(57)【要約】    【課題】  ズーム倍率によらず適正なＡＦ制御を行えるようにする。    【解決手段】  フォーカスレンズ１０５を含む撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子１０６と、撮像素子の出力信号に基づいて画像信号を生成し、かつ該画像信号の一部を電気的に処理して拡大出力画像を生成する電子ズーム機能を備えた信号処理手段１０８と、第１の制御方式と該第１の制御方式とは異なる第２の制御方式とでそれぞれフォーカスレンズの駆動を制御するフォーカス制御手段１１４とを有する撮像装置において、電子ズーム機能の非使用状態を少なくとも含む第１のズーム状態と、電子ズーム機能を使用した、第１のズーム状態より大きなズーム倍率を有する第２のズーム状態とで、第１および第２の制御方式のうち使用する制御方式を変更する。    【選択図】  図１
2005077959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号に基づいて画像信号を生成し、かつ前記画像信号の一部を電気的に処理して拡大出力画像を生成する電子ズーム機能を備えた信号処理手段と、
第１の制御方式と該第１の制御方式とは異なる第２の制御方式とでそれぞれ前記フォーカスレンズの駆動を制御するフォーカス制御手段とを有し、
前記フォーカス制御手段は、前記電子ズーム機能の非使用状態を少なくとも含む第１のズーム状態と、前記電子ズーム機能を使用した、前記第１のズーム状態より大きなズーム倍率を有する第２のズーム状態とで、前記第１および第２の制御方式のうち使用する制御方式を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のズーム状態は、前記電子ズーム機能の非使用状態であり、前記第２のズーム状態は、前記電子ズーム機能の使用状態であ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のズーム状態は、前記電子ズーム機能の非使用状態および前記電子ズーム機能による、所定倍率より小さいズーム倍率が設定されている状態であり、前記第２のズーム状態は前記電子ズーム機能により前記所定倍率より大きいズーム倍率が設定されている状態であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体までの距離を検出する外測式の距離検出手段を有し、
前記第１の制御方式は前記撮像素子の出力信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御方式であり、前記第２の制御方式は前記距離検出手段の出力信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御方式であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記フォーカス制御手段は、前記第１のズーム状態では、前記第１および第２の制御方式を併用し、前記第２のズーム状態では、前記第１の制御方式のみ使用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記フォーカス制御手段は、前記第１のズーム状態において、前記距離検出手段の出力信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御し、その後、前記撮像素子の出力信号から抽出したフォーカス評価値信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御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７】
フォーカスレンズを含む撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の出力信号に基づいて画像信号を生成し、かつ前記画像信号の一部を電気的に処理して拡大出力画像を生成する電子ズーム機能を備えた信号処理手段とを有する撮像装置のフォーカス制御方法であって、
第１の制御方式で前記フォーカスレンズの駆動を制御するステップと、
前記第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で前記フォーカスレンズの駆動を制御するステップと、
前記電子ズーム機能の非使用状態を少なくとも含む第１のズーム状態と、前記電子ズーム機能を使用した、前記第１のズーム状態より大きなズーム倍率を有する第２のズーム状態とで、前記第１および第２の制御方式のうち使用する制御方式を変更するステップとを有することを特徴とする撮像装置のフォーカス制御方法。
【請求項８】
前記第１のズーム状態は、前記電子ズーム機能の非使用状態であり、前記第２のズーム状態は、前記電子ズーム機能の使用状態であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置のフォーカス制御方法。
【請求項９】
