JP2008175922A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＶ−ＡＦ機能と外測ＡＦ機能とを併せ持つ撮像装置において、撮像範囲内を通過する物体があった場合の不適切なフォーカス動作を回避する。
【解決手段】撮像装置は、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子１０９と、撮像光学系１０１〜１０５を介さずに物体からの光を受けて該物体までの距離に応じた信号を出力する測距手段１３１と、撮像素子からの信号を用いて生成された焦点状態を示す信号及び測距手段からの信号に基づいて、撮像範囲内の物体に対する撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御手段１１０とを有する。測距手段は、撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号とを出力する。制御手段は、第２の信号に基づいて、撮像範囲外から撮像範囲内に入った物体までの距離に応じた第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に関し、特にＴＶ−ＡＦと外測ＡＦとを併用する撮像装置に関する。

ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるＡＦ（オートフォーカス）方式としては、ＴＶ−ＡＦ（コントラストＡＦ）方式が一般的である。ＴＶ−ＡＦ方式では、撮像素子を用いて得られた映像信号のうち高周波成分を抽出して、焦点状態を示す信号としてのいわゆるＡＦ評価値信号を生成し、該ＡＦ評価値信号が最大になるようにフォーカスレンズの位置を制御する。

また、このようなＴＶ−ＡＦ方式と、いわゆる外測位相差検出（外測ＡＦ）方式とを組み合わせた、いわゆるハイブリッドＡＦ方式を採用した撮像装置も提案されている（特許文献１参照）。外測ＡＦ方式は、撮像光学系を通らない光を利用して被写体までの距離を測距センサにより検出し、その検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するものである。このようなハイブリッドＡＦ方式により、ＴＶ−ＡＦ方式による高精度の合焦性能と、外測ＡＦ方式による高速な合焦性能とを併せ持つことができる。
特開２００２−２５８１４７号公報（段落００８５、図２，３等）

外測ＡＦ方式では、被写体までの距離を直接検出し、その検出距離に応じた位置にフォーカスレンズを移動させるので、ぼけの程度が大きい場合でも素早く反応して高速でピント合わせを行うことができる。

しかしながら、被写体ではない他の物体が撮像装置と被写体との間（つまりは撮像範囲内）を横切る（通過する）ような場合には、その通過物体に対しても距離検出及びフォーカスレンズ駆動が行われてしまう。このため、撮像中の被写体に対するピントが大きくずれたり、通過物体と被写体との間でフォーカスがハンチングを起こしたりする可能性がある。

本発明では、ＴＶ−ＡＦ方式と外測ＡＦ方式とを併せ持つ撮像装置において、撮像範囲内を通過する物体があった場合に不適切なフォーカス動作を回避することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と、撮像光学系を介さずに物体からの光を受けて該物体までの距離に応じた信号を出力する測距手段と、撮像素子からの信号を用いて生成された焦点状態を示す信号及び測距手段からの信号に基づいて、撮像範囲内の物体に対する撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御手段とを有する。測距手段は、撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号とを出力する。制御手段は、第２の信号に基づいて、撮像範囲外から撮像範囲内に入った物体までの距離に応じた第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と、撮像光学系を介さずに物体からの光を受けて該物体までの距離に応じた信号を出力する測距手段と、撮像素子からの信号を用いて生成された焦点状態を示す信号及び測距手段からの信号に基づいて、撮像範囲内の物体に対する撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御手段とを有する。測距手段は、撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号とを出力する。制御手段は、第２の信号に基づいて撮像範囲外から撮像範囲内に向かって移動する物体の有無を判定し、該判定結果に応じて第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、撮像素子を用いて焦点状態を示す信号を生成する焦点信号生成ステップと、測距手段を用いて物体までの距離に応じた信号を生成する測距ステップと、焦点信号生成ステップ及び測距ステップで生成された信号に基づいて、撮像範囲内の物体に対する撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御ステップとを有する。測距ステップにおいて、撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号を生成する。制御ステップにおいて、第２の信号に基づいて、撮像範囲外から撮像範囲内に入った物体までの距離に応じた第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする。

さらに、本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、撮像素子を用いて焦点状態を示す信号を生成する焦点信号生成ステップと、測距手段を用いて物体までの距離に応じた信号を生成する測距ステップと、焦点信号生成ステップ及び測距ステップで生成された信号に基づいて、撮像範囲内の物体に対する撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御ステップとを有する。測距ステップにおいて、撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号を生成する。制御ステップにおいて、第２の信号に基づいて撮像範囲外から撮像範囲内に向かって移動する物体の有無を判定し、該判定結果に応じて第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする。

