JP4066244B2 - Auto focus system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にコントラスト方式のオートフォーカスによって撮影レンズのフォーカスを制御するオートフォーカスシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
ビデオカメラなどのオートフォーカスは、コントラスト方式によるものが一般的である。このコントラスト方式は、例えば、撮像素子から得られた映像信号のうちある範囲(フォーカスエリア)内の映像信号の高域周波数成分を積算して画像の鮮鋭度(コントラスト)を示す焦点評価値を取得し、その焦点評価値が最大(極大)となるように撮影レンズのフォーカスを自動調整するというものである。これによって、撮像素子で撮像された画像の鮮鋭度が最大となる最良ピント (合焦)が得られる。
【0003】
また、上述のようなオートフォーカスの制御において、撮影レンズの焦点位置を微小に変動させて焦点評価値の変化を検出するいわゆるワブリングという動作が行われている。このワブリングによって現在のピント状態(前ピン、後ピン、合焦)が検出され、合焦か否か又は合焦でない場合のフォーカスの移動方向等が判断される。しかしながら、テレビ放送に用いられるテレビカメラのオートフォーカスにおいては、このようにワブリング等によってピント状態を探る動作は映像に現れるため好ましくない。
【0004】
そこで、撮影レンズに入射した被写体光を本来の撮像に用いる映像用撮像素子に結像させる光学系とは別に、撮影レンズに入射した被写体光の一部(光量の一部)をハーフミラー等で分岐し、その分岐した被写体光を映像用撮像素子とは別のピント状態検出用(オートフォーカス用)の撮像素子に結像させるピント状態検出用の光学系を設けることが考えられる(特許文献1参照)。このようにすれば、ピント状態検出用撮像素子から上述と同様の焦点評価値を取得することができ、ピント状態検出用の光学系におけるワブリングの動作又は光路長の異なる複数のピント状態検出用撮像素子を用いた構成によりピント状態を検出することができ、ピント状態検出のための動作の影響が、映像用撮像素子により撮影される映像に現れないという利点がある。
【0005】
【特許文献1】
特開昭55−76312号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように撮影レンズに入射した被写体光の一部をピント状態検出用の光学系に分岐すると、映像用撮像素子に入射する被写体光の光量が低減する。被写体が明るい場合には、絞りを調整することによって適切な光量を取得することができるが、被写体が暗い場合には、絞りを開放しても光量が不足するという問題があった。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みたもので、撮影レンズに入射した被写体光の一部光量をピント状態検出専用(オートフォーカス用)の光学系に導いてその被写体光から得られる画像情報に基づいてオートフォーカスを行うオートフォーカスシステムにおいて、オートフォーカス用に使用する被写体光によって映像用撮像素子に入射する被写体光の光量が不足する不具合を防止するオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、撮影レンズに入射した被写体光を映像用撮像手段に導く光路上から可視光領域と異なる所定波長領域のオートフォーカス用被写体光を前記光路と異なる光路に分岐するオートフォーカス用被写体光分岐手段と、前記オートフォーカス用被写体光分岐手段により分岐されたオートフォーカス用被写体光を撮像して被写体の画像情報を電気信号として取得するオートフォーカス用撮像手段と、前記オートフォーカス用撮像手段により取得された被写体の画像情報に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦位置となるように制御するフォーカス制御手段と、前記撮影レンズの焦点距離が変更可能な場合において、前記映像用撮像手段に対して合焦する撮影距離の物体からの前記オートフォーカス用被写体光の結像位置と前記オートフォーカス用撮像手段の撮像位置との相対的な位置関係が、前記焦点距離の変更によって変動しないように、前記撮影レンズの焦点距離に基づいて、前記オートフォーカス用被写体光の光路上に配置された所定のレンズの位置を調整することにより前記結像位置を調整し、又は、前記撮像位置を調整する調整手段と、を備えたことを特徴としている。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記オートフォーカス用被写体光の波長領域は、赤外線領域であることを特徴としている。
【0010】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記フォーカス制御手段は、前記オートフォーカス用被写体光の光路上に配置された所定のレンズをワブリングさせ、該ワブリング時において、前記オートフォーカス用撮像手段により取得された被写体の画像情報から得られたコントラスト情報に基づいて合焦位置となるフォーカス移動方向を検出し、該検出したフォーカス移動方向にフォーカスを移動させることを特徴としている。
【0011】
