JP2005250127A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｆドロップ特性を有するズームレンズにおけるコントラスト方式のＡＦにおいて、フォーカス動作速度をＦドロップ特性を考慮した絞り値に基づいて制御することによって、フォーカスを適切な速度で動かすことができるオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】撮影レンズの自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムのＣＰＵ１４は、ＡＦを実行する際に、ポテンショメータＩＰ、ＺＰから絞り位置及びズーム位置を検出する。そして、これらの検出した位置からＦドロップ特性を考慮した真の絞り値を求め、その真の絞り値とズーム位置とから適切なフォーカス動作速度を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明はオートフォーカスシステムに係り、特に、撮影画像のコントラストに基づいて撮影レンズの自動ピント調整を行うコントラスト方式のオートフォーカス（以下、ＡＦという）を採用したオートフォーカスシステムに関する。

テレビカメラやビデオカメラで採用されるＡＦの方式はコントラスト方式が一般的である。コントラスト方式のＡＦでは、例えば被写体を撮影して得られる映像信号からフィルター（電気的フィルター）により高域周波数成分の信号が抽出され、その高域周波数成分の信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低（鮮鋭度）が評価される。そして、その評価値（本明細書では焦点評価値という）が最大（極大）となるように撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズ）位置が制御される。

また、焦点評価値は、フォーカス位置との関係を表したグラフ（フォーカス位置−焦点評価値グラフ）において、ピーク点付近で山型の分布を示し、フォーカスをそのピーク点に設定する方法として、焦点評価値が増加を示す方向にフォーカスを動かして行き、焦点評価値が増加から減少に切り替わるところでフォーカスを停止させる、いわゆる山登り方式が一般的に知られている。

尚、例えば特許文献１，２にはコントラスト方式のＡＦに関して記載されている。
特開昭６３−７４２７３号公報 特開平３−２９７２８２号公報

ところで、フォーカス位置−焦点評価値グラフにおいて、山型を描くグラフ曲線のピーク点付近での傾斜（フォーカス位置の変化量に対する焦点評価値の変化の割合）の程度は、被写体の条件だけではなく、撮影レンズの光学的な設定状態によって異なる。尚、傾斜の程度、即ち、山型形状のグラフ曲線の急峻さを本明細書ではフォーカス感度というものとする。

フォーカス感度は、リヤフォーカスタイプの撮影レンズでは絞り値によって異なり、フロントフォーカスタイプのズーム機能付き（可変焦点距離の）撮影レンズでは焦点距離と絞り値によって異なる。例えば、後者の撮影レンズでは、フォーカスを全域で動かしたとすると、ズームがワイド側になる（焦点距離が短くなる）程、又は、絞りの開口径が小さくなる（絞り値（Ｆ値）が大きくなる）程、フォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線が平らに近く、フォーカス感度が低くなる。逆に、ズームがテレ側になる（焦点距離が長くなる）程、又は、絞りの開口径が大きくなる（絞り値が小さくなる）程、フォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線がピーク点付近で急峻な山型を描く曲線となり、フォーカス感度が高くなる。

一方、フォーカスをベストピント位置、即ち、グラフ曲線のピーク点に合わせる場合に、フォーカス感度が高いときには、フォーカス動作速度を遅くしないとピーク点を通りすぎる可能性が大きくなり、動作が不安定となるおそれがある。従って、焦点距離や絞り値によってフォーカス感度が高いと予測されるような場合にはフォーカス動作速度を遅くすることが必要となる。

しかしながら、長焦点レンズにおいては、一般的にテレ側に行くほど開放Ｆ値が大きくなる（暗くなる）Ｆドロップと呼ばれる特性を持つ場合が多く、この場合に、位置検出器によって検出される絞りの位置（開口径）が同一の場合であっても、ズームの位置によって真の絞り値が異なる。そのため、Ｆドロップを考慮しないで位置検出器によって検出される絞りの位置情報からフォーカス動作速度を設定すると、必要以上にフォーカス動作速度を遅く設定してしまうことになる。即ち、ズームがテレ側の場合に合焦までに要する時間が必要以上に長くなるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、Ｆドロップの特性を有する可変焦点距離の撮影レンズでのコントラスト方式のＡＦにおいて、ＡＦの際のフォーカス動作速度を適切に制御でき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。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のオートフォーカスシステムは、フォーカス、ズーム及び絞りの位置が可変で且つＦドロップ特性を有する撮影レンズのフォーカスを駆動してピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムであって、前記撮影レンズにより結像された画像のコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、前記絞りの位置を検出する絞り位置検出手段と、前記ズームの位置を検出するズーム位置検出手段と、前記絞り位置検出手段により検出された絞りの位置及び前記ズーム位置検出手段により検出されたズームの位置に基づいてＦドロップ特性を考慮した真の絞り値を取得する絞り値取得手段と、前記絞り値取得手段により取得された真の絞り値に基づいてフォーカスを合焦位置に移動させる際のフォーカスの動作速度を制御するフォーカス動作速度制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、Ｆドロップ特性を考慮した真の絞り値に基づいてフォーカスを合焦位置に移動させる際のフォーカス動作速度を制御するようにしたため、フォーカス動作速度を適切な速度に設定することができる。

