(57)【要約】【課題】  外部測距方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせたフォーカス合焦制御を行うに際して、距離値の精度を高め、誤った距離値を検出することなく合焦時間の大幅な短縮化を実現する。【解決手段】  外部測距ユニット２１，２２，２３は、それぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されており、パララックスが影響しないように焦点距離に応じて視野角を変えて設置される。カメラ／ＡＦマイコン１４は、外部測距ユニット２１，２２，２３から出力される距離値を用いて主被写体の距離情報を算出する。【選択図】  図１
2006119222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系と、
前記撮像光学系を介して形成される光学像から映像信号を出力する信号処理手段と、
前記フォーカスレンズを駆動させるフォーカスレンズ駆動手段と、
前記ズームレンズを駆動させるズームレンズ駆動手段と、
前記ズームレンズの位置から焦点距離値を検出する焦点距離検出手段と、
主被写体の距離を測定する複数の距離測定手段と、
複数の前記距離測定手段により測定された各距離値と、前記焦点距離検出手段により検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出する距離情報算出手段と、
前記信号処理手段から出力された前記映像信号から焦点信号を検出する焦点信号検出手段と、
前記距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とに基づいて、前記フォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系と、
前記撮像光学系を介して形成される光学像から映像信号を出力する信号処理手段と、
前記フォーカスレンズを駆動させるフォーカスレンズ駆動手段と、
前記ズームレンズを駆動させるズームレンズ駆動手段と、
前記ズームレンズの位置から焦点距離値を検出する焦点距離検出手段と、
主被写体の距離値を測定する複数の距離測定手段と、
前記焦点距離検出手段により検出された前記焦点距離値に基づいて、複数の前記距離測定手段のうちの少なくとも１つを選択する選択手段と、
選択された前記距離測定手段により測定された前記距離値に基づいて、前記主被写体の距離情報を算出する距離情報算出手段と、
前記信号処理手段から出力された前記映像信号から焦点信号を検出する焦点信号検出手段と、
前記距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とに基づいて、前記フォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記各距離検出手段は、それぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記各距離検出手段は、それぞれ焦点距離に応じて視野角を変えて配置されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記距離情報算出手段は、前記距離値に対して前記焦点距離値による重み付けを行って前記主被写体の前記距離情報を算出することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記フォーカス制御手段は、前記距離情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動した後、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号に基づいて合焦動作を行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記フォーカス制御手段は、距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とが共に大きく変化したときに、前記フォーカスレンズを再起動することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
ズームレンズの位置から焦点距離値を検出するステップと、
複数の前記距離測定手段により、主被写体の距離値をそれぞれ測定するステップと、
測定された各距離値と、検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、
撮像光学系を介して形成される光学像に基づく映像信号から焦点信号を検出するステップと、
算出された前記距離情報と、検出された前記焦点信号とに基づいて、フォーカスレンズを制御するステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
ズームレンズの位置から焦点距離値を検出するステップと、
検出された前記焦点距離値に基づいて、複数の前記距離測定手段のうちの少なくとも１つを選択するステップと、
選択された前記距離測定手段により測定された前記距離値に基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、
測定された各距離値と、検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、
撮像光学系を介して形成される光学像に基づく映像信号から焦点信号を検出するステップと、
