JP2004157426A - オートフォーカスシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】テレビカメラ等のオートフォーカス時において、フォーカスの動作方向を表示手段に表示し、オートフォーカスの誤動作によってピントが合わない場合に、その情報を参考にしてマニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正できるようにしたオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】オートフォーカス時におけるフォーカスの動作方向がフォーカス動作方向表示部62に表示される。フォーカス動作方向表示部62には、上向き矢印型発光部100、下向き矢印型発光部102、丸型発光部104が配置されており、フォーカスが至近方向に動作している場合には上向き矢印型発光部100が点灯し、フォーカスが無限遠方向に動作している場合には下向き矢印型発光部102が点灯し、フォーカスが停止している場合には丸型発光部104が点灯する。
【選択図】 図6
【解決手段】オートフォーカス時におけるフォーカスの動作方向がフォーカス動作方向表示部62に表示される。フォーカス動作方向表示部62には、上向き矢印型発光部100、下向き矢印型発光部102、丸型発光部104が配置されており、フォーカスが至近方向に動作している場合には上向き矢印型発光部100が点灯し、フォーカスが無限遠方向に動作している場合には下向き矢印型発光部102が点灯し、フォーカスが停止している場合には丸型発光部104が点灯する。
【選択図】 図6
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、特に撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置で撮像する複数のピント状態検出用撮像素子を備えたコントラスト方式の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、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焦点評価値を生成し、その焦点評価値が最大(極大)となるようにピント調整を自動で行うものである。これによって、撮像素子で撮像された画像の鮮鋭度(コントラスト)が最大となる最良ピント(合焦)が得られる。
【0003】
また、従来、光路長の異なる位置に配置した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。これによれば、現在のフォーカス位置において、例えばフォーカスを前後に移動させたときの焦点評価値を、複数の撮像素子から得られた映像信号によって同時に知ることができ、その情報から現在のピント状態を検出することができる。また、検出したピント状態に基づいて合焦となるように撮影レンズのピント調整を自動で行うこともできる(例えば、特許文献1〜4参照)。尚、本明細書では、このように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のオートフォーカスを光路長差方式のオートフォーカスという。
【0004】
また、従来、マニュアルフォーカスによるピント合わせを補助する情報として、マニュアルフォーカス時において、オートフォーカス時と同様に被写体の距離を測距し、マニュアルフォーカスによって設定されたフォーカス位置に対するピント状態をファインダに表示するカメラが提案されている(例えば、特許文献5参照)。
【0005】
【特許文献1】
特願2001−168246
【0006】
【特許文献2】
特願2001−168247
【0007】
【特許文献3】
特願2001−168248
【0008】
【特許文献4】
特願2001−168249
【0009】
【特許文献5】
特開平8−43918号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コントラスト方式のオートフォーカスでは、ピントが大きくずれているときや、被写体のコントラストが元々低いとき等にはピントが合わない場合がある。例えば、フォーカスがデフォーカス方向に動作してしまうこともある。このような場合、カメラマンは瞬時にマニュアルフォーカスでピントを修正する必要がある。
【0011】
しかしながら、従来、オートフォーカスでピントが合わない場合に、マニュアルフォーカスでピントを修正しようとしても、オートフォーカスによってフォーカスがどの方向に動作してピントが合わなかったのか等の情報を確認することができず、瞬時にピントを修正することが難しかった。
【0012】
また、従来技術の欄で記載したようにピント状態を表示し、マニュアルフォーカスによるピント合わせを補助するようにしても、オートフォーカスの誤動作をマニュアルフォーカスで修正するという状況では、ピント状態の認識が誤っているためピント状態を表示しても役に立たない。
【0013】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コントラスト方式のオートフォーカス、特に複数のピント状態検出用撮像素子を用いた光路長差方式のオートフォーカスにおいて、オートフォーカスの誤動作をカメラマンが瞬時にマニュアルフォーカス等によって修正できるようにした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。
【0014】
【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光路長の異なる位置で撮像する複数のピント状態検出用の撮像手段を備え、各ピント状態検出用の撮像手段により得られる画像信号に基づいてピント状態を検出し、該ピント状態が合焦の状態となるように前記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おいて、前記撮影レンズのフォーカスの動作方向を表示する表示手段を備えたことを特徴としている。
【0015】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオートフォーカスシステムによるフォーカスの制御で合焦の状態が得られなかった場合に、合焦の状態となるようにマニュアル操作でフォーカスの位置を修正するマニュアル駆動手段を備えたことを特徴としている。
【0016】
本発明によれば、オートフォーカス制御時等におけるフォーカスの動作方向を表示手段によって表示するようにしたため、オートフォーカスの誤動作によってピントが合わない場合に、その情報を参考にしてマニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正できるようになる。例えば、オートフォーカスによってどの方向にフォーカスが動作してピントが合わなかったのかを表示手段の動作方向の表示により確認し、ピントの合う方向が至近側と無限遠側のいずれの方向かを瞬時に知ることができる。従って、マニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正することができる。
【0017】
【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。
【0018】
図1は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示したブロック図である。同図に示すテレビカメラシステムは、撮影レンズ10を備えたレンズ装置とカメラ本体12等から構成されており、カメラ本体12には、再生用(放映用等)の映像を撮影し、所定形式の映像信号として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。
【0019】
撮影レンズ10を備えたレンズ装置は、カメラ本体12に着脱可能に装着され、主に光学系(撮影レンズ10)と制御系(後述)とから構成されている。撮影レンズ10には、光軸Oに沿ってフォーカスレンズ(群)16、変倍系及び補正系(図示せず)からなるズームレンズ(群)18、アイリス20、前側リレーレンズ22A及び後側リレーレンズ22B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。
【0020】
