JP5991743B2 - 撮像装置および撮像装置の制御方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのフォーカス制御に好適な撮像装置および撮像装置の制御方法並びにプログラムに関するものである。

ビデオカメラのオートフォーカス（ＡＦ）は、コントラストＡＦ方式が主として用いられている。コントラストＡＦ方式は、撮像素子から得られる映像信号の高周波成分を抽出することにより、被写体像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズを移動させて焦点調節を行うものである。
このように、コントラストＡＦ方式は、撮像素子から得られる映像信号を用いて合焦判定を行うため、高い合焦精度が得られる。

また、外部測距センサを用いる外部測距方式がある。パッシブ方式では、被写体からの光束を２つの光束に分割し、分割された２つの光束を２つのセンサで受光し、２つのセンサからの信号の相関を演算することにより、三角測量の原理で被写体までの距離情報を取得できる。

また、アクティブ方式として、超音波センサを用い、超音波の伝搬速度から距離を測定する方式や、赤外線センサを用いて三角測量することにより距離を求める方式がある。この方式では、被写体距離を直接算出することができるので、素早く合焦させることができる。

特許文献１および特許文献２では、外部測距方式とコントラストＡＦ方式とを組み合わせたハイブリッドＡＦ方式の撮像装置が開示されている。

特開２００２−２５８１４７号公報 特開２００９−２１０６９４号公報

特許文献１および特許文献２の撮像装置では、撮影レンズにコンバータレンズを装着した際、高い合焦精度を得ることができない。

本発明の目的は、短時間で正確に合焦することができる撮像装置および撮像装置の制御方法並びにプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系と、前記撮影光学系により形成される画像のコントラストに基づいて、フォーカシングに際して移動する前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカス制御手段と、前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合に、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量を補正する移動量補正手段を有することを特徴とする。

また、本発明に係る別の撮像装置は、コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系と、前記コンバータ光学系の光出射側に配置された測距手段と、前記コンバータ光学系の装着に応じて前記測距手段の測定値を補正する測定値補正手段と、前記撮影光学系により形成される画像のコントラストに基づいて、フォーカシングに際して移動する前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカス制御手段と、前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合に、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量を補正する移動量補正手段を有することを特徴とする。

本発明に係る撮像装置の制御方法は、撮影光学系に対してコンバータ光学系が装着されているか否かを判別する判別ステップと、前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカスステップを含み、前記判別ステップにおいて前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されていると判別されたときは、前記フォーカスステップにおいて、前記移動量を補正することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系を制御するためのプログラムであって、撮影光学系に対してコンバータ光学系が装着されているか否かを判別する判別ステップと、前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカスステップを含み、前記判別ステップにおいて前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されていると判別されたときは、前記フォーカスステップにおいて、前記移動量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、短時間で正確に合焦することができる撮像装置および撮像装置の制御方法並びにプログラムを提供することができる。

外部測距およびコントラストＡＦを用いる本発明の実施形態に係る撮像装置の回路構成を示すブロック図である。 外部測距における三角測量の原理図である。 三角測量の相関演算の説明図である。 外部測距およびコントラストＡＦを用いる本発明の実施形態に係る撮像装置における撮影光学系の変位に関する説明図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の要部概略図である。 第１の実施形態に係るコンバータ光学系を装着した系のレンズ断面図である。 第１の実施形態に係る外部測距に関し、コンバータ光学系を装着しないときの測距手段への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈに対する、コンバータ光学系および測距手段の合成系への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈ´の比（ビーム拡大倍率）の説明図である。 第２の実施形態に係る外部測距に関し、コンバータ光学系を装着しないときの測距手段への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈに対する、コンバータ光学系および測距手段の合成系への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈ´の比（ビーム拡大倍率）の説明図である。 第３の実施形態に係る外部測距に関し、コンバータ光学系を装着しないときの測距手段への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈに対する、コンバータ光学系および測距手段の合成系への入射光の撮影光学系の光軸からの高さｈ´の比（ビーム拡大倍率）の説明図である。 焦点距離と絞り値に関連してフォーカス方式を切替える第４の実施形態に係る説明図である。 コンバータ光学系を装着した場合で、(ａ)は外部測距における検出される撮影距離の補正、（ｂ）はコントラストＡＦにおける検出される移動量の補正、（ｃ）は外部測距およびコントラストＡＦを用いた系における移動量の補正に関する説明図である。