本発明では、外測ＡＦに用いられる測距手段によって撮像範囲外の物体までの距離やその移動を検出し、その検出結果に基づいて、該物体が撮像範囲内に入った場合の外測ＡＦによるフォーカス動作制御を実行又は制限する。このため、本発明によれば、撮像範囲外から物体が撮像範囲内に入り込んだり撮像範囲内を通過したりする場合に、その物体を含む撮像範囲内でのフォーカス状態を適切に制御したり、本来の被写体に対する合焦状態を維持したりすることができる。また、本来撮像範囲内の被写体距離を検出するための測距手段を利用して撮像範囲外の物体までの距離や移動を検出することにより、新たな構成要素を追加することなく、上記効果を得ることができ、撮像装置の大型化やＡＦシステムの複雑化を回避できる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である撮像装置としてのビデオカメラの構成を示す。同図において、１００はレンズユニットであり、物体側（被写体側）から順に配置された、固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５により構成される撮像光学系を収容している。

１０８は変倍レンズ１０２、絞り１０３（絞り羽根）及びフォーカスレンズ１０５の位置を検出する位置エンコーダである。

変倍レンズ１０２はズームモータ１０６により光軸方向に駆動され、フォーカスレンズ１０５はフォーカスモータ１０７により光軸方向に駆動される。これらズームモータ１０６及びフォーカスモータ１０７はそれぞれ、ズーム駆動回路１２０及びフォーカス駆動回路１２１からの駆動信号を受けて動作する。

１０９はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子である。該撮像素子１０９は、撮像光学系に入射した光によって形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する。撮像信号処理回路１１９は、撮像素子１０９からの出力信号に対して、増幅処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス処理等の各種信号処理を施し、所定の映像フォーマットの映像信号に変換する。

映像信号は、モニタディスプレイ１１４に出力されたり、半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク等の画像記録用メディア１１６に記録されたりする。

１１０は制御手段としてのメインＣＰＵである。メインＣＰＵ１１０は、本ビデオカメラの各種動作や機能を制御する。操作スイッチ群１１５には、電源スイッチや、録画動作や再生動作を開始及び停止させるスイッチや、該ビデオカメラの動作モードを選択するためのスイッチや、撮像光学系のズーム状態を変化させるズームスイッチ等が設けられている。これらのスイッチが操作されると、フラッシュメモリ１１３に格納されていたコンピュータプログラムの一部がＲＡＭ１１２にロードされ、メインＣＰＵ１１０はＲＡＭ１１２にロードされたプログラムに従って各部の動作を制御する。

１１１は該ビデオカメラの振れ（移動）を検出する振れセンサであり、加速度センサや角速度センサにより構成されている。

１３１は外測ＡＦ用のラインセンサ（測距手段）であり、複数の受光素子が一列に並べられて構成されている。ラインセンサ１３１には、被写体からの光が撮像光学系とは別に設けられた外測用結像レンズ１３０を通って、すなわち撮像光学系を通らずに到達する。ラインセンサ１３１は、図３Ａに示すように、結像レンズ１３０の光軸上を中心として左右に２５０個の受光素子が並べられて構成されている。なお、図３Ａでは、以下の説明の便宜上、中心の受光エリアＣと、その左右に配置された受光エリアＬ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２とに分けて示している。各受光エリアは５０個ずつの受光素子で構成されている。

さらに、実際には、このように２５０個の受光素子により構成されたラインセンサ１３１が左右に２つ設けられている。これら２つのラインセンサ１３１において対応する受光エリアに形成された２つの被写体像のずれ量（位相差）を検出することで、被写体までの距離を測定することができる。したがって、ラインセンサ１３１から出力される信号は、被写体（又は物体）までの距離に応じた信号である。

図６には、ラインセンサを用いた測距原理を示す。図６において、２０１は被写体、２０２は第１の結像レンズ、２０３は第１のラインセンサである。２０４は第２の結像レンズ、２０５は第２のラインセンサである。第１及び第２の結像レンズ２０２，２０４は図１に示した結像レンズ１３０に、第１及び第２のラインセンサ２０３，２０５は図１に示したラインセンサ１３１にそれぞれ相当する。第１及び第２のラインセンサ２０３，２０５は、基線長Ｂだけ互いに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を通った光は、第１のラインセンサ２０３上に結像し、第２の結像レンズ２０４を通った光は第２のラインセンサ２０５上に結像する。

