JP4994817B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの焦点検出方式を用いた所謂ハイブリット方式の焦点調整機能（ＡＦ機能）により合焦動作を精度良く行うことができる撮像装置に関する。

本発明は、例えば一眼レフレックスカメラ、一眼レフレックス電子カメラ、デジタルカメラ、そしてビデオカメラ等に好適なものである。

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる自動露光（ＡＥ）方式のうち、ＴＴＬ方式では被写体像を撮像素子等によって光電変換して得られた輝度信号から、被写体の輝度を算出している。そして、撮影レンズ内部に搭載された光量可変装置を制御して適正な露出を行う。一方、非ＴＴＬ方式では、輝度センサ（測光センサ）と集光レンズが配置された外部測光ユニットを撮影レンズの近傍に配置して、被写体像の輝度を測定している。

又、撮像装置に用いられるオートフォーカス（ＡＦ）方式として、いわゆるＴＶ−ＡＦ方式がある。ＴＶ−ＡＦ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或る帯域のバンドパスフィルタにより抽出された高周波成分を抽出する。そしてその値、ＡＦ評価値（フォーカス評価値）が最大となるようにフォーカスレンズユニットを移動制御して焦点調節を行う。通常、被写体像を撮影した場合、図７のようにそのＡＦ評価値が最大になる点が合焦位置（合焦点）となる。このようにＴＶ−ＡＦ方式は、被写体像を撮像する撮像素子からの出力信号に基づいて得られた映像信号を用いて合焦判定を行うので、被写体に対して高精度に合焦させることができる。

この他、ＡＦ方式には、外部測距ユニットを用いる外部測距方式がある。そのうちの１つ例えば、パッシブ（受動）方式では、被写体からの光束を２分割してそれぞれを２つの受光センサ（ラインセンサ）で受光し、２つのセンサからの信号の相関を演算する。そして、ラインセンサの何画素分のシフト量で相関が最大になるかを演算し、このシフト量に基づいて三角測量の原理で、測距情報を取得できる。また、その他の１つ、例えばアクティブ（能動）方式では、超音波センサを用い、超音波の伝搬速度から被写体までの距離を測定する方式や、赤外線センサを用いて被写体までの距離を三角測量することにより求める方式がある。これらの外部測離方式では、被写体距離を直接算出することが出来るので、合焦信号を素早く得ることができる。

従来、高速かつ高精度の焦点検出および合焦制御を行うため、外部測距方式と、ＴＶ−ＡＦ方式とを組み合わせて用いるハイブリッド方式の自動合焦機能（ＡＦ機能）を有した撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。これらは、外部測距方式として位相差検出方式によって、フォーカスレンズの合焦位置までの駆動量と駆動方向を算出して合焦位置までフォーカスレンズを移動させる。そしてＴＶ−ＡＦ方式を用いて更なるピント補正を行い、高精度に合焦調整を行っている。

また、外部測距方式を用いた撮像装置においては、外部測距ユニットの一部を撮影者（ユーザ）が指で覆われてしまう場合がある。この場合、合焦動作が出来なくなってしまう。それを回避するために、外部測距ユニットの周囲にタッチセンサを設けて、その検知信号に応じて、ユーザに警告表示する撮像装置が提案されている。（特許文献２参照）
特開２００２−２５８１４７号公報 特開平０７−２１９０１４号公報

従来、ビデオカメラ等の撮像装置においてＴＶ−ＡＦ方式と外部測距方式より成るハイブリッド方式を用いた場合、構造上外部測距ユニットの一部の部材が、カメラの外観に突出する。このため、ユーザが外部測距ユニットの一部に指掛かり状態であることを知らずに撮影してしまう場合がある。このように、ユーザが外部測距ユニットの一部を手で覆ってしまうと、外部測距方式による合焦検出が出来ず、ハイブリッド方式のＡＦ機能として合焦動作出来ない。この結果、ＡＦ機能の性能が低下してしまうということがあった。このような場合は、ＴＶ−ＡＦ方式による合焦動作のみとなるため、被写体がボケている状態から合焦近傍までフォーカスレンズユニットを移動させる際に、合焦位置が分からなくなる。このため、撮像素子から得られる映像信号に基づくＡＦ評価値が最大になるように常にサーチしながらＡＦ動作を行わなければならず、合焦動作が遅くなる傾向があった。

