JP2003270519A - ピント状態検出装置 - Google Patents

ピント状態検出装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ピント状態検出用被写体光の結像位置を変え
て、一対のピント状態検出用撮像素子の評価値を取得す
ることにより、迅速かつ正確な合焦検出が可能なピント
状態検出装置を提供する。 【解決手段】ピント状態検出用被写体光の結像位置は、
結像位置変更レンズ26を光軸O´に沿って前後移動さ
せることにより移動する。結像位置を至近側あるいは無
限遠側に移動させたときに第1ピント状態検出用撮像素
子Aから得られる評価値と、結像位置を無限遠側あるい
は至近側に移動させたときに第2ピント状態検出用撮像
素子Aから得られる評価値とを比較してピント状態を検
出することにより、光路長差を変更してピント状態を検
出するのと同じ効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はピント状態検出装置
に係り、特に光路長に差を設けて配設された複数のピン
ト状態検出用撮像素子で撮像された画像に基づいて撮影
レンズのピント状態を検出するピント状態検出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来よりビデオカメラ等のオートフォー
カス(AF)の方式として山登り方式と呼ばれる合焦検
出方式が知られている。この山登り方式は撮像素子から
得られる映像信号(輝度信号)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
て評価値とし、フォーカスレンズを駆動して焦点を移動
させながら、この評価値が最大となる点を検出して合焦
状態を得ようとするものである。
【0003】しかしながら、この山登り方式はフォーカ
スレンズを駆動させながら評価値が最大となる点を検出
しなければならないため、合焦に対する反応速度が遅い
という欠点がある。
【0004】そこで、このような山登り方式の欠点を解
消するために、特開昭55−76312号公報、特公平
7−60211号公報等では、光路長の異なる複数の撮
像素子を用いて撮影レンズのピント状態(前ピン、後ピ
ン、合焦)を検出する方法が提案されている。この方法
は、映像用の画像を撮像する映像用撮像素子よりも光路
長が長くなる位置と短くなる位置に一対のピント状態検
出用撮像素子を配置し、この一対のピント状態検出用撮
像素子から得られる映像信号から評価値を求めて比較す
ることにより、その評価値の大小関係から映像用撮像素
子の撮像面におけるピント状態を検出するものである。
この方法によれば、合焦か否かを判断できるだけでなく
前ピンか後ピンかも判断できるため、合焦に対する反応
速度が速いという利点がある。
【0005】また、従来よりビデオカメラ等における合
焦検出方式の一つとしてウォブリング法と呼ばれる合焦
検出方式が知られている。このウォブリング法は、フォ
ーカスレンズ又は撮像素子を周期的に振動(ウォブリン
グ)させ、そのときの焦点評価値の変動の様子からピン
ト状態を検出するというものである。
【0006】しかしながら、このウォブリング法は撮像
素子等のウォブリングによって画質が低下するという欠
点がある。
【0007】そこで、このようなウォブリング法の欠点
を解消するために、特開平8−50227号公報では、
映像用撮像素子に入射される被写体光の光路とは別の分
岐光路を形成し、その分岐光路の被写体光を映像用撮像
素子とは別のピント状態検出用撮像素子に入射させ、そ
のピント状態検出用撮像素子を光軸方向にウォブリング
させることにより、ピント状態を検出する方法を提案し
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
55−76312号公報や特公平7−60211号公報
等に開示された一対のピント状態検出用撮像素子を用い
たピント状態の検出方法では、撮影レンズのピント位置
が合焦位置から大きく離れている場合、各ピント状態検
出用撮像素子から得られる評価値の差がなくなり、ピン
ト状態の検出ができなくなるという欠点がある。
【0009】一方、特開平8−50227号公報に開示
されたウォブリング法の場合、ウォブリングの振幅を大
きくすれば、撮影レンズのピント位置が合焦位置から大
きく離れている場合であってもピント状態の検出ができ
るが、ウォブリングの振幅が大きくなると、合焦検出に
時間がかかるという欠点がある。
【0010】また、評価値は撮影レンズの絞り値(Fナ
ンバー)に応じて変動し、絞り値が大きい場合には一対
のピント状態検出用撮像素子の光路長差を広く取ったほ
うが精度の高い検出が可能になるが、特開昭55−76
312号公報や特公平7−60211号公報等に開示さ
れたピント状態の検出方法では、一対のピント状態検出
用撮像素子の光路長差が固定とされているため、絞り値
に応じた高精度なピント状態の検出ができないという欠
点がある。
【0011】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、迅速かつ正確な合焦検出が可能なピント状態検
出装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
前記目的を達成するために、撮影レンズを通って映像用
撮像素子に入射する映像用被写体光からピント状態検出
用被写体光を分離し、該ピント状態検出用被写体光を光
分割手段で分割して、前記映像用撮像素子よりも光路長
が所定量長くなる位置と短くなる位置とに配置された一
対のピント状態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピ
ント状態検出用撮像素子で撮像された映像信号から被写
体像の鮮鋭度を示す評価値を求めて、求めた評価値同士
を比較することにより、前記撮影レンズのピント状態を
検出するピント状態検出装置において、前記ピント状態
検出用被写体光の光軸上に配置され、光軸方向に沿って
前後移動されることにより、前記被写体像の結像位置を
移動させる結像位置変更レンズと、前記結像位置変更レ
ンズを前記ピント状態検出用被写体光の光軸に沿って前
後移動させる移動手段と、を備え、必要に応じて前記結
像位置変更レンズを前後等距離移動させ、該結像位置変
更レンズを前方向に移動させたときに一方のピント状態
検出用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動さ
せたときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られ
る評価値とを比較して、前記撮影レンズのピント状態を
検出することを特徴とするピント状態検出装置を提供す
る。
【0013】本発明によれば、結像位置変更レンズを前
方向に移動させたときに一方のピント状態検出用撮像素
子から得られる評価値と、後方向に移動させたときに他
方のピント状態検出用撮像素子から得られる評価値とを
比較してピント状態を検出することにより、各ピント状
態検出用撮像素子の光路長を変更してピント状態を検出
するのと同じ効果が得られる。これにより、絞り値やA
F精度等に応じて最適な光路長に設定してピント状態の
検出を行うことができ、常に高精度なピント状態の検出
を行うことができる。また、一対のピント状態検出用撮
像素子を用いてピント状態の検出を行うので、結像位置