リレー光学系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の被写体光から分岐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10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の例えば1/3の光量を直角に反射して、映像用の被写体光から分岐する。
【0021】
ハーフミラー24を透過した被写体光は、映像用の被写体光として撮影レンズ10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10の光軸O上に示したものである。
【0022】
一方、ハーフミラー24で反射された被写体光は、ピント状態検出用の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、リレーレンズ26に入射する。そして、このリレーレンズ26で集光されてピント状態検出部28に入射する。
【0023】
ピント状態検出部28は、光分割光学系を構成する2つのプリズム30A、30Bと、ピント状態検出用の一対の撮像素子32A、32B(以下、ピント状態検出用撮像素子という)とで構成されている。
【0024】
上述したようにハーフミラー24で反射した被写体光は、光軸O′に沿って進行し、まず、第1プリズム30Aに入射する。そして、第1プリズム30Aのハーフミラー面Mで反射光と透過光に等分割される。このうち反射光は一方のピント状態検出用撮像素子32Aの撮像面に入射され、透過光は他方のピント状態検出用撮像素子32Bに入射される。このとき、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bの撮像面には、それぞれ撮影レンズ10に入射した全被写体光のうちの約1/6の光量が入射する。
【0025】
図2は、カメラ本体12の映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bに入射する被写体光の光軸を同一直線上に表した図である。同図に示すように、一方のピント状態検出用撮像素子32Aに入射する被写体光の光路長は、他方のピント状態検出用撮像素子32Bに入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。すなわち、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32B(の撮像面)は、それぞれ映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に対して前後等距離(d)の位置に配置されている。
【0026】
このように配置された一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bにより、撮影レンズ10に入射した被写体光が映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に対して前後等距離の位置で撮像されるようになっている。尚、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bは、映像用撮像通素子の撮像面に対して前後等距離の位置に撮像面を配置したときに撮像される映像を撮像するものであり、必ずしもピント状態検出用撮像素子32A、32Bと映像用撮像素子との光路長の関係が図2のようになる場合に限らない。また、ピント状態検出用撮像素子32A、32Bは後述のようにピント状態検出(オートフォーカス制御)のための映像信号を取得するものであり、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。
【0027】
次に、レンズ装置におけるフォーカス制御に関連する制御系について説明する。図3は、フォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。上記フォーカスレンズ16は、図3に示すようにフォーカスモータ50に連結されており、フォーカスモータ50が駆動されると、フォーカスレンズ16が光軸方向に移動しフォーカスが変更される。フォーカスモータ50には、フォーカスモータ駆動回路52から駆動電圧が与えられ、フォーカスモータ駆動回路52にはCPU54からの制御信号が与えられる。
【0028】
CPU54からの制御信号は、例えば、フォーカスモータ50の回転速度、即ち、フォーカスレンズ16の移動速度に対応する電圧値を示しており、その電圧値がフォーカスモータ駆動回路52に与えられると、フォーカスモータ駆動回路52によって電圧増幅され、その増幅された電圧が駆動電圧としてフォーカスモータ50に印加される。これによって、フォーカスモータ50の回転速度がCPU54によって制御される。
【0029】
また、フォーカスレンズ位置検出器56によってフォーカスレンズ16の現在位置が検出され、その検出信号がCPU54に与えられるようになっている。従って、CPU54の処理において、上述のようにフォーカスモータ50の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ16の動作速度を所望の速度に制御することができ、また、フォーカスレンズ位置検出器56からフォーカスレンズ16の現在位置を読み取りながらフォーカスモータ50の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ16の設定位置を所望の位置に制御することができるようになっている。
【0030】
一方、フォーカスの制御は、図示しない所定のスイッチによってマニュアルフォーカス制御とオートフォーカス制御とで切り替えることができるようになっており、マニュアルフォーカス制御の場合には、操作者のマニュアル操作に従ってフォーカスデマンド60から出力される指令信号がCPU54に与えられ、その指令信号に基づいてフォーカスレンズ16の位置等が上述のように制御される。
【0031】
これに対して、オートフォーカス制御の場合には、上記ピント状態検出用撮像素子32A、32Bからの映像信号に基づいて各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された各画像のコントラスト(鮮鋭度)の高低を示す焦点評価値が焦点評価値生成部58により生成され、それらの生成された焦点評価値がCPU54に与えられる。そして、その焦点評価値に基づいてピント状態が検出され、ピント状態が合焦となるようにフォーカスレンズ16の位置が上述のように制御される。
【0032】
オートフォーカス制御に関して具体的に説明すると、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された画像(映像)は、1画面を構成する複数の走査線(水平ライン)にそって各画素値を順次伝送する映像信号として出力され、焦点評価値生成部58に入力される。焦点評価値生成部58の構成、処理については後述するが、焦点評価値生成部58において、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから入力された映像信号から、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された各画像のコントラスト(鮮鋭度)の高低を示す焦点評価値が生成され、それらの生成された焦点評価値がCPU54に与えられるようになっている。尚、ピント状態検出用撮像素子32Aからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルA(chA)の焦点評価値といい、ピント状態検出用撮像素子32Bからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルB(chB)の焦点評価値という。CPU54では、詳細を後述するように、焦点評価値生成部58から取得したchAとchBの焦点評価値を取得し、その取得した焦点評価値に基づいて、撮影レンズ10のピント状態(前ピン、後ピン、合焦)を検出すると共に、撮影レンズ10のピント状態が合焦となるようにフォーカスレンズ16の位置を制御する。
【0033】