前記第１のズーム状態は、前記電子ズーム機能の非使用状態および前記電子ズーム機能による、所定倍率より小さいズーム倍率が設定されている状態であり、前記第２のズーム状態は前記電子ズーム機能により前記所定倍率より大きいズーム倍率が設定されている状態であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置のフォーカス制御方法。
【請求項１０】
外測式の距離検出手段を用いて被写体までの距離を検出するステップを有し、
前記第１の制御方式は前記撮像素子の出力信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御方式であり、前記第２の制御方式は、前記検出された被写体までの距離情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御方式であることを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の撮像装置のフォーカス制御方法。
【請求項１１】
前記制御方式を変更するステップにおいて、前記第１のズーム状態では、前記第１および第２の制御方式を併用し、前記第２のズーム状態では、前記第１の制御方式のみ使用することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の撮像装置のフォーカス制御方法。
【請求項１２】
前記制御方式を変更するステップにおいて、前記第１のズーム状態では、前記距離検出手段の出力信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御し、その後、前記撮像素子の出力信号から抽出したフォーカス評価値信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御することを特徴とする請求項１０に記載のフォーカス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置のフォーカス制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるオートフォーカス（ＡＦ）制御方式として、ハイブリッドＡＦ制御方式がある。このハイブリッドＡＦ制御方式は、撮像素子の出力信号から高周波成分（コントラスト成分）を抽出して得られたＡＦ評価値信号が最大となるようにフォーカスレンズを制御する、いわゆるＴＶ−ＡＦ方式と、被写体までの距離もしくはピントのずれ量を計測するセンサからの信号によりフォーカスレンズの駆動量を求める制御方式とを組み合わせたものである（例えば、特許文献１参照）
このハイブリッドＡＦ制御方式は、ＴＶ−ＡＦ方式は合焦精度が高い反面、ＡＦ評価値信号が最大となるレンズ位置を探索するために合焦時間が長く必要であることから、別途設けたセンサの信号を参照することで合焦時間を短縮しようとするものである。
【０００３】
また、特許文献１には、ハイブリッドＡＦの構成として、ＴＶ−ＡＦ方式と、撮影光学系に入射した光を分光してセンサに受光させ、受光信号に基づいてピントのずれ量を計測する内測方式との組み合わせが提案されている。また、同文献には、ＴＶ−ＡＦ方式と、撮影光学系とは別に距離センサを設ける外測方式との組み合わせも提案されている。
【０００４】
内測方式では、撮像される被写体像がセンサ上にも形成されるため、センサが確実に被写体を捕らえられる利点がある。但し、撮影光路内に分光機構を設ける必要があるためにレンズ鏡筒や撮像装置全体のサイズが大きくなってしまう傾向がある。近年、ビデオカメラなどの民生用撮像装置は小型化が求められており、搭載部品のサイズやレイアウトに制限のある内測方式はこの点で好ましくない。
【０００５】
一方、外測方式では撮影光学系とは独立して距離センサを配置するだけであるため、レイアウトの自由度が高く、撮像装置の小型化には有利である。
【特許文献１】特開２００２−２５８１４７号公報（段落００８１〜００８３，０１０９〜０１１０等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した外測方式では、撮影光学系と独立に距離センサを配置しているために、撮影光学系の光軸と距離センサの計測軸との間にずれがあるために、いわゆるパララックス（視差）の問題がある。図２に、撮像装置が望遠側にズームしたときの撮影範囲と距離センサの計測範囲との関係を示す。
【０００７】
望遠側では撮影画角が狭いため、図２に示すように、実際に撮影されている被写体Ａとは異なる物体Ｂを距離センサが捕らえてしまう。このため、被写体に合焦しなかったり、合焦に時間がかかってしまったりするなど、ハイブリッドＡＦ制御が適正に機能しないおそれがある。
【０００８】
特に、近年のデジタルカメラやビデオカメラでは、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子で撮影した被写体画像を、電気的処理により拡大して表示・記録する電子ズーム機能を備えている。この電子ズーム機能は、撮影光学系のズーム倍率（ビデオカメラでは１０〜２０倍程度）を超えて電気的処理により擬似的にズームを行い、数十倍〜２００倍以上の倍率までのズームを可能としている。
【０００９】
このとき、見かけの撮影画角はきわめて狭くなってしまうため、撮影画角内の被写体を確実に距離センサで捕らえることが非常に困難となり、ハイブリッドＡＦ制御が適正に機能しない可能性がより高くなる。