ここで、第１及び第２のラインセンサ２０３，２０５からの出力信号（像信号）の例を図７に示す。第１及び第２のラインセンサ２０３，２０５は基線長Ｂだけ離れているため、第１のラインセンサ２０３からの像信号と第２のラインセンサ２０５からの像信号とは、画素数Ｘ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、相関が最大になる画素ずらし量を求めることで位相差Ｘが演算できる。この位相差Ｘと、基線長Ｂと、結像レンズ２０２，２０４の焦点距離ｆとにより、三角測量の原理で被写体までの距離Ｌが以下の式（１）により求められる。

Ｌ＝Ｂ・ｆ／Ｘ …（１）。

このようにして測定された被写体距離に基づいて、メインＣＰＵ１１０は、該被写体距離に対して合焦を得るためのフォーカスレンズ位置（位置エンコーダ１０８により検出された現在のフォーカスレンズ位置からの駆動量）を算出する。この「算出」には、計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。そして、フォーカス駆動回路１２１を通じてフォーカスレンズ１０５をその合焦フォーカスレンズ位置（外測合焦位置）に駆動する。以上が外測ＡＦによるフォーカス動作制御である。

また、撮像信号処理回路１１９は、撮像素子１０９の出力から得られた映像信号からバンドパスフィルタを用いて高周波成分を抽出し、ＡＦ評価値信号を生成する。ＡＦ評価値信号は、メインＣＰＵ１１０に出力される。ＡＦ評価値信号は、撮像素子１０９からの出力信号に基づいて生成される映像信号の鮮鋭度（コントラスト状態）を表すものであるが、鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態によって変化するので、結果的に撮像光学系の焦点状態を表す信号となる。

メインＣＰＵ１１０は、フォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ評価値信号の変化をモニタし、該ＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズ位置を検出することで、合焦を得る。

図８には、フォーカスレンズ位置とＡＦ評価値との関係を示している。特定の距離の被写体を撮像してフォーカスレンズ１０５を至近位置から無限位置に移動させた場合、ちは評価値は図８に示すように変化する。そして、ＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズ位置が、その被写体に対する合焦位置（合焦点）となる。以上がＴＶ−ＡＦによるフォーカス動作制御である。

そして、本実施例のビデオカメラでは、図２に示すように、大きくぼけた状態から合焦位置の近傍までは外測ＡＦを用いて高速でフォーカスレンズ１０５を駆動する。さらに、高精度の合焦状態を得るために、合焦位置の近傍から合焦位置までＴＶ−ＡＦを用いてフォーカスレンズ１０５を駆動する。

図９には、メインＣＰＵ１１０で行われるＡＦ制御のフローチャートを示している。

まず、Ｓｔｅｐ３０１では、ビデオカメラの電源スイッチの投入等をトリガとして、メインＣＰＵ１１０はＡＦ制御（ＡＦ処理）を開始する。本フローに示す処理は、例えば１フィールド画像を生成するための撮像素子１０９からの撮像信号の読み出し周期にて繰り返し実行される。

Ｓｔｅｐ３０２では、ＴＶ−ＡＦ制御が実行される。このＴＶ−ＡＦ制御には、ＡＦ評価値をモニタしつつフォーカスレンズ１０５を移動させて合焦を得る動作が含まれる。また、ＴＶ−ＡＦ制御には、合焦が得られている状態において、フォーカスレンズ再駆動の必要性の有無を判断するために、ＡＦ評価値の低下があったか否かを判定する等、合焦を維持するための処理も含まれる。

Ｓｔｅｐ３０３では、２つのラインセンサ１３１からの被写体距離情報を取り込む。

Ｓｔｅｐ３０４では、Ｓｔｅｐ３０３で取り込んだ被写体距離情報に基づいて外測合焦位置を算出する。

Ｓｔｅｐ３０５では、変倍レンズ１０２の位置（つまりは、撮像光学系の焦点距離）に応じて、次のＳｔｅｐ３０４で用いられる閾値としての所定移動量ｔｈを設定する。ここにいう所定移動量とは、位置エンコーダ１０８により検出された現在のフォーカスレンズ１０５の位置と外測合焦位置の差である。なお、所定移動量ｔｈは、テレ側ではワイド側よりも大きく設定する。