ここで、焦点評価値生成部58の構成及び処理について説明する。図4に示すように、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから出力された映像信号は、焦点評価値生成部58のハイパスフィルタ(HPF)80A、80Bに入力される。ここでピント状態検出用撮像素子32A、32Bは、いずれも白黒画像を撮影するCCDであり、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから出力される映像信号は、それぞれの画面を構成する各画素の輝度値を示す輝度信号である。
【0034】
HPF80A、80Bに入力された映像信号は、それぞれHPF80A、80Bによってその高域周波数成分が抽出され、その高域周波数成分の信号は、続いてA/D変換器82A、82Bによってデジタル信号に変換される。そして、ピント状態検出用撮像素子32A、32B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(例えば、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84A、84B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86A、86Bによって加算される。これにより、フォーカスエリア内における映像信号の高域周波数成分の値の総和が求められる。加算器86A、86Bによって得られた値は、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焦点評価値であり、加算器86Aで得られた焦点評価値はチャンネルA(chA)の焦点評価値として、加算器86Bで得られた焦点評価値はチャンネルB(chB)の焦点評価値としてCPU54に与えられる。
【0035】
尚、同図に示す同期信号発生回路88からは、各種同期信号が各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bやゲート回路84A、84B等の各回路に与えられており、各回路の処理の同期が図られている。
【0036】
続いて、上記焦点評価値に基づくピント状態検出及びフォーカス(フォーカスレンズ16)の制御について説明すると、上記のように焦点評価値生成部58から取得されるchAとchBの焦点評価値により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10の現在のピント状態を検出することができる。
【0037】
図5は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズ16の位置(フォーカス位置)、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対する焦点評価値の様子を示した図である。図中点線で示す曲線Cは、映像用撮像素子(又は映像用撮像素子と共役の位置に配置された撮像素子)からの映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合にその焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものであり、図中実線で示す曲線A、Bは、それぞれピント状態検出用撮像素子32A、32Bから得られるchAとchBの焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものである。同図において、曲線Cの焦点評価値が最大(極大)となる位置F3が合焦位置である。
【0038】
撮影レンズのフォーカス位置が同図のF1に設定された場合、chAの焦点評価値VA1は、曲線Aの位置F1に対応する値となり、chBの焦点評価値VB1は、曲線Bの位置F1に対応する値となる。そして、この場合、chAの焦点評価値VA1の方が、chBの焦点評価値VB1よりも大きくなり、このことから、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。
【0039】
一方、撮影レンズのフォーカス位置が同図のF2に設定された場合、chAの焦点評価値VA2は、曲線Aの位置F2に対応する値となり、chBの焦点評価値VB2は、曲線Bの位置F2に対応する値となる。そして、この場合、chAの焦点評価値VA2の方が、chBの焦点評価値VB2よりも小さくなり、このことから、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。
【0040】
これに対して、撮影レンズ10のフォーカス位置がF3、すなわち合焦位置に設定された場合、chAの焦点評価値VA3は、曲線Aの位置F3に対応する値となり、chBの焦点評価値VB3は、曲線Bの位置F3に対応する値となる。このとき、chAの焦点評価値VA3とchBの焦点評価値VB3は等しくなり、このことから、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。
【0041】
このように、焦点評価値生成部58から得られるchAとchBの焦点評価値により、撮影レンズ10の現在のピント状態が前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出することができる。
【0042】
従って、焦点評価値生成部58から得られるchAとchBの焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ16の位置を制御することにより、フォーカスレンズ16を合焦位置に移動させることができる。即ち、chAとchBの焦点評価値が、前ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ16を無限遠方向に移動させ、後ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ16を至近方向に移動させ、合焦であると判断される状態となった場合には、フォーカスレンズ16をその位置で停止させることによって、フォーカスレンズ16を合焦位置に移動させることができる。
【0043】
ところで、図3に示すように、レンズ装置のCPU54にはオートフォーカス制御時(及びマニュアルフォーカス制御時)におけるフォーカスの動作方向を表示するフォーカス動作方向表示部62がCPU54によって表示制御可能に接続されている。尚、フォーカス動作方向表示部62はレンズ装置に一体的に装着されていても良いし、別体の装置としてケーブル等によりレンズ装置に接続できるようにしてもよい。
【0044】
このフォーカス動作方向表示部62による表示情報は、主にオートフォーカス制御時において、何らかの原因によってピントが合わなかった場合に、カメラマンがフォーカスデマンド60を用いたマニュアルフォーカスにより迅速にピントを修正する際の参考情報として利用される。例えば、オートフォーカス制御時において、ピントが大きくずれた被写体にピントを合わせようとしたときや被写体のコントラストが低いとき等には、フォーカスがデフォーカス方向に動作し、ピントが合わない場合がある。このような場合にカメラマンは、フォーカス動作方向表示部62によりオートフォーカス時のフォーカスの動作方向を確認すると共に、マニュアルフォーカスに切り替え、例えば、その動作方向と反対方向にフォーカスを動作させることによって迅速にピントを修正することができる。
【0045】
尚、オートフォーカスとマニュアルフォーカスの切り替えは所定の操作スイッチによって行えるようにしてもよいし、オートフォーカス時にフォーカスデマンドの操作があった場合には自動でマニュアルフォーカスに切り替えるようにしてもよい。また、マニュアルフォーカスは、モータによりフォーカスを駆動する場合に限らず、マニュアル操作の操作力によってフォーカスを駆動する場合であってもよい。また、上述のようなオートフォーカスの誤動作に対してピントの修正を目的としたマニュアル操作の場合、必ずしもマニュアル操作のみでピント合わせを行えるようにする必要はなく、オートフォーカスによるフォーカスの動作方向の指定のみマニュアル操作で行えるようにしてもよい。
【0046】
図6は、フォーカス動作方向表示部62の表示態様の一例を示した図である。同図に示すように、フォーカス動作方向表示部62には、上向き矢印型の発光部100、下向き矢印型発光部102、丸型発光部104の3つ形状の発光部が縦一列に配置されている。フォーカスの動作方向が至近方向の場合には、上向き矢印型発光部100が点灯して他の発光部102、104が消灯となる。フォーカスの動作方向が無限遠方向の場合には、下向き矢印型発光部102が点灯して他の発光部100、104が消灯となる。また、フォーカスが停止している場合には、丸型発光部104が点灯して他の発光部100、102が消灯となる。