これに対して引用文献２のように、外部測距ユニットの周囲にタッチセンサを設けることにより、その検知信号で外部測距ユニットの一部が手で覆われているかどうかを検出する方式は、別途新たにタッチセンサの装備が必要となり、装置が複雑になる傾向がある。

本発明は、簡易な構成でハイブリット方式のＡＦ機能により合焦動作を高速、かつ高精度に行うことができる焦点調節機能を有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明の撮像装置は、フォーカスレンズユニット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を備える撮像装置であって、
前記被写体から発し前記撮影光学系とは異なる光学系を通過した光束を用いて、前記被写体までの距離に関する情報を出力する合焦測定ユニットと、
前記合焦測定ユニットと一体化され、前記被写体から発し前記撮影光学系とは異なる光学系を通過した光束を用いて、前記被写体の明るさに関する情報を出力する輝度測定ユニットと、
前記フォーカスレンズユニットを駆動するため情報を出力する制御ユニットとを有しており、
前記制御ユニットは、
前記輝度測定ユニットから出力された情報による前記被写体の明るさが、前記撮像素子から出力された情報に基づく前記被写体の明るさを表す値である閾値よりも明るいときは、前記撮像素子から出力された情報と前記合焦測定ユニットから出力された情報に基づいて前記フォーカスレンズユニットを駆動し、
前記輝度測定ユニットから出力された情報による前記被写体の明るさが前記閾値よりも暗いときは、前記合焦測定ユニットから出力された情報を用いることなく、前記撮像素子から出力された情報に基づいて前記フォーカスレンズユニットを駆動することを特徴としている。

本発明によれば、簡易な構成でハイブリット方式のＡＦ機能により合焦動作を高速、かつ高精度に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施例１の撮像装置の要部ブロック図である。本実施例では、撮像装置として撮影レンズ（撮影光学系）一体型のビデオカメラについて説明するが、本発明は、撮影レンズの装着が着脱可能なビデオカメラにも同様に適用できる。この場合、後述するカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン（マイクロコンピュータ）で生成された制御信号が、撮影レンズ内のレンズマイクロコンピュータに通信される。そして、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコンは、該レンズマイクロコンピュータを介してフォーカスレンズユニットの駆動を制御する。また、本実施例では、ビデオカメラについて説明するが、本実施例は、デジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置にも適用できる。

図１において、１００は撮影レンズ（撮影光学系）である。１０１は固定の第１レンズユニット、１０２は変倍を行うズームレンズユニットである。１０３は絞り、１０４は固定の第２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フォーカスレンズユニットである。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。

ズームレンズユニット１０２およびフォーカスレンズユニット１０５はそれぞれ、ズーム駆動源１１０およびフォーカシング駆動源１１１により光軸方向（図の左右方向）に駆動される。

被写体からの入射光は、各レンズユニット１０１、１０２、１０４、１０５（レンズユニットの数はいくつであっても構わない）および絞り１０３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より成り、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によりサンプリングされてゲイン調整され、カメラ信号処理回路１０８に入力される。また、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からＡＧＣ信号がＡＦゲート１１２を介してカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４に入力される。

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、記録装置１０９およびモニタ装置１１５での記録および表示に適した映像信号を生成する。記録装置１０９は、撮影記録開始／終了スイッチ１１６の押下により、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。再度撮影記録開始／終了スイッチ１１６が押下されたときは、記録終了となる。モニタ装置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。

一方、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの映像信号出力は、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、又、複数の画面範囲を設定してもよい。

ＡＦ信号処理回路１１３は、ＴＶ−ＡＦ方式によるフォーカス制御に用いる高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分（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）を抽出する。
そして、これをカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４に出力する。ＡＦ評価値信号は、撮像素子１０６からの出力信号に基づく映像の鮮鋭度を表すものである。映像の鮮鋭度は撮影レンズ１００の焦点状態によって変化するので、結果的に撮影レンズの焦点状態を表す信号となる。

カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン（制御ユニット）１１４は、ＡＦ評価値信号が最大レベル（最大値又はその近傍の値）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（サーチ）するように、フォーカシング駆動源１１１に制御信号を出力する。フォーカシング駆動源１１１は、フォーカスレンズユニット１０５を光軸方向に微小量ずつ駆動させる。このときのフォーカス制御が、所謂「ＴＶ−ＡＦ合焦動作」である。

カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、ビデオカメラ全体の駆動制御を司る。前述したＡＦ信号処理回路１１３からの出力情報、後述する外部測距ユニット（合焦測定ユニット）１１７からの出力情報、後述する外部測光ユニット（輝度測定ユニット）１１９からの出力情報は、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４に入力される。そして、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、それらの出力情報に基づいて、ＡＥ（自動露光）およびＡＦ（自動合焦）制御を行う。具体的には、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、それらの出力情報に基づいて前述したフォーカシング駆動源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。

外部測距ユニット（第２の検出手段）１１７は、外部測距方式、すなわち撮影レンズ１００を通ってきた光を使用せずに、即ち撮影レンズ１００とは別の外部光学系によって被写体までの距離を計測し、距離に応じた信号を出力する。外部測距ユニット１１７は、被写体からの光束を２分割し、これら２分割した光束を一組のラインセンサにそれぞれ受光させる。そして、その受光量に応じて出力される信号のずれ量、すなわち光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、三角測量方法によって被写体までの距離を求めている。尚、この外部測距ユニットが出力する情報（信号）は、被写体までの距離そのもので無くても良く、被写体までの距離に関連する情報や、合焦状態を評価する評価値に関連する情報であっても構わない。

外部測光ユニット（第３の検出手段）１１９は、外部測光方式、すなわち撮影レンズ１００を通ってきた（通過した）光を使用せずに、即ち撮影レンズ１００とは別の外部光学系によって被写体の輝度を計測し、輝度に応じた信号を出力するタイプの構成より成っている。

また、外部測光ユニット１１９と外部測距ユニット１１７が別々に表示されているが、両者が一体化されたユニットで構成されていても良い。一体化すれば全体としてのユニットが小型化でき、更にカメラがコンパクトになる。

本実施例の外部測距ユニット１１７において用いている三角測距による距離演算の原理図をそれぞれ図８および図９に示す。図８において、２０１は被写体である。２０２は第１の光路用の結像レンズ、２０３は第１の光路用のラインセンサ、２０４は第２の光路用の結像レンズ、２０５は第２の光路用のラインセンサである。両ラインセンサ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、結像レンズ２０２によって第１の光路を通った光がラインセンサ２０３上に結像し、結像レンズ２０４によって第２の光路を通った光がラインセンサ２０５上に結像する。図９は、第１と第２の光路を通って結像した２つの被写体像を受けたラインセンサ２０３、２０５から読み出した信号Ｓ１、Ｓ２の例を示した説明図である。２つのラインセンサ２０３、２０５は基線長Ｂだけ離れているため、図８から分かるように、被写体像信号は物体距離Ｌでは合焦状態（基準状態）で画素数（距離）Ｘだけずれたものとなる。そこで２つの信号Ｓ１、Ｓ２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画素数Ｘが演算できる。この画素数Ｘと基線長Ｂ、および結像用レンズ２０２、２０４の焦点距離ｆより、三角測量の原理で被写体２０１までの距離Ｌが、
Ｌ＝Ｂ×ｆ／Ｘ
により求められる。

また、このようなパッシブ方式（受動方式）での測距方式のほか、アクティブ方式（能動方式）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も適用できる。この他、被写体に投光した赤外線からの反射光を用いた三角測距方式なども適用できる。但し、本実施例における検出手段（第２の検出手段）はこれらの測距方式に限られるものではない。

このように、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、外部測距ユニット１１７からの情報や、外部測光ユニットからの情報や、撮像素子からの情報や、撮影レンズの焦点距離情報などに基づいて、フォーカスレンズユニットを駆動している。ここで焦点距離情報は、ズームレンズユニット１０２の位置や、フォーカスレンズユニット１０５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から得ることができる。カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、これらの情報に基づいて、フォーカスレンズユニット１０５を合焦位置に駆動するための信号をフォーカシング駆動源１１１に出力する。