Ｓｔｅｐ３０６では、現在のフォーカスレンズ位置と外測合焦位置との差を、Ｓｔｅｐ３０５で設定した所定移動量ｔｈと比較する。現在のフォーカスレンズ位置と外測合焦位置との差が所定移動量ｔｈよりも大きければ、Ｓｔｅｐ３０７へ進み、外測ＡＦによって外測合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる。そして、Ｓｔｅｐ３０２のＴＶ−ＡＦ処理に戻る。

なお、Ｓｔｅｐ３０６において、現在のフォーカスレンズ位置と外測合焦位置との差が所定移動量ｔｈよりも小さければ、そのままＳｔｅｐ３０２のＴＶ−ＡＦ処理に戻る。

このように、本実施例では、ＴＶ−ＡＦ制御が繰り返し行われるＡＦ処理中において、現在のフォーカスレンズ位置と外測合焦位置とが所定移動量ｔｈよりも大きく離れた場合に外測ＡＦによるフォーカスレンズ駆動を行う。これにより、フォーカスレンズが頻繁にかつ不連続的に移動することを回避できるとともに、外測ＡＦの良好な応答性と高速動作という特長を生かすことができる。しかも、その後は、ＴＶ−ＡＦ処理によって高精度な合焦状態を得ることができる。

さらに、本実施例では、外測ＡＦに関して以下のような制限を設けている。

図３Ａ及び図３Ｂには、ラインセンサ１３１と撮像範囲（以下、撮像画角という）との関係を示す。

図３Ａに示すように、撮像光学系のズーム状態がテレ端である場合は、撮像画角はラインセンサ１３１に対して小さくなり、撮像画角内からの光は受光エリアＣのみで受光される。このため、受光エリアＣ内の受光素子からの出力に基づいて、撮像画角内の被写体距離が求められる。また、この場合、受光エリアＬ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２は、撮像画角外の物体からの光を受光する。

一方、図３Ｂに示すように、撮像光学系のズーム状態がワイド端である場合は、撮像画角はラインセンサ１３１に対して広がり、撮像画角内からの光は全ての受光エリアＣ，Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２にて受光される。このため、受光エリアＣ，Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２内の受光素子からの出力に基づいて、該撮像画角内の被写体距離が求められる。この場合、最も外側の受光エリアＬ２，Ｒ２の一部は、撮像画角外の物体からの光を受光する。

このように、ズーム状態に応じて、ラインセンサ１３１上での撮像画角内からの光を受光するエリアが変化し、テレ側ほど撮像画角外からの光を受光するエリアが増える。

なお、図３Ａ及び図３Ｂに示したラインセンサ１３１と撮像画角との関係は例であり、これと異なる関係となってもよい。

本実施例では、上述したラインセンサ１３１と撮像画角との関係を利用して、撮像画角外の物体（以下、移動体という）が撮像画角内に入り込んできたり撮像画角内を通過したりする場合の不適切な外測ＡＦの実行を回避する。その概略を図４のフローチャートを用いて説明する。

Ｓｔｅｐ４０１では、メインＣＰＵ１１０は、位置エンコーダ１０８から得られる変倍レンズ１０２の位置情報（ズーム情報）に基づいて、ラインセンサ１３１上における撮像画角内からの光を受光するエリア（以下、画角内受光エリアという）を特定する。ズーム情報と画角内受光エリアとの関係は不図示のメモリに記憶されており、メインＣＰＵ１１０は、検出されたズーム情報に応じて画角内受光エリアの情報を読み出す。そして、メインＣＰＵ１１０は、２つのラインセンサ１３１の画角内受光エリアから出力された信号に基づいて撮像画角内の被写体距離（以下、画角内被写体距離という）Ｚを算出する。なお、ここで用いる画角内被写体距離Ｚは、ラインセンサ１３１からの出力からではなく、変倍レンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の位置から算出してもよい。

また、Ｓｔｅｐ４０２では、Ｓｔｅｐ４０１での画角内受光エリアの決定に伴って、ラインセンサ１３１のうち撮像画角外からの光を受光するエリア（以下、画角外受光エリアという）を決定する。