【0047】
図7は、上記フォーカス動作方向表示部62の表示状態を制御するCPU54の処理手順を示したフローチャートである。CPU54は、まず、所要の初期設定を行った後(ステップS10)、ズーム制御、アイリス制御、フォーカス制御を順に行う(ステップS12〜16)。尚、図3においてはフォーカス制御のための構成のみ示したが、CPU54は、フォーカス制御の場合と同様にモータによりズームレンズ18やアイリス20を駆動し、ズーム制御やアイリス制御の処理も行っている。
【0048】
続いてCPU54は、フォーカスの動作方向が至近方向か否かを判定する(ステップS18)。尚、フォーカスの動作方向は、フォーカスレンズ位置検出器56からのフォーカス位置を示す検出信号の変化によって検出することもできるが、CPU54がフォーカスモータ駆動回路52にフォーカスモータ50の動作を指令する制御信号を出力していることからフォーカスレンズ位置検出器56からの検出信号によらず、フォーカスの動作方向を当然に認識できる。このステップS18においてYESと判定した場合、CPU54は、フォーカス動作方向表示部62の至近方向の表示、即ち、図6の上向き矢印型発光部100を点灯し、他の発光部102、104を消灯する(ステップS20)。この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0049】
上記ステップS18においてNOと判定した場合には、CPU54は、次に、フォーカスの動作方向が無限遠方向か否かを判定する(ステップS22)。YESと判定した場合にはフォーカス動作方向表示部62の無限遠方向の表示、即ち、図6の下向き矢印型発光部102を点灯し、他の発光部100、104を消灯する(ステップS24)。この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0050】
一方、ステップS22においてNOと判定した場合には、フォーカス動作方向表示部62の停止の表示、即ち、図6の丸型発光部104を点灯し、他の発光部100、102を消灯する(ステップS26)。そして、この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0051】
以上のCPU54のより、フォーカス動作方向表示部62にフォーカス動作方向が表示される。尚、このフォーカス動作方向はオートフォーカス制御時に限らずマニュアルフォーカス制御時においても表示される。
【0052】
また、図7のフローチャートでは、フォーカスの動作方向が至近方向又は無限遠方向のときに図6の上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102が点灯しており、フォーカスの動作が停止した場合には、ステップS26の処理により図6の丸型発光部104が点灯し、上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102が消灯に切り替わるようになっているが、ステップS26の処理において、図6の丸型発光部104を点灯させる際にそれまで点灯していた上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102を消灯せずに点灯させておくようにしてもよい。即ち、動きの速い被写体をオートフォーカスで追尾している際にピントが合わなくなり、ピンボケの状態でフォーカスの動作が停止する場合がある。この場合には、マニュアル操作等でピント修正を行う必要があり、そのとき、フォーカスの動作が停止するまでの動作方向がフォーカス動作方向表示部62に表示されていると便利である。そのため、フォーカスの動作が停止した場合には、図6の丸型発光部104と共に、それまでフォーカスが動作していた方向を示す上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102を点灯させるようにしてもよい。
【0053】
また、フォーカス動作方向表示部62の表示態様は図6に示した態様に限らず、動作方向が視認できる態様であればよい。また、フォーカス動作方向表示部62の代わりにカメラに通常設置されているビューファインダ(モニタ)にフォーカス動作方向を表示するようにしてもよい。
【0054】
また、上記実施の形態では、ピント状態検出のための専用の2つのピント状態検出用撮像素子32A、32Bを用いる光路長差方式のオートフォーカスの場合について説明したが、これに限らず、本発明は、光路長が異なる複数(2つに限らない)の撮像素子(ピント状態検出専用のものに限らない)から得られるそれぞれの映像信号に基づいて上述のように焦点評価値を生成してピント状態を検出し、その検出したピント状態に基づいてピント合わせを行う光路長差方式のオートフォーカス全てにおいて適用できる。
【0055】
また、上記実施の形態では、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。
【0056】
【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、オートフォーカス制御時等におけるフォーカスの動作方向を表示手段によって表示するようにしたため、オートフォーカスの誤動作によってピントが合わない場合に、その情報を参考にしてマニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正できるようになる。例えば、オートフォーカスによってどの方向にフォーカスが動作してピントが合わなかったのかを表示手段の動作方向の表示により確認し、ピントの合う方向が至近側と無限遠側のいずれの方向かを瞬時に知ることができる。従って、マニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示したブロック図である。
【図2】図2は、映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子に入射する被写体光の光軸を同一直線上に表示した図である。
【図3】図3は、フォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。
【図4】図4は、焦点評価値生成部の構成を示したブロック図である。
【図5】図5は、横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対する焦点評価値の様子を示した図である。
【図6】図6は、フォーカス動作方向表示部の表示態様の一例を示した図である。
【図7】図7は、フォーカス動作方向表示部の表示状態を制御するCPU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…撮影レンズ、12…カメラ本体、14…撮像部、16…フォーカスレンズ(群)、18…ズームレンズ(群)、20…アイリス、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…リレーレンズ、28…ピント状態検出部、30A…第1プリズム、30B…第2プリズム、32A、32B…ピント状態検出用撮像素子、50…フォーカスモータ、52…フォーカスモータ駆動回路、54…CPU、56…フォーカスレンズ位置検出器、58…焦点評価値生成部、60…フォーカスデマンド、62…フォーカス動作方向表示部、80A、80B…ハイパスフィルタ(HPF)、82A、82B…A/D変換器、84A、84B…ゲート回路、86A、86B…加算器、100…上向き矢印型発光部、102…下向き矢印型発光部、104…丸型発光部
【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、特に撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置で撮像する複数のピント状態検出用撮像素子を備えたコントラスト方式の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、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焦点評価値を生成し、その焦点評価値が最大(極大)となるようにピント調整を自動で行うものである。これによって、撮像素子で撮像された画像の鮮鋭度(コントラスト)が最大となる最良ピント(合焦)が得られる。