算出された前記距離情報と、検出された前記焦点信号とに基づいて、フォーカスレンズを制御するステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項１０】
ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系を介して形成される光学像に応じて信号を出力する信号出力手段からの出力信号に基づく焦点信号と、算出された距離情報と、の少なくともいずれかに基づき前記撮像光学系を制御することによって焦点を調節する制御手段とを有し、
前記距離情報は複数の距離測定手段による測定に基づくとともに、当該複数の距離検出手段はそれぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系を介して形成される光学像に応じて信号を出力する信号出力手段からの出力信号に基づく焦点信号と、算出された距離情報と、の少なくともいずれかに基づき前記撮像光学系を制御することによって焦点を調節する制御手段とを有し、
前記距離情報は複数の距離測定手段による測定に基づくとともに、当該複数の距離検出手段はそれぞれ焦点距離に応じて視野角を変えて配置されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等の自動合焦制御機能を備えた撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図６において、１０１は固定されている第１固定レンズ群、１０２は変倍を行う変倍レンズ群、１０３は絞り、１０４は固定されている第２固定レンズ群、１０５は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能を兼ね備えたレンズ群（以下、フォーカスコンペレンズと称す）、１０６は撮像素子（ＣＣＤ）である。１０７はＣＣＤ１０６の出力を増幅するＡＧＣである。
【０００３】
１０８はカメラ信号処理回路である。１０９は記録装置であり、動画や静止画を記録し、記録媒体として磁気テープや半導体メモリが使われている。カメラ信号処理回路１０８は、ＡＧＣ１０７からの出力信号を後述の記録装置１０９、表示機能を有するモニタ装置１１５に対応した信号に変換する。１１０は変倍レンズ群１０２の駆動源であり、１１１はフォーカスコンペレンズ１０５の駆動源である。
【０００４】
ＣＣＤ１０６の出力信号は、ＡＦゲート１１２を通過する。合焦のために最適な信号を取り出す範囲を全画面のうちから設定される。このゲートの大きさは可変であり、また複数設けられる場合もある。１１３は焦点検出に用いられる高周波成分、低周波成分及び輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値との差分）を抽出するＡＦ信号処理回路である。１１４は、ＡＦ信号処理回路１１３の出力信号に基づいて、駆動源１１０，１１１を制御すると共に、ズームスイッチ１１６の制御、カメラ信号処理回路１０８の出力信号の制御等を行うカメラ／ＡＦマイコンである。
【０００５】
図６のように構成された撮像装置において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ＡＦ信号処理回路１１３の出力信号レベルが最大となるように、フォーカスコンペレンズ１０５を移動させることにより、自動焦点調節を行う。
【０００６】
次に、撮像装置のオートフォーカス（ＡＦ）動作について説明する。
ＡＦ動作には、ビデオカメラにおける主な方式であるＴＶＡＦ方式、銀塩フィルムによる一眼レフカメラに多く用いられている方式である位相差検出方式、外部測距ユニットを用いる方式である外部測距方式等がある。
【０００７】
ＴＶＡＦ方式は、被写体像を撮像素子等により光電変換して得られた映像信号から画面の鮮鋭度を検出し、その値、即ちＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを移動制御して焦点調節を行うものである。
【０００８】
ＡＦ評価値としては、一般に、ある帯域のバンドパスフィルタにより抽出された映像信号の高周波成分が用いられている。この映像信号の高周波成分は、通常、被写体を撮影した場合、図７に示すように、そのＡＦ評価値が最大になる点が合焦位置となる。
以下、カメラ／ＡＦマイコン１１４による動画撮影時のＡＦ制御について、図８のフロー図を用いて説明する。
【０００９】
図８において、動画ＡＦ処理を開始する（ステップＳ１００１）。先ず、フォーカスレンズ１０５を微小駆動する（ステップＳ１００２）。
次に、その微小駆動により合焦したか否かを判別する（ステップＳ１００３）。その結果、合焦していなければ、上記の微小駆動により合焦方向を判別できたか否かを判別する（ステップＳ１００４）。その結果、合焦方向を判別できなかった場合には、ステップＳ１００２に戻る。一方、合焦方向を判別できた場合には、ステップＳ１００５のいわゆる山登り駆動により、図７のようにＡＦ評価値が大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズ１０５を移動させる。
【００１０】