【００１０】
本発明は、ズーム倍率によらず適正なＡＦ制御を行えるようにした撮像装置および撮像方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、フォーカスレンズを含む撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、撮像素子の出力信号に基づいて画像信号を生成し、かつ該画像信号の一部を電気的に処理して拡大出力画像を生成する電子ズーム機能を備えた信号処理手段と、第１の制御方式と該第１の制御方式とは異なる第２の制御方式とでそれぞれフォーカスレンズの駆動を制御するフォーカス制御手段とを有する撮像装置において、電子ズーム機能の非使用状態を少なくとも含む第１のズーム状態と、電子ズーム機能を使用した、第１のズーム状態より大きなズーム倍率を有する第２のズーム状態とで、第１および第２の制御方式のうち使用する制御方式を変更するようにしている。
【００１２】
ここで、第１のズーム状態を、電子ズーム機能の非使用状態とし、第２のズーム状態を電子ズーム機能の使用状態としてもよい。また、第１のズーム状態を、電子ズーム機能の非使用状態および電子ズーム機能による、所定倍率より小さいズーム倍率が設定されている状態とし、第２のズーム状態を、電子ズーム機能により上記所定倍率より大きいズーム倍率が設定されている状態としてもよい。
【００１３】
また、「使用する制御方式を変更する」とは、第１の制御方式と第２の制御方式とを切り換えることのみならず、第１および第２の制御方式の併用と第１の制御方式のみの使用とを切り換えることも含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電子ズームを含む全ズーム倍率の可変範囲において、設定されたズーム倍率に対して最適なフォーカス制御を行うことができる。
【００１５】
特に、第１の制御方式が撮像素子の出力信号に基づいくいわゆる内測方式であり、第２の制御方式が外測式の距離検出手段を用いる外測方式である場合に、電子ズームによる高ズーム倍率の設定状態において内測方式のみ使用することにより、外測による距離検出範囲と撮影範囲とのパララックスに起因したフォーカス制御の誤動作を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１には、本発明の実施例１である撮像装置の構成を示している。なお、本実施例では、撮影レンズ一体型の撮像装置について説明するが、本発明は、撮影レンズの装着が可能な撮像装置にも適用できる。この場合、後述するカメラ／ＡＦマイクロコンピュータで生成された制御信号は、撮影レンズ内のマイクロコンピュータに通信され、該レンズマイクロコンピュータがフォーカスレンズユニットの駆動制御を行う。また、本実施例では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ等、各種撮像装置に適用できる。
【００１８】
図１において、１０１は第１固定レンズユニット、１０２は変倍を行うレンズユニット（以下、ズームレンズユニットという）、１０３は絞り、１０４は第２固定レンズユニット、１０５は焦点調節機能と変倍による像面移動を補正するいわゆるコンペンセータ機能とを兼ね備えたレンズユニット（以下、フォーカスレンズユニットという）である。これらレンズユニットにより構成される撮影光学系は、物体側（図の左側）から順に、正、負、正、正の光学パワーを有する４つのレンズユニットで構成されたリアフォーカス光学系である。なお、図中には、各レンズユニットが１枚のレンズにより構成されているように記載されているが、実際には、１枚のレンズにより構成されていてもよいし、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。
【００１９】
ズームレンズ１０２およびフォーカスレンズ１０５はそれぞれ、ズームモータ１１０およびフォーカシングモータ１１１により光軸方向（図の左右方向）に移動することができる。
【００２０】
被写体からの入射光は、レンズユニットおよび絞り１０１〜１０５を通って撮像素子１０６上に結像する。撮像素子１０６は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子であり、撮像面上に形成された被写体像を電気信号に変換する。撮像素子１０６から出力された電気信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７により読み出され、かつ増幅され、カメラ信号処理回路１０８に入力される。
【００２１】
カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７から入力された信号に所定の処理を施して、記録ユニット１０９およびモニタユニット１１５での記録および表示に適した映像信号を生成する。記録ユニット１０９は、入力された映像信号を記録媒体（磁気テープ、光学ディスク、半導体メモリなど）に記録する。モニタユニット１１５は、入力された映像信号に基づいて電子ビューファインダーや液晶パネルなどのディスプレイに被写体映像を表示する。
