(57)【要約】【課題】  外測センサの視差の影響を抑制し、広いフォーカス領域で測距可能な撮像システムを提供する。【解決手段】  撮像システムは、フォーカス群とズーム群を含む撮像光学系と、ズーム位置検出手段と、撮像光学系の駆動を制御する制御手段を有するレンズ装置と、撮像光学系からの光束を受光する受光手段と、画像情報を表示する画像表示手段を有するカメラ装置、を含み、画像表示手段の画面内でＡＦ枠を設定するＡＦ枠設定手段と、撮像光学系の光軸に対して視差を有して設置された被写体までの距離を測定する測距手段と、撮像光学系と該測距手段の光軸を含む平面で、測距手段の光軸の方向を変更する測距光軸変更手段を有し、制御手段は、ズーム位置検出手段によって検出されたズーム群の位置と、ＡＦ枠の位置に基づき、撮像光学系の光軸に対する測距手段の光軸の角度を設定し、測距光軸変更手段を制御して測距手段の光軸を変更する。【選択図】  図１
2011252991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス群とズーム群を含む撮像光学系と、
該ズーム群の位置を検出するズーム状態検出手段と、該撮像光学系の駆動を制御する制御手段と、
を有するレンズ装置と、
該撮像光学系からの光束を受光する受光手段と、受光した画像情報を表示する画像表示手段と、を有するカメラ装置と、
を有する撮像システムであって、
該撮像システムは、該画像表示手段の画面内で焦点調節を実施する範囲をＡＦ枠として設定するＡＦ枠設定手段と、該撮像光学系の光軸に対して視差を有して設置された被写体までの距離を測定する測距手段と、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸を含む平面である光軸平面で該測距手段の光軸の方向を変更するための測距光軸変更手段と、
を有し、
該制御手段は、該ズーム状態検出手段によって検出された該ズーム群の位置と、該画面内で設定された該ＡＦ枠の位置に基づき、該撮像光学系の光軸に対する該測距手段の光軸の角度を設定し、該測距光軸変更手段を制御して該測距手段の光軸を変更する、
撮像システム。
【請求項２】
前記撮像光学系の半画角をα、前記測距手段の半画角をβ、前記光軸平面において最大像高に相当する前記画面内の位置に対する前記ＡＦ枠の境界の比率をｓ、とするとき、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸のなす角度θは、
tan(θ+β) =−ｓ×tanα
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記撮像システムは、撮影距離の上限を設定するフォーカスリミット設定手段を有し、
前記制御手段は、前記ズーム状態検出手段によって検出された前記ズーム群の位置と、該フォーカスリミット設定手段により設定された撮影距離の上限、前記画面内における前記ＡＦ枠の位置、に基づき、該撮像光学系の光軸と前記測距手段の光軸のなす角度を決定し、前記測距光軸変更手段を制御して該測距手段の光軸を変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記撮像光学系の半画角をα、前記測距手段の半画角をβ、該撮像光学系と該測距手段の視差の距離をｈ、前記フォーカスリミット設定手段で設定された撮影距離の上限をＦＬ、前記光軸平面において最大像高に相当する前記画面内の位置に対する前記ＡＦ枠の境界の比率をｓ、とするとき、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸のなす角度θは、
tan(θ+β) =ｈ／ＦＬ−ｓ×tanα
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記レンズ装置は、前記撮像光学系に含まれる開口絞り、該開口絞りの状態を検出する絞り状態検出手段、及び、
前記ズーム状態検出手段によって検出された前記ズーム群の位置と該絞り状態検出手段によって検出された該開口絞りの状態から該撮像光学系の過焦点距離を算出する過焦点距離算出手段を有し、
前記フォーカスリミット設定手段は、該過焦点距離算出手段によって算出された過焦点距離を、撮影距離の上限として設定する、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像システムは、前記撮像光学系の過焦点距離を演算する過焦点距離算出手段を有し、