次に、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４で行われるハイブリッドＡＦ制御について図２および図３を用いて説明する。

図２は、ハイブリッドＡＦ制御の概略を表したものである。現在のフォーカスレンズユニット１０５の位置が合焦位置に近く、合焦近傍（ＡＦ評価値信号の山の頂上付近）にある場合は、合焦精度を上げるためＴＶ−ＡＦ方式を用いる。逆に、現在のフォーカスレンズユニット１０５の位置が合焦位置から遠く、撮像画面中の主被写体が大ボケ状態（ＡＦ評価値信号の山の麓付近）にある場合は、外部ＡＦ合焦方式を用いる。即ち、大ボケ状態においてＴＶ−ＡＦ方式の場合を用いると、ＡＦ評価値を最大になるようにサーチしながら合焦近傍までフォーカスレンズユニット１０５を移動させるため時間がかかってしまう。ところが、外部測距ＡＦ合焦方式を用いた場合には、被写体距離を検出し合焦近傍のフォーカスレンズユニットの位置が即座に分かるため、高速に合焦近傍へとフォーカスレンズユニット１０５を移動させることが出来る。これにより、合焦動作を高精度かつ高速に行うことが可能となる。

尚、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７、ＡＦ信号処理回路１１３、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１３等は第１の検出手段の一要素を構成している。

本実施例において、第１の検出手段（撮像素子を含むユニット）は、撮像素子１０６からの出力信号の周波数成分に基づいて、合焦状態を表すフォーカス評価値信号と、被写体の輝度信号（ＡＧＣ）とを出力する。

第２の検出手段１１７（合焦測定ユニット）は、前述の第１検出手段とは異なるユニットであって、被写体に関する測距信号、或いは被写体への合焦状態を評価するための評価情報（評価値）を出力する。

第３の検出手段１１９（輝度測定ユニット）は、前述の第１検出手段とは異なるユニットであって、被写体の明るさ、又はそれに関する情報を出力する。以下、このユニットによる被写体の明るさを「明るさＡ」と言う。ここで、この第３の検出手段は、第２の検出手段と同一のユニットであっても良いし、その両者が一部のユニットを共有化しても良い。

カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、第１の検出手段からのフォーカス評価値信号に基づいて、フォーカスレンズユニット１０５を合焦位置に駆動している（ＴＶ−ＡＦ方式の合焦動作）。

更にカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、第２の検出手段１１７からの測距信号に基づいて、合焦位置まで該フォーカスレンズユニット１０５を駆動している（外部測距ＡＦ合焦方式）。

又、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、撮像素子からの情報に基づいた（第１の検出手段の検出結果に基づいた）被写体の明るさＢ、又はそれに関する情報を得ている。

図３は、本実施例のフローチャートである。ステップ３００で制御動作を開始すると、まず外測測光ユニット（第３の検出手段）１１９から主被写体の明るさ（明るさＡ）を検出する（ステップ３０１）。次に撮像素子１０６より成る画像入力センサ（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）による主被写体の明るさ（ＡＧＣ信号ａ１）を検出する（ステップ３０２）。ステップ３０３では、その状態での撮影レンズ１００のズーム位置やＦＮo（Ｆナンバー）やＴＮo（Ｔナンバー）等の撮影レンズ情報ａ２をカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４で算出する。続いてステップ３０４でＡＧＣ信号ａ１と撮影レンズ情報ａ２の情報から主被写体の明るさ（明るさＢ）を算出する。そして、ステップ３０５で明るさＡと明るさＢの信号レベルを比較演算し、Ａ−Ｂ＜０すなわち外測測光ユニット１１９からの出力が少ない（暗い）ときは、カメラマイコン１１４内の異常検知手段が撮像装置の動作が異常であると判断する。つまり、第３の検出手段（輝度測定ユニット）から出力される情報に基づく被写体の明るさＡが、撮像素子から出力される情報に基づく被写体の明るさＢ（閾値）よりも暗いとき、異常であると判断する。そして、ステップ３０６へ移行する。そして、モニタ装置１１５の画面上に撮像画面に重畳させて警告出力部材（警告ユニット）で警告表示を出力し、ユーザに認識させる。この場合、例えば、外部測光ユニット１１９がユーザの手で覆われている等、前方に障害物があると考えられる。図６は、このときの外部測光ユニット１１９で得られる出力信号レベルの説明図である。

