーカス量検出ユニット１０１とで、デフォーカス量検出手段を構成している。その他、カメラ本体１側には、ピント板１５、ペンタミラー１６、撮像素子１７、ファインダー接眼窓１８等が具備されている。
【００２０】
次に、本実施例に係るカメラの動作について、図３と図４のフローチャートを用いて説明する。まず、図３のフローチャートを用いて予測関数の算出について説明する。本実施例では、予め予測関数を算出し、記憶する必要があるが、例えばレースなどで車を撮影する場合などは同じ場所を周回するので予め予測関数の算出及び記憶動作を行っておけばよい。図３において、ステップ＃２０１より予測関数算出制御を開始する。ここでは、図６のＡ区間（自動車３００が撮影者３０１に向かって来るシーン）での予測関数を求めるとする。ステップ＃２０２で第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。そして、オンされたと検出された時はステップ＃２０３へ移行する。また、オンされていない時はステップ＃２０２の動作を繰り返す。
【００２１】
ステップ＃２０３では、デフォーカス量検出手段により得られたデフォーカス量から、像面位置とその検出時刻の算出を行う。デフォーカス量検出ユニット１０１に具備される光電変換素子は、像信号が得られるまでに或る程度の電荷の蓄積時間が必要となる。そのため、蓄積開始時刻と蓄積終了時刻の中点をデフォーカス量の検出時刻とし、レンズＭＰＵ１００と通信して得られる相対的な撮影レンズ２０１の位置にこのデフォーカス量を加えて被写体の像面位置の予測値を算出する。この被写体が結像するであろう像面位置の予測値をもって、結像位置予測を行う。デフォーカス量の検出時刻はそのまま像面位置の検出時刻となるので、像面位置とその検出時刻の組を次のステップ＃２０４で、カメラＭＰＵ１００内のメモリ１００ａに記憶する。記憶するメモリのデータ構造はキュー（ｑｕｅｕｅ：待ち行列）となっており、予め定められたデータの個数までは順に格納されるが、それ以降のデータは最も古いデータの上に最新のデータが上書きされる。本実施例では、最大３組までのデータを格納できるものとする。その後、ステップ＃２０５へ進み、カメラＭＰＵ１００のメモリに記憶されたデータ数により将来の像面位置の予測が可能かどうかを判定する。本実施例では、将来の像面位置を予測する関数を、レリーズタイムラグに係る時間変数をｔとして、ｔの２次関数「ｙ（ｔ）＝α＋βｔ＋γｔ２」としている。決定しなければならない未知の係数はα，β，γの３つであるため、最低３組の複数組のデータがあれば予測関数を求めるのに十分である。
【００２２】
上記判定の結果、データ数が十分でない場合はステップ＃２０２へ戻って、既に説明した動作を繰り返す。ステップ＃２０５でデータ数が十分と判別された場合は、ステップ＃２０６へ移行する。ステップ＃２０６で、予測関数算出手段に相当するカメラＭＰＵ１００はメモリ１００ａに記憶されているデータから時間ｔの２次関数「ｙ（ｔ）＝α＋βｔ＋γｔ２…（１）」を算出する。２次関数ｙ（ｔ）の詳細な算出方法は、上記特許文献１（特開平１-１０７２２４号公報）等に記載されている如く、公知である。ステップ＃２０６にて、像面位置の時間変化を表す予測関数が算出されるとステップ＃２０７へ移行し、予測関数ｙ（ｔ）…（１）を第１予測関数呼び出しボタン４４と関連付けてメモリ１００ａ（予測関数記憶手段に相当する）に記憶する。これで一連の予測関数検出制御は終了する。
【００２３】
次に同様の動作を繰り返して、Ｂ区間での予測関数ｙ（ｔ）…（２）を算出して第２予測関数呼び出しボタン４５と関連付けてメモリ１００ａに記憶する（第１予測関数呼び出しボタンには既に記憶されている）。この様に予測関数が既に記憶された上記一眼レフカメラにおける実際の撮影動作について、図４（ａ）のフローチャートを用いて説明する。ステップ＃１０１にて第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。オンされたと検出されると、ステップ＃１０２へ移行する。ステップ＃１０２では、デフォーカス量検出を行うルーチンを実行する。デフォーカス量の検出が終了すると、次のステップ＃１０３にて、第１及び第２の予測関数呼び出しボタン４４，４５のどちらが操作されたかを判別する。第１予測関数呼び出しボタン４４が操作されたと判別されると、ステップ＃１０４へ移行して、メモリ１００ａに記憶された予測関数ｙ（ｔ）…（１）を呼び出しステップ＃１０６へ移行する。
【００２４】
ステップ＃１０３に戻って、第２予測関数呼び出しボタン４５が操作されたと判別されると、ステップ＃１０５へ移行して、メモリ１００ａに記憶されたｙ（ｔ）…（２）を呼び出しステップ＃１０６へ移行する。ステップ＃１０６では、第２スイッチ７ｂがオンされているか否かを判定する。判定の結果、第２スイッチ７ｂがオンされていればステップ＃１０７へ進み、撮影のための一連の動作を開始する。ステップ＃１０７にて、メインミラー１３をアップ（撮影光路外へ退避）させる。そして、レンズＭＰＵ２０２へ、メイン操作ダイヤル８やサブ操作ダイヤル２０により既に設定された絞り値を通信することで、カメラＭＰＵ１００は設定絞り値に対応する予測される絞りの駆動時間を取得し、絞り２０６の絞り込みを行う。
【００２５】