該過焦点距離算出手段によって算出された過焦点距離が前記撮像光学系のＭＯＤより短い場合は、前記測距手段による被写体までの距離の測定を中止する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記撮像光学系の半画角αが、
α（ｉ）≦α＜α（i+1）  （ここで、α（ｉ）は所定の定数、ｉは整数）
を満たす場合、
α（ｉ）≦αfix（ｉ）＜α（i+1）
である撮像光学系の半画角αfix（ｉ）に対し、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸のなす角度θは、該測距手段の半画角をβ、前記光軸平面において最大像高に相当する前記画面内の位置に対する前記ＡＦ枠の境界の比率をｓとしたとき、
Tan（θ+β）= −ｓ×tanαfix（ｉ）
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記撮像システムは、撮影距離の上限を設定するフォーカスリミット設定手段を有し、
前記撮像光学系の半画角αが、
α（i）≦α＜α（i+1）  （ここで、α（ｉ）は所定の定数、ｉは整数）
を満たす場合は、
α（ｉ）≦αfix（ｉ）＜α（i+1）
である撮像光学系の半画角αfix（ｉ）に対し、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸のなす角度θは、前記測距手段の半画角をβ、撮像光学系と該測距手段の視差の距離をｈ、該フォーカスリミット設定手段で設定された撮影距離の上限をＦＬ、前記光軸平面において最大像高に相当する前記画面内の位置に対する前記ＡＦ枠の境界の比率をｓ、としたとき、
tan (θ+β) =ｈ／ＦＬ−ｓ×tanαfix（ｉ）
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システムに関し、特に外部測距方式で被写体距離を測定する撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、瞳分割位相差方式を用いた外部測距方式で被写体距離を測定し、その結果に基づいて焦点調節する撮像システムが多く提案されている。瞳分割位相差方式は、被写体距離を直接測定するため、高速に合焦点まで移動できるという特徴がある。特許文献１では、複数の被写体距離検出手段を有し、ズームレンズの焦点距離に基づいて、被写体距離検出手段の距離情報から被写体距離を算出する撮像装置が提案されている。複数の被写体距離検出手段は、ある焦点距離域でパララックスの影響を受けずに、被写体までの距離を測定（測距）できるように視野角をそれぞれ決定している。
また、特許文献２では、被写体距離検出手段を回動させる駆動手段を有し、回動範囲を撮影画角に応じて変化させるカメラが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１９２２２号公報
【特許文献２】特開平５−１８８２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、複数の被写体距離検出手段を有し、視野角を変えて配置しているが、細かい焦点距離域でパララックスの影響を抑制するためには、数多くの被写体距離検出手段が必要となり、構成や制御が複雑になる。また、その配置に関する具体的な開示がない。一方、特許文献２では、撮影画角に応じて被写体距離検出手段の回動範囲を変化させているが、撮影画角内を連続的に測距していくので測距情報を得るまでに時間を要する。
そこで、本発明は、撮像光学系の焦点距離に応じて、撮像光学系の光軸と外部測距センサの光軸のなす角度を適切に設定することで、外部測距センサのパララックスの影響を抑制し、広いフォーカス領域で被写体までの距離を測定可能な撮像システム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】
【０００５】
上記目標を達成するために、本発明の撮像システムは、
フォーカス群とズーム群を含む撮像光学系と該ズーム群の位置を検出するズーム状態検出手段と該撮像光学系の駆動を制御する制御手段とを有するレンズ装置と、該撮像光学系からの光束を受光する受光手段と受光した画像情報を表示する画像表示手段とを有するカメラ装置と、を有し、
該撮像システムは、該画像表示手段の画面内で焦点調節を実施する範囲をＡＦ枠として設定するＡＦ枠設定手段と、該撮像光学系の光軸に対して視差を有して設置された被写体までの距離を測定する測距手段と、該撮像光学系の光軸と該測距手段の光軸を含む平面内である光軸平面で、該測距手段の光軸の方向を変更するための測距光軸変更手段を有し、