本実施例では、明るさＢが第３の検出手段で得られる明るさＡよりも明るいときは（Ａ＜Ｂ）、異常検知手段が働き、警告出力部材により警告を発する。

ここで異常検知手段は、電源投入直後に異常検知の判別をする。

カメラマイコン１１４内の異常検知手段は、明るさＡと明るさＢのうち、一方が異常であると検知した時間が所定時間経過した場合に、異常と判断する。

又、異常検知手段は、音響出力部材を有している。

ここで音響出力部は、非撮影記録時に音響を出力している。

そして警告表示部材で警告後にステップ３１３で第１の制御手段を用いてＴＶ−ＡＦ合焦動作を行う。

逆に、Ａ−Ｂ≧０の場合、即ち外部測光ユニット１１９からの輝度信号出力レベル（明るさＡ）が大きく、撮影レンズ１００を介した輝度信号出力レベル（明るさ）Ｂが小さい（暗い）場合（Ａ−Ｂ≧０）がある。このときは、レンズユニット（図１：１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）の前方がユーザの手等の障害物等で塞がれていると考えられる。ここで外部測距ユニット１１７により合焦動作を行ってしまうと、撮影レンズ１００の光軸と外部測光ユニット１１９は光軸からズレているためパララックスにより撮像画面外の被写体を検出してしまい誤動作してしまう。

そこで本実施例では、被写体の明るさＢと第３の検出手段１１９からの明るさＡとを比較し、明るさＢが明るさＡよりも小さいときは（Ａ−Ｂ≧０）、第１の制御手段と第２の制御手段とを組み合わせて合焦制御を行う。

よって本実施例では、外部測光ユニット１１９による輝度信号出力レベル（明るさＡ）が小さく、撮影レンズ１００を介した輝度信号出力レベル（明るさＢ）が大きい場合（Ａ−Ｂ＜０）にのみ（ステップ３０５）、警告表示を出力する（ステップ３０６）。そして合焦動作としては、常にＴＶ−ＡＦ方式による合焦動作とする（ステップ３１３）。

次に、Ａ−Ｂ≧０のときは、ステップ３０７において、ズームレンズユニット１０２の位置から撮影レンズ１００の焦点距離を検出する。ステップ３０８において、外部測距ユニット（第２の検出手段）１１７から距離情報を検出する。ステップ３０９においては、ステップ３０７で検出した焦点距離情報による重み付けを行ってステップ３０８で検出した距離情報からカメラマイコン１１４内の距離情報算出手段で主被写体までの距離を算出する。主被写体の距離の算出方法については、後で説明する。

尚、距離情報算出手段で算出した距離情報に従ってフォーカスレンズユニット１０５を駆動した後、第１の検出手段で得られるフォーカス評価値信号に基づいてＴＶ−ＡＦ合焦動作を行うフォーカス制御手段をカメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４が備える。

次に、ステップ３１０において、ＡＦ信号処理回路１１３から焦点信号を検出する。ステップ３１１において、フォーカスが合焦状態であるかどうかを判別する。合焦状態でなければステップ３１２に進み、合焦状態であればステップ３１４に進む。ステップ３１２では，ステップ３０９で算出した主被写体距離の位置へフォーカスコレンズユニット１０５を駆動してステップ３１３に進む。ステップ３１３では、ステップ３１０で検出した焦点信号に基づいて、従来のＴＶ−ＡＦ方式の合焦動作を行い、フォーカス制御を終了する。ステップ３１４では、ステップ３０９で検出した主被写体距離とステップ３１０で検出した焦点信号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どうかを判別する。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３１５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。

また、ここで、ステップ３０６における警告表示は、アイコンや文字等、ユーザが外部測光センサの前を手で覆っている等が識別可能な情報表示をするようにする。また、不図示ではあるが、表示出力以外にもスピーカ１１７により音響出力する手段を用いても良い。音響出力の場合には、撮影記録開始/終了スイッチにより、撮影記録中においては、警告のために発した音響がテープ等メディアに記録装置１０９により録音されてしまう。このため、再生時に記録されて欲しくない音まで記録されているとユーザに不快感を与えてしまう。そのため、非撮影記録中に限る。