変更レンズを移動させる場合であっても、その移動量は
少ないもので済み、迅速な検出を行うことができる。
【0014】また、請求項2に係る発明は前記目的を達
成するために、撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
ト状態検出装置において、前記一対のピント状態検出用
撮像素子を前記光分割手段に入射するピント状態検出用
撮像素子の光軸に沿って前後移動させる移動手段を備
え、必要に応じて前記一対のピント状態検出用撮像素子
を前後等距離移動させ、該一対のピント状態検出用撮像
素子を前方向に移動させたときに一方のピント状態検出
用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動させた
ときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られる評
価値とを比較して、前記撮影レンズのピント状態を検出
することを特徴とするピント状態検出装置を提供する。
【0015】本発明によれば、一対のピント状態検出用
撮像素子を前方向に移動させたときに一方のピント状態
検出用撮像素子から得られる評価値と、後方向に移動さ
せたときに他方のピント状態検出用撮像素子から得られ
る評価値とを比較してピント状態を検出することによ
り、各ピント状態検出用撮像素子の光路長を変更してピ
ント状態を検出するのと同じ効果が得られる。これによ
り、絞り値やAF精度等に応じて最適な光路長に設定し
てピント状態の検出を行うことができ、常に高精度なピ
ント状態の検出を行うことができる。また、一対のピン
ト状態検出用撮像素子を用いてピント状態の検出を行う
ので、一対のピント状態検出用撮像素子を移動させる場
合であっても、その移動量は少ないもので済み、迅速な
検出を行うことができる。
【0016】また、請求項3に係る発明は前記目的を達
成するために、前記結像位置変更レンズ又は前記一対の
ピント状態検出用撮像素子は、前記撮影レンズの絞り値
に応じて前後移動されることを特徴とする請求項1又は
2に記載のピント状態検出装置を提供する。
【0017】本発明によれば、一対のピント状態検出用
撮像素子の光路長差を絞り値に応じて最適なものに設定
することができるので、いかなる状況下においても常に
高精度なピント状態の検出を行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係るピント状態検出装置の好ましい実施の形態について
詳説する。
【0019】図1は、本発明に係るピント状態検出装置
が適用されたテレビカメラシステムの構成図である。同
図に示すように、このテレビカメラシステムはカメラ本
体10と撮影レンズ12とで構成されている。
【0020】カメラ本体10には、放映用の映像を撮影
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
要の回路等が備えられている。撮影レンズ12は、この
カメラ本体10のマウント部に着脱自在に装着される。
【0021】撮影レンズ12の光学系には、一般的に知
られているように、フォーカスレンズ群16、ズームレ
ンズ群18、アイリス20、リレーレンズ群22等が配
置されている。
【0022】リレーレンズ群22は、前側リレーレンズ
22Aと後側リレーレンズ22Bとで構成され、その前
側リレーレンズ22Aと後側リレーレンズ22Bとの間
には、ピント状態検出用の被写体光を映像用撮像素子に
入射する被写体光から分離するためのハーフミラー24
が配置されている。このハーフミラー24は、撮影レン
ズ12の光軸Oに対して略45度傾斜して設置されてお
り、前側リレーレンズ22Aを通過した被写体光を直角
に反射して、映像用被写体光から分離する。
【0023】ハーフミラー24を透過した被写体光は、
映像用被写体光として撮影レンズ12の後端側から射出
されたのち、カメラ本体10の撮像部14に入射され
る。撮像部14の構成については省略するが、撮像部1
4に入射された被写体光は、たと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12の光軸O上に示したものであ
る。
【0024】一方、ハーフミラー24で反射された被写
体光は、ピント状態検出用被写体光として光軸Oに対し
て垂直な光軸O´に沿って進行し、結像位置変更レンズ
26を介してピント状態検出部28に入射する。
【0025】ピント状態検出部28は、ピント状態検出
用被写体光を3等分割するビームスプリッタ30と、そ
のビームスプリッタ30で3等分割されたピント状態検
出用被写体光が入射される3つのピント状態検出用撮像
素子A、B、Cとで構成されている。
【0026】ビームスプリッタ30は、3つのプリズム
30A、30B、30Cによって構成されている。上述
したようにハーフミラー24によって映像用被写体光か
ら分離されたピント状態検出用被写体光は光軸O′に沿
って進行し、まず、第1プリズム30Aに入射される。
そして、この第1プリズム30Aのハーフミラー面30
aで反射光と透過光とに分割される。このうち反射光は
第1ピント状態検出用撮像素子Aに入射され、透過光は
第2プリズム30Bに入射される。
【0027】第2プリズム30Bに入射された透過光
は、第2プリズム30Bのハーフミラー面30bで更に
反射光と透過光とに分割される。このうち反射光は第2
ピント状態検出用撮像素子Bに入射され、透過光は第3
プリズム30Cに入射される。そして、第3プリズム3
0Cに入射された透過光は、その第3プリズム30Cを
透過して第3ピント状態検出用撮像素子Cに入射され
る。
【0028】以上のようにビームスプリッタ30は、映
像用被写体光から分離されたピント状態検出用被写体光
を3等分割し、分割した各ピント状態検出用被写体光を
それぞれピント状態検出用撮像素子A、B、Cに入射さ
せる。なお、各ピント状態検出用撮像素子A、B、Cは
カラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の
形態では白黒画像を撮像するCCDであるものとする。
【0029】図2は、各ピント状態検出用撮像素子A、
B、Cに入射する被写体光の光軸を同一直線上に表した
ものである。
【0030】同図に示すように、各ピント状態検出用撮
像素子A、B、Cに入射するピント状態検出用被写体光
は、第1ピント状態検出用撮像素子Aの光路長が最も短
く、第2ピント状態検出用撮像素子Bの光路長が最も長
い。そして、第3ピント状態検出用撮像素子Cの光路長
は、第1ピント状態検出用撮像素子Aと第2ピント状態
検出用撮像素子Bの光路長の中間の長さとなっている。
すなわち、第1ピント状態検出用撮像素子Aの撮像面と
第2ピント状態検出用撮像素子Bの撮像面は、それぞれ
第3ピント状態検出用撮像素子Cの撮像面に対して前後
等距離の位置に平行に配置されている。
【0031】また、この第3ピント状態検出用撮像素子
Cの撮像面は、カメラ本体10のピント面Pと共役の関
係にあり、撮影レンズ12に入射した被写体光に対する
光路長がカメラ本体10に設けられた映像用撮像素子の
撮像面と一致している。すなわち、第3ピント状態検出
用撮像素子Cは、映像用撮像素子と光学的に等価な位置
に配置されており、その前後等距離の位置に第1ピント
状態検出用撮像素子Aの撮像面と第2ピント状態検出用
撮像素子Bの撮像面が配置されている。