該制御手段は、該ズーム状態検出手段によって検出された該ズーム群の位置と、該画面内で設定されたＡＦ枠の位置に基づき、該撮像光学系の光軸に対する該測距手段の光軸の角度を設定し、該測距光軸変更手段を制御して該測距手段の光軸を変更する、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像光学系の焦点距離に応じて、撮像光学系の光軸と外部測距センサの光軸のなす角度を適切に設定することで、外部測距センサのパララックスの影響を抑制し、広いフォーカス領域で被写体までの距離が測定可能な撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態における概略構成
【図２】第１の実施形態における動作フローチャート
【図３】電子ビューファインダとＡＦ枠のイメージ図
【図４】レンズ装置と測距センサの画界のイメージ図
【図５】レンズ装置と測距センサの画界のイメージ図
【図６】レンズ装置と測距センサの画界のイメージ図
【図７】第２の実施形態における概略構成
【図８】第２の実施形態における動作フローチャート
【図９】第３の実施形態における概略構成
【図１０】第３の実施形態における動作フローチャート
【図１１】第４の実施形態における動作フローチャート
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像システムの概略構成を示す図である。
第１の実施形態による撮像システムは、レンズ装置１と、レンズ装置１と着脱可能あるいは一体となるカメラ装置２から構成される。
レンズ装置１は、フォーカシングを行うフォーカス群１０１、ズーミングを行うズーム群１０２、絞り調節を行う開口絞りであるアイリス機構１０３を含む撮像光学系、フォーカス群１０１の状態を検出するフォーカス状態検出部１０４、ズーム群１０２の状態を検出するズーム状態検出部１０５を有する。フォーカス状態検出部１０４及びズーム状態検出部１０５は、ポテンショメータやエンコーダ等によって構成される。
【００１１】
赤外線三角測距方式や瞳分割位相差検出方式の外部測距方式用の測距センサ１０８は、被写体までの距離を測定（測距）する測距手段であり、回動可能な構造となっている測距光軸変更手段としての測距センサ架台１０７に設置されている。すなわち、測距センサ１０８は、撮影光学系に対して視差を有して設置されている。撮影者は、ＡＦ枠設定手段１０９によって自動焦点調節（ＡＦ）を実施したい領域をＡＦ枠として設定することができる。レンズ装置１は、制御マイコン１１０によって制御される。フォーカス群１０１の状態(位置)は、制御マイコン１１０からの指令信号に基づいてフォーカスモータ１１１で変更する。そして、測距センサ架台１０７は、制御マイコン１１０からの指令信号に基づいて回動駆動部１１２により回動する。
【００１２】
一方、カメラ装置２において、レンズ装置１によって受光手段であるＣＣＤ（２０１）上に結像された被写体からの光束は、画像情報として映像信号へ光電変換される。ＡＦ枠映像合成手段２０２は、ＣＣＤ２０１からの映像信号に、レンズ装置１の制御マイコン１１０から与えられるＡＦ枠情報を合成する。そしてＡＦ枠映像合成手段２０２でＡＦ枠が合成された映像信号は、画像表示手段である電子ビューファインダ（以下ＶＦと称す）２０３に表示される。
【００１３】
以下、ＶＦ２０３内の所定の位置に設定されたＡＦ枠内の物体までの距離を測定するための、測距センサ１０８の光軸方向を決定する方法を、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、ＡＦ枠は撮影者により図３に示される位置に配置され、ＶＦ２０３には、撮影映像とレンズ装置１の制御マイコン１１０から出力されるＡＦ枠位置を受け、ＡＦ枠映像合成手段２０２で合成されたＡＦ枠が表示されているものとする。
【００１４】
まず、Ｓ１０１でレンズ装置１は制御マイコン１１０からＡＦ枠の情報を取り込む。ここでいうＡＦ枠の情報とは、ＡＦ枠の境界がＶＦ２０３上のどの位置にあるかを指す位置情報である。
【００１５】
次に、Ｓ１０２ではズーム状態検出部１０５のズーム状態情報からレンズ装置１の半画角を算出する。Ｓ１０２の算出式は以下の通りである。
α＝arctan(ｙ／2ｆ)        (1)
ただし、αはレンズ装置１の半画角、ｙはＣＣＤの垂直方向の大きさ、ｆはレンズ装置１の焦点距離を表す。
【００１６】
続いて、Ｓ１０３では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度θを、以下の式（２）により演算する。