本発明によれば、オートフォーカス用に使用する被写体光として、映像用に使用する可視光領域と異なる波長領域の被写体光を用いるようにしたため、オートフォーカス用の被写体光を分岐することによって映像用の被写体光の光量が不足する不具合を防止することができる。また、撮影レンズの焦点距離に応じてオートフォーカス用被写体光の結像位置又はオートフォーカス用撮像手段の撮像位置を調整することによって、可視光以外の波長領域の被写体光をオートフォーカス用被写体光とした場合に、その結像位置が撮影レンズの焦点距離によって変動して合焦精度が低下するという不具合を防止することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。
【0013】
図1は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの光学系の構成を示した図である。テレビカメラシステムは、例えば、レンズ装置10とカメラ本体12等から構成されており、カメラ本体12には、テレビ放送用の映像を撮影し、所定形式の映像信号を出力又は記録媒体に記録するための撮像素子(以下、映像用撮像素子という)や所要の回路等が搭載されている。
【0014】
レンズ装置10は、カメラ本体12に着脱可能に装着され、図1に示す光学系(撮影レンズ)と後述の制御系とから構成されている。光学系の構成について説明すると、撮影レンズには、フォーカスレンズ(群)FL、ズームレンズ(群)ZL、アイリスI、前側リレーレンズRLAと後側リレーレンズRLBとからなるリレーレンズ(リレー光学系)等が配置されている。そして、リレー光学系の前側リレーレンズRLAと後側リレーレンズRLBとの間には、撮影レンズに入射した被写体光からピント状態検出用の被写体光を分岐するための赤外反射ミラーM1が配置されている。
【0015】
赤外反射ミラーM1は、撮影レンズの光軸Oに対して略45度傾斜して設置されており、赤外反射ミラーM1に入射した被写体光のうち、赤外線領域内における所定波長領域(例えば約800nm〜1000nm)の光がピント状態検出用の被写体光として直角に反射し、それ以外の波長領域(主に可視光領域)の光が映像用の被写体光として赤外反射ミラーM1を透過するようになっている。このように、ピント状態検出用の被写体光として赤外線領域の光が用いられるため、映像用として必要な可視光領域の被写体光が低減するという不具合は生じない。尚、ピント状態検出用の被写体光として分岐する波長領域は、必ずしも赤外線領域でなくてもよく可視光領域以外の波長領域であれば他の波長領域であってもよい。
【0016】
赤外反射ミラーM1を透過した映像用被写体光は、撮影レンズの後端側から射出されたのち、カメラ本体12の撮像部14に入射する。撮像部14の構成については省略するが、撮像部14に入射した被写体光は、例えば色分解光学系により、赤色光、緑色光、青色光の3色に分解され、各色ごとの映像用撮像素子の撮像面に入射する。これによって放映用のカラー映像が撮影される。なお、図中のピント面Pは、各映像用撮像素子の撮像面に対して光学的に等価な位置を撮影レンズの光軸O上に示したものである。
【0017】
一方、赤外反射ミラーM1で反射されたピント状態検出用被写体光は、光軸Oに対して垂直な光軸O′に沿って進行し、AFマスターレンズ(群)MLに入射する。そして、このAFマスターレンズMLで集光されて全反射ミラーM2で反射した後、ピント状態検出用(オートフォーカス用)の撮像素子16(以下、ピント状態検出用撮像素子16という)の撮像面に入射する。
【0018】
ここで、上記AFマスターレンズMLは、光軸O′方向に移動可能となっており、そのAFマスターレンズMLの設定位置を変更することによってピント状態検出用被写体光の結像(面)位置が調整されるようになっている。図2は、同一物体(面)から出射された可視光領域の映像用被写体光と、赤外線領域のピント状態検出用被写体光の結像(面)位置を示したもので、同図のように映像用被写体光の結像位置とピント状態検出用被写体光の結像位置は通常一致しない。
【0019】
そこで、合焦する撮影距離にある物体(面)からの被写体光、即ち、映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)を結像位置とする距離にある物体からの被写体光が撮影レンズに入射していると想定した場合に、AFマスターレンズMLは、ピント状態検出用被写体光の結像位置と、ピント状態検出用撮像素子16の撮像位置(撮像面の位置)とが一致するような位置に設定される。これによって、映像用撮像素子によって撮像されている画像のピント状態がピント状態検出用撮像素子16によって撮像された画像のピント状態によって正確に検出される。
【0020】
また、可視光領域の映像用被写体光に対しては、ズームレンズZLの位置が変化して撮影レンズの焦点距離が変化した場合であっても、撮影レンズの設計上、映像用撮像素子の撮像面を結像位置とする物体までの距離は変化しないようになっている。即ち、撮影レンズの焦点距離を変化させても合焦する物体までの撮影距離は変わらず、その物体からの映像用被写体光の結像位置は映像用撮像素子の撮像位置に一致している。
【0021】
一方、赤外線領域のピント状態検出用被写体光に対しては、ズームレンズZLの位置が変化して撮影レンズの焦点距離が変化すると、結像位置が変化する。例えば、図3は、可視光領域の映像用被写体光の結像位置に対する赤外線領域のピント状態検出用被写体光の結像位置のずれ量を例示したものであり、同図に示すようにピント状態検出用被写体光の結像位置は焦点距離によって変化する。