【0032】結像位置変更レンズ26は、撮影レンズ1
2の合焦時にピント状態検出用被写体光が第3ピント状
態検出用撮像素子Cの撮像面上に結像するように作用す
る。この結像位置変更レンズ26は、結像位置変更レン
ズ駆動機構32によって光軸O´に沿って前後移動さ
れ、これにより、ピント状態検出用被写体光の結像位置
を移動させる。すなわち、通常、結像位置変更レンズ2
6は「基準位置」に位置しており、この基準位置では、
映像用被写体光と光学的に同じ位置にピント状態検出用
被写体光を結像させる。したがって、結像位置変更レン
ズ26が基準位置に位置している場合、撮影レンズ12
で撮影された被写体像が映像用撮像素子の撮像面上に結
像されると、第3ピント状態検出用撮像素子Cの撮像面
上にも同じ被写体像が結像される。そして、この基準位
置から光軸O´に沿って前後移動されることにより、ピ
ント状態検出用被写体光の結像位置を可変させる。
【0033】結像位置変更レンズ駆動機構32は、図1
に示すように、ラック32A、ピニオン32B、結像位
置変更モータ32C、結像位置変更モータ駆動回路32
D、結像位置変更用ポテンショメータ32E等で構成さ
れている。結像位置変更レンズ26を光軸O´に沿って
前後移動自在に保持する保持するレンズ枠26Aにはラ
ック32Aが連結されており、このラック32Aに噛み
合わされたピニオン32Bを結像位置変更モータ32C
で駆動することにより、結像位置変更レンズ26が光軸
O´に沿って前後移動する。
【0034】なお、結像位置変更モータ32Cは、結像
位置変更モータ駆動回路32Dからの駆動信号に基づき
作動し、結像位置変更モータ駆動回路32Dは、信号処
理部34から出力される制御信号に基づいて結像位置変
更モータ32Cを駆動する。また、結像位置変更用ポテ
ンショメータ32Eは、結像位置変更レンズ26の位置
を検出し、その位置データをA/D変換器44を信号処
理部34に出力する(図3参照)。
【0035】各ピント状態検出用撮像素子A、B、Cで
撮像された画像は信号処理部34に出力され、信号処理
部34は、後述するように、各ピント状態検出用撮像素
子A、B、Cから取得した映像信号に基づいて撮影レン
ズ12のピント状態を検出する。そして、その検出した
ピント状態に基づいてフォーカスモータ駆動回路36に
制御信号を出力し、撮影レンズ12のフォーカスをAF
制御する。
【0036】なお、通常、撮影レンズ12はマニュアル
フォーカス(MF)によりフォーカスが制御され、AF
スイッチ48がONにされた場合にのみAF制御が行わ
れる。
【0037】ここで、MF時、信号処理部34は、フォ
ーカスデマンド38の操作に基づいてフォーカスモータ
駆動回路36に制御信号を出力し、撮影レンズ12のフ
ォーカスを制御する。このフォーカスデマンド38は、
回動自在に設けられたフォーカスノブ(不図示)の回転
操作量に応じてフォーカスレンズ16の移動位置を指令
するフォーカスデマンドデータを信号処理部34に出力
する。信号処理部34は、図3に示すように、このフォ
ーカスデマンド38からのフォーカスデマンドデータを
CPU46に取り込む。CPU46は、取り込んだフォ
ーカスデマンドデータと、フォーカス用ポテンショメー
タ42からA/D変換器44を介して入力されるフォー
カスレンズ16の位置データとに基づいてフォーカスレ
ンズ16の移動速度を演算し、D/A変換器64を介し
てフォーカスモータ駆動回路36にフォーカスモータ4
0の制御信号を出力する。
【0038】また、信号処理部34は、撮影レンズ12
のズームを操作するズームデマンド50の操作情報に基
づいてズームモータ駆動回路52に制御信号を出力し、
撮影レンズ12をズーム制御する。このズームデマンド
50は、回動自在に設けられたズームリングの回転方向
と回転量に応じてズームレンズ18の移動速度を指令す
るズームデマンドデータを信号処理部34に出力する。
信号処理部34は、このズームデマンドデータをA/D
変換器44を介してCPU46に取り込む。CPU46
は、取り込んだズームデマンドデータと、ズーム用ポテ
ンショメータ54からA/D変換器44を介して入力さ
れるズームレンズ18の位置データとに基づいてズーム
レンズ18の移動量を演算し、D/A変換器64を介し
てズームモータ駆動回路52にズームモータ56の制御
信号を出力する。
【0039】さらに、信号処理部34のCPU46は、
アイリス用ポテンショメータ58からA/D変換器44
を介して入力される絞り値データと、カメラ本体10か
ら与えられるアイリス制御信号とに基づいてアイリスモ
ータ62の駆動量を演算し、D/A変換器64を介して
アイリスモータ制御回路60にアイリスモータ62の制
御信号を出力する。
【0040】次に、信号処理部34におけるピント状態
の検出の処理について説明する。図3に示すように、各
ピント状態検出用撮像素子A、B、Cで撮像された被写
体の画像は、それぞれ所定形式のビデオ信号として出力
され、ハイパスフィルタ70A〜70C、A/D変換器
72A〜72C、ゲート回路74A〜74C、加算器7
6A〜76Cによって画像の鮮鋭度(画像のコントラス
ト)を示す評価値VA、VB 、VC の信号に変換されて
CPU46に入力される。
【0041】ここで、評価値VA 〜VC を求めるまでの
処理を説明すると、本実施の形態におけるピント状態検
出用撮像素子A〜Cは、いずれも白黒画像を撮影するC
CDであることから、各ピント状態検出用撮像素子A〜
Cから出力されるビデオ信号は、それぞれの画面を構成
する各画素の輝度を示す輝度信号である。
【0042】各ピント状態検出用撮像素子A〜Cから出
力されたビデオ信号は、まず、ハイパスフィルタ70A
〜70Cに入力されて、その高域周波数成分が抽出され
る。ハイパスフィルタ70A〜70Cで抽出された高域
周波数成分の信号は、A/D変換器72A〜72Cによ
ってデジタル信号に変換される。そして、各ピント状態
検出用撮像素子A〜Cにより撮像された画像の1画面分
(1フィールド分)のデジタル信号のうち所定のフォー
カスエリア内(たとえば画面中央部分)の画素に対応す
るデジタル信号のみがゲート回路74A〜74Cによっ
て抽出され、抽出された範囲のデジタル信号の値が加算
器76A〜76Cによって加算される。これにより、所
定のフォーカスエリア内におけるビデオ信号の高域周波
数成分の値の総和が求められ、求められた値が値が所定
のフォーカスエリア内における画像の鮮鋭度の高低を示
す評価値VA 〜VC となる。
【0043】なお、各ピント状態検出用撮像素子A〜C
やゲート回路74A〜74C等の各回路には、図示しな
い同期信号発生回路から各種同期信号が与えられて各回
路の処理の同期が図られている。また、CPU46に
は、同期信号発生回路からビデオ信号の1フィールドご
との垂直同期信号(V信号)が与えられている。
【0044】CPU46は、以上のようにして得られた
評価値VA 〜VC に基づいて、映像用撮像素子の撮像面
(ピント面P)に対する撮影レンズ12の現在のピント
状態を検出する。
【0045】次に、このCPU46による撮影レンズ1
2のピント状態の検出方法について説明する。
【0046】図4は横軸に撮影レンズ12のフォーカス
位置、縦軸に評価値をとり、ある被写体を撮影した際の
フォーカス位置に対する評価値の様子を示した図であ
る。曲線SA 、SB 、SC は、それぞれピント状態検出
