JP5025527B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ等に好適なオートフォーカス（ＡＦ）機能を搭載したズームレンズを有する撮像装置に関するものである。

従来よりズームレンズを有する撮像装置に用いられているオートフォーカス（ＡＦ）制御として、所謂ＴＶ−ＡＦ方式がある。

このＴＶ−ＡＦ方式では、映像信号から抽出した高周波成分（コントラスト成分）を用いてＡＦ評価値信号を生成し、該ＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズ（フォーカス部）の光軸方向の位置（合焦位置）を探索する。

この他、ＴＶ−ＡＦ方式に、被写体までの距離又は撮像光学系のディフォーカス量を計測してフォーカスレンズを制御する外測測距ＡＦ方式又は内測位相差ＡＦ方式(以下、「測距センサー方式」という。）を組み合わせた、所謂ハイブリッドＡＦ方式が知られている（特許文献１、２参照）。

一般にＴＶ−ＡＦ方式は、高精度なＡＦが可能であるが被写体が大きくディフォーカスしているときはＡＦが困難となる。

一方、測距センサー方式は、被写体が大きくディフォーカスしていてもＡＦが可能であるが、高精度なＡＦが難しい。また測距可能な最至近距離が制限される。

一般にハイブリッドＡＦ方式では、まず測距センサー方式でＡＦを行い、ある程度のＡＦが行なえたならば、次にＴＶ−ＡＦ方式を用いてＡＦを行っている。これによってＡＦを高精度に行っている。
特開２００２−２５８１４７号公報 特開２００５−１８９８７６号公報

ＴＶカメラ等の撮像装置では、ズーム光学系の物体側にワイドコンバータを着脱可能に装着し、撮影画角に広画角化を図っている。このときのズーム光学系として変倍移動群(ズーム部）より物体側にフォーカス移動群(フォーカス部）を有するズーム光学系では、広画角化を図るためにフォーカス部の物体側にワイドコンバータを装着する方法が採られている。

一般にズーム光学系には、測距可能な最至近距離が設定されている。このときズーム光学系の撮影可能な至近距離をＭＯ、ワイドコンバータの焦点距離の変換倍率をαとすると、ズーム光学系にワイドコンバータを取り付けた後の撮影可能な至近距離ＷＭＯは、概略以下の式（１）により求められる。

ＷＭＯ≒ＭＯ・α^２ …（１）
例えば至近距離ＭＯ＝８００ｍｍ、変換倍率α＝０．８倍の場合、至近距離ＷＭＯ≒５００ｍｍとなり、
ＷＭＯ＜ＭＯ
となる。

図２は測距センサー方式のＡＦ装置における最短測距距離Ｒとズーム光学系Ｚａの撮影可能な至近距離ＭＯの関係を示す説明図である。

図２（Ａ）はズーム光学系Ｚａのみのとき、図２（Ｂ）はズーム光学系Ｚａにワイドコンバータを装着したときを示している。

図２（Ａ）に示すように測距センサー方式のズームレンズにおいては、測距センサー（距離センサー）が測距可能な最至近距離Ｒとすると、撮影可能な至近距離ＭＯは以下の式（２）の範囲に設定する。

Ｒ＜ＭＯ …（２）
式（２）を満足することにより、ズーム光学系の合焦範囲全てにおいて、距離センサーでの測距を可能としている。

しかしながら図２（Ｂ）に示すように、ズーム光学系Ｚａにワイドコンバータを取り付けた場合、撮影可能な至近距離は距離ＭＯから距離ＷＭＯに短くなる。このため至近距離ＷＭＯが以下の式（３）の範囲に入る場合がある。

ＷＭＯ＜Ｒ …（３）
この時、ズーム光学系の至近側の範囲Ｒ〜ＷＭＯで、距離センサーが測距できなくなる。この範囲Ｒ〜ＷＭＯに被写体が位置していると、光軸上の任意の位置（距離Ｒよりも長い距離に相当する位置）にフォーカス部があるため、ピントが大きくずれた状態になっていた。

従来は大きくピントがずれた状態から、測距センサー方式のＡＦに代えてＴＶ−ＡＦ方式のみでＡＦを行っていた。このため、フォーカスレンズを大きく駆動させてＡＦを行う必要があった。