【0022】
このため、AFマスターレンズMLの設定位置は、撮影レンズの焦点距離(ズームレンズZLの設定位置)に基づいて補正されるようになっており、撮影レンズの焦点距離が変化した場合であっても、合焦する撮影距離にある物体からのピント状態検出用被写体光の結像位置がピント状態検出用撮像素子の撮像位置に一致するようになっている。
【0023】
尚、ピント状態検出用被写体光として使用する波長領域は、その結像位置が被写体条件によって大きく変動しないように、光学フィルターやレンズ材質、レンズコートなどによって制限しても良く、また、必要以外の波長領域の光に対して感度の低い特性のピント状態検出用撮像素子を使用するようにしてもよい。
【0024】
図4は、上記レンズ装置10の制御系の構成を示したブロック図である。同図において、図1に示したフォーカスレンズFL、ズームレンズZL、アイリスI、AFマスターレンズMLが示されており、各レンズFL、ZL、MLやアイリスIは、それぞれ対応するフォーカス用モータFM、ズーム用モータZM、AFマスター用モータMM、アイリス用モータIMによって駆動され(各レンズは光軸方向に移動し、アイリスIは開口量が変化する)、各モータFM、ZM、MM、IMは、それぞれCPU26からD/A変換器28を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれフォーカス用アンプFA、ズーム用アンプZA、AFマスター用アンプMA、アイリス用アンプIAによって駆動されるようになっている。
【0025】
CPU26には、例えば、ズームデマンド20やフォーカスデマンド22等のコントローラからA/D変換器24を介してフォーカスレンズFLやズームレンズZLの設定すべき位置(目標位置)や速度(目標速度)を指令する指令信号が与えられるようになっており、CPU26は、コントローラから与えられた指令信号に基づいて、フォーカスレンズFLやズームレンズZLがその指令信号により指令された目標位置又は目標速度となるように各モータFM、ZMの回転速度を決定し、その回転速度に応じた電圧の駆動信号を上述のようにD/A変換器28を介して各アンプFA、ZAに出力する。
【0026】
尚、CPU26は、フォーカスレンズFLの現在位置の情報としてフォーカス用モータFMの回転位置をフォーカス用ポテンショメータFPにより検出すると共に、ズームレンズZLの現在位置の情報としてズーム用モータZMの回転位置をズーム用ポンテンショメータZPにより検出している。フォーカスレンズFL又はズームレンズZLについての上記指令信号が目標位置への移動を指令するものである場合には、その目標位置とフォーカスレンズFL又はズームレンズZLの現在位置とを逐次比較しながらフォーカス用モータFM又はズーム用モータZMの回転速度を決定する。
【0027】
また、アイリスIについては、一般に図示しないカメラ本体からアイリスIの設定位置(絞り値)を指令する指令信号がCPU26に与えられ、CPU26は、上述と同様にアイリスIの設定位置としてアイリス用モータIMの回転位置をアイリス用ポテンショメータIMにより検出しながら、その指令信号により指令された絞り値となるようにアイリス用モータIMを駆動する駆動信号をアイリス用アンプIAに出力する。
【0028】
一方、CPU26は、上述のようにズームレンズZLの設定位置(撮影レンズの焦点距離)に基づいてAFマスターレンズMLの位置を補正する場合の駆動信号や、後述のオートフォーカス時におけるワブリングのための駆動信号を生成し、その駆動信号をAFマスター用アンプMAに出力して、AFマスターレンズMLが目標位置又は目標速度となるようにAFマスター用モータMMを駆動する。また、CPU26は、AFマスターレンズMLの設定位置としてAFマスター用モータMMの回転位置をAFマスター用ポテンショメータMPにより検出しており、現在位置と目標位置とを比較しながらAFマスター用モータMMを駆動することによってAFマスターレンズMLを所望の目標位置に設定する。
【0029】
ここで、ズームレンズZLの設定位置(撮影レンズの焦点距離)に基づくAFマスターレンズMLの位置補正について説明すると、図1に示すROM30には、ズームレンズZLの設定位置(ズーム位置)に対して、適切なAFマスターレンズMLの設定位置(補正位置)を示す補正位置データが記憶されている。CPU26は、後述のようにオートフォーカスの処理の際に、現在のズーム位置を検出し、そのズーム位置に対応するAFマスターレンズMLの補正位置をROM30の補正位置データから読み取る。そして、その読み取った補正位置を目標位置とし、上述のようにAFマスター用モータMMを駆動してAFマスターレンズMLをその補正位置に移動させる。
【0030】
続いて、オートフォーカスについて説明すると、本システムでは、通常はオフになる自動復帰式のAFスイッチS1が設けられており、AFスイッチS1がオフの場合には、マニュアルフォーカス(以下、MF)が選択され、上記フォーカスデマンド22に設けられた所定の操作部材を操作してカメラマンがMFによりフォーカス調整を行うことができるようになっている。即ち、AFスイッチS1がオフの場合には、CPU26は、上述のようにフォーカスデマンド22から与えられた指令信号に基づいてフォーカスレンズFL(フォーカス用モータFM)を駆動する。