以下に本発明の撮像装置および撮像装置の制御方法並びにプログラムの実施形態について説明する。

《第１の実施形態》
（撮像装置の全体構成）
本発明の実施形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの全体構成について、図５を用いて説明する。図５において、１０はカメラ本体、１１は撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は液晶モニタである。１４は後述する測距装置であり、撮影光学系のフォーカス制御を行う際、被写体までの距離情報を検出して、撮影光学系の少なくとも一部のレンズとしてのフォーカスレンズを初期変位させる。

その後、撮影光学系のフォーカス制御系では、撮像素子の画像（撮影画像）の鮮鋭度からピント位置を探すコントラストＡＦが行われる。即ち、逐次変位させた方向がＡＦ評価値を上げる方向（正しい方向）かＡＦ評価値を下げる方向（正しくない方向）かを判別していき、正しい方向へフォーカスレンズを変位させる。１５は、コンバータレンズであり、撮影光学系１１に取り付け、焦点距離を変更するためのものである。

（内部構成のブロック図）
次に、図１に、本発明の実施形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの内部構成のブロック図を示す。なお、本実施形態では、撮影レンズ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可能なビデオカメラにも適用できる。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が、撮影レンズ内のマイクロコンピュータに通信され、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータは、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。

図１において、１０１は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は固定レンズユニットである。また、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。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良いし、複数枚のレンズにより構成されていても良い。

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）に駆動される。

被写体からの入射光は、レンズユニット１０１〜１０５および絞り１０３を通り、撮像素子１０６上に結像する。撮像素子１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（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（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（オートゲインコントロールアンプ）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。

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画像信号を選択して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。ＡＦ信号処理回路１１３は、入力された映像信号から、以下の信号を抽出する。即ち、コントラスト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マイクロコンピュータ（マイコン）１１４に出力する。ＡＦ評価値信号は、固体撮像素子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が、鮮鋭度は撮影光学系の焦点状態によって変化するので、結果的に撮影光学系の焦点状態を表す信号となる。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）１１４は、ＡＦ評価値が最大レベル（最大値又はその近傍の値）となるフォーカスレンズ１０５の位置（合焦位置）を検索（サーチ）して最大化する。そのために、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１０５を微小量ずつ駆動させる。このフォーカス制御が、「コントラストＡＦ合焦動作」である。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）１１４は、ビデオカメラ全体の制御を司る。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１１８の出力は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）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（マイコン）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１０５を駆動させる。

外部測距ユニット１１８は、外部測距方式、即ち撮影光学系（撮影レンズ）を介さずに被写体までの距離情報を計測し、距離に応じた信号を出力するタイプのユニットである。外部測距ユニット１１８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、即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る。

ここで、三角測距による距離情報演算の原理を図２に示す。図２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２０３，２０４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。

ここで、第１と第２の光路を通って結像した２つの被写体像を受けたラインセンサ２０３，２０５から読み出した信号の例を示したものが図３である。２つのラインセンサは基線長Ｂだけ離れているため、図２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Ｘが演算できる。この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までの距離Ｌが、以下の式により求められる。

Ｌ ＝ Ｂ×ｆ／Ｘ
上記焦点距離ｆは、光学系に対して光軸に平行な光線が入射する場合、即ち、物体距離無限遠に対して定義されるため、厳密には有限距離の物体に対して焦点距離を用いることができないが、簡単のため、焦点距離を代用し、原理説明している。なお、撮影光学系を介さずに被写体までの距離情報を測定する測距手段としては、このようなパッシブ方式での測距方式の他、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でも良い。あるいは、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でも良い。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）１１４は、外部測距ユニット１１８からの検出信号によって検出又は測定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とに基づいて、合焦を得るためのフォーカスレンズ１０５の位置を演算する。そして、フォーカスレンズ１０５を合焦位置に駆動する。この制御方式をここでは「外部測距ＡＦ合焦動作」という。合焦を得るためのフォーカスレンズ１０５の位置を演算する代わりに、テーブルデータから読み出しても良い。

また、撮影光学系の焦点距離情報とは、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情報を指す。

（ハイブリッドＡＦ）
次に、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）１１４で行われるハイブリッドＡＦ制御について、図４を用いて説明する。ここで、ハイブリッドＡＦ制御とは、測距手段で撮影光学系を介さずに被写体までの距離情報を検出して、フォーカス状態を初期変位させ、撮影光学系による画像状態を検出して撮影光学系の更なるフォーカス状態の変位を制御するものである。