このため、ピントを合わせたい被写体に合焦しなかったり、また合焦に至るまでのフォーカスレンズの移動における時間が長くなったりすることがあった。

本発明はズーム光学系の物体側にワイドコンバータを装着した場合で撮影可能な至近距離が測距センサー方式での測距可能な最至近距離よりも短くなったときでも高速でスムーズな合焦動作（ＡＦ制御）が可能な撮像装置の提供を目的とする。

本発明の撮像装置は、物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、かつズーム部より物体側にフォーカス部を有するズーム光学系と、前記ズーム光学系を通らない光束を受けて被写体までの距離に関する測距信号を出力する測距可能な最至近距離が規制される第１の焦点検出手段と、前記ズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段と、前記第１、第２の焦点検出手段のいずれかの信号を選択し、選択した信号を基に前記フォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動部と、を有し、
前記フォーカス駆動部は
ワイドコンバータの装着を確認し、且つ、前記第１の焦点検出手段において、被写体までの距離に対応する信号が検出できない場合は、前記フォーカス部を前記第１の焦点検出手段が測距可能な最至近距離に駆動させた後、前記第１の焦点検出手段からの信号を用いずに前記第２の焦点検出手段からの信号を用いて、オートフォーカスを行うことを特徴としている。

この他、本発明の撮像装置は、物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、かつズーム部より物体側にフォーカス部を有するズーム光学系と、前記ズーム光学系を通らない光束を受ける受光手段を含み被写体までの距離に関する測距信号を出力する測距可能な最至近距離が規制される第１の焦点検出手段と、前記ズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段と、前記第１、第２の焦点検出手段のいずれかの信号を選択し、選択した信号を基に前記フォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動部と、を有し、
前記フォーカス駆動部は
ワイドコンバータの装着を確認し、且つ、前記第１の焦点検出手段が被写体までの距離に対応する信号が検出できなく、且つ、前記第１の焦点検出手段で得た信号より求めた被写体のコントラスト値が所定の値より大きい場合は、前記フォーカス部を前記第１の焦点検出手段が測距可能な最至近距離に駆動させた後、前記第１の焦点検出手段からの信号を用いずに前記第２の焦点検出手段からの信号を用いて、オートフォーカスを行うことを特徴としている。

この他、本発明の撮像装置は、
物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、焦点距離を調節するフォーカス部を有するズーム光学系と、
前記ズーム光学系を通らない光束を受けて被写体までの距離に関する情報を検出する第１の焦点検出手段と、
前記ズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段と、
前記第１、第２の焦点検出手段のいずれかの検出手段に基づいて前記フォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動部と、を有する撮像装置であって、
被写体までの距離が所定の範囲内である場合、前記フォーカス駆動部は、前記第１の焦点検出手段による検出結果に基づいて前記フォーカス部を駆動した後、前記第２の焦点検出手段による検出結果に基づいて前記フォーカス部を駆動しており、
被写体までの距離が所定の範囲外である場合、前記フォーカス駆動部は、前記所定の範囲の最も距離が短い位置に合焦するように前記フォーカス部を駆動した後、前記第２の焦点検出手段による検出結果に基づいて前記フォーカス部を駆動することを特徴としている。

本発明によればズーム光学系の物体側にワイドコンバータを装着した場合で撮影可能な至近距離が測距センサー方式での測距可能な最至近距離よりも短くなったときでも高速でスムーズな合焦動作（ＡＦ制御）が可能な撮像装置を達成することができる。

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。

本発明の撮像装置に用いるズーム光学系は、物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、且つ、主に変倍を行うズーム部と、合焦調節を行う（焦点距離を調節する、ピント位置を調節する）フォーカス部を有する。ここで、フォーカス部（フォーカスレンズ群）は、ズーム部（ズームレンズ群）よりも物体側に配置されていることが望ましい。

撮像装置はズーム光学系を通らない光束を受けて被写体までの距離に関する測距信号を出力する測距可能な最至近距離が規制される第１の焦点検出手段を有する。更にズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段を有している。

そして第１、第２の焦点検出手段のいずれかの信号を選択し、選択した信号を基にフォーカス駆動信号を出力するフォーカス駆動信号算出部と、フォーカス駆動信号算出部からの信号を基にフォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動装置とを有している。