【0003】
また、従来、光路長の異なる位置に配置した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。これによれば、現在のフォーカス位置において、例えばフォーカスを前後に移動させたときの焦点評価値を、複数の撮像素子から得られた映像信号によって同時に知ることができ、その情報から現在のピント状態を検出することができる。また、検出したピント状態に基づいて合焦となるように撮影レンズのピント調整を自動で行うこともできる(例えば、特許文献1〜4参照)。尚、本明細書では、このように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のオートフォーカスを光路長差方式のオートフォーカスという。
【0004】
また、従来、マニュアルフォーカスによるピント合わせを補助する情報として、マニュアルフォーカス時において、オートフォーカス時と同様に被写体の距離を測距し、マニュアルフォーカスによって設定されたフォーカス位置に対するピント状態をファインダに表示するカメラが提案されている(例えば、特許文献5参照)。
【0005】
【特許文献1】
特願2001−168246
【0006】
【特許文献2】
特願2001−168247
【0007】
【特許文献3】
特願2001−168248
【0008】
【特許文献4】
特願2001−168249
【0009】
【特許文献5】
特開平8−43918号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コントラスト方式のオートフォーカスでは、ピントが大きくずれているときや、被写体のコントラストが元々低いとき等にはピントが合わない場合がある。例えば、フォーカスがデフォーカス方向に動作してしまうこともある。このような場合、カメラマンは瞬時にマニュアルフォーカスでピントを修正する必要がある。
【0011】
しかしながら、従来、オートフォーカスでピントが合わない場合に、マニュアルフォーカスでピントを修正しようとしても、オートフォーカスによってフォーカスがどの方向に動作してピントが合わなかったのか等の情報を確認することができず、瞬時にピントを修正することが難しかった。
【0012】
また、従来技術の欄で記載したようにピント状態を表示し、マニュアルフォーカスによるピント合わせを補助するようにしても、オートフォーカスの誤動作をマニュアルフォーカスで修正するという状況では、ピント状態の認識が誤っているためピント状態を表示しても役に立たない。
【0013】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コントラスト方式のオートフォーカス、特に複数のピント状態検出用撮像素子を用いた光路長差方式のオートフォーカスにおいて、オートフォーカスの誤動作をカメラマンが瞬時にマニュアルフォーカス等によって修正できるようにした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。
【0014】
【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光路長の異なる位置で撮像する複数のピント状態検出用の撮像手段を備え、各ピント状態検出用の撮像手段により得られる画像信号に基づいてピント状態を検出し、該ピント状態が合焦の状態となるように前記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おいて、前記撮影レンズのフォーカスの動作方向を表示する表示手段を備えたことを特徴としている。
【0015】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオートフォーカスシステムによるフォーカスの制御で合焦の状態が得られなかった場合に、合焦の状態となるようにマニュアル操作でフォーカスの位置を修正するマニュアル駆動手段を備えたことを特徴としている。
【0016】
本発明によれば、オートフォーカス制御時等におけるフォーカスの動作方向を表示手段によって表示するようにしたため、オートフォーカスの誤動作によってピントが合わない場合に、その情報を参考にしてマニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正できるようになる。例えば、オートフォーカスによってどの方向にフォーカスが動作してピントが合わなかったのかを表示手段の動作方向の表示により確認し、ピントの合う方向が至近側と無限遠側のいずれの方向かを瞬時に知ることができる。従って、マニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正することができる。
【0017】
【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。
【0018】
図1は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示したブロック図である。同図に示すテレビカメラシステムは、撮影レンズ10を備えたレンズ装置とカメラ本体12等から構成されており、カメラ本体12には、再生用(放映用等)の映像を撮影し、所定形式の映像信号として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。
【0019】
撮影レンズ10を備えたレンズ装置は、カメラ本体12に着脱可能に装着され、主に光学系(撮影レンズ10)と制御系(後述)とから構成されている。撮影レンズ10には、光軸Oに沿ってフォーカスレンズ(群)16、変倍系及び補正系(図示せず)からなるズームレンズ(群)18、アイリス20、前側リレーレンズ22A及び後側リレーレンズ22B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。
【0020】
リレー光学系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の被写体光から分岐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10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の例えば1/3の光量を直角に反射して、映像用の被写体光から分岐する。
【0021】
ハーフミラー24を透過した被写体光は、映像用の被写体光として撮影レンズ10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10の光軸O上に示したものである。
【0022】
一方、ハーフミラー24で反射された被写体光は、ピント状態検出用の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、リレーレンズ26に入射する。そして、このリレーレンズ26で集光されてピント状態検出部28に入射する。
【0023】
ピント状態検出部28は、光分割光学系を構成する2つのプリズム30A、30Bと、ピント状態検出用の一対の撮像素子32A、32B(以下、ピント状態検出用撮像素子という)とで構成されている。
【0024】
上述したようにハーフミラー24で反射した被写体光は、光軸O′に沿って進行し、まず、第1プリズム30Aに入射する。そして、第1プリズム30Aのハーフミラー面Mで反射光と透過光に等分割される。このうち反射光は一方のピント状態検出用撮像素子32Aの撮像面に入射され、透過光は他方のピント状態検出用撮像素子32Bに入射される。このとき、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bの撮像面には、それぞれ撮影レンズ10に入射した全被写体光のうちの約1/6の光量が入射する。
【0025】