【００２２】
一方、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７の映像信号出力は、ＡＦゲート１１２にも出力される。ＡＦゲート１１２では、全画面に相当する映像信号のうちフォーカス制御に用いられる画面範囲の信号を選択してＡＦ信号処理回路１１３に出力する。ここで、フォーカス制御に用いられる画面範囲は任意に設定可能であり、複数の範囲を設定してもよい。
【００２３】
ＡＦ信号処理回路１１３は、入力された映像信号から、ＴＶ−ＡＦによるフォーカス制御に用いる高周波成分や輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）などのＡＦ評価値信号(フォーカス評価値信号)を抽出し、これをカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４に出力する。
【００２４】
カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ＡＦ評価値信号のレベルが最大となるフォーカスレンズユニット１０５の位置（合焦位置）を検索するように、フォーカシングモータ１１１に制御信号を出力してフォーカスレンズユニット１０５を所定量ずつ駆動させる。この制御方式が、いわゆる「ＴＶ−ＡＦ方式」（第１の制御方式）である。
【００２５】
カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、撮像装置全体の制御を司る。前述したＡＦ信号処理回路１１３の出力および後述する外部測距ユニット１２６の出力は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４に入力され、ＡＦ制御の演算に用いられる。カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、その演算結果に応じて、前述したフォーカシングモータ１１１に制御信号を出力し、フォーカスレンズユニット１０５を駆動させる。
【００２６】
外部測距ユニット１２６は、外測式、すなわち撮影光学系（撮影レンズ）を通ってきた光を使用せずに被写体までの距離を計測し、信号を出力するタイプのセンサである。外部測距ユニット１２６（外測式の距離検出手段）としては、複数のタイプがある。図３および図４には、そのうちの１つである位相差パッシブ方式による測距原理を示したものである。
【００２７】
図３において、２０１は被写体、２０２は第１の光路用の結像レンズ、２０３は第１の光路用の受光素子列（ラインセンサ）、２０４は第２の光路用の結像レンズ、２０５は第２の光路用の受光素子列（ラインセンサ）である。第１および第２の光路の受光素子列２０３，２０５は基線長Ｂだけ離れて設置されている。被写体２０１からの光のうち、第１の結像レンズ２０２によって第１の光路を通った光が受光素子列２０３上に結像し、第２の結像レンズ２０４によって第２の光路を通った光が受光素子列２０５上に結像する。ここで、第１と第２の光路を通って結像した２つの被写体像を受光した受光素子列２０３，２０５から読み出した信号の例を示したものが図４である。２つの受光素子列は基線長Ｂだけ離れているため、図３から分かるように被写体像信号は画素数Ｘだけずれたものとなる。そこで２つの信号の相関を、画素をずらしながら演算し、相関が最大になる画素ずらし量を求めることでＸが演算できる。このＸと基線長Ｂ、および結像レンズ２０２，２０４の焦点距離ｆより、三角測量の原理で被写体までの距離Ｌが、
Ｌ＝Ｂ×ｆ／Ｘ
により求められる。
【００２８】
このようなパッシブ方式での測距方式のほか、アクティブ方式の測距方式として、超音波センサを用いて測定した超音波の伝搬速度から距離を求める方式や、コンパクトカメラでよく使用される被写体に投光した赤外線を用いた三角測距方式などがある。但し、本発明における距離検出手段はこれらの測距方式に限られるものではない。
【００２９】
カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、このように外測式の距離検出方法によって測定又は検出された被写体までの距離情報と撮影光学系の焦点距離情報（後述するように検出される光学ズーム倍率）とに基づいて、合焦を得るためのフォーカスレンズユニット１０５の位置を演算し（あるいはテーブルデータから読み出し）、その位置にフォーカスレンズユニット１０５を駆動する。この制御方式をここでは「外測方式」（第２の制御方式）という。
【００３０】
カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４には、ユーザがズーム操作を行うズームスイッチ１１６が接続されており、この操作信号に応じて、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は前述したズームモータ１１０の制御による光学ズーム制御と、カメラ信号処理回路１０８の制御による電子ズーム制御とを行う。カメラ信号処理回路１０８は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４からの拡大率を指示する信号に応じて、全画面分の映像信号のうち一部を電気的に処理し、上記拡大率信号に応じた倍率で拡大した画像を出力する電子ズーム機能を有する。カメラ信号処理回路１０８により拡大処理された映像信号は、先に説明した記録ユニット１１５およびモニタユニット１０９に出力される。したがって、記録媒体やモニタユニット１１５のディスプレイには、その拡大画像が記録又は表示される。