次に本発明のオートフォーカス機能を搭載したズームレンズを有する撮像装置の特徴について説明する。

図１は、本発明の実施例１のオートフォーカス（ＡＦ）機能を搭載したズームレンズＺＬを有する撮像装置の要部概略図である。

図１において、１０１はズーム光学系Ｚａに着脱可能に装着されるワイドコンバータである。１０２は無限遠物体から至近距離物体にかけてフォーカスを行うフォーカス部である。１０３は広角端から望遠端への変倍（ズーミング）を行うズーム部である。Ｐは絞り(開口絞り）である。１０４は結像作用を有し、変倍に際して固定のリレ−部である。

１０５はワイドコンバータ着脱判別装置（ワイコン着脱判別装置）であり、ズーム光学系Ｚａの先端（物体側）にワイドコンバータ１０１が装着されたか否かを自動で判別することを検知するスイッチより成っている。ワイドコンバータ着脱判別装置１０５はメカ的なスイッチ又はフォトリフレクタ等による光学的な検知手段によって構成されている。

フォーカス部１０２及びズーム部１０３はそれぞれフォーカス駆動装置（フォーカス駆動部）１０６及びズーム駆動装置１０７によって光軸方向（図の左右方向）に駆動される。またフォーカス位置検出装置１０８により、フォーカス部１０２の光軸方向の位置を検出する。

被写体からの光束であって、ズーム光学系Ｚａを通って入射した光束は、カメラ本体ＣＢ内の撮像素子１０９上に結像する。撮像素子１０９は、受光センサとしてのＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成され、被写体像を電気信号に変換する。撮像素子１０９は第２の焦点検出手段の一部を構成する。

撮像素子１０９から出力された電気信号は、撮像信号としてカメラＣＰＵ（ＣＣＰＵ）内の映像信号送信部１１０に入力される。

映像信号送信部１１０は撮像信号を、レンズＣＰＵ（ＬＣＰＵ）内の映像信号受信部１１１に送信する。映像信号受信部１１１は、撮像信号をＡＦ評価値算出部１１２に出力する。映像信号受信部１１１とＡＦ評価値算出部１１２とは、第２の焦点検出手段ＡＦ２の一要素に相当する。

入力された撮像信号に対してＡＦ評価値算出部１１２は、全画面の撮像信号のうちＡＦ制御に用いられる範囲(画面内）の信号を選択する。このときの選択範囲は任意に設定することができ、また複数の範囲が設定されることもある。

ＡＦ評価値算出部１１２は、ＡＦ（オートフォーカス）制御に用いる撮像信号の高周波成分や輝度差成分（輝度レベルの最大値と最小値の差分）などを用いてＡＦ評価値信号を生成する。

フォーカス駆動信号算出部１１３は、フォーカスレンズの制御を司るＣＰＵ等により構成される。前述したＡＦ評価値算出部１１２からの出力及び後述する外部測距装置１１５からの出力は、フォーカス駆動信号算出部１１３に入力されてＡＦ制御演算に用いられる。そして、フォーカス駆動信号算出部１１３は、その演算結果に応じてフォーカス駆動装置１０６を駆動制御し、フォーカス部１０２を移動させる。フォーカス駆動信号算出部１１３は、フォーカスの際の制御手段として機能する。

第１の焦点検出手段ＡＦ１である外部測距装置１１５は、被写体距離算出部１１４において外測測距方式にて被写体までの距離を計測し、出力する測距センサーユニットより成っている。測距方法は、例えば公知の位相差パッシブ方式である。図３及び図５に位相差パッシブ方式の測距原理を示す。

図３において、２０１は被写体、２０２は第１の結像レンズ、２０３は第１の受光素子、２０４は第２の結像レンズ、２０５は第２の受光素子である。第１及び第２の受光素子２０３、２０５はそれぞれ、複数の受光素子（画素）を一列に並べて構成されている。

図５は、第１及び第２の受光素子２０３、２０５からの出力信号（像信号）の説明図である。

第１及び第２の結像レンズ２０２、２０４は、それらの光束内が基線長Ｂだけ互いに離れて設置（並置）されている。被写体２０１からの光束のうち第１の結像レンズ２０２を通った光束は、第１の受光素子２０３上に結像し、第２の結像レンズ２０４を通った光束は第２の受光素子２０５上に結像する。