tan (θ+β) =−ｓ×tan (α)        (2)
ただし、βは測距センサ１０８の半画角、ｓは、レンズ装置１の光軸と測距センサ１０８の光軸を含む平面（以下、光軸平面と記す）において、最大像高に相当するＶＦ２０３内の画面内の位置に対するＡＦ枠の境界位置の比率を表す変数である。
【００１７】
Ｓ１０４では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度がθとなるように、回動駆動部１１２を駆動する指令を出力する。Ｓ１０５で測距センサ１０８により被写体までの距離を測定し、測距センサ１０８の測距結果をフォーカス駆動指令としてフォーカスモータ１１１へ出力し、焦点調節動作を行う。
【００１８】
次に、式（２）に含まれる変数ｓについて説明する。なお、説明の便宜上、図１のように、撮像光学系の上側に測距センサ架台は配置されているものとする。
ｓは、図３のように、レンズ装置１の光軸と測距センサ１０８の光軸を含む光軸平面において、最大像高に相当するＶＦ２０３内の画面内の位置に対するＶＦ２０３内の画面内に設定されたＡＦ枠の上限位置の比率su(=2×xu／X)や、ＡＦ枠の下限位置の比率sl(=2×xl／X)と定義する。ただし、XはＶＦ２０３の垂直方向の大きさ、xuはＶＦ２０３の中心からＡＦ枠の上限までの距離、xlはＶＦ２０３の中心からＡＦ枠の下限までの距離である。また、ＡＦ枠の上限や下限の位置xu、xlは、ＶＦ２０３上の中心より上側にある場合に正の値であり、下側に位置している場合は負の値であるものとする。
【００１９】
続いて、式（２）の導出に関して図４、５、６を用いて説明する。
図４は撮像システムの構成からレンズ装置１と測距センサ１０８のみを抽出した図で、レンズ装置１の画界３０１及び光軸３０２、測距センサ１０８の画界３０３及び光軸３０４、並びに、レンズ装置1と測距センサ１０８の視差の距離ｈ、レンズ装置１の半画角α、測距センサ１０８の半画角βを示す。
【００２０】
また、レンズ装置１から任意の距離Lにおけるレンズ装置１の半画界Ｖ、レンズ装置１の光軸３０２から測距センサ１０８の上側の画界までの距離ｖｕ、をレンズ装置１の光軸３０２から測距センサ１０８の下側の画界までの距離ｖｌと定義する。
【００２１】
レンズ装置１の光軸３０２と測距センサ１０８の光軸３０４が角度θで交差している場合を考える。Ｖ、ｖｕ、ｖｌはそれぞれ以下の式で表すことができる。
V=L×tanα                  (3a)
vu=h−L×tan(θ−β)        (3b)
vl=h−L×tan(θ＋β)        (3c)
【００２２】
図５は、レンズ装置１の画界３０１に対して、ＡＦ枠の画界（３０５、３０６）を付け加えた図である。点線３０５、３０６はそれぞれ、レンズ装置１の光軸と測距センサ１０８の光軸を含む光軸平面において、レンズ装置１の半画界に対するレンズ装置１の光軸３０２からの距離の比率がsu、及び、slとなる画界である。また、画界３０５と測距センサ１０８の上側の画界は物体距離Ｌ１において交差し、画界３０６と測距センサ１０８の下側の画界は物体距離Ｌ２において交差する。
【００２３】
以上の前提をもとに、ＡＦ枠の画界内に測距センサ１０８の画界が含まれるフォーカス範囲を算出する。いま、ＡＦ枠の画界はレンズ装置１の画界３０１に対して、画界３０５と３０６に挟まれた領域に存在するため、ＡＦ枠内に測距センサ１０８の画界が含まれるフォーカス範囲は、Ｌ２−Ｌ１で表される。L = L1においてvu／V = su となるので、式（３ａ）と式（３ｂ）からＬ１について解くと、式（４ａ）が得られる。同様に、L = L2においてvl／V=slとなるので、式（３ａ）と式（３ｃ）からＬ２について解くと、式（４ｂ）が得られる。
L1=h／(su×tanα＋tan(θ−β))        (4a)
L2=h／(sl×tanα＋tan(θ＋β))        (4b)
【００２４】
広いフォーカス範囲で被写体までの距離を測定可能にするためには、Ｌ２−Ｌ１が最大となるように、θを決定すればよい。図６のように、Ｌ２が無限遠となるようにθを決定することが上述を満たすので、式（５）のように式（４ｂ）の分母が０になればよい。さらに式（５）を変形すると、式（２）が得られる。
sl×tanα＋tan(θ＋β)=0        (5)
∴ tan(θ＋β)=−sl×tanα         (2)
【００２５】