用撮像素子A、B、Cから得られる評価値をフォーカス
位置に対して示したものである。なお、結像位置変更レ
ンズ26は「基準位置」に位置しているものとする。
【0047】ここで、第3ピント状態検出用撮像素子C
は、映像用撮像素子と光学的に同じ位置に配置されてい
ることから、同図において、曲線SC の評価値が最大
(極大)となる位置F3が合焦位置となる。
【0048】撮影レンズ12のフォーカス位置が合焦位
置F3に設定された場合、各ピント状態検出用撮像素子
A〜Cから得られる評価値は各曲線SA 〜SC の位置F
3に対応する値VA3、VB3、VC3となる。図4に示すよ
うに、この場合、各評価値の関係は第1ピント状態検出
用撮像素子Aから得られる評価値VA5と第2ピント状態
検出用撮像素子Bから得られる評価値VB3が同値とな
り、第3ピント状態検出用撮像素子Cから得られる評価
値VC3が異なる値となる(VA3=VB3、VA3≠V C3、V
B3≠VC3)。したがって、このように第1ピント状態検
出用撮像素子Aから得られる評価値VA3と第2ピント状
態検出用撮像素子Bから得られる評価値V B3とが同値
で、かつ、第3ピント状態検出用撮像素子Cから得られ
る評価値VC3が、これらの値と異なる場合は、撮影レン
ズ12のフォーカス位置が合焦位置F3に設定された状
態であることが分かる。
【0049】一方、撮影レンズ12のフォーカス位置
が、合焦位置F3よりも至近側の位置F2に設定された
場合、各ピント状態検出用撮像素子A〜Cから得られる
評価値は各曲線SA 〜SC の位置F2に対応する値
A2、VB2、VC2となる。図4に示すように、この場
合、第1ピント状態検出用撮像素子Aから得られる評価
値VA2と第2ピント状態検出用撮像素子Bから得られる
評価値VB2の関係は、第1ピント状態検出用撮像素子A
から得られる評価値VA2の方が第2ピント状態検出用撮
像素子Bから得られる評価値VB2よりも大きくなる(V
A2>VB2)。したがって、このように第1ピント状態検
出用撮像素子Aから得られる評価値VA2の方が第2ピン
ト状態検出用撮像素子Bから得られる評価値VB2よりも
大きい場合は、撮影レンズ12のフォーカス位置が合焦
位置F3よりも至近側に設定された状態、すなわち、前
ピンの状態であることが分かる。
【0050】また、撮影レンズ12のフォーカス位置が
合焦位置F3よりも無限遠側の位置F4に設定された場
合、各ピント状態検出用撮像素子A〜Cから得られる評
価値は、各曲線SA 〜SC の位置F4に対応する値
A4、VB4、Vc4となる。図4に示すように、この場
合、第1ピント状態検出用撮像素子Aから得られる評価
値V A4と第2ピント状態検出用撮像素子Bから得られる
評価値VB4の関係は、第1ピント状態検出用撮像素子A
から得られる評価値VA4よりも第2ピント状態検出用撮
像素子Bから得られる評価値VB4の方が小さくなる。し
たがって、このように第1ピント状態検出用撮像素子A
から得られる評価値VA4の方が第2ピント状態検出用撮
像素子Bから得られる評価値VB4よりも小さい場合は、
撮影レンズ12のフォーカス位置が合焦位置F3よりも
無限遠側に設定された状態、すなわち、後ピンの状態で
あることが分かる。
【0051】これに対して、撮影レンズ12のフォーカ
ス位置が、位置F2よりも更に至近側の位置F1に設定
された場合、第1ピント状態検出用撮像素子Aから得ら
れる評価値VA1と第2ピント状態検出用撮像素子Bから
得られる評価値VB1が同値になるが、この場合、第3ピ
ント状態検出用撮像素子Cから得られる評価値VC1も同
値になるので(VA1=VB1=VC1)、このように各ピン
ト状態検出用撮像素子A〜Cから得られる評価値VA1
C1が全て同値の場合は、撮影レンズ12のフォーカス
位置が合焦位置F3から大幅にズレた状態(大きくボケ
た状態)であることが分かる。
【0052】同様に撮影レンズ12のフォーカス位置
が、位置F4よりも更に無限遠側の位置F5に設定され
た場合、第1ピント状態検出用撮像素子Aから得られる
評価値VA5と第2ピント状態検出用撮像素子Bから得ら
れる評価値VB5が同値になるが、この場合、第3ピント
状態検出用撮像素子Cから得られる評価値VC5も同値に
なるので(VA5=VB5=VC5)、このように各ピント状
態検出用撮像素子A〜Cから得られる評価値VA5〜VC5
が全て同値の場合は、撮影レンズ12のフォーカス位置
が合焦位置F3から大幅にズレた状態(大きくボケた状
態)であることが分かる。
【0053】ところで、上記のように各ピント状態検出
用撮像素子A〜Cから得られる評価値VA 〜VC が全て
同値となった場合、フォーカス位置が合焦位置から大幅
にズレた状態にあることは検出できるが、どちらの方向
にどれだけズレているかの検出は行うことができない。
このような場合は、第1ピント状態検出用撮像素子Aと
第2ピント状態検出用撮像素子Bを第3ピント状態検出
用撮像素子Cに対してより光路長が短くなる位置と長く
なる位置に設置し、両者の光路長の差を広げることによ
り、検出が可能になる。
【0054】たとえば、図5に示すように、2つのピン
ト状態検出用撮像素子D、Eを第1ピント状態検出用撮
像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素子Bよりも光路
長が短くなる位置と長くなる位置とに設置すると、各ピ
ント状態検出用撮像素子D、Eから得られる評価値は、
図6に示す曲線SD 、SE のようになる。
【0055】いま、撮影レンズ12のフォーカス位置が
合焦位置よりも大幅に離れた至近側の位置F6に設定さ
れたとすると、ピント状態検出用撮像素子A、Bから得
られる評価値は、各曲線SA 〜SE の位置F6に対応す
る値VA6〜VE6となる。この場合、第1ピント状態検出
用撮像素子Aから得られる評価値VA6と第2ピント状態
検出用撮像素子VB6から得られる評価値は共に同値とな
り、ピント状態を検出することはできないが、ピント状
態検出用撮像素子D、Eから得られる評価値V D6、VE6
は、ピント状態検出用撮像素子Dから得られる評価値V
D6の方がピント状態検出用撮像素子Eから得られる評価
値VE6よりも大きくなる。したがって、この評価値
D6、VE6を比較することにより、撮影レンズ12のフ
ォーカス位置が合焦位置よりも至近側に設定された状態
であることが分かる。
【0056】このように、2つのピント状態検出用撮像
素子の間隔を広げることにより、フォーカス位置が合焦
位置よりも大幅にずれている場合であってもピント状態
の検出を行うことができる。
【0057】しかしながら、本実施の形態の第1ピント
状態検出用撮像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素子
Bは一定位置に固定されているため、設置間隔(光路長
の差)を広げることはできない。
【0058】そこで、次のように結像位置変更レンズ2
6でピント状態検出用被写体光の結像位置をずらすこと
で擬似的にピント状態検出用撮像素子A、Bの間隔を広
げる(光路長の差を広げる)。具体的には次のように行
う。
【0059】図7は、ある被写体を撮影した際のフォー
カス位置に対する各ピント状態検出素子A、B、Cの評
価値の様子を示した図である。同図において、実線でし
た曲線SA 〜SC が、それぞれピント状態検出用撮像素
子A、B、Cの評価値をフォーカス位置に対して示した
ものである。