次に、山登り駆動によりＡＦ評価値がピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ１００６）。その結果、ピークを越えていなければ、ステップＳ１００５に戻り、山登り駆動を継続する。一方、ピークを越えた場合には、山登り駆動中のＡＦ評価値のピークに戻すためにフォーカスレンズ１０５を逆方向に駆動する（ステップＳ１００７）。そして、ＡＦ評価値がピークに達したか否かを判別する（ステップＳ１００８）。その結果、ピークに達していない場合には、ステップＳ１００７に戻り、ＡＦ評価値のピークに戻す動作を継続する。一方、ピークに達している場合には、ステップＳ１００２に戻り、フォーカスコンペレンズ１０５を微小駆動することにより、次の動画の合焦位置をサーチする。
【００１１】
ステップＳ１００３にて、合焦したと判別された場合には、フォーカスコンペレンズ１０５を停止し（ステップＳ１００９）、合焦した際のＡＦ評価値を記憶しておき（ステップＳ１０１０）、再起動判定の処理を開始する。ステップＳ１０１０で格納した前回のＡＦ評価値とステップＳ１０１１で取得した今回のＡＦ評価値とを比較し、所定レベル以上の差があれば再起動する必要があると判定する（ステップＳ１０１２）。その結果、再起動する必要があると判定された場合には、ステップＳ１００２に戻り、微小駆動動作を再開する。一方、再起動する必要がないと判定された場合には、フォーカスコンペレンズ１０５をそのまま停止した状態で維持し（ステップＳ１０１３）、以後の動画に対応するため、ステップＳ１０１１へ戻り、再起動判定処理を継続する。
【００１２】
以上のように、ＡＦマイコン１１４は、再起動判定→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判定を繰り返しながら、フォーカスコンペレンズ１０５を駆動制御することにより、ＡＦ評価値を常に最大にするように制御する。
【００１３】
位相差検出方式は、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光し、その受光量に応じて出力される信号のズレ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ズレ量を検出することで撮影レンズのピント方向のズレ量を直接求める方式である。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行えばピントズレの量と方向が得られ、高速な焦点調節動作が可能となっている。但し、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を２分割し、それぞれの光束に対応する信号を得るためには、焦点検出用光学系とセンサを２系統設けるのが一般的である。
【００１４】
外部測距方式は、パッシブ方式として、図９、図１０に示すような原理を用いる方法がある。外部測距センサは、２つの光路を有し、それぞれ結像用レンズ及び受光素子列を備える。２つの光路を通って結像した２つの被写体像信号を各受光素子列から読み出し、演算により２つの信号の相関を演算する。いくつの画素シフトで相関が最大になるかを演算することにより、このシフト量に基づき、三角測量の原理により距離値を取得することができる。
【００１５】
この演算原理は、図９に示すように、相関が最大になるシフト量Ｘを演算し、既知の焦点距離ｆと２光路用光学系間の距離Ｂから、比例計算により被写体までの距離Ｌが算出できる。
【００１６】
また、外部測距方式のアクティブ方式は、超音波センサを用いて伝搬速度を測定する方式とコンパクトカメラによく使用される赤外線センサを用いて三角測量する方式である。
【００１７】
外部測距方式または位相差検出方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせた装置が特許文献１，２において提案されている。これらは、外部測距方式または位相差検出方式を用いて、合焦位置までの距離と方向を算出し、合焦位置までレンズを移動させた後、ＴＶＡＦ方式を用いてピントズレの補正を行う焦点調整装置である。特に、ＴＶＡＦ方式と外部測距方式とを組み合わせて用いる方法では、ＴＶＡＦ方式の山登り動作において、距離値を利用すれば瞬時に合焦方向が判断できるという利点があると共に、山登り動作中に被写体距離を確認しながら、合焦方向にフォーカスを動かせるという利点がある。こうして、距離値を有効に活用して高速な合焦動作を可能とすると共に、ＴＶＡＦ方式で得られるＡＦ評価値による合焦動作により高精度なピントあわせが可能となる。
【００１８】
【特許文献１】特開平５−６４０５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、外部測距方式を用いる場合、１つの外部測距センサでは視差（パララックス）の影響のために被写体距離によっては三角測距による検出誤差が生じ、誤った距離値を検出してしまう場合がある。外部測距方式を補助的に用いてフォーカス合焦制御を行うときには、検出した距離値に従ってフォーカスレンズを移動させ、その後ＴＶＡＦ方式で高精度なフォーカス合焦制御を行うが、外部測距方式で誤った距離値を検出すると、合焦付近ではない誤った位置にフォーカスレンズを移動してしまうことになり、そこからＴＶＡＦ方式でピント補正を行っても、合焦までに時間がかかることになる。
【００２０】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、外部測距方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせたフォーカス合焦制御を行うに際して、距離値の精度を高め、誤った距離値を検出することなく合焦時間の大幅な短縮化を実現することを可能とする撮像装置及び撮像方法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】