また、請求項２に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１に記載の発明において、前記撮影レンズにより結像された画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段を備え、前記フォーカス動作速度制御手段は、真の絞り値、又は、真の絞り値及びズームの位置に基づいて、フォーカスの位置の変化量に対する前記焦点評価値の変化の割合の程度を示すフォーカス感度を求め、フォーカス感度が高い程、フォーカスの動作速度を低速にすることを特徴としている。本請求項は、フォーカス動作速度制御手段におけるフォーカス動作速度の制御内容をより具体化した一形態であり、フォーカスの位置の変化量に対する前記焦点評価値の変化の割合の程度、即ち、フォーカス位置−焦点評価値グラフにおいて山型を描くグラフ曲線の急峻さを定量的に評価するフォーカス感度という概念を用いてフォーカス感度に応じてフォーカス動作速度を制御する。

また、請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１に記載の発明において、前記絞り値取得手段は、前記絞り位置検出手段により検出された絞りの位置に対して、Ｆドロップ特性を考慮しない場合に対応する絞り値が、前記ズーム位置検出手段により検出されたズームの位置での最小の絞り値よりも小さい場合には、該最小の絞り値を真の絞り値として取得することを特徴としている。本請求項は、絞り値取得手段における真の絞り値を取得するための処理内容をより具体化した一形態である。絞り位置検出手段により検出された絞りの位置に対してＦドロップ特性を考慮しない場合に対応する絞り値は絞りの位置が一定であればズームの位置にかかわらず一定である。即ち、ズームの位置にかかわらずＦドロップが生じないズームの位置での真の絞り値を示す。これに対して、最小の絞り値、即ち、絞り開放時の絞り値（開放Ｆ値）は、Ｆドロップ特性によりズームの位置によって変化し、真の絞り値はこの制限を受けて最小の絞り値より小さい値となることはない。従って、絞り位置検出手段により検出された絞りの位置に対して、Ｆドロップ特性を考慮しない場合に対応する絞り値が、ズームの位置での最小の絞り値より小さい場合には、その最小の絞り値を真の絞り値として取得する。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、Ｆドロップ特性を考慮した真のＦ値に基づいて適切にフォーカス動作速度を制御することができ、テレ側でのＡＦにおいて必要以上にフォーカス動作速度が遅くなり合焦までに要する時間が必要以上に長くなる不具合が解消される。

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。

図１は、本発明が適用されるレンズシステムの全体構成を示したブロック図である。同図に示すレンズシステムは、例えば放送用テレビカメラに使用される長焦点で可変焦点距離の撮影レンズ（長焦点ズームレンズ）を制御するシステムである。撮影レンズ（撮影光学系）には周知のようにズームレンズ（群）ＺＬ、フォーカスレンズ（群）ＦＬ、アイリスＩ等の光学部品が配置されており、その撮影光学系は図示しないテレビカメラ本体に連結され、撮影光学系により結像された被写体像が、テレビカメラ本体の撮像素子によって撮像されるようになっている。

撮影光学系のズームレンズＺＬ、フォーカスレンズＦＬ、アイリスＩは、それぞれ対応するズーム用モータＺＭ、フォーカス用モータＦＭ、アイリス用モータＩＭによって駆動され（レンズＺＬ、ＦＬは光軸方向に移動し、アイリスＩは開閉動作する）、各モータＺＭ、ＦＭ、ＩＭは、それぞれＣＰＵ１４からＤ／Ａ変換器１６を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれズーム用アンプＺＡ、フォーカス用アンプＦＡ、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。