【0060】いま、撮影レンズ12のフォーカス位置が
位置Fにあるものとすると、各ピント状態検出用撮像素
子A〜Cから得られる評価値は、各曲線SA 〜SC の位
置Fに対応する値VA 、VB 、Vc となる。
【0061】ここで、第1ピント状態検出用撮像素子A
を光路長がXだけ短くなる位置に移動させ、第2ピント
状態検出用撮像素子Bを同じく光路長がXだけ長くなる
位置に移動させたと仮定する(以下、光路長がXだけ短
くなる位置に移動させた第1ピント状態検出用撮像素子
Aを第1ピント状態検出用撮像素子A−とし、光路長が
Xだけ長くなる位置に移動させた第2ピント状態検出用
撮像素子Bを第2ピント状態検出用撮像素子B+とす
る。)。このとき各ピント状態検出用撮像素子A−、B
+から得られる評価値は、図7に破線で示した曲線
A-、SB+のようになる。この場合、撮影レンズ12の
フォーカス位置が位置Fにあるとすると、ピント状態検
出用撮像素子A−、B+から得られる評価値は、それぞ
れ各曲線SA-、SB+の位置Fに対応する値VA-、VB+
なる。
【0062】このようにピント状態検出用撮像素子A、
Bを移動させたときとの評価値と同じ評価値をピント状
態検出用被写体光の結像位置をずらすことで取得する。
【0063】図7に示すように、まず、結像位置変更レ
ンズ26を移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像
位置を位置Fから距離Xだけ至近側に近づけた位置F−
Xに移動させる。そして、この位置で第2ピント状態検
出用撮像素子Bから得られる評価値を取得する(第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値は取得しない)。こ
のとき、第2ピント状態検出用撮像素子Bから得られる
評価値は、曲線SB の位置F−Xに対応する値VBXとな
る。この値は第2ピント状態検出用撮像素子Bを光路長
がXだけ長くなる位置に移動させたときに得られる評価
値VB+(第2ピント状態検出用撮像素子B+から得られ
る評価値VB+)と同値になる(VBX=V B+)。
【0064】次に、結像位置変更レンズ26を逆方向に
移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置
fから距離Xだけ無限遠側に遠ざけた位置F+Xに移動
させる。そして、この位置で第1ピント状態検出用撮像
素子Aの評価値を取得する(第2ピント状態検出用撮像
素子Bの評価値は取得しない)。このとき、第1ピント
状態検出用撮像素子Aから得られる評価値は曲線SA
位置F+Xに対応する値VAXとなり、この値は第1ピン
ト状態検出用撮像素子Aを光路長がXだけ短くなる位置
に移動させたときに得られる評価値(第1ピント状態検
出用撮像素子A−から得られる評価値VA-)と同値にな
る(VAX=VA-)。
【0065】このように、ピント状態検出用被写体光の
結像位置を前後等距離移動させ、各位置で片方ずつの評
価値を取得することにより、あたかもピント状態検出用
撮像素子A、Bの光路長差を広げて評価値を取得したの
と同じ効果を得ることができる。
【0066】上記の例は、ピント状態検出用撮像素子
A、Bの光路長差を広げる場合の例であるが、逆に狭め
ることもできる。この場合は次のように各評価値を取得
する。
【0067】図8は、ある被写体を撮影した際のフォー
カス位置に対する各ピント状態検出素子A、B、Cの評
価値の様子を示した図である。同図において、実線でし
た曲線SA 〜SC が、それぞれピント状態検出用撮像素
子A〜Cの評価値をフォーカス位置に対して示したもの
である。
【0068】いま、撮影レンズ12のフォーカス位置が
位置Fにあるものとすると、各ピント状態検出用撮像素
子A〜Cから得られる評価値は、各曲線SA 〜SC の位
置Fに対応する値VA 、VB 、Vc となる。
【0069】ここで、第1ピント状態検出用撮像素子A
を光路長がXだけ長くなる位置に移動させ、第2ピント
状態検出用撮像素子Bを同じく光路長がXだけ短くなる
位置に移動させたと仮定する(以下、光路長がXだけ長
くなる位置に移動させた第1ピント状態検出用撮像素子
Aを第1ピント状態検出用撮像素子A+とし、光路長が
Xだけ短くなる位置に移動させた第2ピント状態検出用
撮像素子Bを第2ピント状態検出用撮像素子B−とす
る。)。このとき、各ピント状態検出用撮像素子A+、
B−から得られる評価値は、図8に破線で示した曲線S
A+、SB-のようになる。この場合、撮影レンズ12のフ
ォーカス位置が位置Fにあるとすると、ピント状態検出
用撮像素子A+、B−から得られる評価値は、それぞれ
各曲線SA+、SB-の位置Fに対応する値VA+、VB-とな
る。
【0070】まず、結像位置変更レンズ26を移動さ
せ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置Fから
距離Xだけ至近側に近づけた位置F−Xに移動させる。
そして、この位置で第1ピント状態検出用撮像素子Aか
ら得られる評価値を取得する(第2ピント状態検出用撮
像素子Bから得られる評価値は取得しない)。このと
き、第1ピント状態検出用撮像素子Aから得られる評価
値は曲線SA の位置F−Xに対応する値VAXとなり、こ
の値は第1ピント状態検出用撮像素子Aを光路長がXだ
け長くなる位置に移動させたときに得られる評価値(第
1ピント状態検出用撮像素子A+から得られる評価値V
A+)と同値になる(VAX=VA+)。
【0071】次に、結像位置変更レンズ26を逆方向に
移動させ、ピント状態検出用被写体光の結像位置を位置
Fから距離Xだけ無限遠側に遠ざけた位置F+Xに移動
させる。そして、この位置で第2ピント状態検出用撮像
素子Bの評価値を取得する(第1ピント状態検出用撮像
素子Aの評価値は取得しない)。このとき、第2ピント
状態検出用撮像素子Bから得られる評価値は曲線SB
位置F+Xに対応する値VBXとなる。この値は第2ピン
ト状態検出用撮像素子Bを光路長がXだけ短くなる位置
に移動させたときに得られる評価値VB-(第2ピント状
態検出用撮像素子B−から得られる評価値VB-)と同値
になる(VBX=VB-)。
【0072】このように、ピント状態検出用被写体光の
結像位置を前後等距離移動させ、各位置で片側ずつの評
価値を取得することにより、あたかもピント状態検出用
撮像素子A、Bの光路長差を狭めて評価値を取得したの
と同じ効果を得ることができる。
【0073】なお、ピント状態検出用撮像素子A、Bの
光路長差を狭めると、より多くの評価値情報を得られる
ため、より高精度なピント状態の検出が可能になる。
【0074】一方、撮影レンズ12の絞り値が大きくな
ると、評価値のピーク位置が下がり、全体としてなだら
かな曲線になることから、このような場合は逆にピント
状態検出用撮像素子A、Bの光路長差を広げた方が高精
度なピント状態の検出が可能になる。
【0075】しがたって、絞り値に応じてピント状態検
出用撮像素子A、Bの光路長差を変えることが好まし
い。以下、この絞り値に応じたフォーカス制御の処理手
順を図9に示すフローチャートに従って説明する。
【0076】図9に示すように、まず、CPU46は所
要の初期設定を行った後(ステップS10)、カメラ本
体10から与えられるアイリス制御信号に基づいて撮影
レンズ12のアイリス20を制御したり、ズームデマン
ド50からのズームデマンドデータに基づいて撮影レン