【００３１】
次に、前述したズームスイッチ１１６の操作信号に対するカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４の光学ズームおよび電子ズームの制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
図５のステップＳ１０１において、不図示の電源スイッチが投入されると、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、まずステップＳ１０２で、ズームスイッチ１１６からの操作信号（ズーム操作信号）をサンプリングする。また、このとき、不図示のメモリに記憶されている現在のズーム倍率のデータも読み込む。
【００３３】
現在のズーム倍率のデータは、光学ズーム分に関しては、例えば、ズームレンズユニット１０２の位置を検出する不図示の位置センサからの出力又はズームモータ１１０の基準位置からの駆動パルスカウント値（ズームモータ１１０がステッピングモータの場合）に基づくズーム倍率への換算データにより得ることができる。また、電子ズーム分に対しては、前回、カメラ信号処理回路１０８に与えた拡大率データからズーム倍率を得ることができる。メモリには、これら光学ズーム分のズーム倍率データと電子ズーム分のズーム倍率データの乗算値が記憶されている。
【００３４】
次に、ステップＳ１０３にて、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ズーム操作信号が出力されているかどうかを判定する。ズーム操作信号が出力されていない場合は、ユーザによるズーム操作が行われていないとして、そのままステップＳ１１４に進み、ズーム制御以外の制御処理に移る。
【００３５】
一方、ステップＳ１０３にてズーム操作信号が出力されていると判定した場合には、ステップＳ１０４にて、該ズーム操作信号が広角側への操作に対応したもの（例えば、＋信号）か望遠側への操作に対応したものか（例えば、−信号）を判定する。ズーム操作信号が望遠側への操作に対応したもの、すなわちズーム操作が望遠側である場合には、ステップＳ１０５にて、現在のズーム倍率が撮影光学系（ズームレンズユニット１０２の移動）により得られる最大光学倍率より小さいかどうかを判定する。最大光学倍率より小さい場合には、さらに望遠側への光学ズームが可能であるので、ステップＳ１０６にて、ズームモータ１１０を制御し、ズームレンズユニット１０２を望遠側に移動させる。そして、ステップＳ１０７にて、メモリに記憶されている現在のズーム倍率データを更新し、ステップＳ１１４に進んで他の制御処理に移る。
【００３６】
ステップＳ１０５で、現在のズーム倍率が最大光学倍率より大きいと判定した場合には、それ以上の望遠側への光学ズームは不可能であるので、電子ズーム制御によりズームを行う。この場合、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ステップＳ１０８にて、現在のズーム倍率が、光学ズームと電子ズームの双方の作用（乗算）によって得られる最大ズーム倍率（以下、最大電子ズーム倍率という）より小さいかどうかを判定する。最大電子ズーム倍率より小さい場合には、ステップＳ１０９にて、カメラ信号処理回路１０８に現在の拡大率よりも大きな拡大率を示すデータを送信し、電子ズーム倍率を拡大させる。そして、ステップＳ１０７にて現在のズーム倍率データを更新してステップＳ１１４に進む。
【００３７】
現在のズーム倍率が最大電子ズーム倍率に達している場合は、それ以上の望遠側への電子ズームは不可能であるので、そのままステップＳ１１４に進む。
【００３８】
また、ステップＳ１０４で、ズーム操作が広角側であると判定した場合は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ステップＳ１１０で、現在のズーム倍率が最大光学倍率より小さいかどうかを判定する。最大光学倍率より小さい場合は、光学ズーム制御によってズームレンズユニット１０２を広角側へ駆動する。
【００３９】
そして、ステップＳ１１１で、現在のズーム倍率が１倍（最広角：最小光学ズーム倍率）より大きいかどうかを判定する。１倍より大きい場合には、さらに広角側への光学ズームが可能であるので、ステップＳ１１２で、ズームレンズユニット１０２を広角側に駆動し、ステップＳ１０７で、現在のズーム倍率データを更新してステップＳ１１４に進む。
【００４０】
現在のズーム倍率が１倍に達している場合は、それ以上の広角側への光学ズーム（および電子ズーム）は不可能であるので、そのままステップＳ１１４に進む。
【００４１】