第１及び第２の結像レンズ２０２、２０４は基線長Ｂだけ離れている。このため、被写体２０１に対する第１の受光素子２０３からの像信号と第２の受光素子２０５からの像信号とは、画素数（画素ずらし量、長さに相当）Ｙだけずれた信号となる。そこで、２つの像信号の相関を画素をずらしながら演算し、２像不一致度を求める。

尚、Ｙ＝０のとき、物体距離は無限遠である。また画素数Ｙは画素ずらし量に相当している。

ここで２像不一致度とは各々の受光素子からの像信号の違いを正規化した値である。２つの像が完全に一致すると２像不一致度は０となる。２像不一致度は、２つの像の形や大きさが異なっていくにつれ、値が大きくなる。２像不一致度が最小になる画素ずらし量を求めることで画素数Ｙが演算できる。この画素数（長さ）Ｙと、基線長Ｂと、結像レンズ２０２（２０４）の焦点距離ｆにより、三角測量の原理で被写体までの距離（物体距離）Ｌが、以下の式（４）により求められる。

Ｌ＝Ｂ・ｆ／Ｙ …（４）
なお、本実施例では、外部測距装置１１５から上記画素ずらし量Ｙを出力させ、フォーカス駆動信号算出部１１３にて該画素ずらし量Ｙに基づいて被写体距離Ｌを求めるようにしてもよい。

外部測距装置１１５の結像レンズ１１５ａの光軸１１５ｂは、ズーム光学系Ｚａの光軸Ｚｂと平行に設定してもよい。また、ズーム光学系Ｚａによる撮像範囲と外部測距装置１１５による測距範囲とのパララックスを補正するためにズーム光学系Ｚａの光軸Ｚｂとある距離で交わるように設定してもよい。

位相差パッシブ方式によりＡＦを行う外部測距装置１１５は、２像不一致度（２つの像のズレがどの程度大きいか、又は逆に２像の一致度を用いても良い）と画像のコントラスト値により信頼性の判定を行っている。ここでコントラスト値とは、隣接画素間における輝度差の絶対値和である。画像のコントラストが高い程、コントラスト値は大きくなる。

図６はコントラストが低い被写体を撮影したときの、位相差パッシブ方式で得られる第１、第２の受光素子２０３、２０５からの像信号を示す説明図である。

コントラストの低い被写体の場合には、図６に示すように、像信号のコントラスト値が低くなり、被写体までの距離の計測が困難となる。

図７は測距センサーにおける測距不可範囲（Ｒ〜ＷＭＯ）に被写体があるときの、位相差パッシブ方式で得られる第１、第２の受光素子２０３、２０５からの像信号を示す説明図である。

図７の上図から下図にいくに従い、被写体がズーム光学系Ｚａに近くなり、２像不一致度が高くなる。外部測距装置（第１の焦点検出手段）１１５で測距不可範囲（Ｒ〜ＷＭＯ）に被写体がある場合は、第１、第２の受光素子２０３、２０５からの像信号の２像不一致度が高くなり、被写体までの距離が計測できなくなる。

このため、外部測距装置１１５では、第１、第２の受光素子２０３、２０５からの像信号において画素ずらしによる相関演算ができない場合、すなわち被写体までの距離が計測できない場合がある。このとき特定信号としての検出エラー信号と第１、第２の受光素子２０３、２０５からの像信号からのコントラスト値Ｍを出力する。

図４は、実施例１のフォーカス駆動信号算出部１１３により行われるＡＦ制御の手順のフローチャートである。

このＡＦ制御は、フォーカス駆動信号算出部１１３に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

まず、フォーカス駆動信号算出部１１３は、ステップＳ１０１で外部測距装置１１５の測距センサーから得られる測距量（距離信号）Ｌをサンプリングし、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ワイドコンバータ着脱判定装置１０５により、ズーム光学系Ｚａにワイドコンバータ１０１が装着されているか否かを判定する。