ズ12をズーム制御したり、AF以外の所要の処理を行
う(ステップS12)。
【0077】次に、CPU46はAFスイッチ48のO
N・OFFを確認する(ステップS14)。そして、A
Fスイッチ48がONになっている場合に以下のAF制
御を実施する。
【0078】まず、CPU46は、アイリス用ポテンシ
ョメータ58から撮影レンズ12の現在の絞り値データ
を取り込む(ステップS16)。そして、その取り込ん
だ絞り値データに基づいて最適な光路長差(ピント状態
検出用撮像素子Aとピント状態検出用撮像素子Bの光路
長の差)を算出する(ステップS18)。
【0079】次に、CPU46は、算出した最適光路長
差と現在の光路長差を比較する(ステップS20)。こ
の比較の結果、現在の光路長差で十分と判断した場合
は、光路長の変更は行わず、通常どおり第1ピント状態
検出用撮像素子Aから得られる評価値と第2ピント状態
検出用撮像素子Bとから得られる評価値とに基づいてピ
ント状態を検出する。
【0080】すなわち、まず第1ピント状態検出用撮像
素子Aから得られる評価値VA を取り込み(ステップS
22)、次いで、第2ピント状態検出用撮像素子Bから
得られる評価値VB を取り込む(ステップS24)。そ
して、その取り込んだ第1ピント状態検出用撮像素子A
の評価値VA と第2ピント状態検出用撮像素子Bの評価
値VB を比較し(ステップS26)、合焦状態にあるか
否かを判定する(ステップS28)。
【0081】ここで、合焦状態にあるか否かを判定は、
第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピ
ント状態検出用撮像素子Bの評価値VB との差ΔVA-B
(ΔVA-B =VA −VB )を求め、その差がゼロか否か
により判定する。そして、評価値の差ΔVA-B がゼロの
場合は合焦と判定され、ゼロでない場合は合焦状態にな
いと判定される。
【0082】この判定の結果、合焦と判定された場合
は、フォーカス制御は行わず、AF制御を終了する。以
下、再びAFスイッチ48が押されるまでマニュアルで
フォーカスが制御される。
【0083】一方、合焦状態にないと判定された場合
は、フォーカス制御を実行する。すなわち、第1ピント
状態検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状態検
出用撮像素子Bの評価値VB とに基づいてピントのズレ
方向を求め(ステップS30)、その評価値の差ΔV
A-B を制御量(移動量又は移動速度)としてフォーカス
レンズ群16を移動させる。たとえば、ピントのズレ方
向が無限遠方向であるならば、評価値の差ΔVA-B を制
御量としてフォーカスレンズ群16を至近側に移動させ
(ステップS32)、ピントのズレ方向が至近方向であ
るならば、評価値の差ΔVA-B を制御量としてフォーカ
スレンズ群16を無限遠側に移動させる(ステップS3
4)。そして、合焦するまで、すなわち第1ピント状態
検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状態検出用
撮像素子Bの評価値VB との差ΔVA- B がゼロになるま
で上記の処理を繰り返す。
【0084】これにより、撮影レンズ12のピントが被
写体に合わせられ、撮像部14の映像用撮像素子の撮像
面上に被写体像が結像する。
【0085】一方、上記ステップ20において、現在の
光路長差では不十分と判断されると、CPU46は、そ
の現在の光路長差と求めた最適光路長差とを比較し、現
在の光路長差が最適光路長差よりも小さいか否かを判定
する(ステップS36)。
【0086】この判定の結果、現在の光路長差が最適光
路長差よりも小さいと判断すると(第1ピント状態検出
用撮像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素子Bの間隔
が最適な間隔よりも狭い場合)、CPU46は、最適光
路長差となるように、ピント状態検出用被写体光の結像
位置を無限遠側に所定量移動させる(ステップS3
8)。すなわち、D/A変換器64を介して結像位置変
更モータ駆動回路32Dに制御信号を出力し、結像位置
変更モータ32Cを駆動して結像位置変更レンズ26を
基準位置から所定量移動させ、ピント状態検出用被写体
光の結像位置を無限遠側に所定量移動させる。
【0087】そして、移動させた位置で第1ピント状態
検出用撮像素子Aに撮像された映像信号に基づく第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値VA を取り込む(ス
テップS40)。なお、このとき第2ピント状態検出用
撮像素子Bの評価値VB は取り込まない。
【0088】第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価値
A が取り込まれると、CPU46は、ピント状態検出
用被写体光の結像位置を至近側に同量移動させる(ステ
ップS42)。すなわち、D/A変換器64を介して結
像位置変更モータ駆動回路32Dに制御信号を出力し、
結像位置変更モータ32Cを駆動して結像位置変更レン
ズ26を基準位置から逆方向同量移動させ、ピント状態
検出用被写体光の結像位置を至近側に同量移動させる。
【0089】そして、移動させた位置で第2ピント状態
検出用撮像素子Bに撮像された映像信号に基づく第2ピ
ント状態検出用撮像素子Bの評価値VB を取り込む(ス
テップS44)。なお、このとき第1ピント状態検出用
撮像素子Aの評価値VA は取り込まない。
【0090】第2ピント状態検出用撮像素子Bの評価値
B が取り込まれると、CPU46は、D/A変換器6
4を介して結像位置変更モータ駆動回路32Dに制御信
号を出力し、結像位置変更モータ32Cを駆動して結像
位置変更レンズ26を基準位置に復帰させる(ステップ
S46)。
【0091】この後、CPU46は、取り込んだ第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状
態検出用撮像素子Bの評価値VB とに基づいてピント状
態を検出する。すなわち、取り込んだ第1ピント状態検
出用撮像素子Aの評価値VAと第2ピント状態検出用撮
像素子Bの評価値VB を比較し(ステップS26)、合
焦状態にあるか否かを判定する(ステップS28)。そ
して、その判定結果に基づきフォーカス制御が行われ、
合焦するまで上記処理が繰り返される。
【0092】一方、上記ステップ36で現在の光路長差
が最適光路長差よりも大きいと判断されると(第1ピン
ト状態検出用撮像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素
子Bの間隔が最適な間隔よりも広い場合)、CPU46
は、最適光路長差となるように、ピント状態検出用被写
体光の結像位置を至近遠側に所定量移動させる(ステッ
プS48)。すなわち、D/A変換器64を介して結像
位置変更モータ駆動回路32Dに制御信号を出力し、結
像位置変更モータ32Cを駆動して結像位置変更レンズ
26を基準位置から所定量移動させ、ピント状態検出用
被写体光の結像位置を至近側に所定量移動させる。
【0093】そして、移動させた位置で第1ピント状態
検出用撮像素子Aに撮像された映像信号に基づく第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値VA を取り込む(ス