なお、撮像光学系に対して上側に測距センサ架台が配置されている場合は、式（２）中のｓはs=slとなる。一方、撮像光学系に対して下側に測距センサ架台が配置されている場合、最大像高に相当するＶＦ２０３内の画面内の位置に対するＡＦ枠の上限位置の比率に依存してθが決定するため、s=su となる。
以上、撮像光学系に対して上側に測距センサ架台が配置されている場合について説明したが、下側、左右側に配置されている場合も同様の制御となる。
【００２６】
本実施例では、測距センサをパッシブタイプの外部測距式位相差センサとして説明したが、アクティブタイプの赤外線三角測距方式の採用も可能である。また、測距センサ１０８の光軸方向を変更する手段として測距センサ架台１０７を用いているが、測距センサ光学系に可変頂角プリズムやミラーを配置する等、光学的に測距センサ１０８の光軸方向を変更してもよい。
以上の構成のように、撮像光学系の焦点距離に応じて、測距センサの光軸とレンズ装置の光軸がなす角度を適切に決定することで、撮影者が設定したＡＦ枠の画界内に測距センサの画界が含まれるフォーカス領域が広くなり、広いフォーカス範囲で被写体までの距離の測定が可能となる。
【実施例２】
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図７は、第２の実施形態による撮像システムの概略構成を示す図である。
本実施形態の構成においては、第１の実施形態に対し、撮影距離の上限を設定するフォーカスリミット設定手段１１３をさらに有することを特徴し、それ以外の各構成要素は図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。図８は本発明の第２の実施形態についての特徴を示す制御マイコン１１０の処理フローチャートである。
【００２８】
まず、Ｓ２０１でフォーカスリミット設定手段１１３に撮影距離の上限が設定されているか否かを判別する。設定されていなければ第１の実施形態のＳ１０１に進み、設定されていればＳ２０２に進む。Ｓ２０２ではレンズ装置１は制御マイコン１１０からＡＦ枠の情報を取り込む。
次に、Ｓ２０３ではズーム位置状態検出部１０５のズーム状態情報からレンズ装置１の半画角を算出する。算出式は式（１）と同様である。
【００２９】
続いて、Ｓ２０４では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度を、以下の式（６）に基づいて演算する。
tan (θ2+β) =ｈ／ＦＬ−ｓl×tanα        (6)
式（６）は、式（４ｂ）においてＬ２にフォーカスリミットを代入して変換したものである。
ただし、θ２は測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度、ＦＬはフォーカスリミット(撮影距離の上限)、ｈはレンズ装置１と測距センサ１０８の視差の距離を表す。
【００３０】
さらに、Ｓ２０５では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度がθ２となるように、回動駆動部１１２へ指令を出力する。Ｓ２０６で被写体までの距離を測定し、測距値をフォーカス駆動指令としてフォーカスモータ１１１へ出力し、焦点調節動作を行う。
以上の構成のように、撮像光学系の焦点距離に応じて、測距センサの光軸とレンズ装置の光軸がなす角度を適切に決定することで、撮影者が設定したＡＦ枠の画界内に測距センサの画界が含まれるフォーカス領域がフォーカスリミットより至近側で広くなる。その結果、所望されたフォーカスリミットより至近側の領域において、広いフォーカス範囲で被写体までの距離が測定可能となる。
【実施例３】
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図９は、第３の実施形態による撮像システムの概略構成を示す図である。
本実施形態の構成においては、第１の実施形態に対し、アイリス機構１０３のＦナンバーを検出するアイリス状態検出部１０６と、ズーム位置状態検出部１０５とアイリス状態検出部１０６の情報からレンズ装置１の過焦点距離を演算する過焦点距離算出手段１１４をさらに有することを特徴とする。アイリス状態検出部１０６と過焦点距離算出手段１１４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。図１０は本発明の第３の実施形態についての特徴を示す制御マイコン１１０の処理フローチャートである。
【００３２】