次に、Ｓｔｅｐ４０３では、メインＣＰＵ１１０は、画角外受光エリアを８分割（左右の画角外受光エリアをそれぞれ４分割）する。この様子を図５に示す。

図５には、テレ端状態での撮像画角を点線で示しており、この場合の画角内受光エリアは受光エリアＣである。そして、受光エリアＣの左右の受光エリアが画角外受光エリアである。右側の画角外受光エリアは、Ａ_１〜Ａ_４の４つに分割されている。また、左側の画角外受光エリアは、Ｂ_１〜Ｂ_４の４つに分割されている。メインＣＰＵ１１０は、まず最も外側の画角外エリアＡ_１，Ｂ_４で、撮像画角外の物体までの距離（以下、画角外物体距離という）の検出を開始する。

なお、図５には、ラインセンサ１３１における左右の画角外受光エリアを４つずつに分割した場合について説明したが、画角外受光エリアの幅、つまりは画角外受光エリアを構成する受光素子の数は、ズーム状態（撮像画角の大きさ）に応じて変化する。このため、例えば、画角外受光エリアとして１００個の受光素子がある場合は、２５個ずつの４分割とし、画角外受光エリアとして２０個の受光素子がある場合は、６本又は７本ずつの３分割とするように、分割数と各分割エリアの受光素子数を適宜変更すればよい。

Ｓｔｅｐ４０４では、メインＣＰＵ１１０は、撮像者によるズームスイッチの操作等により撮像光学系のズーム状態が変化したか否かを判別する。ズーム状態に変化があれば、Ｓｔｅｐ４０１へ戻り、再度、画角内被写体距離の検出や画角外受光エリアの特定を行う。一方、ズーム状態に変化がない場合は、Ｓｔｅｐ４０５に進む。

また、このＳｔｅｐ４０４では、撮像光学系のズーム状態や絞り位置から被写界深度を算出し、該被写界深度が特定深度より深いか否かを判別する。ここにいう特定深度は、画角内被写体距離Ｚ等に応じて決定すればよい。被写界深度が特定深度より深い場合は、被写体距離Ｚを含む広い距離範囲で合焦が得られるので、Ｓｔｅｐ４０１へ戻る。一方、被写界深度が特定深度より浅い場合は、狭い距離範囲でしか合焦が得られないので、Ｓｔｅｐ４０５に進む。

Ｓｔｅｐ４０５では、メインＣＰＵ１１０は、画角外受光エリアＡ_１，Ｂ_４を用いて検出された画角外物体距離Ｄの画角内被写体距離Ｚに対する差が特定距離以下か否かを判定する。ここにいう特定距離は、現在のフォーカスレンズ位置及び絞り位置での被写界深度に対応した距離である。つまり、撮像画角外の物体がこの後に撮像画角内に入っても、フォーカスレンズ１０５を駆動せずに該物体に対して（当然、もともと撮像画角内に存在する被写体に対しても）合焦が得られる最大の距離である。なお、図では、画角外物体距離Ｄの画角内被写体距離Ｚに対する差が特定距離以下であることを「Ｄ＝Ｚ」と略記している。

画角外物体距離Ｄの画角内被写体距離Ｚに対する差が特定距離以下の場合は、Ｓｔｅｐ４０４へ戻る。一方、画角外物体距離Ｄの画角内被写体距離Ｚに対する差が特定距離より大きい場合は、ステップＳｔｅｐ４０６へと進む。

Ｓｔｅｐ４０６では、メインＣＰＵ１１０は、移動体検出を開始する。図５には、距離Ｄの移動体が撮像画角内に向かって移動している様子を示す。

図５に示す場合は、Ｓｔｅｐ４０５で画角外受光エリアＡ_１にて移動体の距離Ｄが検出されると、メインＣＰＵ１１０は、画角外受光エリアＡ_２，Ａ_３，Ａ_４での距離検出を順次行う。

Ｓｔｅｐ４０７では、画角外受光エリアＡ_２，Ａ_３，Ａ_４で同じ距離Ｄが検出されたか否かを判定する。画角外受光エリアＡ_１と画角外受光エリアＡ_２，Ａ_３，Ａ_４とで距離Ｄが検出された場合は、距離Ｄにある同じ物体（移動体）が撮像画角外において撮像画角内に向かって移動しているとみなすことができる。画角外受光エリアＡ_２，Ａ_３，Ａ_４で同じ距離Ｄが検出された場合はＳｔｅｐ４０８に進み、そうでない場合はＳｔｅｐ４０４に戻る。

さらに、Ｓｔｅｐ４０８では、Ａ_１〜Ａ_４の各画角外受光エリアで順次距離を検出するときの時間差ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３を測定する。このように隣接する画角外受光エリアでの距離検出時間差を取得することで、移動体の移動速度を計算することができる。