テップS50)。なお、このとき第2ピント状態検出用
撮像素子Bの評価値VB は取り込まない。
【0094】第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価値
A が取り込まれると、CPU46は、ピント状態検出
用被写体光の結像位置を無限遠側に同量移動させる(ス
テップS52)。すなわち、D/A変換器64を介して
結像位置変更モータ駆動回路32Dに制御信号を出力
し、結像位置変更モータ32Cを駆動して結像位置変更
レンズ26を基準位置から逆方向同量移動させ、ピント
状態検出用被写体光の結像位置を無限遠側に同量移動さ
せる。
【0095】そして、移動させた位置で第2ピント状態
検出用撮像素子Bに撮像された映像信号に基づく第2ピ
ント状態検出用撮像素子Bの評価値VB を取り込む(ス
テップS44)。なお、このとき第1ピント状態検出用
撮像素子Aの評価値VA は取り込まない。
【0096】第2ピント状態検出用撮像素子Bの評価値
B が取り込まれると、CPU46は、D/A変換器6
4を介して結像位置変更モータ駆動回路32Dに制御信
号を出力し、結像位置変更モータ32Cを駆動して結像
位置変更レンズ26を基準位置に復帰させる(ステップ
S46)。
【0097】この後、CPU46は、取り込んだ第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状
態検出用撮像素子Bの評価値VB とに基づいてピント状
態を検出する。すなわち、取り込んだ第1ピント状態検
出用撮像素子Aの評価値VAと第2ピント状態検出用撮
像素子Bの評価値VB を比較し(ステップS26)、合
焦状態にあるか否かを判定する(ステップS28)。そ
して、その判定結果に基づきフォーカス制御が行われ、
合焦するまで上記処理が繰り返される。
【0098】このように、絞り値に応じてピント状態検
出用撮像素子A、Bの光路長差を変えることにより、評
価値曲線の形状に応じた光路長差に設定することができ
るので、常に高精度なピント状態の検出を行うことがで
きる。
【0099】また、一対のピント状態検出用撮像素子
A、Bを用いてピント状態の検出を行うので、結像位置
変更レンズ26を移動させる場合であっても、その移動
量は少ないもので済み、迅速なピント状態の検出を行う
ことができる。
【0100】なお、上記の処理手順では、第1ピント状
態検出用撮像素子Aの評価値と第2ピント状態検出用撮
像素子Bの評価値とに基づいてピント状態の検出を行っ
ているが、上述したように第3ピント状態検出用撮像素
子Cの評価値を用いて検出するようにしてもよい。
【0101】また、第3ピント状態検出用撮像素子Cを
用いる場合は、たとえば、各ピント状態検出用撮像素子
A〜Cの評価値を比較し、同値の場合(ピントが大きく
ずれている場合)は、第1ピント状態検出用撮像素子A
と第2ピント状態検出用撮像素子Bの光路長差を広げて
検出を行なうようにする。これにより、ピントが大きく
ずれている場合であっても正確に合焦させることができ
る。
【0102】また、少なくとも一対のピント状態検出用
撮像素子(第1ピント状態検出用撮像素子Aと第2ピン
ト状態検出用撮像素子B)を設置すればよく、更に一対
のピント状態検出用撮像素子を設置するようにしてもよ
い。
【0103】図10は、本発明に係るピント状態検出装
置が適用されたテレビカメラシステムの第2の実施の形
態の構成図である。なお、上述した第1の実施の形態の
テレビカメラシステムと同じ構成要素には同じ符号が付
されている。
【0104】図10に示すように、本実施の形態のテレ
ビカメラシステムでは、ピント状態検出部28が光軸O
´に沿って前後移動自在に設けられている。ピント状態
検出部28は、一つのユニットとして構成されており、
このユニット全体が図示しない駆動手段に駆動されて光
軸O´に沿って前後移動する。なお、ハーフミラー24
で分離されたピント状態検出用被写体光は、一定位置に
固定されたリレーレンズ27を介してピント状態検出部
28に入射される。
【0105】以上のように構成された第2の実施の形態
のテレビカメラシステムでは、次のようにピント状態の
検出を行なう。
【0106】すなわち、撮影レンズ12の絞り値が大き
く、第1ピント状態検出用撮像素子Aと第2ピント状態
検出用撮像素子Bとの光路長の差を広げた方が高精度な
検出ができる場合は、まず、ユニット全体を至近側(ハ
ーフミラー24に近づく方向)に所定量移動させ、その
位置で第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価値VA
取得する(第2ピント状態検出用撮像素子Bの評価値V
B は取得しない)。そして、第1ピント状態検出用撮像
素子Aの評価値VA を取得した後は、ユニット全体を無
限遠側(ハーフミラー24から離れる方向)に同量移動
させ、その位置で第2ピント状態検出用撮像素子Bの評
価値VB を取得する(第1ピント状態検出用撮像素子A
の評価値VA は取得しない)。そして、取得した第1ピ
ント状態検出用撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状
態検出用撮像素子Bの評価値VBに基づいてピント状態
を検出する。
【0107】また、絞り値が小さく、第1ピント状態検
出用撮像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素子Bとの
光路長の差を狭めた方が高精度な検出ができる場合は、
まず、ユニット全体を無限遠側(ハーフミラー24から
離れる方向)に所定量移動させ、その位置で第1ピント
状態検出用撮像素子Aの評価値VA を取得する(第2ピ
ント状態検出用撮像素子Bの評価値VB は取得しな
い)。そして、第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価
値VA を取得した後は、ユニット全体を至近側(ハーフ
ミラー24から離れる方向)に同量移動させ、その位置
で第2ピント状態検出用撮像素子Bの評価値VB を取得
する(第1ピント状態検出用撮像素子Aの評価値VA
取得しない)。そして、取得した第1ピント状態検出用
撮像素子Aの評価値VA と第2ピント状態検出用撮像素
子Bの評価値VB に基づいてピント状態を検出する。
【0108】なお、光路長差を変更する場合は、上記の
実施の形態と同様に絞り値から最適光路長差を求め、そ
の最適光路長差となるように光路長差を変更することが
好ましい。
【0109】このように、ピント状態検出部28をユニ
ット化し、このユニット全体をピント状態検出用被写体
光の光軸O´に沿って前後等距離移動させ、各位置で片
側ずつの評価値を取得することにより、あたかもピント
状態検出用撮像素子A、Bの光路長差を広げて評価値を
取得したのと同じ効果を得ることができる。
【0110】なお、上述した実施の形態では、本発明を
テレビカメラシステムに適用した場合を例に説明した
が、本発明はこれに限らず、ビデオカメラや静止画を撮
影するスチルカメラにも適用することができる。
【0111】また、上記実施の形態では、第1ピント状
態検出用撮像素子Aと第2ピント状態検出用撮像素子B
の他に第3ピント状態検出用撮像素子Cを設置するよう
にしているが、少なくとも一対のピント状態検出用撮像
素子(第1ピント状態検出用撮像素子Aと第2ピント状