【００２１】
本発明の撮像装置は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系と、前記撮像光学系を介して形成される光学像から映像信号を出力する信号処理手段と、前記フォーカスレンズを駆動させるフォーカスレンズ駆動手段と、前記ズームレンズを駆動させるズームレンズ駆動手段と、前記ズームレンズの位置から焦点距離値を検出する焦点距離検出手段と、主被写体の距離を測定する複数の距離測定手段と、複数の前記距離測定手段により測定された各距離値と、前記焦点距離検出手段により検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出する距離情報算出手段と、前記信号処理手段から出力された前記映像信号から焦点信号を検出する焦点信号検出手段と、前記距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とに基づいて、前記フォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段とを備える。
【００２２】
本発明の撮像装置は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系と、前記撮像光学系を介して形成される光学像から映像信号を出力する信号処理手段と、前記フォーカスレンズを駆動させるフォーカスレンズ駆動手段と、前記ズームレンズを駆動させるズームレンズ駆動手段と、前記ズームレンズの位置から焦点距離値を検出する焦点距離検出手段と、主被写体の距離値を測定する複数の距離測定手段と、前記焦点距離検出手段により検出された前記焦点距離値に基づいて、複数の前記距離測定手段のうちの少なくとも１つを選択する選択手段と、選択された前記距離測定手段により測定された前記距離値に基づいて、前記主被写体の距離情報を算出する距離情報算出手段と、前記信号処理手段から出力された前記映像信号から焦点信号を検出する焦点信号検出手段と、前記距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とに基づいて、前記フォーカスレンズを制御するフォーカス制御手段とを備える。
【００２３】
本発明の撮像装置の一態様では、前記各距離検出手段は、それぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されている。
【００２４】
本発明の撮像装置の一態様では、前記各距離検出手段は、それぞれ焦点距離に応じて視野角を変えて配置されてなる。
【００２５】
本発明の撮像装置の一態様では、前記距離情報算出手段は、前記距離値に対して前記焦点距離値による重み付けを行って前記主被写体の前記距離情報を算出する。
【００２６】
本発明の撮像装置の一態様では、前記フォーカス制御手段は、前記距離情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動した後、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号に基づいて合焦動作を行う。
【００２７】
本発明の撮像装置の一態様では、前記フォーカス制御手段は、距離情報算出手段により算出された前記距離情報と、前記焦点信号検出手段により検出された前記焦点信号とが共に大きく変化したときに、前記フォーカスレンズを再起動する。
【００２８】
本発明の撮像方法は、ズームレンズの位置から焦点距離値を検出するステップと、複数の前記距離測定手段により、主被写体の距離値をそれぞれ測定するステップと、測定された各距離値と、検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、撮像光学系を介して形成される光学像に基づく映像信号から焦点信号を検出するステップと、算出された前記距離情報と、検出された前記焦点信号とに基づいて、フォーカスレンズを制御するステップとを含む。
【００２９】
本発明の撮像方法は、ズームレンズの位置から焦点距離値を検出するステップと、検出された前記焦点距離値に基づいて、複数の前記距離測定手段のうちの少なくとも１つを選択するステップと、選択された前記距離測定手段により測定された前記距離値に基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、測定された各距離値と、検出された前記焦点距離値とに基づいて、前記主被写体の距離情報を算出するステップと、撮像光学系を介して形成される光学像に基づく映像信号から焦点信号を検出するステップと、算出された前記距離情報と、検出された前記焦点信号とに基づいて、フォーカスレンズを制御するステップとを含む。
【００３０】
本発明の撮像装置は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系を介して形成される光学像に応じて信号を出力する信号出力手段からの出力信号に基づく焦点信号と、算出された距離情報と、の少なくともいずれかに基づき前記撮像光学系を制御することによって焦点を調節する制御手段とを有し、前記距離情報は複数の距離測定手段による測定に基づくとともに、当該複数の距離検出手段はそれぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されている。
【００３１】