図４は、前述のＴＶ−ＡＦ方式の合焦動作のフローチャートである。図４において、ステップ４０１で制御動作を開始すると、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイクロコンピュータ１１４は、フォーカスレンズユニット１０５「微小駆動」を行う（ステップ４０２）。この微小駆動において合焦判定されたか否か（ステップ４０３）および合焦方向が判別されたか否か（ステップ４０４）を判別する。合焦判定はなされないが、方向判別がなされた場合、「山登り駆動」を行い（ステップ４０５）、ＡＦ評価値がピークとなる位置（合焦位置）にフォーカスレンズユニット１０５を駆動する（ステップ４０６〜４０８）。そして、ステップ４０３で合焦判定されたと判別すると、ステップ４０９に進んでフォーカスレンズユニット１０５を停止させる。そして、ＴＶ−ＡＦ方式の制御の再起動（再実行）をするか否かを判定するために、ステップ４１０において、レンズ停止時のＴＶ−ＡＦ方式制御において合焦した際のＡＦ評価値（ピーク値）を不図示のメモリに記憶する。そして、フォーカスレンズユニット１０５を停止された場合、レンズ停止中かどうかの判定（ステップ４１４）で、ステップ４１１へ移行後、今回（最新）のＡＦ評価値を取り込む。そして、合焦した際のＡＦ評価値と最新のＡＦ評価値とを比較し、変動量が所定値よりも小さいならば、フォーカスレンズユニット１０５をそのまま停止させ（ステップ４１３）、変動量が大きいならば再起動させる（ステップ４１４）。

図５は、前述の外部測距ＡＦ合焦方式の合焦動作のフローチャートである。図５において、ステップ５０１で制御動作を開始すると、カメラ／ＡＦ／ＡＥマイコン１１４は、図３のステップ３０８において、外部測距ユニット１１７により被写体距離が検出出来たかどうかを判定する（ステップ５０２）。被写体距離の検出が出来なかった場合には、外部測距ＡＦ合焦方式の合焦動作を終了し、ＴＶ−ＡＦ方式の合焦動作へ移行する。被写体距離が検出出来た場合には、ステップ５０３へ移行し、撮影レンズ１００の焦点距離情報とに基づいて、フォーカスレンズユニット１０５の位置を演算する。あるいはテーブルデータから読み出し、フォーカスレンズユニット１０５を駆動させる（ステップ５０４）。

ここで、焦点距離情報は、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駆動源１１０の基準位置からの駆動パルスカウント値から得ることができる。

上記処理では、ハイブリッドＡＦ機能により合焦動作を高速化、および高精度にすることが出来る。そして、外部測光／測距ユニット１１７、１１９が手で覆われている等、外部測距ユニット１１７の前方に障害物があり、外部測距ユニット１１７による合焦動作が不可能な場合がある。この場合は、ユーザに対し外部測距ユニット１１７が測距不能であることを識別可能な警告表示をして情報提供する。これにより、的確に指掛かり状態であること、もしくは障害物があることを認識させることが出来る。さらにハイブリッドＡＦ機能の性能低下を防止することが可能となる。また、別途新たにタッチセンサ等を装備する必要がないため、装置全体が複雑になることもない。

また、警告表示出力自体が煩わしさを感じるユーザに対しては、警告表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１１８により、表示ＯＦＦにすることにより、不快感をなくすようにしても良い。

また、警告表示出力のＯＮ状態が所定時間経過した場合には、ユーザが意図的に外部測距ユニット１１７を手で覆っている等が考えられるため、警告表示の出力をＯＦＦするようにしても良い。

また、警告表示するための比較判定するタイミングを、撮影中常に行うのではなく、電源投入後、起動したときのみ比較判定し、警告表示を出すようにしても良い。ユーザが撮影しようとしたときには、電源投入時には、既にビデオカメラを撮影出来る状態、つまり、撮影出来る態勢となっており、カメラをグリップした状態になっている可能性が高い。そのため、その時点で外部測光／測距ユニット１１７、１１９に指掛かり状態であったときに警告表示を発して尚、外部測光／測距ユニット１１７、１１９から指を離さない場合には、ユーザが意図的に行っていると考えられる。この場合、撮影中に画面上の警告表示がＯＮ状態となり続ける煩わしさを回避することが出来るし、撮影中における処理負荷も軽減することができる。