【0031】
一方、AFスイッチS1を一旦オンすると、MFからオートフォーカス(以下、AF)に切り替わり、CPU26の処理によって一度だけAFが実行され、自動でフォーカスレンズFLの位置が合焦位置に設定される。尚、一度だけAFが実行されるという意味は、AFによってフォーカスレンズFLが一度合焦位置に設定されると、その後、合焦位置が変化してもAFが実行されないという意味であり、本実施の形態では、一度だけAFが実行されるとAFスイッチS1がオフに復帰している場合にはMFに復帰する。
【0032】
ここで、本レンズ装置10には、上記ピント状態検出用撮像素子16から得られた映像信号(輝度信号)に基づいて合焦の程度を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成回路が搭載されている。尚、焦点評価値は、画像のコントラストの高低(鮮鋭度)を示す値であり、その検出方法はコントラスト方式のAFにおいて従来から周知のものである。
【0033】
図1には焦点評価値生成回路が示されており、ピント状態検出用撮像素子16から取得された映像信号は、まず、ハイパスフィルタ(HPF)32によって高周波成分のみが抽出されてA/D変換器34によりデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された高周波成分のうち、撮影範囲内に設定された所定のフォーカスエリア内のみの信号がゲート回路36により抽出される。尚、ゲート回路36にはA/D変換器34からの信号以外に映像信号が直接入力されており、その映像信号内の同期信号を使用してフォーカスエリア内のみの信号が抽出される。ゲート回路36により抽出された高周波成分の信号は、1フィールドごとに加算回路38により積算され、その積算によって得られた信号は、フォーカスエリア内の被写体に対する合焦の程度(コントラストの高低)を示す上記焦点評価値としてCPU26に読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値を検出する方法は、上述の場合に限らない。
【0034】
AFスイッチS1がオンされた場合には、上記焦点評価値に基づいてCPU26によりフォーカス用モータFMを駆動するための駆動信号が生成され、MFの場合と同様にその駆動信号がフォーカス用アンプFAに出力されてフォーカスレンズFLが合焦位置に移動する。具体的には、CPU26は、AFマスターレンズMLを駆動するための駆動信号をD/A変換器28を介してAFマスター用アンプMAに適宜出力し、AFマスターレンズMLを光軸方向に前後動(ワブリング)させながら、上記商店評価値生成回路(加算回路38)から焦点評価値を取得する(例えば1フィールドごとに取得する)。これによって、フォーカスレンズFLを現在の設定位置から前後動させた場合に等しい焦点評価値が検出される。CPU26は、そのワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズFLの現在位置において焦点評価値が極大か否かを判断する。焦点評価値が極大であれば合焦が得られており、フォーカスレンズFLをその合焦位置で停止させる。また、MFの処理に復帰する。一方、焦点評価値が極大でない場合には、ワブリングの間に取得した焦点評価値の大小関係から合焦位置が現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかを判断する。そして、アンプFAに駆動信号を出力して、その判断した方向にフォーカスレンズFLを移動させる。このようにワブリングレンズWLのワブリングとフォーカスレンズFLの移動を繰り返すことによってフォーカスレンズFLが合焦位置に自動的に設定される。
【0035】
次に、上記CPU26におけるAF時の処理手順を図5のフローチャートを用いて説明する。
【0036】
まず、CPU26は所要の初期設定を行った後(ステップS10)、AF以外の処理を実行する(ステップS12)。尚、AF以外の処理には、MFによるフォーカスレンズFLの駆動に関する処理も含まれる。次に、AFスイッチS1がオンされたか否かを判定する(ステップS14)。NOと判定した場合には上記ステップS12に戻る。一方、YESと判定した場合は、AFの処理に移行し、まず、ズーム用ポテンショメータZPから現在のズームレンズZLの位置(ズーム位置)を読み取る(ステップS16)。次いで、現在のズーム位置に対応するAFマスターレンズMLの設定位置(補正位置)を示す補正位置データをROM30から読み出す(ステップS18)。そして、その読み出した補正位置を目標位置として、AFマスターレンズMLをその目標位置に移動させる(ステップS20)。続いて、AFマスターレンズMLが目標位置に到達したか否かを判定し(ステップS22)、NOと判定している間はステップS20とステップS22の処理を繰り返す。
【0037】