そして、Ｓｔｅｐ４０９では、この移動速度が特定速度以上か否かを判定する。移動速度が特定速度以上である場合は、単に撮像画角内を通過する物体であるとみなせるので、Ｓｔｅｐ４１０に進む。移動速度が特定速度より遅い場合は、該移動体は撮像画角内に入った後、新たな被写体として撮像画角内に留まったりゆっくりと通過していったりする可能性が考えられるので、Ｓｔｅｐ４０４に戻る。

ここで、移動体の移動速度と画角外物体距離Ｄと現在の撮像画角の幅とから、移動体が撮像画角内に入って通過していくのに要する時間（通過時間）を計算することもできる。このため、Ｓｔｅｐ４０９では、移動速度が特定速度以上か否かを判定する代わりに、通過時間が特定時間以下か否かを判定し、特定時間以下である場合はＳｔｅｐ４１０に進み、特定時間より長い場合はＳｔｅｐ４０４に戻るようにしてもよい。

Ｓｔｅｐ４１０では、メインＣＰＵ１１０は、振れセンサ１１１からの出力に基づいてカメラに振れが生じているか否か、つまりは撮像画角が変位しているか否かを判定する。振れが生じていない場合にはＳｔｅｐ４１１に進み、振れが生じている場合は、Ｓｔｅｐ４０４に戻る。

Ｓｔｅｐ４１１では、メインＣＰＵ１１０は、撮像画角内の外測ＡＦに制限をかける。すなわち、移動体が撮像画角内に入ってラインセンサ１３１の画角内受光エリアから距離Ｄに応じた信号が出力されても、その信号に基づく外測ＡＦを実行しないようにする。これにより、撮像画角内のフォーカス状態は、移動体が撮像画角内に入る前の状態（ＴＶ−ＡＦにより距離Ｚの被写体に合焦している又は合焦に向かっている状態）が維持される。

また、外測ＡＦに制限がかかっている間は、モニタディスプレイ１１４上にそのことを警告するための表示を行ってもよい。

一方、Ｓｔｅｐ４０５，４０７，４０９，４１０からＳｔｅｐ４０４に戻る場合は、移動体が撮像画角内に入ると、その移動体までの距離Ｚに応じた画角内受光エリアの出力に基づいて、外測ＡＦ及びＴＶ−ＡＦが実行され、移動体に対する合焦が得られる。

なお、上記実施例では、撮像画角外の物体が距離Ｄを維持したまま移動して撮像画角内に入る場合について説明したが、距離を変えながら移動して撮像画角内に入る場合もある。例えば、撮像画角外では被写界深度に対応する距離範囲内で移動したが、撮像画角内では被写界深度外に現れる場合や、撮像画角外では被写界深度に対応する距離範囲外で移動したが、撮像画角内では被写界深度内に現れる場合である。

本実施例では、ラインセンサ１３１における画角外受光エリアからの出力に基づいてこのような移動体の距離変化も検出することができるので、撮像画角内でどの距離に現れるかを予測することが可能である。したがって、その予測した移動体の出現距離Ｄが、Ｓｔｅｐ４０５において画角内被写体距離Ｚに対して被写界深度の範囲外と予測されればＳｔｅｐ４０６に進み、被写界深度の範囲内であればＳｔｅｐ４０４に戻るようにすればよい。

また、移動体が撮像画角内に入って外測ＡＦが制限された後、撮像画角外に出ていくと、このことは、撮像画角内に向かう移動体を検出した画角外受光エリアＡ_１〜Ａ_４とは反対側の画角外受光エリアＢ_１〜Ｂ_４で検出される。移動体が撮像画角外に出た場合は、外測ＡＦの制限が解除され、モニタディスプレイ１１４上の警告表示も消される。

以上のように、本実施例によれば、ラインセンサ１３１のうち画角外受光エリアからの信号に基づいて、撮像画角外の物体が撮像画角内に入ったときのフォーカス動作の制御を実行するか制限するかを切り換える。これにより、物体が撮像画角外から撮像画角内に入り込んだり撮像画角内を通過したりする場合に、その物体を含む撮像画角内でのフォーカス状態を適切に制御したり、本来の被写体に対する合焦状態を維持したりすることができる。すなわち、外測ＡＦの不適切な動作を回避しつつ、高精度なフォーカス制御を実現することができる。