図４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コントラストＡＦ方式を用いる。逆に、現在のフォーカスレンズ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）にある場合も、コントラストＡＦ方式の場合では、ＡＦ評価値を最大になるようにサーチするために時間がかかってしまう。

これに対し、外部測距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１０５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１０５を変位させることができる。これにより、合焦動作を高精度、高速に行うことが可能となる。

（コンバータ光学系を装着した場合のハイブリッドＡＦ）
１）外部測距における補正（第１の補正）
図１１（ａ）に示すように、コンバータ光学系としてのコンバータレンズを装着した場合、実際の撮影距離に対し、測距手段で測定される測定値としての撮影距離は、以下のようにコンバータレンズの装着に伴う横倍率変化だけ変化する。そこで、測定値補正手段としての第１の補正手段１１４ａ（図１）にて実際の撮影距離と一致するように測定される撮影距離を補正する。

ここで、コンバータレンズの装着に伴う横倍率変化は、コンバータレンズのビーム拡大倍率ηで表される。即ち、撮影光学系の光軸を基準とするとき、外部測距ユニットに入射する光線の光軸高さをｈ、コンバータレンズに入射する平行光束の光線高さをｈ´とするとき、以下の式で表される。

η＝ｈ´／ｈ
そこで、ηを第１の補正係数とすると、第１の補正手段１１４ａでは、測距手段で検出される値を第１の補正係数ηの逆数を乗じた値として出力する。コンバータレンズのビーム拡大倍率ηを基に生成することにより、コンバータレンズの球面収差、歪曲収差、軸外のコマ収差を配慮した倍率を設定でき、測距誤差を低減することができる。

２）フォーカシング制御における補正（第２の補正）
図１１（ｂ）に示すように、コンバータ光学系としてのコンバータレンズを装着した場合、フォーカシングレンズの実際の移動量に対し、検出される移動量は以下に示すようにコンバータレンズの装着に伴う縦倍率変化だけ変化する。そこで、移動量補正手段としての第２の補正手段１１４ｂ（図１）にて、実際の移動量と一致するように検出される移動量を補正する。

ここで、コンバータレンズの装着に伴う縦倍率変化は、倍率ζ（第２の補正係数）で表される。即ち、撮影光学系の焦点距離をｆ、コンバータ光学系であるコンバータレンズを装着後のコンバータ光学系と撮影光学系との合成光学系の焦点距離をｆ´とするとき、焦点距離の変化比の平方に関する以下の式で表される。

ζ＝（ｆ´／ｆ）^２
そこで、ζを第２の補正係数とすると、第２の補正手段１１４ｂでは、フォーカシング制御手段で検出される値を第２の補正係数ζの逆数を乗じた値として出力する。

３）ハイブリッド制御における補正
図１１（ｃ）に示すように、外部測距およびコントラストＡＦで、検出される撮影距離に基づく移動量、検出される移動量は、夫々第１の補正手段１１４ａ、第２の補正手段１１４ｂで、本来の撮影距離に基づく移動量、本来の移動量に補正される。即ち、第１の補正手段１１４ａでは、測距手段で検出される値を第１の補正係数ηの逆数を乗じた値として出力する。また、第２の補正手段１１４ｂでは、フォーカス制御手段で検出される移動量の値を第２の補正係数ζの逆数を乗じた値として出力する。

４）上記ハイブリッド制御に対するコンバータ光学系の適格性
コンバータ光学系としてのコンバータレンズは、ζの平方根とηの比ｍに関する以下の条件を満たすことが望ましい。

０．９ ＜ ｍ＝（√ζ）／η ＜ １．１ ・・・（１）
条件式（１）は、コンバータレンズによる焦点距離変化の比をコンバータレンズのビーム拡大倍率で正規化した式であり、条件式（１）を満たすことにより、コンバータレンズの製造誤差および装着に対する感度を抑えることができる。条件式（１）に該当しない場合として、上限を超えた場合、焦点距離変化に対し、ビーム拡大倍率が小さく、コンバータレンズ装着時の撮影光学系と外部測距ユニットの視差（パララックス）が生じ、好ましくない。また、下限を超えた場合、焦点距離変化に対し、ビーム拡大倍率が大きく、コンバータレンズ装着時の偏芯による外部測距レンズに到達する光束径の変化が大きくなり誤測距の原因となる。