ワイドコンバータ１０１が装着されていると判定した場合(確認した場合）はステップＳ１０７に進み、装着されていないと判定した場合はステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ズーム光学系Ｚａの撮影可能な至近距離ＭＯとステップＳ１０１で検出した被写体距離Ｌとを比較する。被写体距離Ｌが至近距離ＭＯより大きい場合には、ステップＳ１０４に進む。被写体距離Ｌが至近距離ＭＯより小さい場合には、被写体は至近距離ＭＯより更に至近側にあるため、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４では、外部測距装置（第１の焦点検出手段）１１５により求めた被写体距離（検出結果）Ｌにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０５においては、とりあえずズーム光学系Ｚａの至近距離ＭＯにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６においては、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御を行う。ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御は、周知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。そして、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御が終了すると、ステップＳ１０１にリターンする。

本実施例では、
Ｌ≧ＭＯ
でも
Ｌ≦ＭＯ
でも、ＴＶ−ＡＦ方式のみによりＡＦ制御を行っている。

こうして、最終的に高精度に合焦を得ることができる。

一方、ステップＳ１０７では、測距センサーが測距可能な最至近距離ＲとステップＳ１０１で検出した被写体距離Ｌとを比較する。尚、ここで測距センサーは、最至近距離Ｒより近い距離の測定は行えず、最至近距離Ｒより通り距離の測定は行うことができるような構成をしている（つまり、最至近距離Ｒ以上の距離が所定の範囲すなわち測距可能範囲）。被写体距離Ｌが最至近距離Ｒより大きい（被写体距離が測距センサーでの測距が可能な範囲内である）場合には、ステップＳ１０８に進む。被写体距離Ｌが最至近距離Ｒより小さい（測距センサーで測距ができない）場合には、測距センサーが被写体距離Ｌを（正確に）検出できず、エラー信号が出力される。この場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０８においては、外部測距装置１１５により求めた被写体距離Ｌにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ１１１に進む。

ステップ１０９では、フォーカス駆動信号算出部１１３が外部測距装置１１５から、第１、第２の受光素子２０３及び２０５のコントラスト値（第１の焦点検出手段による、被写体までの距離に関する情報）Ｍを受信する。

そしてコントラスト値Ｍが所定の値Ｃｏより小さい場合は、被写体のコントラスト値（情報）Ｍが低いため被写体距離Ｌが検出できなかったと判断し、ステップ１１１に進む。
コントラスト値Ｍが所定の値Ｃｏより大きい場合は、被写体は測距センサーの測距不可範囲（Ｒ〜ＷＭＯ）にあると判断し、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、フォーカス駆動装置１０６により、とりあえず測距センサーの測距可能な最至近距離Ｒにフォーカス部１０２を駆動させ、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、フォーカス駆動信号算出部１１３がＴＶ−ＡＦ方式のみを用いて合焦位置を探索するようフォーカス駆動装置１０６を制御してフォーカス部１０２を移動させる。そして、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御が終了すると、ステップＳ１０１にリターンする。

本実施例では、
Ｒ＜Ｌ
のときでも、また
Ｌ＜Ｒ
のときでもＴＶ−ＡＦ方式のみによりＡＦ制御を行う。

本実施例においてワイドコンバータが装着されており、第１の焦点検出手段において、被写体までの距離に対応する信号が検出できない場合は、フォーカス部を第1の焦点検出手段が測距可能な最至近距離Ｒに駆動させる。その後、前記第１の焦点検出手段からの信号を用いずに第２の焦点検出手段からの信号を用いて、オートフォーカスを行っている。

このようにフォーカス部を駆動制御することによって、高精度なＡＦを高速に行うことができるようにしている。

このように本実施例では、被写体までの距離が所定の範囲内である場合、フォーカス駆動部は、第１の焦点検出手段による検出結果に基づいてフォーカス部を駆動した後、第２の焦点検出手段による検出結果に基づいてフォーカス部を駆動している。

被写体までの距離が所定の範囲外である場合、フォーカス駆動部は、所定の範囲の最も距離が短い位置に合焦するようにフォーカス部を駆動した後、第２の焦点検出手段による検出結果に基づいてフォーカス部を駆動している。

以上のように本実施例によれば、ズーム光学系にワイドコンバータを装着した状態で、至近端付近の近距離でも誤作動のない、より高速なオートフォーカス制御を行うことができる。