まず、Ｓ３０１でズーム位置状態検出部１０５とアイリス状態検出部１０６の情報を取り込む。次にＳ３０２では過焦点距離算出手段１１４において、式（７）に基づいてレンズ装置１の過焦点距離Ｈを計算する。
Ｈ＝ｆ２／（δ×ＦＮｏ）        (7)
ただし、δは許容錯乱円、ＦＮｏはＦナンバー、ｆはレンズ装置１の焦点距離を表す。
【００３３】
続いて、Ｓ３０３ではＳ３０２で算出した過焦点距離の、レンズ装置１の最至近距離（ＭＯＤ）に対する大小を判定する。過焦点距離の方がＭＯＤより小さい場合は、全フォーカス範囲でピントが合っていると判断し、測距動作を中止する。過焦点距離の方がＭＯＤより大きい場合は、Ｓ３０４に進む。Ｓ３０４では、フォーカスリミットとしてレンズ装置１の過焦点距離を設定する。
【００３４】
次に、Ｓ３０５ではレンズ装置１は制御マイコン１１０からＡＦ枠の情報を取り込む。Ｓ３０６ではズーム位置状態検出部１０５のズーム状態情報からレンズ装置１の半画角を算出する。算出式は式（１）と同様である。
続いて、Ｓ３０７では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度θ２を、式（６）のフォーカスリミットＦＬに過焦点距離を代入することによって演算する。さらに、Ｓ３０８で、測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度がθ２となるように、回動駆動部１１２へ指令を出力する。Ｓ３０９で被写体までの距離を測定し、測距値をフォーカス駆動指令としてフォーカスモータ１１１へ出力し、焦点調節動作を行う。
【００３５】
以上の構成のように、撮像光学系の焦点距離に応じて、測距センサの光軸とレンズ装置の光軸がなす角度を適切に決定することで、撮影者が設定したＡＦ枠内に測距センサの画界が含まれるフォーカス領域が過焦点距離より至近側で広く設定することができる。その結果、広いフォーカス範囲で被写体までの距離が測定可能となる。また、レンズ装置１の撮影条件によっては測距動作を中止することで、不必要な測距センサ架台１０７の駆動や測距センサ１０８での測距動作をすることなく、測距センサ架台１０７や測距センサ１０８が消費する消費電力を抑えることが可能となる。
【実施例４】
【００３６】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
第１乃至３の実施形態では、レンズ装置１のズーム状態の変化に応じて、連続的に測距センサ１０８の光軸の方向を変化させる場合を例示したが、本実施形態では、ズーム状態の情報に基づき、離散的に測距センサ１０８の光軸の方向を変化させる。
第４の実施形態による撮像システムの概略構成は、第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態では、レンズ装置１のズーム状態の変化に応じて、測距センサ１０８の光軸の方向を３段階に変化させる場合について説明する。
【００３７】
図１１は本発明の第４の実施形態についての特徴を示す制御マイコン１１０の処理フローチャートである。まず、Ｓ４０１でレンズ装置１は制御マイコン１１０からＡＦ枠の情報を取り込む。次に、Ｓ４０２では、式（１）によって、ズーム状態検出部１０５のズーム情報からレンズ装置１の半画角を算出する。
【００３８】
続いて、Ｓ４０３ａでは、レンズ装置１の半画角αが所定α０、α１に対して、α０≦α＜α１、を満たすか否かを判定する。満たす場合はＳ４０４ａに進み、半画角α=αａと設定し、満たさない場合はＳ４０３ｂへ進む。Ｓ４０３ｂでは、レンズ装置１の半画角が所定α１、α２に対して、α１≦α＜α２、を満たすか否かを判定する。満たす場合はＳ４０４ｂに進み、α=αｂと設定し、満たさない場合は、Ｓ４０３ｃへ進む。
【００３９】
Ｓ４０３ｃでは、レンズ装置１の半画角が、所定α２、α３に対して、α２≦α＜α３、を満たすか否かを判定する。満たす場合はＳ４０４ｃへ進み、α=αｃと設定し、満たさない場合は測距動作を中止する。ここで、α０をレンズ装置１の望遠端の半画角、α３をレンズ装置１の広角端の半画角と設定してもよい。α１、α２は、レンズ装置１の望遠端から広角端の半画角を等分割にして設定してもよいし、望遠側にウエイトを置いて設定してもよい。なお、
α０≦αａ＜α１、α１≦αｂ＜α２、α２≦αｃ＜α３    （8）
を満たす。
【００４０】