ステップ＃１０８では、予測制御を行うルーチンを実行する。このルーチンについて図４（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。ステップ＃１０８にて予測演算サブルーチンがコールされると、ステップ＃３０２にて、ステップ＃１０７で取得した予測絞り駆動時間とカメラＭＰＵ１００内のメモリ１００ａに記憶されているミラーアップ時間とを比較する。この結果、予測絞り駆動時間の方が長い場合にはステップ＃３０３へ移行する。そして、ステップ＃３０３で、予測手段に相当するカメラＭＰＵ１００は、絞り駆動時間をレリーズタイムラグとして用い、ステップ＃１０３〜ステップ＃１０５で決定している第１予測関数又は第２予測関数により像面位置を予測する。この予測像面位置に基づいてレンズ駆動量を算出する。つまり、露光時の像面位置を予測する。ここで、上記デフォーカス量を加味した該量検出時の像面位置（第２スイッチ７ｂのオン時には第１スイッチ７ａのオンによる焦点調節動作で既に達している）がレリーズタイムラグ後にどこに来るかを予測関数で求めて、予測像面位置を算出する。この様に、撮影時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及び所定時間であるレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて像面位置の変化量を求め、像面位置の目標位置を算出する。一方、ステップ＃３０２にてミラーアップ時間の方が長いと分かった場合には、ステップ＃３０４へ移行する。そして、ステップ＃３０４にて、カメラＭＰＵ１００は、このミラーアップ時間をレリーズタイムラグとして用い、ステップ＃１０３〜ステップ＃１０５にて決定している第１予測関数又は第２予測関数により像面位置を予測し、レンズ駆動量を算出する。この様にレンズ駆動量の算出が終了すると、予測演算サブルーチンは終了する。
【００２６】
図４（ａ）に戻って、ステップ＃１０８の予測演算サブルーチンが終了するとステップ＃１０９へ移行し、上記目標位置である予測像面位置を実現すべく焦点調節のための撮影レンズ２０１の駆動を開始する。撮影レンズ２０１の駆動が終了すると、ステップ＃１１０へ移行する。ステップ＃１１０では、不図示のシャッター駆動ユニットを作動させて露光動作を行い、その後、ステップ＃１１１においてメインミラー１３をダウンさせる。こうして、一連の撮影動作が終了する。
【００２７】
本実施例によれば、以上説明した様に予め記憶された予測関数を選択的に呼び出してレリーズタイムラグにおけるレンズ駆動量を算出するので、予測関数が算出されるまでの時間が必要ない。従って、被写体が動態であっても、始めから十分にピントの合った写真を撮影することが可能となる。
【００２８】
（実施例２）
本発明の実施例２に係る交換レンズ式デジタル一眼レフカメラについて説明する。基本的な構成は実施例１のカメラと同じである。更に、予測関数を算出する方法も、図３を用いて説明したものと同じである。従って、主に異なる点を説明する。
【００２９】
図５を用いて、実施例２の動作を説明する。ステップ＃４０１にて第１スイッチ７ａがオンされたか否かを検出する。オンされたと検出されると、ステップ＃４０２へ移行する。ステップ＃４０２及びステップ＃４０３では、実施例１のステップ＃２０３及びステップ＃２０４と同様な動作が実行される。その後、ステップ＃４０４へ進み、カメラＭＰＵ１００のメモリに記憶されたデータ数により被写体の移動方向が算出可能か否かを判定する。ここでは、単純に移動方向が分かればよいので、一次式が算出可能であればよい。つまり、２点のデータが揃えばよいので、短い時間で検出が可能である。そして、２点のデータが揃ったらステップ＃４０５へ移行し、まだ、データが足りないときにはステップ＃４０２へ移行し既に説明した動作を繰り返す。ステップ＃４０５において、ステップ＃４０４で記憶されたデータから移動方向検出手段に相当するカメラＭＰＵ１００は一次式の傾きを判別する。傾きがプラスと判別された場合は（図６（ｂ）の像面位置が右肩上がりの場合なので、自動車３００が近づく方向、つまり、図３で算出した第１予測関数の方向である。）、ステップ＃４０６へ移行して予測関数ｙ（ｔ）…（１）を呼び出す。一方、ステップ＃４０５で、カメラＭＰＵ１００によって、一次式の傾きがマイナスと判別された場合は、ステップ＃４０７へ移行して予測関数ｙ（ｔ）…（２）を呼び出す。この場合は、図６（ｂ）の像面位置が右肩下がりなので、自動車３００が遠ざかる方向、つまり、図３で算出した第２予測関数の方向である。本実施例では、こうして、デフォーカス量検出手段で検出されるデフォーカス量と撮影レンズの駆動方向から被写体の移動する方向を算出する移動方向検出手段により、撮影時に、予測関数が自動的に選択される。
【００３０】
ここまでに、デフォーカス量検出を行うルーチンが実行され、第１スイッチ７ａのオンによるＡＦ動作は既に完了している。その後のステップ＃４０８〜４０９は、図４（ａ）のステップ＃１０６〜１０７と同じである。ステップ＃４１０において、予測制御を行うルーチンを実行する。このルーチンは図５（ｂ）のフローチャートに示されている。ここでのステップ＃５０１〜５０４、図４（ｂ）のフローチャートのものと同じである。
【００３１】
図５（ａ）に戻って、ステップ＃４１０の予測演算サブルーチンが終了するとステップ＃４１１へ移行する。ステップ＃４１１〜ステップ＃４１３も、実施例１で説明したステップ＃１０９〜ステップ＃１１１と同じである。
【００３２】
本実施例によっても、実施例１と同様な効果が奏される。更に、本実施例では、一次式を算出して、その式（傾き）から予測関数を選択するので、ユーザーによる煩わしい操作が必要ない。また、一次式を算出すればよいので、極短い時間でこの演算が終了し、シャッターチャンスを逃す可能性も低い。