上記ステップS22においてYESと判定した場合、次にCPU26は、上述のように移動させた補正位置を中心にAFマスターレンズMLを前後動させてワブリングを行う(ステップS24)。このとき焦点評価値を上記焦点評価値生成回路から例えば1フィールドごとに取得する。そして、ワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいてフォーカスレンズFLの現在位置において焦点評価値が極大か否か、即ち、合焦しているか否かを判定する(ステップS26)。ここで、YESと判定した場合には、上記ステップS12に戻る。即ち、MFに切り替える。一方、NOと判定した場合には、ワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいて合焦位置がフォーカスレンズFLの現在位置よりも無限方向にあるか否かを判定する(ステップS28)。YESと判定した場合には、上記フォーカス用モータFMを駆動してフォーカスレンズFLを無限方向に移動させる(ステップS30)。一方、NOと判定した場合には、フォーカスレンズFLを至近方向に移動させる(ステップS32)。
【0038】
そして、AF以外の処理を実行した後(ステップS34)、上記ステップS16からの処理をステップS28で合焦したと判断されるまで繰り返す。
【0039】
以上、上記実施の形態では、AFマスターレンズMLをワブリングさせることにより、フォーカスレンズFLの現在位置において焦点評価値が極大か否か(合焦が得られているか否か)、又は、合焦位置がフォーカスレンズFLの現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかを判断するようにしていたが、ワブリングを行うことなく、光路長の異なる位置に配置された複数のピント状態検出用撮像素子を用いたコントラスト方式においても本発明を適用できる。この方式では、光路長の異なる複数のピント状態検出用撮像素子から得られた複数の映像信号に基づいて各映像信号ごとに上記実施の形態と同様に焦点評価値を求め、それらの焦点評価値の大小関係からフォーカスレンズFLの現在位置において合焦が得られているか否か、合焦していない場合には合焦位置がフォーカスレンズFLの現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかが判断される。この場合において、ピント状態検出用被写体光として上記実施の形態のように可視光領域以外の波長領域、例えば、赤外線領域の光を用いる場合、合焦する撮影距離にある物体からのピント状態検出用被写体光の結像位置と、複数のピント状態検出用撮像素子のそれぞれの撮像位置との位置関係が、撮影レンズの焦点距離によって変動しないように、ピント状態検出用被写体光の結像位置を調整する。
【0040】
また、上記実施の形態では、ピント状態検出用被写体光の結像位置が撮影レンズの焦点距離によって変動する場合について説明したが、これに限らず絞り値やフォーカス位置によって変動する場合には、それらの絞り値やフォーカス位置を考慮してAFマスターレンズMLの補正位置等を決定するようにしてもよい。
【0041】
また、上記実施の形態では、AFマスターレンズMLの設定位置を調整することによってピント状態検出用被写体光の結像位置とピント状態検出用撮像素子の撮像位置との相対的な位置関係を調整するようにしたが、これに限らず、ピント状態検出用撮像素子の撮像位置を調整するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、オートフォーカス用に使用する被写体光として、映像用に使用する可視光領域と異なる波長領域の被写体光を用いるようにしたため、オートフォーカス用の被写体光を分岐することによって映像用の被写体光の光量が不足する不具合を防止することができる。また、撮影レンズの焦点距離に応じてオートフォーカス用被写体光の結像位置又はオートフォーカス用撮像手段の撮像位置を調整することによって、可視光以外の波長領域の被写体光をオートフォーカス用被写体光とした場合に、その結像位置が撮影レンズの焦点距離によって変動して合焦精度が低下するという不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの光学系の構成を示した図である。
【図2】図2は、可視光領域の映像用被写体光と、赤外線領域のピント状態検出用被写体光の結像位置の相違を示した図である。
【図3】図3は、可視光領域の映像用被写体光の結像位置に対する赤外線領域のピント状態検出用被写体光の結像位置のずれ量を例示した図である。
【図4】図4は、レンズ装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図5】図5は、CPU26におけるAF時の処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
10…レンズ装置、12…カメラ本体、16…ピント状態検出用撮像素子、26…CPU、ZL…ズームレンズ、FL…フォーカスレンズ、ML…AFマスターレンズ、I…アイリス、M1…赤外反射ミラー、M2…全反射ミラー、ZM…ズーム用モータ、FM…フォーカス用モータ、MM…AFマスター用モータ、IM…アイリスモータ、ZA…ズーム用アンプ、FA…フォーカス用アンプ、MA…AFマスター用アンプ、IA…アイリス用アンプ、S1…オートフォーカス(AF)スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an autofocus system, and more particularly to an autofocus system that controls focus of a photographing lens by contrast-type autofocus.