態検出用撮像素子B)を設置すればよく、第3ピント状
態検出用撮像素子Cは設置しなくてもよい。
【0112】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絞り値やAF精度等に応じて最適な光路長に設定してピ
ント状態の検出を行うことができ、常に高精度なピント
状態の検出を行うことができる。また、一対のピント状
態検出用撮像素子を用いてピント状態の検出を行うの
で、結像位置変更レンズを移動させる場合であっても、
その移動量は少ないもので済み、迅速な検出を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明に係るオートフォーカスシステムが適用さ
れたテレビカメラシステムの構成図
【図2】ピント状態検出用撮像素子A、B、Cに入射す
るピント状態検出用被写体光の光軸を同一直線上に表示
した図
【図3】信号処理部の構成を示すブロック図
【図4】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子A、B、C、D、
E評価値の様子を示した図
【図5】ピント状態検出用撮像素子A、B、C、D、E
に入射するピント状態検出用被写体光の光軸を同一直線
上に表示した図
【図6】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子A、B、C、D、
E評価値の様子を示した図
【図7】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子A、B、C、A
−、B+の評価値の様子を示した図
【図8】横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に評
価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置
に対する各ピント状態検出用撮像素子A、B、C、A
+、B−の評価値の様子を示した図
【図9】フォーカス制御の処理手順の他の実施の形態を
示すフローチャート
【図10】発明に係るオートフォーカスシステムが適用
されたテレビカメラシステムの第2の実施の形態の構成
【符号の説明】
10…カメラ本体、12…撮影レンズ、14…撮像部、
16…フォーカスレンズ群、18…ズームレンズ群、2
0…アイリス、22…リレーレンズ群、22A…前側リ
レーレンズ、22B…後側リレーレンズ、24…ハーフ
ミラー、26…結像位置変更レンズ、26A…レンズ
枠、28…ピント状態検出部、30…ビームスプリッ
タ、30A…第1プリズム、30B…第2プリズム、3
0C…第3プリズム、32…結像位置変更レンズ駆動機
構、32A…ラック、32B…ピニオン、32C…結像
位置変更モータ、32D…結像位置変更モータ駆動回
路、32E…結像位置変更用ポテンショメータ、34…
信号処理部、36…フォーカスモータ駆動回路、38…
フォーカスデマンド、40…フォーカスモータ、42…
フォーカス用ポテンショメータ、44…A/D変換器、
46…CPU、48…AFスイッチ、50…ズームデマ
ンド、52…ズームモータ駆動回路、54…ズーム用ポ
テンショメータ、56…ズームモータ、58…アイリス
用ポテンショメータ、60…アイリスモータ制御回路、
62…アイリスモータ、64…D/A変換器、70A〜
70C…ハイパスフィルタ、72A〜72C…A/D変
換器、74A〜74C…ゲート回路、76A〜76C…
加算器、A…第1ピント状態検出用撮像素子、B…第2
ピント状態検出用撮像素子、C…第3ピント状態検出用
撮像素子、P…ピント面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H011 BA37 DA00 2H051 AA01 BA54 DA39

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
    射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
    分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
    割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
    なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
    態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
    用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
    を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
    とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
    ト状態検出装置において、 前記ピント状態検出用被写体光の光軸上に配置され、光
    軸方向に沿って前後移動されることにより、前記被写体
    像の結像位置を移動させる結像位置変更レンズと、 前記結像位置変更レンズを前記ピント状態検出用被写体
    光の光軸に沿って前後移動させる移動手段と、 を備え、必要に応じて前記結像位置変更レンズを前後等
    距離移動させ、該結像位置変更レンズを前方向に移動さ
    せたときに一方のピント状態検出用撮像素子から得られ
    る評価値と、後方向に移動させたときに他方のピント状
    態検出用撮像素子から得られる評価値とを比較して、前
    記撮影レンズのピント状態を検出することを特徴とする
    ピント状態検出装置。
  2. 【請求項2】 撮影レンズを通って映像用撮像素子に入
    射する映像用被写体光からピント状態検出用被写体光を
    分離し、該ピント状態検出用被写体光を光分割手段で分
    割して、前記映像用撮像素子よりも光路長が所定量長く
    なる位置と短くなる位置とに配置された一対のピント状
    態検出用撮像素子に入射させ、該一対のピント状態検出
    用撮像素子で撮像された映像信号から被写体像の鮮鋭度
    を示す評価値を求めて、求めた評価値同士を比較するこ
    とにより、前記撮影レンズのピント状態を検出するピン
    ト状態検出装置において、 前記一対のピント状態検出用撮像素子を前記光分割手段
    に入射するピント状態検出用撮像素子の光軸に沿って前
    後移動させる移動手段を備え、必要に応じて前記一対の
    ピント状態検出用撮像素子を前後等距離移動させ、該一
    対のピント状態検出用撮像素子を前方向に移動させたと
    きに一方のピント状態検出用撮像素子から得られる評価
    値と、後方向に移動させたときに他方のピント状態検出
    用撮像素子から得られる評価値とを比較して、前記撮影
    レンズのピント状態を検出することを特徴とするピント
    状態検出装置。
  3. 【請求項3】 前記結像位置変更レンズ又は前記一対の
    ピント状態検出用撮像素子は、前記撮影レンズの絞り値
    に応じて前後移動されることを特徴とする請求項1又は
    2に記載のピント状態検出装置。
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