図2は、カメラ本体12の映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bに入射する被写体光の光軸を同一直線上に表した図である。同図に示すように、一方のピント状態検出用撮像素子32Aに入射する被写体光の光路長は、他方のピント状態検出用撮像素子32Bに入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。すなわち、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32B(の撮像面)は、それぞれ映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に対して前後等距離(d)の位置に配置されている。
【0026】
このように配置された一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bにより、撮影レンズ10に入射した被写体光が映像用撮像素子の撮像面(ピント面P)に対して前後等距離の位置で撮像されるようになっている。尚、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bは、映像用撮像通素子の撮像面に対して前後等距離の位置に撮像面を配置したときに撮像される映像を撮像するものであり、必ずしもピント状態検出用撮像素子32A、32Bと映像用撮像素子との光路長の関係が図2のようになる場合に限らない。また、ピント状態検出用撮像素子32A、32Bは後述のようにピント状態検出(オートフォーカス制御)のための映像信号を取得するものであり、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。
【0027】
次に、レンズ装置におけるフォーカス制御に関連する制御系について説明する。図3は、フォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。上記フォーカスレンズ16は、図3に示すようにフォーカスモータ50に連結されており、フォーカスモータ50が駆動されると、フォーカスレンズ16が光軸方向に移動しフォーカスが変更される。フォーカスモータ50には、フォーカスモータ駆動回路52から駆動電圧が与えられ、フォーカスモータ駆動回路52にはCPU54からの制御信号が与えられる。
【0028】
CPU54からの制御信号は、例えば、フォーカスモータ50の回転速度、即ち、フォーカスレンズ16の移動速度に対応する電圧値を示しており、その電圧値がフォーカスモータ駆動回路52に与えられると、フォーカスモータ駆動回路52によって電圧増幅され、その増幅された電圧が駆動電圧としてフォーカスモータ50に印加される。これによって、フォーカスモータ50の回転速度がCPU54によって制御される。
【0029】
また、フォーカスレンズ位置検出器56によってフォーカスレンズ16の現在位置が検出され、その検出信号がCPU54に与えられるようになっている。従って、CPU54の処理において、上述のようにフォーカスモータ50の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ16の動作速度を所望の速度に制御することができ、また、フォーカスレンズ位置検出器56からフォーカスレンズ16の現在位置を読み取りながらフォーカスモータ50の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ16の設定位置を所望の位置に制御することができるようになっている。
【0030】
一方、フォーカスの制御は、図示しない所定のスイッチによってマニュアルフォーカス制御とオートフォーカス制御とで切り替えることができるようになっており、マニュアルフォーカス制御の場合には、操作者のマニュアル操作に従ってフォーカスデマンド60から出力される指令信号がCPU54に与えられ、その指令信号に基づいてフォーカスレンズ16の位置等が上述のように制御される。
【0031】
これに対して、オートフォーカス制御の場合には、上記ピント状態検出用撮像素子32A、32Bからの映像信号に基づいて各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された各画像のコントラスト(鮮鋭度)の高低を示す焦点評価値が焦点評価値生成部58により生成され、それらの生成された焦点評価値がCPU54に与えられる。そして、その焦点評価値に基づいてピント状態が検出され、ピント状態が合焦となるようにフォーカスレンズ16の位置が上述のように制御される。
【0032】
オートフォーカス制御に関して具体的に説明すると、一対のピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された画像(映像)は、1画面を構成する複数の走査線(水平ライン)にそって各画素値を順次伝送する映像信号として出力され、焦点評価値生成部58に入力される。焦点評価値生成部58の構成、処理については後述するが、焦点評価値生成部58において、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから入力された映像信号から、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bで撮像された各画像のコントラスト(鮮鋭度)の高低を示す焦点評価値が生成され、それらの生成された焦点評価値がCPU54に与えられるようになっている。尚、ピント状態検出用撮像素子32Aからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルA(chA)の焦点評価値といい、ピント状態検出用撮像素子32Bからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルB(chB)の焦点評価値という。CPU54では、詳細を後述するように、焦点評価値生成部58から取得したchAとchBの焦点評価値を取得し、その取得した焦点評価値に基づいて、撮影レンズ10のピント状態(前ピン、後ピン、合焦)を検出すると共に、撮影レンズ10のピント状態が合焦となるようにフォーカスレンズ16の位置を制御する。
【0033】
ここで、焦点評価値生成部58の構成及び処理について説明する。図4に示すように、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから出力された映像信号は、焦点評価値生成部58のハイパスフィルタ(HPF)80A、80Bに入力される。ここでピント状態検出用撮像素子32A、32Bは、いずれも白黒画像を撮影するCCDであり、各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bから出力される映像信号は、それぞれの画面を構成する各画素の輝度値を示す輝度信号である。
【0034】
HPF80A、80Bに入力された映像信号は、それぞれHPF80A、80Bによってその高域周波数成分が抽出され、その高域周波数成分の信号は、続いてA/D変換器82A、82Bによってデジタル信号に変換される。そして、ピント状態検出用撮像素子32A、32B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(例えば、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84A、84B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86A、86Bによって加算される。これにより、フォーカスエリア内における映像信号の高域周波数成分の値の総和が求められる。加算器86A、86Bによって得られた値は、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焦点評価値であり、加算器86Aで得られた焦点評価値はチャンネルA(chA)の焦点評価値として、加算器86Bで得られた焦点評価値はチャンネルB(chB)の焦点評価値としてCPU54に与えられる。
【0035】
尚、同図に示す同期信号発生回路88からは、各種同期信号が各ピント状態検出用撮像素子32A、32Bやゲート回路84A、84B等の各回路に与えられており、各回路の処理の同期が図られている。
【0036】
続いて、上記焦点評価値に基づくピント状態検出及びフォーカス(フォーカスレンズ16)の制御について説明すると、上記のように焦点評価値生成部58から取得されるchAとchBの焦点評価値により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10の現在のピント状態を検出することができる。