条件式（１）は、更に次の条件式（１ａ）を満足すると、コンバータレンズ装着時の撮影光学系と外部測距ユニットの視差（パララックス）をより抑えることができ、より好ましい。

０．９５ ＜ （√ζ）／η ＜ １．０５・・・（１ａ）
（コンバータ光学系を装着した場合の光学系の具体例）
図６は、コンバータ光学系としてのコンバータレンズを装着した系のレンズ断面図である。図６において、コンバータレンズと撮影光学系の光軸上の間隔は２．０ｍｍである。また、撮影光学系の第１面の面頂点と測距用レンズの第１面の面頂点は、撮影光学系の光軸に対する垂線同一平面上に配置している。

以下に示す数値実施例（単位ｍｍ）において、Ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目と第ｉ＋１番目間のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示し、光線追跡値による画角を示す。なお、「ｅ−ｘ」は１０^-xを意味している。

*は非球面形状を有する面を意味している。非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４〜Ａ１０を各々非球面係数としたとき、以下の式で表される。

（数値実施例）
コンバータレンズ
面データ
面番号 r d nd vd
1 -433.860 3.20 1.77250 49.6
2 71.182 6.80
3 -1642.328 6.50 1.94595 18.0
4 -98.263 5.50
5 -61.245 2.00 1.94595 18.0
6 -465.691 0.20
7 124.004 7.10 1.80610 33.3
8 -97.611
焦点距離 -9000.00

撮影光学系
面データ
面番号 r d nd vd
1 38.308 1.15 1.84666 23.8
2 20.841 4.30 1.60311 60.6
3 ∞ 0.20
4 19.937 2.60 1.69680 55.5
5 55.328 (可変)
6 36.632 0.60 1.88300 40.8
7 4.951 2.24
8 -22.767 0.60 1.77250 49.6
9 12.886 0.54
10 9.947 1.40 1.92286 18.9
11 42.747 (可変)
12* 10.730 2.55 1.58313 59.4
13* -37.223 1.40
14(絞り) ∞ 2.30
15 76.986 0.60 1.76182 26.5
16 9.600 0.22
17 12.605 2.00 1.48749 70.2
18 -23.245 (可変)
19 15.256 1.80 1.77250 49.6
20 -19.828 0.55 1.92286 18.9
21 -50.464 (可変)
22 ∞ 1.50 1.51633 64.1
23 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 2.16457e-001 A 4=-2.58526e-005 A 6=-1.06474e-006 A 8= 3.81986e-008 A10=-8.07093e-010

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.85304e-004 A 6=-5.42864e-007

各種データ
ズーム比 14.73
広角 中間 望遠
焦点距離 4.22 27.15 62.17
Fナンバー 1.85 2.96 3.20
画角 28.06 4.74 2.07
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 59.92 59.92 59.92
BF 8.14 11.98 6.04

d 5 0.65 16.30 19.73
d11 19.88 4.23 0.80
d18 6.20 2.36 8.30
d21 6.16 10.00 4.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 30.50
2 6 -5.76
3 12 16.40
4 19 16.51
5 22 ∞
外部測距ユニット光学系
面データ
面番号 r d nd vd
1* 2.358 2.30 1.52996 55.8
2 -4.000 0.40
3(絞り) ∞ 1.23
4 ∞ 0.30 1.52000 55.0
5 ∞ 0.45 1.51900 43.0
6 ∞ 0.00
像面 ∞

開口絞り 0.4×1.4（矩形）

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.00451e-002 A 6=-3.27096e-003 A 8=-4.36807e-005

焦点距離 3.20
画角 7.13
像高 0.40
レンズ全長 4.42
BF 2.12

次に、本数値例に関し、コンバータレンズのビーム拡大倍率について、図７を用いて説明する。本数値例では、コンバータレンズの光軸に対し、ｈ＝１８．００ｍｍ離れた位置に入射光が入射するように外部測距ユニットがレイアウトされている。ビーム拡大倍率は、コンバータレンズに平行光を入射させ、外部測距ユニットに到達する光線高さの比で定義される（即ち、図７に示すｈとｈ´の比）。図１１（ａ）で、コンバータレンズ装着前に検出される被写体までの距離情報をＬｘ、コンバータレンズ装着後に検出される被写体までの距離情報をＬｙとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｙ＝η×Ｌｘ
本数値例では、測距手段に関するηは、具体的に以下の数値となる。