一方、ステップＳ１１０で、現在のズーム倍率が最大光学倍率より大きいと判定した場合には、最大光学倍率に達するまでは電子ズーム制御によって広角側へのズームを行うため、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ステップＳ１１３で、カメラ信号処理回路１０８に現在の拡大率よりも小さな拡大率を示すデータを送信して、電子ズーム倍率を縮小させる。そして、ステップＳ１０７で現在のズーム倍率データを更新してステップＳ１１４に進み、他の制御処理に移る。
【００４２】
以上の処理により、ユーザは光学ズームと電子ズームの切り換わりを特に意識することなくズーム操作を自然に行うことができる。なお、電子ズームでは高倍率になるにしたがって画質低下が発生するため、ユーザの選択および設定により、最大電子ズーム倍率を切り換えたり（例えば、×５０、×１００、×２００のうちいずれかを設定する）、一時的に電子ズームを行わないようにしたりすることもできる。
【００４３】
また、光学ズーム制御については、ズームレンズユニット１０２の移動についてのみ説明したが、実際にはリアフォーカス光学系では、ズームレンズユニット１０２の移動（変倍）に伴って像面の移動が生ずるため、合焦状態を維持するために、フォーカシングモータ１１１の制御によってフォーカスレンズユニット１０５も同時に動かす。この制御は、不図示のメモリに記憶された、ズームレンズユニット１０２の現在位置から所定時間後の移動先位置に対するフォーカスレンズユニット１０５の目標駆動位置に関する情報（位置を表す情報又はフォーカスレンズレンズユニット１０５が辿るべき軌跡を表すズームトラッキングデータ）を演算し、ズームレンズユニット１０２の移動と共にフォーカスレンズユニット１０５を該目標駆動位置情報に基づいて駆動して行う。これにより、合焦状態が維持されたままズーミングを行うことができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した光学ズーム・電子ズームの制御方法および像面維持制御方法を採用する撮像装置に限らず、他の制御方法を採用する撮像装置にも適用することができる。
【００４５】
次に、本発明の特徴であるＡＦ制御について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、電子ズーム機能の使用・非使用によりハイブリッドＡＦとＴＶ−ＡＦとを切り換える場合について説明する。
【００４６】
本実施例で採用するハイブリッドＡＦは、外測方式（第２の制御方式）によってフォーカスレンズユニット１０５を合焦位置の近くまで比較的粗い精度で高速で移動させ、その後、ＴＶ−ＡＦ方式（第１の制御方式）によって合焦位置に高精度で移動させるという制御を行うものである。
【００４７】
図６のステップ２０１において、ＡＦモードにてカメラが起動されると又は不図示のＡＦスイッチがオンされると、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、ステップＳ２０２にて現在のズーム倍率を読み込み、それが最大光学倍率より小さいかどうかを判定する。最大光学倍率より小さい場合には、光学ズーム領域（つまりは、電子ズーム機能の非使用状態である第１のズーム状態）での撮影であるため、ステップＳ２０３にて、外部測距ユニット１２６からの信号による制御とＴＶ−ＡＦとを組み合わせたハイブリッドＡＦによりＡＦ制御を行う。
【００４８】
ここで、図７を用いて本実施例で行うハイブリッドＡＦについて簡単に説明する。まず、ステップ３０１では、外部測距ユニット１２６からの信号に基づいて、前述した三角測距法により被写体までの距離を算出する。
【００４９】
次に、ステップ３０２では、算出した被写体距離と、そのときのフォーカスレンズ１０５の位置情報（不図示の位置検出器によって検出する）と、撮影光学系の焦点距離情報（前述したズームレンズユニット１０２の位置情報）とに基づいて、概ね合焦が得られるフォーカスレンズユニット１０５の駆動量を算出する。なお、ここでは、該駆動量を、算出式を用いて算出してもよいし、テーブルデータから読み出してもよい。
【００５０】
次に、ステップ３０３では、フォーカスレンズユニット１０５の駆動（制御信号の生成・出力）を開始する。ステップ３０４では、フォーカスレンズユニット１０５の上記算出した駆動量分の駆動が完了したが否かを判別し、駆動が完了するまでステップ３０３を繰り返す。そして、駆動が完了すると、ステップ３０５に進む。ここまでが、外測方式によるフォーカス制御である。  次に、ステップ３０５に進んで、ＴＶ−ＡＦによるフォーカス制御を開始する。ステップ３０５では、ＡＦ信号処理回路１１３からＡＦ評価値信号を取り込んで不図示のメモリに記憶し、次のステップ３０６で、ＡＦ評価値信号がピーク値であるか否かを判別する。１つのＡＦ評価値信号だけではそれがピーク値であるか否かを判別できないので、ステップ３０７でのフォーカスレンズユニット１０５の所定量駆動（制御信号の生成・出力）とステップ３０５でのＡＦ評価値信号の読み込みとを繰り返し、増加していたＡＦ評価値信号が低下に転じたときにステップ３０６で、ＡＦ評価値信号がピーク地を越えたと判断されることになる。そして、ピーク値を越えたと判断されると、ステップ３０８に進み、フォーカスレンズユニット１０５をＡＦ評価値信号のピーク値が得られた位置に移動する。これにより、フォーカスレンズユニット１０５を、ＡＦ評価値信号が最大となる位置、すなわち合焦位置に高精度に位置させることができる。