【0037】
図5は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズ16の位置(フォーカス位置)、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対する焦点評価値の様子を示した図である。図中点線で示す曲線Cは、映像用撮像素子(又は映像用撮像素子と共役の位置に配置された撮像素子)からの映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合にその焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものであり、図中実線で示す曲線A、Bは、それぞれピント状態検出用撮像素子32A、32Bから得られるchAとchBの焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものである。同図において、曲線Cの焦点評価値が最大(極大)となる位置F3が合焦位置である。
【0038】
撮影レンズのフォーカス位置が同図のF1に設定された場合、chAの焦点評価値VA1は、曲線Aの位置F1に対応する値となり、chBの焦点評価値VB1は、曲線Bの位置F1に対応する値となる。そして、この場合、chAの焦点評価値VA1の方が、chBの焦点評価値VB1よりも大きくなり、このことから、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。
【0039】
一方、撮影レンズのフォーカス位置が同図のF2に設定された場合、chAの焦点評価値VA2は、曲線Aの位置F2に対応する値となり、chBの焦点評価値VB2は、曲線Bの位置F2に対応する値となる。そして、この場合、chAの焦点評価値VA2の方が、chBの焦点評価値VB2よりも小さくなり、このことから、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。
【0040】
これに対して、撮影レンズ10のフォーカス位置がF3、すなわち合焦位置に設定された場合、chAの焦点評価値VA3は、曲線Aの位置F3に対応する値となり、chBの焦点評価値VB3は、曲線Bの位置F3に対応する値となる。このとき、chAの焦点評価値VA3とchBの焦点評価値VB3は等しくなり、このことから、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。
【0041】
このように、焦点評価値生成部58から得られるchAとchBの焦点評価値により、撮影レンズ10の現在のピント状態が前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出することができる。
【0042】
従って、焦点評価値生成部58から得られるchAとchBの焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ16の位置を制御することにより、フォーカスレンズ16を合焦位置に移動させることができる。即ち、chAとchBの焦点評価値が、前ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ16を無限遠方向に移動させ、後ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ16を至近方向に移動させ、合焦であると判断される状態となった場合には、フォーカスレンズ16をその位置で停止させることによって、フォーカスレンズ16を合焦位置に移動させることができる。
【0043】
ところで、図3に示すように、レンズ装置のCPU54にはオートフォーカス制御時(及びマニュアルフォーカス制御時)におけるフォーカスの動作方向を表示するフォーカス動作方向表示部62がCPU54によって表示制御可能に接続されている。尚、フォーカス動作方向表示部62はレンズ装置に一体的に装着されていても良いし、別体の装置としてケーブル等によりレンズ装置に接続できるようにしてもよい。
【0044】
このフォーカス動作方向表示部62による表示情報は、主にオートフォーカス制御時において、何らかの原因によってピントが合わなかった場合に、カメラマンがフォーカスデマンド60を用いたマニュアルフォーカスにより迅速にピントを修正する際の参考情報として利用される。例えば、オートフォーカス制御時において、ピントが大きくずれた被写体にピントを合わせようとしたときや被写体のコントラストが低いとき等には、フォーカスがデフォーカス方向に動作し、ピントが合わない場合がある。このような場合にカメラマンは、フォーカス動作方向表示部62によりオートフォーカス時のフォーカスの動作方向を確認すると共に、マニュアルフォーカスに切り替え、例えば、その動作方向と反対方向にフォーカスを動作させることによって迅速にピントを修正することができる。
【0045】
尚、オートフォーカスとマニュアルフォーカスの切り替えは所定の操作スイッチによって行えるようにしてもよいし、オートフォーカス時にフォーカスデマンドの操作があった場合には自動でマニュアルフォーカスに切り替えるようにしてもよい。また、マニュアルフォーカスは、モータによりフォーカスを駆動する場合に限らず、マニュアル操作の操作力によってフォーカスを駆動する場合であってもよい。また、上述のようなオートフォーカスの誤動作に対してピントの修正を目的としたマニュアル操作の場合、必ずしもマニュアル操作のみでピント合わせを行えるようにする必要はなく、オートフォーカスによるフォーカスの動作方向の指定のみマニュアル操作で行えるようにしてもよい。
【0046】
図6は、フォーカス動作方向表示部62の表示態様の一例を示した図である。同図に示すように、フォーカス動作方向表示部62には、上向き矢印型の発光部100、下向き矢印型発光部102、丸型発光部104の3つ形状の発光部が縦一列に配置されている。フォーカスの動作方向が至近方向の場合には、上向き矢印型発光部100が点灯して他の発光部102、104が消灯となる。フォーカスの動作方向が無限遠方向の場合には、下向き矢印型発光部102が点灯して他の発光部100、104が消灯となる。また、フォーカスが停止している場合には、丸型発光部104が点灯して他の発光部100、102が消灯となる。
【0047】
図7は、上記フォーカス動作方向表示部62の表示状態を制御するCPU54の処理手順を示したフローチャートである。CPU54は、まず、所要の初期設定を行った後(ステップS10)、ズーム制御、アイリス制御、フォーカス制御を順に行う(ステップS12〜16)。尚、図3においてはフォーカス制御のための構成のみ示したが、CPU54は、フォーカス制御の場合と同様にモータによりズームレンズ18やアイリス20を駆動し、ズーム制御やアイリス制御の処理も行っている。
【0048】
続いてCPU54は、フォーカスの動作方向が至近方向か否かを判定する(ステップS18)。尚、フォーカスの動作方向は、フォーカスレンズ位置検出器56からのフォーカス位置を示す検出信号の変化によって検出することもできるが、CPU54がフォーカスモータ駆動回路52にフォーカスモータ50の動作を指令する制御信号を出力していることからフォーカスレンズ位置検出器56からの検出信号によらず、フォーカスの動作方向を当然に認識できる。このステップS18においてYESと判定した場合、CPU54は、フォーカス動作方向表示部62の至近方向の表示、即ち、図6の上向き矢印型発光部100を点灯し、他の発光部102、104を消灯する(ステップS20)。この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0049】
上記ステップS18においてNOと判定した場合には、CPU54は、次に、フォーカスの動作方向が無限遠方向か否かを判定する(ステップS22)。YESと判定した場合にはフォーカス動作方向表示部62の無限遠方向の表示、即ち、図6の下向き矢印型発光部102を点灯し、他の発光部100、104を消灯する(ステップS24)。この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0050】
一方、ステップS22においてNOと判定した場合には、フォーカス動作方向表示部62の停止の表示、即ち、図6の丸型発光部104を点灯し、他の発光部100、102を消灯する(ステップS26)。そして、この処理が終了するとステップS12に戻る。