[0002]
[Prior art]
In general, autofocus for a video camera or the like is based on a contrast method. This contrast method, for example, obtains a focus evaluation value indicating the sharpness (contrast) of an image by accumulating high frequency components of a video signal within a certain range (focus area) of a video signal obtained from an image sensor. Then, the focus of the photographing lens is automatically adjusted so that the focus evaluation value becomes the maximum (maximum). As a result, the best focus (focusing) that maximizes the sharpness of the image captured by the image sensor can be obtained.
[0003]
In the autofocus control as described above, a so-called wobbling operation for detecting a change in the focus evaluation value by minutely changing the focal position of the photographing lens is performed. By this wobbling, the current focus state (front pin, rear pin, in-focus) is detected, and it is determined whether or not the focus is in focus or the focus moving direction when not in focus. However, in the autofocus of a TV camera used for TV broadcasting, an operation for searching for a focus state by wobbling or the like appears in the video, which is not preferable.
[0004]
Therefore, apart from the optical system that forms an image of the subject light incident on the photographing lens on the image pickup device used for original imaging, a part of the subject light incident on the photographing lens (a part of the light amount) is obtained by a half mirror or the like. It is conceivable to provide a focus state detection optical system that branches and forms an image of the branched subject light on a focus state detection (autofocus) image pickup device different from the image pickup device for video (Patent Document 1). reference). In this way, a focus evaluation value similar to that described above can be obtained from the focus state detection image sensor, and a plurality of focus state detection images having different wobbling operations or optical path lengths in the focus state detection optical system. There is an advantage that the focus state can be detected by the configuration using the element, and the influence of the operation for detecting the focus state does not appear in the video imaged by the video image sensor.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-55-76312
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a part of the subject light incident on the photographing lens is branched to the focus state detection optical system as described above, the amount of the subject light incident on the image pickup device is reduced. When the subject is bright, an appropriate amount of light can be acquired by adjusting the aperture. However, when the subject is dark, there is a problem that the amount of light is insufficient even when the aperture is opened.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances. Based on image information obtained from the subject light by guiding a part of the amount of the subject light incident on the photographing lens to an optical system dedicated to focus state detection (for autofocus). An object of the present invention is to provide an autofocus system that prevents a problem in which the amount of subject light incident on an image pickup device due to subject light used for autofocus is insufficient.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the autofocus subject light having a predetermined wavelength region different from the visible light region from the optical path that guides the subject light incident on the photographing lens to the image pickup means is provided. Autofocus subject light branching means for branching into an optical path different from the optical path, and autofocus subject light as an electrical signal by capturing the autofocus subject light branched by the autofocus subject light branching means An imaging unit; and a focus control unit that controls the focus of the photographing lens to be an in-focus position based on image information of the subject acquired by the autofocus imaging unit; When the focal length of the photographic lens can be changed, the imaging position of the autofocus subject light from the object at the photographic distance focused on the video imaging means and the imaging position of the autofocus imaging means The position of a predetermined lens arranged on the optical path of the subject light for autofocus is adjusted based on the focal length of the photographing lens so that the relative positional relationship with the lens does not fluctuate due to the change of the focal length Adjusting the imaging position by adjusting, or adjusting means for adjusting the imaging position; It is characterized by having.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the wavelength region of the autofocus subject light is an infrared region.