尚、本実施例における外部測距方式としては、アクティブ方式でも良い。即ち、投光手段からの光を被写体に投光し、被写体からの反射光の受光手段側での入射位置を検出して測距しても良い。このときは被写体のコントラストに関係なく測距することができる。

図８は、本発明の実施例２のオートフォーカス機能を搭載したズームレンズＺＬを有する撮像装置の要部概略図である。

実施例２は実施例１に比べてワイドコンバータ１０１がズーム光学系Ｚａに装着しているか否かをマニュアル(手動）で切り替えている点が異なっている。この他の構成は実施例１と同様である。

図８において、１０１はズーム光学系Ｚａに装着されるワイドコンバータである。１０２は無限遠物体から至近距離物体にかけてフォーカスを行うフォーカス部である。１０３は広角端から望遠端への変倍を行うズーム部である。Ｐは絞り(開口絞り）である。１０４は結像作用を有し、変倍に際して固定のリレ−部である。

１１６はズーム光学系Ｚａに設けられた手動のワイドコンバータ着脱判別スイッチ（ワイコン着脱判別スイッチ）（ワイドコンバータ着脱切り換えスイッチ）である。ズーム光学系Ｚａの先端にワイドコンバータ１０１を装着した場合に、撮影者がスイッチ１１６を押すことでマニュアルでワイドコンバータ１０１が付着したことをフォーカス駆動信号算出部１１３に知らせている。

フォーカス部１０２及びズーム部１０３はそれぞれ、フォーカス駆動装置１０６及びズーム駆動装置１０７によって光軸方向（図の左右方向）に駆動される。また、フォーカス位置検出装置１０８により、フォーカス部１０２の光軸方向の位置を検出する。

被写体からの光束であって、ズーム光学系Ｚａを通って入射した光束は、カメラ本体ＣＢ内の撮像素子１０９上に結像する。撮像素子１０９は、受光センサとしてのＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成され、被写体像を電気信号に変換する。撮像素子１０９は、第２の焦点検出手段ＡＦ２の一部に相当する。撮像素子１０９から出力された電気信号は、撮像信号としてカメラＣＰＵ（ＣＣＰＵ）内の映像信号送信部１１０に入力される。

映像信号送信部１１０は撮像信号を、レンズＣＰＵ（ＬＣＰＵ）内の映像信号受信部１１１に送信される。映像信号受信部１１１は、撮像信号をＡＦ評価値算出部１１２に出力する。

入力された撮像信号に対してＡＦ評価値算出部１１２は、全画面の撮像信号のうちＡＦ制御に用いられる範囲(画面内）の信号を選択する。このときの選択範囲は任意に設定することができ、また複数の範囲が設定されることもある。

ＡＦ評価値算出部１１２は、ＡＦ(オートフォーカス）制御に用いる撮像信号の高周波成分や輝度差成分（輝度レベルの最大値と最小値の差分）などを用いてＡＦ評価値信号を生成する。

フォーカス駆動信号算出部１１３は、ズーム光学系Ｚａの制御を司るＣＰＵ等により構成される。前述したＡＦ評価値算出部１１２の出力及び後述する外部測距装置１１５の出力は、フォーカス駆動信号算出部１１３に入力されてＡＦ制御演算に用いられる。そして、フォーカス駆動信号算出部１１３は、その演算結果に応じてフォーカス駆動装置１０６を制御し、フォーカス部１０２を移動させる。フォーカス駆動信号算出部１１３は、フォーカスの際に制御手段として機能する。

第１の焦点検出手段ＡＦ１である外部測距装置１１５は、被写体距離算出部１１４において外測測距方式にて被写体までの距離を計測し、出力する測距センサーユニットより成っている。測距方法は実施例１と同様の位相差パッシブ方式である。

外部測距装置１１５の結像レンズ１１５ａの光軸１１５ｂは、ズーム光学系Ｚａの光軸Ｚｂと平行に設定してもよい。また、ズーム光学系Ｚａによる撮像範囲と外部測距装置１１５による測距範囲とのパララックスを補正するためにズーム光学系Ｚａの光軸とある距離で交わるように設定してもよい。