本発明の撮像装置は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮像光学系を介して形成される光学像に応じて信号を出力する信号出力手段からの出力信号に基づく焦点信号と、算出された距離情報と、の少なくともいずれかに基づき前記撮像光学系を制御することによって焦点を調節する制御手段とを有し、前記距離情報は複数の距離測定手段による測定に基づくとともに、当該複数の距離検出手段はそれぞれ焦点距離に応じて視野角を変えて配置されている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、外部測距方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせたフォーカス合焦制御を行うに際して、距離値の精度を高め、誤った距離値を検出することなく合焦時間の大幅な短縮化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、１は固定されている第１固定レンズ群、２は変倍を行う変倍レンズ群、３は絞り、４は固定されている第２固定レンズ群、５は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能を兼ね備えたレンズ群（以下、フォーカスコンペレンズと称す）、６は撮像素子（ＣＣＤ）である。７はＣＣＤ６の出力を増幅するＡＧＣである。
【００３５】
８はカメラ信号処理回路である。９は記録装置であり、動画や静止画を記録し、記録媒体として磁気テープや半導体メモリが使われている。カメラ信号処理回路８は、ＡＧＣ７からの出力信号を後述の記録装置９、表示機能を有するモニタ装置１５に対応した信号に変換する。１０は変倍レンズ群２の駆動源であり、１１はフォーカスコンペレンズ５の駆動源である。
【００３６】
ＣＣＤ６の出力信号は、ＡＦゲート１２を通過し、合焦のために最適な信号を取り出す範囲を全画面のうちから設定される。このゲートの大きさは可変であり、また複数設けられる場合もある。１３は焦点検出に用いられる焦点信号、ここでは高周波・低周波成分及び輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値との差分）を抽出するＡＦ信号処理回路である。１４は、ＡＦ信号処理回路１３からの焦点信号に基づいて、駆動源１０，１１を制御すると共に、ズームスイッチ１６の制御、カメラ信号処理回路８の出力信号の制御等を行うカメラ／ＡＦマイコンである。
【００３７】
２１，２２，２３は、それぞれ焦点距離に応じて異なる有効計測距離が規定されている外部測距ユニットであり、それぞれ被写体までの距離値を測定し、その距離値を出力する。ここで、外部測距ユニット２１，２２，２３はそれぞれ、パララックスが影響しないように焦点距離に応じて視野角を変えて設置される。カメラ／ＡＦマイコン１４は、外部測距ユニット２１，２２，２３から出力される距離値を用いて主被写体の距離情報を算出する。
なお、本実施形態では、外部測距ユニットを３つ設置する場合について説明するが、２つ以上の外部測距ユニットを適宜設置しても良い。
【００３８】
図２は、第１の実施形態による撮像方法におけるフォーカス合焦制御のアルゴリズムを示すフロー図である。
ここでは、外部測距ユニット２１，２２，２３により検出された距離値と、カメラ／ＡＦマイコン１４によりＡＦ信号処理回路１３から検出された焦点信号とに基づいて、ＡＦ信号処理回路１３がフォーカス合焦制御する。なお、以下の各ステップからなる処理は、垂直同期の周期で繰り返し行われる。
【００３９】
先ず、ステップＳ２０１において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、変倍レンズ２の位置から焦点距離値を検出する。続いて、ステップＳ２０２において、複数設置されている全ての外部測距ユニット２１，２２，２３は、それぞれ主被写体の距離値を測定する。続いて、ステップＳ２０３において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ２０１で検出した焦点距離値に基づいて、ステップＳ２０２で検出した距離値から主被写体の距離情報を算出する。主被写体の距離情報の算出方法については後述する。
【００４０】
続いて、ステップＳ２０４において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ＡＦ信号処理回路１３から焦点信号を検出する。続いて、ステップＳ２０５において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、フォーカスが合焦状態であるか否かを判別する。合焦状態でなければステップＳ２０６に進み、合焦状態であればステップＳ２０８に進む。続いて、ステップＳ２０６において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ２０３で算出した主被写体距離の位置へフォーカスコンペレンズ１０５を駆動した後、ステップＳ２０７に進む。続いて、ステップＳ２０７において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ２０４で検出した焦点信号に基づいて、ＴＶＡＦ方式の合焦動作を行い、フォーカス制御を終了する。
【００４１】