【0051】
以上のCPU54のより、フォーカス動作方向表示部62にフォーカス動作方向が表示される。尚、このフォーカス動作方向はオートフォーカス制御時に限らずマニュアルフォーカス制御時においても表示される。
【0052】
また、図7のフローチャートでは、フォーカスの動作方向が至近方向又は無限遠方向のときに図6の上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102が点灯しており、フォーカスの動作が停止した場合には、ステップS26の処理により図6の丸型発光部104が点灯し、上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102が消灯に切り替わるようになっているが、ステップS26の処理において、図6の丸型発光部104を点灯させる際にそれまで点灯していた上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102を消灯せずに点灯させておくようにしてもよい。即ち、動きの速い被写体をオートフォーカスで追尾している際にピントが合わなくなり、ピンボケの状態でフォーカスの動作が停止する場合がある。この場合には、マニュアル操作等でピント修正を行う必要があり、そのとき、フォーカスの動作が停止するまでの動作方向がフォーカス動作方向表示部62に表示されていると便利である。そのため、フォーカスの動作が停止した場合には、図6の丸型発光部104と共に、それまでフォーカスが動作していた方向を示す上向き矢印型発光部100又は下向き矢印型発光部102を点灯させるようにしてもよい。
【0053】
また、フォーカス動作方向表示部62の表示態様は図6に示した態様に限らず、動作方向が視認できる態様であればよい。また、フォーカス動作方向表示部62の代わりにカメラに通常設置されているビューファインダ(モニタ)にフォーカス動作方向を表示するようにしてもよい。
【0054】
また、上記実施の形態では、ピント状態検出のための専用の2つのピント状態検出用撮像素子32A、32Bを用いる光路長差方式のオートフォーカスの場合について説明したが、これに限らず、本発明は、光路長が異なる複数(2つに限らない)の撮像素子(ピント状態検出専用のものに限らない)から得られるそれぞれの映像信号に基づいて上述のように焦点評価値を生成してピント状態を検出し、その検出したピント状態に基づいてピント合わせを行う光路長差方式のオートフォーカス全てにおいて適用できる。
【0055】
また、上記実施の形態では、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。
【0056】
【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、オートフォーカス制御時等におけるフォーカスの動作方向を表示手段によって表示するようにしたため、オートフォーカスの誤動作によってピントが合わない場合に、その情報を参考にしてマニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正できるようになる。例えば、オートフォーカスによってどの方向にフォーカスが動作してピントが合わなかったのかを表示手段の動作方向の表示により確認し、ピントの合う方向が至近側と無限遠側のいずれの方向かを瞬時に知ることができる。従って、マニュアルフォーカス等によって瞬時にピントを修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示したブロック図である。
【図2】図2は、映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子に入射する被写体光の光軸を同一直線上に表示した図である。
【図3】図3は、フォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。
【図4】図4は、焦点評価値生成部の構成を示したブロック図である。
【図5】図5は、横軸に撮影レンズのフォーカス位置、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対する焦点評価値の様子を示した図である。
【図6】図6は、フォーカス動作方向表示部の表示態様の一例を示した図である。
【図7】図7は、フォーカス動作方向表示部の表示状態を制御するCPU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…撮影レンズ、12…カメラ本体、14…撮像部、16…フォーカスレンズ(群)、18…ズームレンズ(群)、20…アイリス、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…リレーレンズ、28…ピント状態検出部、30A…第1プリズム、30B…第2プリズム、32A、32B…ピント状態検出用撮像素子、50…フォーカスモータ、52…フォーカスモータ駆動回路、54…CPU、56…フォーカスレンズ位置検出器、58…焦点評価値生成部、60…フォーカスデマンド、62…フォーカス動作方向表示部、80A、80B…ハイパスフィルタ(HPF)、82A、82B…A/D変換器、84A、84B…ゲート回路、86A、86B…加算器、100…上向き矢印型発光部、102…下向き矢印型発光部、104…丸型発光部
Claims (2)
- 撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置で撮像する複数のピント状態検出用の撮像手段を備え、各ピント状態検出用の撮像手段により得られる画像信号に基づいてピント状態を検出し、該ピント状態が合焦の状態となるように前記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おいて、
前記撮影レンズのフォーカスの動作方向を表示する表示手段を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。 - 請求項1に記載のオートフォーカスシステムによるフォーカスの制御で合焦の状態が得られなかった場合に、合焦の状態となるようにマニュアル操作でフォーカスの位置を修正するマニュアル駆動手段を備えたことを特徴とする請求項1のオートフォーカスシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002324630A JP2004157426A (ja) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | オートフォーカスシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002324630A JP2004157426A (ja) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | オートフォーカスシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004157426A true JP2004157426A (ja) | 2004-06-03 |
Family
ID=32804114
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004157426A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006064971A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Fujinon Corp | フォーカス駆動装置 |
-
2002
- 2002-11-08 JP JP2002324630A patent/JP2004157426A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006064971A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Fujinon Corp | フォーカス駆動装置 |
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