[0010]
The invention according to claim 3 is the invention according to
[0011]
According to the present invention, since subject light having a wavelength region different from the visible light region used for video is used as subject light used for autofocus, the subject light for autofocus is branched for video. The problem that the amount of the subject light is insufficient can be prevented. In addition, by adjusting the imaging position of the autofocus subject light or the imaging position of the autofocus imaging means in accordance with the focal length of the photographing lens, subject light in a wavelength region other than visible light is changed to autofocus subject light. In this case, it is possible to prevent the inconvenience that the imaging position is changed depending on the focal length of the photographing lens and the focusing accuracy is lowered.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of an autofocus system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical system of a television camera system to which the present invention is applied. The television camera system includes, for example, a
[0014]
The
[0015]
The infrared reflection mirror M1 is installed with an inclination of about 45 degrees with respect to the optical axis O of the photographic lens. Of the subject light incident on the infrared reflection mirror M1, a predetermined wavelength region (for example, about (800 nm to 1000 nm) is reflected at right angles as subject light for focus state detection, and light in other wavelength regions (mainly visible light region) is transmitted through the infrared reflection mirror M1 as subject light for video. It has become. In this way, since light in the infrared region is used as subject light for focus state detection, there is no problem that subject light in the visible light region necessary for video is reduced. It should be noted that the wavelength region branched as the subject light for focus state detection is not necessarily the infrared region, and may be another wavelength region as long as it is a wavelength region other than the visible light region.
[0016]
The image subject light transmitted through the infrared reflecting mirror M1 is emitted from the rear end side of the photographing lens and then enters the
[0017]
On the other hand, the focus state detection subject light reflected by the infrared reflecting mirror M1 travels along the optical axis O ′ perpendicular to the optical axis O, and enters the AF master lens (group) ML. Then, after being condensed by the AF master lens ML and reflected by the total reflection mirror M2, it is applied to the imaging surface of the
[0018]
Here, the AF master lens ML is movable in the direction of the optical axis O ′. By changing the setting position of the AF master lens ML, the imaging (surface) position of the focus state detection subject light is changed. It has come to be adjusted. FIG. 2 shows the imaging (surface) positions of the image subject light in the visible light region and the focus state detection subject light in the infrared region emitted from the same object (surface), as shown in FIG. The image formation position of the image subject light and the image formation position of the focus state detection object light are usually not the same.
[0019]
Therefore, subject light from an object (surface) at a shooting distance to be focused, that is, subject light from an object at a distance with the imaging surface (focus plane P) of the image pickup device for image formation as an imaging position, enters the photographing lens. When it is assumed that the light is incident, the AF master lens ML is configured such that the imaging position of the focus state detection subject light matches the imaging position (the position of the imaging surface) of the focus state
[0020]
In addition, for image subject light in the visible light region, even when the position of the zoom lens ZL changes and the focal length of the photographic lens changes, the photographic lens is designed to capture the image of the image sensor. The distance to the object whose surface is the imaging position is not changed. That is, even if the focal length of the photographing lens is changed, the photographing distance to the object to be focused does not change, and the imaging position of the subject light for video from the object coincides with the imaging position of the imaging element for video.
[0021]
On the other hand, for the focus state detection subject light in the infrared region, when the position of the zoom lens ZL changes and the focal length of the photographing lens changes, the imaging position changes. For example, FIG. 3 exemplifies the shift amount of the imaging position of the focus state detection subject light in the infrared region with respect to the imaging position of the image subject light in the visible light region. As shown in FIG. The imaging position of the detection subject light varies depending on the focal length.
[0022]
For this reason, the setting position of the AF master lens ML is corrected based on the focal length of the photographing lens (setting position of the zoom lens ZL), and even if the focal length of the photographing lens changes. The image formation position of the focus state detection subject light from the object at the in-focus shooting distance coincides with the image pickup position of the focus state detection image sensor.
[0023]
Note that the wavelength region used as the focus state detection subject light may be limited by an optical filter, a lens material, a lens coat, or the like so that the imaging position does not vary greatly depending on subject conditions. You may make it use the imaging element for a focus state detection of a characteristic with low sensitivity with respect to the light of a wavelength range.
[0024]
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
For the iris I, generally, a command signal for instructing the setting position (aperture value) of the iris I is given to the
[0028]
On the other hand, the
[0029]
Here, the position correction of the AF master lens ML based on the setting position of the zoom lens ZL (focal length of the photographing lens) will be described. The
[0030]
Next, auto focus will be described. In this system, an auto-return type AF switch S1 that is normally turned off is provided. When the AF switch S1 is turned off, manual focus (hereinafter referred to as MF) is selected. The cameraman can adjust the focus by MF by operating a predetermined operation member provided in the
[0031]
On the other hand, once the AF switch S1 is turned on, the focus mode is switched from MF to auto focus (hereinafter referred to as AF), AF is executed only once by the processing of the
[0032]
Here, the
[0033]
FIG. 1 shows a focus evaluation value generation circuit. From a video signal acquired from the focus state
[0034]
When the AF switch S1 is turned on, the
[0035]
Next, the processing procedure during AF in the
[0036]
First, after performing required initial settings (step S10), the
[0037]
If it is determined as YES in step S22, the
[0038]
Then, after executing processing other than AF (step S34), the processing from the above step S16 is repeated until it is determined that the in-focus state is obtained in step S28.