以上説明したように、上記実施例によれば、ＴＶ−ＡＦ方式と、外部測光／測距方式とを組み合わせたハイブリッドＡＦ機能を有した撮像装置において、合焦動作を高速化、高精度にすることが出来る。そして、外部測光／測距ユニットがユーザの手で覆われたりした場合等、外部測距ユニットの前方に障害物があるために、外部測距方式による検出が不可能である場合がある。この場合は、外部測距方式による合焦動作が不可能であることをユーザが識別可能な警告出力手段を有する。これにより、ハイブリッドＡＦ機能の性能低下を防止することが出来る。またユーザに対して、的確に外部測光／測距ユニットに指掛かり状態であること、もしくは障害物があることを認識させることができる。

本発明の実施例に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。 本発明のビデオカメラにおけるハイブリッドＡＦ機能の概略図を説明するものである。 本発明の実施例に係る制御フローチャートを説明するものである。 ＴＶ−ＡＦ方式に係る制御フローチャートを説明するものである。 外部測距方式に係る制御フローチャートを説明するものである。 外部測光センサが手で覆われた場合の各ＡＥ方式の輝度信号出力レベルの一例である。 ＴＶ−ＡＦ方式によるオートフォーカスの原理を示すグラフである。 三角測量の原理図である。 相関演算の原理図である。

符号の説明

１０２‥‥ズームレンズユニット
１０３‥‥絞り
１０５‥‥フォーカスレンズユニット
１０６‥‥撮像素子
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
１１４‥‥カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ
１１５‥‥モニタ装置
１１６‥‥撮影記録開始／終了スイッチ
１１７‥‥外部測距ユニット
１１８‥‥スピーカ（音響出力装置）
１１９‥‥外部測光ユニット

Claims (7)

1. フォーカスレンズユニット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を備える撮像装置であって、
   前記被写体から発し前記撮影光学系とは異なる光学系を通過した光束を用いて、前記被写体までの距離に関する情報を出力する合焦測定ユニットと、
   前記合焦測定ユニットと一体化され、前記被写体から発し前記撮影光学系とは異なる光学系を通過した光束を用いて、前記被写体の明るさに関する情報を出力する輝度測定ユニットと、
   前記フォーカスレンズユニットを駆動するため情報を出力する制御ユニットとを有しており、
   前記制御ユニットは、
   前記輝度測定ユニットから出力された情報による前記被写体の明るさが、前記撮像素子から出力された情報に基づく前記被写体の明るさを表す値である閾値よりも明るいときは、前記撮像素子から出力された情報と前記合焦測定ユニットから出力された情報に基づいて前記フォーカスレンズユニットを駆動し、
   前記輝度測定ユニットから出力された情報による前記被写体の明るさが前記閾値よりも暗いときは、前記合焦測定ユニットから出力された情報を用いることなく、前記撮像素子から出力された情報に基づいて前記フォーカスレンズユニットを駆動することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子から出力された情報に基づく前記被写体の明るさが、前記輝度測定ユニットから出力された情報に基づく前記被写体の明るさよりも明るいとき、警告を発する警告ユニットを有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記警告ユニットは、非撮影記録時には音を出して警告し、撮影記録時には音を出さずに表示によって警告することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記合焦測定ユニットは、前記被写体の距離に関する情報を出力することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の撮像装置。
5. 前記制御ユニットは、前記合焦測定ユニットで得られた情報に対して前記撮影光学系の焦点距離情報による重み付けを行い、その重み付けがなされた情報を用いて、前記被写体の距離に関する情報を得ることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の撮像装置。
6. 前記制御ユニットは、前記被写体の距離に関する情報に基づいて前記フォーカスレンズユニットを駆動した後、前記撮像素子からの情報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。
7. 前記閾値は、前記撮影光学系のズーム位置、Ｆナンバー及びＴナンバーのうち１つ以上の情報に基づいて得られることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の撮像装置。