η＝ｈ´／ｈ＝１４．６９／１８．００＝０．８１６
また、図１１（ｂ）で、コンバータレンズ装着前に検出される移動量（本来の移動量）をＬa、コンバータレンズ装着後に検出される移動量をＬｂとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｂ＝ζ×Ｌａ
本数値例では、コンバータレンズ装着後の撮影系の焦点距離は、装着前の４．２２ｍｍから３．４８ｍｍへシフトする。よって、本数値例では、フォーカス制御手段に関するζは、具体的に以下の数値となる。

ζ＝（３．４８／４．２２）^２＝０．６８０
以上説明したように、本実施形態では、撮影レンズの近傍にレイアウトされた外測測距センサを利用し、コンバータ光学系が装着された場合にも、高速でスムーズな合焦動作ができる。

《第２の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態と同様の構成にて、コンバータレンズが異なる場合を示す。以下、数値例を示す。単位はｍｍである。

（数値例）
コンバータレンズ
面データ
面番号 r d nd vd
1 14800.190 3.00 1.48749 70.2
2 37.680 21.03
3 -40.817 2.40 1.69680 55.5
4 -53.276 0.50
5 90.183 7.30 1.48749 70.2
6 -66.511

焦点距離 -20000.00

コンバータレンズと撮影光学系の光軸上の間隔は２．０ｍｍである。また、本実施形態において撮影光学系の第１面面頂点と測距用レンズの第１面面頂点は、撮影光学系の光軸に対する垂線同一平面上に配置している。

次に、本数値例に関し、コンバータレンズのビーム拡大倍率について、図８を用いて説明する。本数値例では、コンバータレンズの光軸に対し、ｈ＝１８．００ｍｍ離れた位置に入射光が入射するように外部測距ユニットがレイアウトされている。ビーム拡大倍率は、コンバータレンズに平行光を入射させ、外部測距ユニットに到達する光線高さの比で定義される（即ち、図８に示すｈとｈ´の比）。図１１（ａ）で、コンバータレンズ装着前に検出される被写体までの距離情報をＬｘ、コンバータレンズ装着後に検出される被写体までの距離情報をＬｙとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｙ＝η×Ｌｘ
本数値例では、測距手段に関するηは、具体的に以下の数値となる。

η＝ｈ´／ｈ＝１２．８２／１８．００＝０．７１２
また、図１１（ｂ）で、コンバータレンズ装着前に検出される移動量（本来の移動量）をＬa、コンバータレンズ装着後に検出される移動量をＬｂとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｂ＝ζ×Ｌａ
本数値例では、コンバータレンズ装着後の撮影系の焦点距離は、装着前の４．２２ｍｍから３．０６ｍｍへシフトする。よって、本数値例では、フォーカス制御手段に関するζは、具体的に以下の数値となる。

ζ＝（３．０６／４．２２）^２＝０．５２６
以上説明したように、本実施形態では、撮影レンズの近傍にレイアウトされた外測測距センサを利用し、コンバータ光学系が装着された場合にも、高速でスムーズな合焦動作ができる。

《第３の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態と同様の構成にて、コンバータレンズが異なる場合を示す。単位はｍｍである。

（数値例）
面データ
面番号 r d nd vd
1 116.043 3.00 1.84666 23.8
2 69.047 8.20 1.48749 70.2
3 970.835 0.20
4 64.148 8.00 1.48749 70.2
5 773.375 32.00
6 879.756 2.00 1.80400 46.6
7 34.734 4.50 1.94595 18.0
8 49.399
像面 ∞

焦点距離 -10000.00

コンバータレンズと撮影光学系の光軸上の間隔は６．０ｍｍである。また、本実施形態において撮影光学系の第１面面頂点と測距用レンズの第１面面頂点は、撮影光学系の光軸に対する垂線同一平面上に配置している。本数値例に関し、コンバータレンズのビーム拡大倍率について、図９を用いて説明する。