外部測距装置１１５では、第１、第２の受光素子からの信号において画素ずらしによる相関演算ができない場合、すなわち被写体までの距離が計測できない場合がある。このとき特定信号としての検出エラー信号とコントラスト値Ｍを出力する。

図９は、実施例２のフォーカス駆動信号算出部１１３により行われる、ＡＦ制御の手順のフローチャートである。

このＡＦ制御は、フォーカス駆動信号算出部１１３に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

まず、フォーカス駆動信号算出部１１３は、ステップＳ２０１で外部測距装置１１５の測距センサーから得られる測距量（距離信号）Ｌをサンプリングし、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２ではフォーカス駆動信号算出部１１３は、ワイドコンバータ着脱判別スイッチ１１６がＯＮかどうかを判定する。

ワイドコンバータ着脱判別スイッチ１１６がＯＮの場合はステップＳ２０７に進み、ワイドコンバータ着脱判別スイッチ１１６がＯＦＦの場合はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、ズーム光学系Ｚａの撮影可能な至近距離ＭＯとステップＳ２０１で外部測距装置１１５により検出した被写体距離Ｌとを比較する。被写体距離Ｌが至近距離ＭＯより大きい場合には、ステップＳ２０４に進む。被写体距離Ｌが至近距離ＭＯより小さい場合には、被写体は至近距離ＭＯより更に至近側にあるため、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０４では、外部測距装置１１５により求めた被写体距離Ｌにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５においては、とりあえずズーム光学系Ｚａの至近距離ＭＯにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６においては、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御を行う。ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御は、周知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。そして、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御が終了すると、ステップＳ２０１にリターンする。こうして、実施例１と同様に最終的に高精度に合焦を得ることができる。

一方、ステップＳ２０７では、測距センサーが測距可能な最至近距離ＲとステップＳ２０１で検出した被写体距離Ｌとを比較する。被写体距離Ｌが最至近距離Ｒより大きい場合には、ステップＳ２０８に進む。被写体距離Ｌが最至近距離Ｒより小さい場合には、測距センサーが被写体距離Ｌを検出できず、エラー信号が出力される。この場合には、ステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０８においては、外部測距装置１１５により求めた被写体距離Ｌにピントが合うようにフォーカス部１０２を移動させ、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２０９では、外部測距装置１１５から、第１、第２の受光素子２０３及び２０５のコントラスト値Ｍを受信する。

コントラスト値Ｍが所定の値Ｃｏより小さい場合は、被写体のコントラスト値Ｍが低いため被写体距離Ｌが検出できなかったと判断し、ステップＳ２１１に進む。

コントラスト値Ｍが所定の値Ｃｏより大きい場合は、被写体が測距センサーでの測距不可範囲（Ｒ〜ＷＭＯ）にあると判断し、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、フォーカス駆動装置１０６により、とりあえず測距センサーの測距可能な最至近距離Ｒにフォーカス部１０２を駆動させ、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、ＴＶ−ＡＦ方式のみを用いて合焦位置を探索するようフォーカス駆動装置１０６を制御してフォーカス部１０２を移動させる。そして、ＴＶ−ＡＦ方式によるＡＦ制御が終了すると、ステップＳ２０１にリターンする。

以上説明したように、本実施例では、ズーム光学系Ｚａにワイドコンバータ１０１を装着した状態で、外部測距装置１１５から出力される信号に基づいて、被写体が測距センサーの測距できない範囲にあるかどうか判別を行う。被写体が測距可能範囲外のときは、とりあえず、フォーカス部をより被写体の近く（測距センサーの測距可能な最至近距離Ｒ）まで駆動させた後、ＴＶ−ＡＦ方式で合焦位置を探索する制御を行う。これによって、ワイドコンバータの装着時における最適なフォーカス制御が容易となり、誤作動のない、より高速なフォーカス制御を行うことができる。

本発明の実施例１のオートフォーカス機能を搭載したズームレンズを有する撮像装置の構成を示すブロック図 測距センサーの測距範囲と、レンズの至近距離の関係を示す図 位相差パッシブ方式の距離計測原理を示す説明図 実施例１のズームレンズにおけるＡＦ制御手順を示すフローチャート 位相差パッシブ方式での像信号を示す図 位相差パッシブ方式での像信号を示す図 位相差パッシブ方式での像信号を示す図 本発明の実施例２のオートフォーカス機能を搭載したズームレンズを有する撮像装置の構成を示すブロック図 実施例２のズームレンズにおけるＡＦ制御手順を示すフローチャート