一方、ＣＰＵ１４には、例えば、ズームデマンド１０やフォーカスデマンド１２等のコントローラからＡ／Ｄ変換器１３を介してズームレンズＺＬやフォーカスレンズＦＬの設定すべき位置（目標位置）又は速度（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いる。ＣＰＵ１４は、コントローラから与えられた指令信号に基づいて、ズームレンズＺＬやフォーカスレンズＦＬ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ＺＭ、ＦＭ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１６を介して各アンプＺＡ、ＦＡに出力する。尚、ＣＰＵ１４は、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により検出すると共に、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により検出している。ズームレンズＺＬ又はフォーカスレンズＦＬについての上記指令信号が目標位置を指令するものである場合には、その目標位置とズームレンズＺＬ又はフォーカスレンズＦＬの現在位置とを逐次比較しながらズーム用モータＺＭ又はフォーカス用モータＦＭの回転速度を決定する。

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の設定すべき目標位置を指令する指令信号がＣＰＵ１４に与えられ、ＣＰＵ１４は、アイリスＩの現在位置の情報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ＩＰにより検出しながら、アイリスＩの現在位置が指令信号により指令された目標位置となるようにアイリス用アンプＩＡに駆動信号を出力し、アイリス用モータＩＭを駆動する。

ところで、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１２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、ＣＰＵ１４は、上述のようにフォーカスデマンド１２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。

一方、ＡＦスイッチＳ１が一旦オンされると、ＭＦからオートフォーカス（以下、ＡＦ）に切り替わり、ＣＰＵ１４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、一度だけ実行されるＡＦ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、いわゆるワンショットＡＦと呼ばれるものであり、本実施の形態では、ＡＦスイッチＳ１が一旦オンされてオフに復帰している場合には、一度だけＡＦが実行された後にＭＦに復帰する。

本レンズシステムにおけるＡＦはコントラスト方式であり、ＡＦを実行する際には、図１の焦点評価値検出回路２６によって、カメラ本体の撮像素子により撮像された画像のコントラストの高低を示す焦点評価値が検出されるようになっている。

焦点評価値検出回路２６の処理について概要を説明すると、カメラ本体から取得される映像信号が焦点評価値検出回路２６に入力され、まず、Ａ／Ｄ変換器１８によりデジタル信号に変換される。尚、カメラ本体から取得される映像信号は、上記撮影光学系により結像された被写体像をカメラ本体の撮像素子により撮像して得られた例えばＮＴＳＣ方式の映像信号（輝度信号）である。

デジタル信号に変換された映像信号は、続いてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２０によって高域周波数成分のみが抽出される。そして、高域周波数成分の信号のうち、撮影範囲内に設定された所定のＡＦエリア内の信号のみがゲート回路２２により抽出される。尚、ゲート回路２２には、Ａ／Ｄ変換器１８に入力する前の映像信号が分岐されて入力されており、その映像信号に含まれる同期信号によって、ＨＰＦ２０から入力された映像信号からＡＦエリア内の信号を抽出するタイミングが図られている。

ゲート回路２２により抽出されたＡＦエリア内の高域周波数成分の信号は、１フィールドごとに加算回路２４により積算される。加算回路２４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ＣＰＵ１４に順次読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値（コントラストの高低）を検出する方法は公知であり、上述した構成、処理方法に限らない。

ＡＦスイッチＳ１がオンされてＡＦを実行する場合、ＣＰＵ１４は焦点評価値検出回路２６によって検出される焦点評価値が極大（ピーク）となるようにフォーカス用モータＦＭを駆動し、フォーカスレンズＦＬを合焦位置に移動させる。そのための処理の一例として、ＣＰＵ１４は、まず、フォーカスレンズＦＬを光軸方向に微小量前後動（ワブリング）させると共に、フォーカスレンズＦＬの初期位置と前後の移動点における焦点評価値を焦点評価値検出回路２６から取得する。もし、前後の移動点での焦点評価値のいずれもが初期位置での焦点評価値よりも小さい場合には初期位置が合焦位置と判断され、ＣＰＵ１４は、フォーカスレンズＦＬを初期位置で停止させてＡＦを終了する。