本数値例では、コンバータレンズの光軸に対し、ｈ＝１６．００ｍｍ離れた位置に入射光が入射するように外部測距ユニットがレイアウトされている。ビーム拡大倍率は、コンバータレンズに平行光を入射させ、外部測距ユニットに到達する光線高さの比で定義される（即ち、図９に示すｈとｈ´の比）。図１１（ａ）で、コンバータレンズ装着前に検出される被写体までの距離情報をＬｘ、コンバータレンズ装着後に検出される被写体までの距離情報をＬｙとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｙ＝η×Ｌｘ
本数値例では、測距手段に関するηは、具体的に以下の数値となる。

η＝ｈ´／ｈ＝２５．９９／１６．００＝１．６２４
また、図１１（ｂ）で、コンバータレンズ装着前に検出される移動量（本来の移動量）をＬa、コンバータレンズ装着後に検出される移動量をＬｂとするとき、以下の式で表される関係となる。

Ｌｂ＝ζ×Ｌａ
本数値例では、コンバータレンズ装着後の撮影系の焦点距離は、装着前の４．２２ｍｍから６．８２ｍｍへシフトする。よって、本数値例では、フォーカス制御手段に関するζは、具体的に以下の数値となる。

ζ＝（６．８２／４．２２）^２＝２．６１２
以上説明したように、本実施形態では、撮影レンズの近傍にレイアウトされた外測測距センサを利用し、コンバータ光学系が装着された場合にも、高速でスムーズな合焦動作ができる。

《第４の実施形態》
第１乃至第３の実施形態では、ハイブリッドＡＦ制御として、測距手段で撮影光学系を介さずに被写体までの距離情報を検出して、フォーカス状態を初期変位させ、撮影光学系による画像状態を検出して撮影光学系の更なるフォーカス状態の変位を制御した。本実施形態では、撮影レンズの焦点距離ｆ（ｍｍ）や絞り値Ｆ（Ｆ値）によって、このような２つの方式の切り換えを行わない。換言すれば、上述したハイブリッドＡＦ制御は、撮影光学系の焦点距離および絞り値が所定範囲内の場合に限定される。

上記所定範囲内に該当しない場合として、焦点距離がワイド側にあって、しかもＦ値が絞られた状態である場合、温度変化による焦点ズレがあっても、これをカバーする深い深度が得られていれば被写界深度を深くしたいわゆるパンフォーカスでも構わない。

また、焦点距離がワイド側にある場合、パンフォーカスに近い状態となり、ほとんどの有限距離で合焦が得られるものの、撮像素子の高密度化が進み、それに伴い焦点深度が浅くなる場合を想定すると、コントラストＡＦ方式だけで焦点調整を行うことが必要となる。これは、被写体距離の変化よりむしろ温度変化に伴う各部の変形などによって、焦点ズレを起こすことなどが懸念されてくるからである。

図１０は、本実施形態における自動焦点調整方式の切り替え範囲を示す。図において、横軸に焦点距離ｆ、縦軸にＦ値を示す。深度が浅くなるにつれて、順にパンフォーカス、コントラストＡＦのみ、ハイブリットＡＦ（前述した第１乃至第３の実施形態）によるＡＦ方式の切り替えを行う。これにより、Ｆ値や焦点距離ｆ（ｍｍ）の条件に応じて、無駄なく効率的な自動焦点調整を達成することができる。なお、図１０は概略的な範囲を示しており、機器の仕様・性能によっては、外部測距方式だけの範囲があっても構わない。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、実施形態の条件式対応値をまとめた表２を以下に示す、

本発明は、上述した実施形態の構成に限られるものではなく、請求項で示した機能、または、実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用できるものである。

（その他の実施形態）
また、本発明は、撮影制御方法として、以下のステップを備えるものを含む。即ち、撮影光学系に対するコンバータ光学系の装着の有無を判別する判別ステップと、コンバータ光学系の光出射側に配置される測距手段の測定値に基づいて撮影光学系の少なくとも一部のレンズを移動させる第１のフォーカスステップと、を備える。更に、撮影光学系により（撮影光学系を介して）形成される画像のコントラストに基づいて、撮影光学系の少なくとも一部のレンズを移動させる第２のフォーカスステップを備える。

そして、判別ステップにおいて撮影光学系に対してコンバータ光学系が装着されていると判別されたときは、第１のフォーカスステップにおいて測定値を補正し、第２のフォーカスステップにおいて少なくとも一部のレンズの移動量を補正する。