次に、Ｓ４０５では、式（２）のαにＳ４０４ａ、Ｓ４０４ｂ、Ｓ４０４ｃで設定したαａ、αｂ又はαｃ、及び、ｓにレンズ装置１の半画角がαａ、αｂ又はαｃであるときの対応する値を代入し、測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度を演算する。さらに、Ｓ４０６では測距センサ１０８の光軸とレンズ装置１の光軸がなす角度がθとなるように、回動駆動部１１２へ指令を出力する。Ｓ４０７で被写体までの距離を測定し、測距値をフォーカス駆動指令としてフォーカスモータ１１１へ出力し、焦点調節を行う。
【００４１】
本実施例を一般化してまとめると、撮像光学系の半画角αが、
α（ｉ）≦α＜α（i+1）、（ここで、α（ｉ）は所定の定数、ｉは整数）    (9)
を満たす場合、
α（ｉ）≦αfix（ｉ）＜α（i+1）          (10)
である撮像光学系の半画角αfix（ｉ）に対し、測距センサ１０８の半画角をβ、光軸平面において最大像高に相当するＶＦ２０３内の画面内の位置に対するＡＦ枠の境界位置の比率をｓとしたとき、
tan(θ+β)=−ｓ×tanαfix（ｉ）          (11)
を満たすように、撮像光学系の光軸と測距センサ１０８の光軸のなす角度θを設定し、回動駆動部１１２を駆動して測距センサ１０８の光軸方向を変更するものである。
【００４２】
なお、実施例２において説明したようなフォーカスリミット設定手段１１３によって撮影距離の上限が設定された場合においても、撮像光学系の半画角の変化（ズーム群が操作された場合）に対して、上記した処理フローと同様の考え方が適用可能である。その場合には、式(11)に代えて、
tan (θ+β) =ｈ／ＦＬ−ｓ×tanαfix（ｉ）        (12)
を適用することができる。ここで、ｈは撮像光学系と測距センサ１０８の視差の距離、ＦＬはフォーカスリミット設定手段１１３で設定された撮影距離の上限である。
【００４３】
本実施形態においては、ズーム状態の変化に応じて連続的に測距センサ１０８の光軸の方向を変化させる第１乃至３の実施形態に対し、ズーム状態（レンズ装置の半画角）が所定の範囲内にある場合は、ズーム状態（レンズ装置の半画角）の変化に応じて測距センサ１０８の光軸の方向を連続的に変更することなく、所定の範囲を超えた変化があった場合に測距センサ１０８の光軸の方向を変更することを特徴とする。
【００４４】
以上の構成のように、撮像光学系の焦点距離に応じて、測距センサの光軸とレンズ装置の光軸がなす角度を離散的に変化させることで、撮影者が設定したＡＦ枠内に測距センサの画界が含まれるフォーカス領域が広くなり、広いフォーカス範囲で被写体までの距離が測定可能となる。また、あるズーム領域では、ズーム状態が変化しても、測距センサの光軸の方向を変化させずに被写体までの距離を測定するので、より短時間での焦点調節が可能となる。
【００４５】
本実施形態では、レンズ装置１のズーム状態の変化に応じて、測距センサ１０８の光軸の方向を３段階に変化させる場合について説明したが、３段階の変化だけに限定されるものではない。
さらには、第３の実施形態のようにフォーカスリミットを撮像光学系の過焦点距離とする構成をとってもよい。
【００４６】
なお、上記の実施例の説明においては、説明を簡略化するために、測距センサの光軸と撮像光学系の光軸は同一平面に存在する場合を例示して説明したが、本発明は、これに限定されることはなく、測距センサの光軸と撮像光学系の光軸が同一平面に存在しない場合にも本発明の効果を享受できることに留意されたい。すなわち、測距センサの画界とレンズ装置の撮像光学系の画界の重複部分が、至近側及び無限遠側に変化するような測距センサの光軸方向の変更に対して、本発明の効果を享受することができる。例えば、測距センサの光軸と撮像光学系の光軸が同一平面に存在しない場合は、撮影光学系の光軸を含む平面であって、測距センサの光軸方向の変更が行われる平面と平行である平面に、測距センサの光軸を投影し、投影された測距センサの光軸と撮影光学系の光軸に対して上述した関係式を適用すればよい。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  レンズ装置
２  カメラ装置
１０１  フォーカス群
１０２  ズーム群
１０５  ズーム位置状態検出部
１０８  測距センサ
１０９  ＡＦ枠設定手段
１１０  制御マイコン
１１２  回動駆動部
２０３  ビューファインダ
【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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【図１１】
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