【００５１】
こうして合焦が得られると、図６のステップ２０５に進み、他のカメラ制御処理に移る。
【００５２】
一方、現在のズーム倍率が最大光学倍率より大きい場合には、電子ズーム領域（つまりは、電子ズーム機能の使用状態である第２のズーム状態）での撮影であるので、ステップＳ２０４にて、映像信号に基づくＴＶ−ＡＦのみによるＡＦ制御（図７におけるステップ３０５から３０８）を行う。
これにより、図２で説明した、距離センサ（外部測距ユニット１２６）の検出範囲と撮影範囲とのパララックスによるハイブリッドＡＦの誤動作が発生することを防止できる。そして、合焦が得られると、ステップＳ２０５に進んで、他のカメラ制御処理に移る。
【００５３】
なお、以上の記述では説明を簡単にするために、合焦が得られるまでの間は他のカメラ制御処理を行わないような説明を行ったが、実際には映像信号処理や絞り制御、記録媒体への記録処理などが、割り込み処理などの手段により適宜実行される。
【００５４】
図８（Ａ）には、光学ズーム領域と電子ズーム領域とでのハイブリッドＡＦとＴＶ−ＡＦとの切り換えの様子を示す。
【００５５】
なお、本実施例では、ＴＶ−ＡＦ方式によるフォーカス制御と外測方式によるフォーカス制御とを行うことが可能な撮像装置について説明したが、他の方式のフォーカス制御を行うことができる撮像装置にも本発明を適用することができる。例えば、ＴＶ−ＡＦ方式に代えて、ＴＴＬ位相差検出方式を用いてもよい。このＴＴＬ位相差検出方式では、撮影光学系からの光を少なくとも２つに分割し、これら分割光束により形成される２像を受光した一対のラインセンサからの信号の相関演算によりデフォーカス量を求める。そして、このデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズユニットの現在位置から合焦位置までの移動量を算出し、その移動量分、フォーカスレンズユニットを駆動する。
【００５６】
また、本実施例では、光学ズーム領域と電子ズーム領域とでのハイブリッドＡＦとＴＶ−ＡＦとを切り換える（電子ズーム機能の非使用状態では第１および第の制御方式を使用し、電子ズーム機能の使用時には第１の制御方式のみ用いる）場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、図８（Ｂ）に示すように、光学ズーム領域と電子ズーム領域の一部（電子ズーム機能の非使用状態と電子ズーム機能で所定倍率よりも小さなズーム倍率が得られる状態）でハイブリッドＡＦを行い、電子ズームで上記所定倍率より大きなズーム倍率を得ている状態でＴＶ−ＡＦを行うようにしてもよい。
【００５７】
これにより、電子ズーム領域のうち、特にズーム倍率が大きい領域でのみ、距離センサの検出範囲と撮影範囲とのパララックスに起因した問題が発生する場合に、これを解消しつつ、可能な限り大きなズーム領域でハイブリッドＡＦのメリットを享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】撮影画角が望遠側のときの、距離センサの検出範囲と撮影範囲とのパララックスを説明する図である。
【図３】位相差パッシブ方式の距離センサの構成および距離測定原理を説明する図である。
【図４】位相差パッシブ方式の距離センサにおける被写体像信号の例を示す図である。
【図５】実施例１の撮像装置における光学ズームおよび電子ズームの制御処理を示すフローチャートである。
【図６】実施例１の撮像装置におけるＡＦ制御処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例１の撮像装置におけるハイブリッドＡＦを示すフローチャートである。
【図８】実施例１における使用する制御方式の切換えを説明する概念図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  第１固定レンズユニット
１０２  ズームレンズユニット
１０３  絞り
１０４  第２固定レンズユニット
１０５  フォーカスレンズユニット
１０６  撮像素子
１０７  ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１０８  カメラ信号処理回路
１０９  記録ユニット
１１０  ズームモータ
１１１  フォーカシングモータ
１１２  ＡＦゲート
１１３  ＡＦ信号処理回路
１１４  カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ
１１５  モニタユニット
１１６  ズームスイッチ
１２６  外部測距ユニット
【図１】
2005077959.tif 000003
【図２】
2005077959.tif 000004
【図３】
2005077959.tif 000005
【図４】
2005077959.tif 000006
【図５】
2005077959.tif 000007
【図６】
2005077959.tif 000008
【図７】
2005077959.tif 000009
【図８】
2005077959.tif 000010