[0039]
As described above, in the above embodiment, whether or not the focus evaluation value is maximum at the current position of the focus lens FL (whether in-focus is obtained) or the in-focus position by wobbling the AF master lens ML. Is infinite or close to the current position of the focus lens FL, but it does not perform wobbling, but multiple focus state detection images arranged at different optical path lengths The present invention can also be applied to a contrast method using an element. In this method, a focus evaluation value is obtained for each video signal based on a plurality of video signals obtained from a plurality of focus state detection imaging elements having different optical path lengths in the same manner as in the above embodiment, and those focus evaluation values are obtained. Whether the focus lens FL is in focus at the current position of the focus lens FL, and if not in focus, the focus position is infinite or close to the current position of the focus lens FL. Is judged. In this case, when light in a wavelength region other than the visible light region, for example, in the infrared region, is used as the focus state detection subject light, for example, the focus state detection from the object at the photographing distance to be focused. Adjust the focusing position detection subject light imaging position so that the positional relationship between the imaging position of the subject light and each of the imaging positions of the multiple focus state detection imaging elements does not vary depending on the focal length of the photographic lens. To do.
[0040]
In the above-described embodiment, the case where the imaging position of the focus state detection subject light fluctuates depending on the focal length of the photographing lens is described. However, the present invention is not limited to this. The correction position of the AF master lens ML may be determined in consideration of the aperture value and the focus position.
[0041]
In the above embodiment, the relative position relationship between the imaging position of the focus state detection subject light and the imaging position of the focus state detection image sensor is adjusted by adjusting the setting position of the AF master lens ML. However, the present invention is not limited to this, and the imaging position of the focus state detection imaging element may be adjusted.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the autofocus system of the present invention, subject light having a wavelength region different from the visible light region used for video is used as subject light used for autofocus. By branching the subject light, it is possible to prevent a problem that the amount of the subject light for video is insufficient. In addition, by adjusting the imaging position of the autofocus subject light or the imaging position of the autofocus imaging means in accordance with the focal length of the photographing lens, subject light in a wavelength region other than visible light is changed to autofocus subject light. In this case, it is possible to prevent the inconvenience that the imaging position is changed depending on the focal length of the photographing lens and the focusing accuracy is lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical system of a television camera system to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a difference in image formation position between image subject light in a visible light region and focus state detection subject light in an infrared region.
FIG. 3 is a diagram exemplifying a shift amount of an imaging position of focus state detection subject light in an infrared region with respect to an imaging position of image subject light in a visible light region.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the lens apparatus.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure at the time of AF in the
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記オートフォーカス用被写体光分岐手段により分岐されたオートフォーカス用被写体光を撮像して被写体の画像情報を電気信号として取得するオートフォーカス用撮像手段と、
前記オートフォーカス用撮像手段により取得された被写体の画像情報に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦位置となるように制御するフォーカス制御手段と、
前記撮影レンズの焦点距離が変更可能な場合において、前記映像用撮像手段に対して合焦する撮影距離の物体からの前記オートフォーカス用被写体光の結像位置と前記オートフォーカス用撮像手段の撮像位置との相対的な位置関係が、前記焦点距離の変更によって変動しないように、前記撮影レンズの焦点距離に基づいて、前記オートフォーカス用被写体光の光路上に配置された所定のレンズの位置を調整することにより前記結像位置を調整し、又は、前記撮像位置を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。Autofocus subject light branching means for branching autofocus subject light in a predetermined wavelength region different from the visible light region into an optical path different from the optical path from the optical path for guiding the subject light incident on the photographing lens to the image pickup means;
Imaging means for autofocus that captures the subject light for autofocus branched by the subject light branching means for autofocus and acquires image information of the subject as an electrical signal;
Focus control means for controlling the focus of the photographing lens to be a focus position based on image information of the subject acquired by the autofocus imaging means;
When the focal length of the photographic lens can be changed, the imaging position of the autofocus subject light from the object at the photographic distance focused on the video imaging means and the imaging position of the autofocus imaging means The position of a predetermined lens arranged on the optical path of the subject light for autofocus is adjusted based on the focal length of the photographing lens so that the relative positional relationship with the lens does not fluctuate due to the change of the focal length Adjusting the imaging position by adjusting, or adjusting means for adjusting the imaging position;
Autofocus system comprising the.
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