また、本発明は、撮影制御プログラムとして、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。本実施形態では、上記コンピュータが撮像装置に設けられる。

（変形例１）
上述した実施形態では、フォーカス制御手段はコントラストＡＦを用いたが、これに限らず、撮影光学系を介した位相差検知方式のＡＦを用いることもできる。

（変形例２）
また、上述した実施形態では、ビデオカメラについて説明したが、本発明はこれに限らず、デジタルスチルカメラ、監視カメラ等、各種撮像装置にも適用できる。

（変形例３）
コンバータ光学系の装着に関して、撮影光学系にコンバータ光学系が装着されているか否かを自動で判別する判別手段を撮像装置が有するようにしても良い。また、撮影光学系にコンバータ光学系が装着しているか否かを手動で切り換えるための切り換え手段を撮像装置が有するようにしても良い。

（変形例４）
また、図１１（ｃ）に示すように、外部測距およびコントラストＡＦで、検出される撮影距離に基づく移動量、および検出される移動量が共に大きい場合に、ＡＦ動作を中断しフォーカスレンズを再起動させるようにしても良い。

１１・・撮影光学系、１５・・コンバータレンズ、１１３・・ＡＦ信号処理回路、１１４ａ・・第１の補正手段、１１８・・外部測距ユニット

Claims (8)

1. コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系と、
   前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、フォーカシングに際して移動する前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカス制御手段と、
   前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合に、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量を補正する移動量補正手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮影光学系の焦点距離をｆ、前記コンバータ光学系と前記撮影光学系の合成光学系の焦点距離をｆ´とし、（ｆ´／ｆ）^２を第２の補正係数として、
   前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合、前記移動量補正手段は、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量に対して前記第２の補正係数の逆数を乗じた補正値を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系と、
   前記コンバータ光学系の光出射側に配置された測距手段と、
   前記コンバータ光学系の装着に応じて前記測距手段の測定値を補正する測定値補正手段と、
   前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、フォーカシングに際して移動する前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカス制御手段と、
   前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合に、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量を補正する移動量補正手段を有することを特徴とする撮像装置。
4. 前記コンバータ光学系が装着されていないときの前記測距手段への入射光の前記撮影光学系の光軸からの高さをｈ、前記コンバータ光学系が装着されているときの前記測距手段への入射光の前記撮影光学系の光軸からの高さをｈ´とし、ｈ´／ｈを第１の補正係数として、
   前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合、前記測定値補正手段は、前記測距手段の測定値に対して前記第１の補正係数の逆数を乗じた補正値を出力することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮影光学系の焦点距離をｆ、前記コンバータ光学系と前記撮影光学系の合成光学系の焦点距離をｆ´とし、（ｆ´／ｆ）^２を第２の補正係数として、
   前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されている場合、前記移動量補正手段は、前記フォーカス制御手段が出力する前記移動量に対して前記第２の補正係数の逆数を乗じた補正値を出力することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
6. 前記コンバータ光学系が装着されていないときの前記測距手段への入射光の前記撮影光学系の光軸からの高さをｈ、前記コンバータ光学系が装着されているときの前記測距手段への入射光の前記撮影光学系の光軸からの高さをｈ´、前記撮影光学系の焦点距離をｆ、前記コンバータ光学系と前記撮影光学系の合成光学系の焦点距離をｆ´として、ｍ＝（ｆ´／ｆ）／（ｈ´／ｈ）としたとき、
   ０．９＜ｍ＜１．１
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 撮影光学系に対してコンバータ光学系が装着されているか否かを判別する判別ステップと、
   前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカスステップを含み、
   前記判別ステップにおいて前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されていると判別されたときは、前記フォーカスステップにおいて、前記移動量を補正することを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. コンバータ光学系が装着可能な撮影光学系を制御するためのプログラムであって、撮影光学系に対してコンバータ光学系が装着されているか否かを判別する判別ステップと、
   前記撮影光学系を介して形成される画像のコントラストに基づいて、前記撮影光学系の少なくとも一部のレンズの移動量を決定するフォーカスステップを含み、
   前記判別ステップにおいて前記撮影光学系に対して前記コンバータ光学系が装着されていると判別されたときは、前記フォーカスステップにおいて、前記移動量を補正することを特徴とするプログラム。