なお、以上説明した実施例は例にすぎず、該実施例を適宜変更又は変形して本発明を実施することは可能である。

本発明の実施例であるビデオカメラの構成を示すブロック図。 実施例のビデオカメラにおけるＴＶ−ＡＦと外測ＡＦの動作を示す概念図。 実施例のビデオカメラにおける撮像画角（テレ端）とラインセンサとの関係を示す模式図。 実施例のビデオカメラにおける撮像画角（ワイド端）とラインセンサとの関係を示す模式図。 実施例のビデオカメラにおける外測ＡＦの実行／制限の切り換えに関する動作を示すフローチャート。 実施例のビデオカメラにおけるラインセンサによる移動体検出の様子を示す模式図。 実施例における外測ＡＦ方式での距離の計測原理を示す図。 外測ＡＦ方式での像信号を示す図。 実施例におけるＴＶ−ＡＦの原理を説明するための図。 実施例のビデオカメラにおけるＡＦ制御の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１００ レンズユニット
１０２ 変倍レンズ
１０３ 絞り
１０５ フォーカスレンズ
１０９ 撮像素子
１１０ メインＣＰＵ
１１９ 撮像信号処理回路
１３１ ラインセンサ

Claims (9)

1. 撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像光学系を介さずに物体からの光を受けて該物体までの距離に応じた信号を出力する測距手段と、
   前記撮像素子からの信号を用いて生成された焦点状態を示す信号及び前記測距手段からの信号に基づいて、前記撮像範囲内の物体に対する前記撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御手段とを有し、
   前記測距手段は、前記撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と前記撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号とを出力し、
   前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて、前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に入った物体までの距離に応じた前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記第２の信号から得られる距離と前記撮像範囲内の物体までの距離との差に応じて、前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に向かって移動する物体の有無を判定し、該判定結果に応じて、前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換え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. 前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に向かって移動する物体の移動速度を求め、該移動速度又は該移動速度から求めた該物体の前記撮像範囲内の通過時間に応じて、前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換え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。
5. 前記制御手段は、前記撮像光学系の被写界深度を求め、
   該被写界深度に応じて、前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換え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。
6. 該撮像装置の移動を検出する検出手段を有し、
   前記制御手段は、該検出結果に応じて、前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の撮像装置。
7. 撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像光学系を介さずに物体からの光を受けて該物体までの距離に応じた信号を出力する測距手段と、
   前記撮像素子からの信号を用いて生成された焦点状態を示す信号及び前記測距手段からの信号に基づいて、前記撮像範囲内の物体に対する前記撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御手段とを有し、
   前記測距手段は、前記撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と前記撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号とを出力し、
   前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に向かって移動する物体の有無を判定し、該判定結果に応じて前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする撮像装置。
8. 撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と前記撮像光学系を介さずに物体からの光を受ける測距手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子を用いて焦点状態を示す信号を生成する焦点信号生成ステップと、
   前記測距手段を用いて該物体までの距離に応じた信号を生成する測距ステップと、
   前記焦点信号生成ステップ及び前記測距ステップで生成された信号に基づいて、前記撮像範囲内の物体に対する前記撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御ステップとを有し、
   前記測距ステップにおいて、前記撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と前記撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号を生成し、
   前記制御ステップにおいて、前記第２の信号に基づいて、前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に入った物体までの距離に応じた前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
9. 撮像光学系を通った光により形成された、撮像範囲内の物体の像を光電変換する撮像素子と前記撮像光学系を介さずに物体からの光を受ける測距手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子を用いて焦点状態を示す信号を生成する焦点信号生成ステップと、
   前記測距手段を用いて該物体までの距離に応じた信号を生成する測距ステップと、
   前記焦点信号生成ステップ及び前記測距ステップで生成された信号に基づいて、前記撮像範囲内の物体に対する前記撮像光学系のフォーカス動作を制御する制御ステップとを有し、
   前記測距ステップにおいて、前記撮像範囲内の物体までの距離に応じた第１の信号と前記撮像範囲外の物体までの距離に応じた第２の信号を生成し、
   前記制御ステップにおいて、前記第２の信号に基づいて前記撮像範囲外から前記撮像範囲内に向かって移動する物体の有無を判定し、該判定結果に応じて前記第１の信号に基づくフォーカス動作制御を実行するか制限するかを切り換えることを特徴とする撮像装置の制御方法。