符号の説明

１０１ ：ワイドコンバータ
１０２ ：フォーカス部
１０３ ：ズーム部
Ｐ ：絞り
１０４ ：リレ−部
１０５ ：ワイドコンバータ着脱判別装置
１０６ ：フォーカス駆動装置
１０７ ：ズーム駆動装置
１０８ ：フォーカス位置検出装置
１０９ ：撮像素子
１１０ ：映像信号送信部
１１１ ：映像信号受信部
１１２ ：ＡＦ評価値算出部
１１３ ：フォーカス駆動信号算出部
１１４ ：被写体距離算出部
１１５ ：測距装置
１１６ ：ワイドコンバータ着脱判別スイッチ
２０１ ：被写体
２０２ ：測距装置における第１の結像レンズ
２０３ ：測距装置における第１の受光素子
２０４ ：測距装置における第２の結像レンズ
２０５ ：測距装置における第２の受光素子
Ｒ ：測距センサーが測距可能な最至近距離
ＭＯ ：ズームレンズの至近距離
ＷＭＯ ：ワイドコンバータ装着後のズームレンズの至近距離
α ：ワイドコンバータの倍率
Ｙ ：２つの受光素子の像信号ずれの画素数

Claims (5)

1. 物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、かつズーム部より物体側にフォーカス部を有するズーム光学系と、前記ズーム光学系を通らない光束を受けて被写体までの距離に関する測距信号を出力する測距可能な最至近距離が規制される第１の焦点検出手段と、前記ズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段と、前記第１、第２の焦点検出手段のいずれかの信号を選択し、選択した信号を基に前記フォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動部と、を有し、
   前記フォーカス駆動部は
   ワイドコンバータの装着を確認し、且つ、前記第１の焦点検出手段において、被写体までの距離に対応する信号が検出できない場合は、前記フォーカス部を前記第１の焦点検出手段が測距可能な最至近距離に駆動させた後、前記第１の焦点検出手段からの信号を用いずに前記第２の焦点検出手段からの信号を用いて、オートフォーカスを行うことを特徴とする撮像装置。
2. 物体側にワイドコンバータの着脱が可能で、かつズーム部より物体側にフォーカス部を有するズーム光学系と、前記ズーム光学系を通らない光束を受ける受光手段を含み被写体までの距離に関する測距信号を出力する測距可能な最至近距離が規制される第１の焦点検出手段と、前記ズーム光学系で得られた撮影映像のコントラスト状態に対応する信号を用いてズーム光学系の合焦状態を検出する第２の焦点検出手段と、前記第１、第２の焦点検出手段のいずれかの信号を選択し、選択した信号を基に前記フォーカス部を駆動制御するフォーカス駆動部と、を有し、
   前記フォーカス駆動部は
   ワイドコンバータの装着を確認し、且つ、前記第１の焦点検出手段が被写体までの距離に対応する信号が検出できなく、且つ、前記第１の焦点検出手段で得た信号より求めた被写体のコントラスト値が所定の値より大きい場合は、前記フォーカス部を前記第１の焦点検出手段が測距可能な最至近距離に駆動させた後、前記第１の焦点検出手段からの信号を用いずに前記第２の焦点検出手段からの信号を用いて、オートフォーカスを行うことを特徴とする撮像装置。
3. 前記ズーム光学系の撮影可能な至近距離をＭＯ、前記ズーム光学系の物体側に前記ワイドコンバータを装着したときの撮影可能な至近距離をＷＭＯ、前記第１の焦点検出手段が測距可能な最至近距離をＲとするとき、
   ＷＭＯ＜Ｒ＜ＭＯ
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記ズーム光学系に前記ワイドコンバータが装着しているか否かを、自動で判別するワイドコンバータ着脱判別手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記ズーム光学系に前記ワイドコンバータが装着しているか否かを、マニュアルで切り換えるためのワイドコンバータ着脱判別スイッチを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。

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