一方、ステップＳ２０８において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ２０３で検出した主被写体の距離情報と、ステップＳ２０４で検出した焦点信号とがそれぞれ前回の検出結果に対して共に大きく変化したか否かを判別する。共に大きく変化していなければ、合焦状態と判断して何もせずにフォーカス制御を終了する。大きく変化していればステップＳ２０９に進み、非合焦状態としてフォーカスレンズを再起動させる。
【００４２】
次に、外部測距ユニットの配置方法について説明する。図３は、焦点距離に対する外部測距ユニットの配置を説明するための特性図である。
焦点距離がｆ０からｆ１の間では、外部測距ユニット２１がパララックスの影響を受けずに測距を行えるように視野角を合わせて設置する。焦点距離がｆ１からｆ２の間では、外部測距ユニット２２がパララックスの影響を受けずに測距を行えるように視野角を合わせて設置する。焦点距離がｆ２からｆ３の間では、外部測距ユニット２３がパララックスの影響を受けずに測距を行えるように視野角を合わせて設置する。このように外部測距ユニット２１，２２，２３をそれぞれ配置することにより、焦点距離によって最適な視野角のセンサが少なくとも１つ配置されているようにする。
【００４３】
図３に示すように、焦点距離に応じて外部測距ユニットを配置したときに、各測距ユニット２１，２２，２３により検出される距離値は、そのときの焦点距離によって精度が変わってくる。即ち、焦点距離がｆ０からｆ１の間であるときは、外部測距ユニット２１の距離値は精度が高いが、外部測距ユニット２３の距離値はパララックスの影響を受けている可能性があり精度が低いと判断できる。逆に、焦点距離がｆ２からｆ３の間であるとき、外部測距ユニット２３の距離値は精度が高いが、外部測距ユニット２１の距離値はパララックスの影響を受けている可能性があり精度が低いと判断できる。
【００４４】
次に、図２のステップＳ２０３における主被写体の距離情報の算出方法について説明する。
上述したように、図３のような外部測距ユニットの配置においては、距離値を検出する上で最適な外部測距ユニットが焦点距離によって変わる。そこで、焦点距離に応じて最適な視野角にある外部測距ユニットからの距離値のみを１つ選んで主被写体距離とすれば良い。また、外部測距ユニット２１，２２，２３から検出した全ての距離値Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に対して重み付けを行って主被写体の距離情報Ｄを算出しても良い。重み付けによる算出の方法としては、例えば、焦点距離がｆ０からｆ１の間にある場合、
Ｄ＝（（Ｄ１×α）＋（Ｄ２×β）＋（Ｄ３×γ））／（α＋β＋γ）
但し、α＞β＞γ
という式で算出可能である。あるいは、検出した全ての距離値の平均を計算して主被写体の距離情報としても良い。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部測距方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせたフォーカス合焦制御を行うに際して、焦点距離に応じて有効計測距離をそれぞれ限定した複数の外部測距ユニット２１，２２，２３を、視野角を変えてパララックスの影響を受けないように配置する。そして、これら複数の外部測距ユニット２１，２２，２３で検出される距離値を用いて距離値の精度を高め、誤った距離値を検出することなく合焦時間の大幅な短縮化を実現することが可能となる。
【００４６】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、設置されている全ての外部測距ユニットから距離情報を検出する場合を例示したが、本実施形態では、焦点距離情報から距離情報を検出する外部測距ユニットを予め選択して限定する。外部測距ユニットの選択に際しては、図３に示した焦点距離情報と視野角に基づいて最適な外部測距ユニットを選択する。
【００４７】
図４は、第２の実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図４において、外部測距ユニットを除く各構成要素は、図１に示した第１の実施形態による各構成要素と同一である。
【００４８】
本実施形態では、外部測距ユニット２１，２２，２３は、それぞれ切換スイッチ２１ａ，２２ｂ，２３ｃが設けられており、これら切換スイッチのうちの少なくとも１つが選択されてＡＦマイコン１１４と接続されるように設置されている。ＡＦマイコン１１４は、変倍レンズ（ズームレンズ）１０２の位置から検出される焦点距離情報に基づいて、外部測距ユニット２１，２２，２３のうち、選択された外部測距ユニットに対してのみ電源供給を行うように制御する。
【００４９】
図５は、第２の実施形態による撮像方法におけるフォーカス合焦制御のアルゴリズムを示すフロー図である。
ここでは、外部測距ユニット２１，２２，２３により検出された距離値と、カメラ／ＡＦマイコン１４によりＡＦ信号処理回路１３から検出された焦点信号とに基づいて、ＡＦ信号処理回路１３がフォーカス合焦制御する。なお、以下の各ステップからなる処理は、垂直同期の周期で繰り返し行われる。
【００５０】
先ず、ステップＳ３０１において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、変倍レンズ１０２の位置から焦点距離値を検出する。続いて、ステップＳ３０２において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ３０１で検出した焦点距離値に基づいて、外部測距ユニット２１，２２，２３のうちで有効な距離値を検出可能な外部測距ユニットを少なくとも１つ（１つまたは複数）選択する。