【符号の説明】
【００３３】
１：カメラ本体、１００：カメラＭＰＵ（デフォーカス量検出手段、予測関数算出手段）、１００ａ：メモリ（記憶手段、予測関数記憶手段）、１０１：デフォーカス量検出ユニット（デフォーカス量検出手段）、２０１：撮影レンズ、２０２：レンズＭＰＵ、２０３：結像位置出力ユニット、２０４：レンズ駆動ユニット
【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撮影レンズの像面位置との差に係る情報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と、
前記デフォーカス量と撮影レンズの結像位置とから求められる像面位置及び前記デフォーカス量の検出時刻の組を複数記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された複数組の像面位置と検出時刻から、像面位置の時間変化を表す予測関数を算出する予測関数算出手段と、
前記予測関数検出手段により算出された予測関数を複数記憶するための予測関数記憶手段と、を有し、
撮影時に、前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数を用いて求められる前記焦点調節後の所定時間における像面位置の変化量に基づき焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらすことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
撮影時に、手動により予測関数を選択するための予測関数選択手段を有することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記デフォーカス量検出手段により検出されるデフォーカス量と撮影レンズの駆動方向から被写体の移動する方向を算出する移動方向検出手段を有し、
撮影時に、前記移動方向検出手段の算出結果から予測関数を自動的に選択することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
撮影時に、その時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及び前記所定時間であるレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて前記像面位置の変化量を求めることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記レリーズタイムラグは、予測絞り駆動時間とミラーアップ時間のうちの長い方の時間であることを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
【請求項１】
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に係る情報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と、
前記デフォーカス量と撮影レンズの結像位置とから求められる像面位置及び前記デフォーカス量の検出時刻の組を複数記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された複数組の像面位置と検出時刻から、像面位置の時間変化を表す予測関数を算出する予測関数算出手段と、
前記予測関数検出手段により算出された予測関数を複数記憶するための予測関数記憶手段と、を有し、
撮影時に、前記デフォーカス量に基づき焦点調節を行うと共に、被写体に応じて選択される予測関数を用いて求められる前記焦点調節後の所定時間における像面位置の変化量に基づき焦点調節を行って像面位置を目標位置にもたらすことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
撮影時に、手動により予測関数を選択するための予測関数選択手段を有することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記デフォーカス量検出手段により検出されるデフォーカス量と撮影レンズの駆動方向から被写体の移動する方向を算出する移動方向検出手段を有し、
撮影時に、前記移動方向検出手段の算出結果から予測関数を自動的に選択することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
撮影時に、その時に検出されたデフォーカス量と撮影レンズの位置とにより決定される像面位置及び前記所定時間であるレリーズタイムラグに基づき、予測関数を用いて前記像面位置の変化量を求めることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記レリーズタイムラグは、予測絞り駆動時間とミラーアップ時間のうちの長い方の時間であることを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５９３８４（Ｐ２０１１−５９３８４Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９１３５（Ｐ２００９−２０９１３５）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]