【００５１】
続いて、ステップＳ３０３において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、選択されなかった外部測距ユニットへの電源供給を遮断する。ステップＳ３０４では、複数設置されている外部測距ユニットのうち、ステップＳ３０２で選択した外部測距ユニットから距離情報を検出する。続いて、ステップＳ３０５において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ３０４で検出した距離値から主被写体の距離情報を算出する。なお、ステップＳ３０２で選択した外部測距ユニットが１つの場合には、その距離値をそのまま主被写体の距離情報とすれば良い。また、ステップＳ３０２で選択した外部測距ユニットが複数の場合には、第１の実施形態で図２を用いて説明した方法と同様にして、主被写体の距離情報を算出すれば良い。
【００５２】
続いて、ステップＳ３０６において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ＡＦ信号処理回路１１３から焦点信号を検出する。続いて、ステップＳ３０７において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、フォーカスが合焦状態であるか否かを判別する。合焦状態でなければステップＳ３０８に進み、合焦状態であればステップＳ３１０に進む。続いて、ステップＳ３０８において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ３０５で算出した主被写体の距離情報の位置へフォーカスコンペレンズ１０５を駆動してステップＳ３０９に進む。続いて、ステップＳ３０９において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ３０６で検出した焦点信号に基づいて、ＴＶＡＦ方式の合焦動作を行い、フォーカス制御を終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ３１０において、カメラ／ＡＦマイコン１４は、ステップＳ３０５で検出した主被写体の距離情報とステップＳ３０６で検出した焦点信号とがそれぞれ前回の検出結果に対して共に大きく変化したか否かを判別する。共に大きく変化していなければ、合焦状態と判断し何もせずにフォーカス制御を終了する。大きく変化していればステップＳ３１１に進み、非合焦状態としてフォーカスレンズを再起動させる。
【００５４】
このように、第１の実施形態では、複数設置した外部測距ユニット２１，２２，２３の全てが作動するように常に外部測距ユニット２１，２２，２３に電源供給する必要があったが、本実施形態では距離値を検出する外部測距ユニット２１，２２，２３を予め適宜選択して限定することにより、外部測距ユニット２１，２２，２３が消費する消費電力を大幅に抑えることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、外部測距方式とＴＶＡＦ方式とを組み合わせたフォーカス合焦制御を行うに際して、焦点距離に応じて有効計測距離をそれぞれ限定した複数の外部測距ユニット２１，２２，２３を、視野角を変えてパララックスの影響を受けないように配置する。そして、これら複数の外部測距ユニット２１，２２，２３で検出される距離値の中から、焦点距離に応じて最適な視野角の外部測距ユニットの距離値を選択して利用することで距離値の精度を高め、誤った距離値を検出することなく合焦時間の大幅な短縮化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態による撮像方法におけるフォーカス合焦制御のアルゴリズムを示すフロー図である。
【図３】焦点距離に対する外部測距ユニットの配置を説明するための特性図である。
【図４】第２の実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態による撮像方法におけるフォーカス合焦制御のアルゴリズムを示すフロー図である。
【図６】従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】ＴＶＡＦ方式におけるオートフォーカスの原理を示す特性図である。
【図８】従来のＡＦ制御アルゴリズムを示すフロー図である。
【図９】三角測量の原理図である。
【図１０】相関演算の原理図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  第１固定レンズ群
２  変倍レンズ群
３  絞り
４  第２固定レンズ群
５  フォーカスコンペレンズ
６  撮像素子（ＣＣＤ）
７  ＡＧＣ
８  カメラ信号処理回路
９  記録装置
１０、１１  駆動源
１２  ＡＦゲート
１３  ＡＦ信号処理回路
１４  カメラ／ＡＦマイコン
１５  モニタ装置
１６  ズームスイッチ
２１、２２、２３  外部測距ユニット
２１ａ、２２ａ、２３ａ  スイッチ
【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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【図９】
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【図１０】
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