一方、前後の移動点での焦点評価値のいずれかが初期位置での焦点評価値よりも大きい場合には、その方向に焦点評価値のピーク、即ち、合焦位置があると判断され、ＣＰＵ１４はその方向にフォーカスレンズＦＬを移動させていく。その間、ＣＰＵ１４は、焦点評価値検出回路２６から焦点評価値を逐次取得し、焦点評価値が増加している間は同一方向に継続してフォーカスレンズＦＬを移動させる。もし、新たに取得した焦点評価値が前回取得した焦点評価値よりも減少した場合、フォーカスレンズＦＬが合焦位置を通過したと判断され、ＣＰＵ１４は、フォーカスレンズＦＬの移動方向を反転させると共に、それまでよりも低速でフォーカスレンズＦＬを移動させる。そして、焦点評価値の変化（増加）が一定値以内になると、フォーカスレンズＦＬを停止させてＡＦを終了する。

尚、ＡＦは、上述のようにワンショットＡＦでなく、フォーカスレンズＦＬを合焦位置に移動させた後でも合焦位置が変化した場合にはフォーカスレンズＦＬを新たな合焦位置に移動させるように継続的に行う場合であってもよい。

また、本システムでは、ワブリングをピント合わせのためのフォーカスレンズＦＬを動かすことによって行うようにしていたが、フォーカスレンズＦＬとは別にワブリング等のために配置されたレンズを移動させてワブリングを行う場合であってもよい。

次に、ＡＦの際のフォーカスレンズＦＬの移動速度（フォーカス動作速度）の制御について説明する。上述のようにフォーカスレンズＦＬを焦点評価値の増加する方向に移動させる場合、ＣＰＵ１４は、フォーカス動作速度をフォーカス感度によって決定し、そのフォーカス動作速度でフォーカスレンズＦＬが移動するように対応する電圧の駆動信号をフォーカス用アンプＦＡに出力してフォーカス用モータＦＭを駆動する。

ここで、被写体の条件が一定でフォーカスレンズＦＬを至近端から無限遠端までの全域で動かしたとする。このとき、フォーカス感度が高い場合と低い場合のフォーカス位置−焦点評価値グラフをそれぞれ図２、図３に例示する。いずれのグラフにおいてもグラフ曲線のピークが得られるときのフォーカス位置（フォーカスレンズ位置）が合焦位置を示し、フォーカス感度が高い場合には図２に示すようにピーク点付近でのグラフ曲線が急峻な山型を描く曲線となる。一方、フォーカス感度が低い場合には図３に示すようにピーク点付近でのグラフ曲線が平らに近い曲線となる。

フォーカス感度は、ピーク点付近での山型分布の傾斜の程度、即ち、山型のグラフ曲線の急峻さを示し、本実施の形態では、フォーカス感度Ｓを次式、
Ｓ＝（ＤＺＰ）＾２×（１／ＤＩＰ）×Ｋ …（１）
により、定量的に評価する。尚、ＤＺＰは、ズーム用ポテンショメータＺＰにより検出されるズームレンズＺＬの現在位置（ズーム位置）の値をズーム倍率（又は焦点距離）の値に換算した値であり、ＤＩＰは、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出されるアイリスＩの現在位置（絞り位置）の値を絞り値（Ｆ値）に換算した値である。Ｋは定数である。上式（１）から分かるようにフォーカス感度は、ズーム倍率（焦点距離）の２乗に比例し、絞り値に反比例して高くなる。

ＣＰＵ１４は、フォーカスレンズＦＬを焦点評価値の増加する方向に移動させる際に、ズーム用ポテンショメータＺＰ及びアイリス用ポテンショメータＩＰによりズーム位置及び絞り位置を検出して上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める。そして、フォーカス感度Ｓが高い程、フォーカス動作速度が遅くなるようにフォーカス用モータＦＭを制御し、フォーカスレンズＦＬを焦点評価値が増加する方向に移動させる。例えば、本実施の形態では、フォーカス動作速度Ｖがフォーカス感度Ｓに反比例する値となるようにする。即ち、次式、
Ｖ＝Ｃ×（１／Ｓ） …（２）
により得られるフォーカス動作速度Ｖとなるようにフォーカス用モータＦＭを制御する。尚、Ｃは定数である。

ところで、上記レンズシステムの撮影光学系は、Ｆドロップと呼ばれる特性を持つ。図４は、上記撮影光学系においてズーム位置（焦点距離）をワイド端からテレ端までの間で変化させたときの絞り開放での明るさ（絞り値）の変化を例示したグラフである。同図に示すように絞り開放でズーム位置がワイド端（焦点距離１０ｍｍ）から焦点距離２００ｍｍの間で変化している状態では、絞り値は略一定でＦ２を示す。絞り開放以外の状態でも、アイリス用ポテンショメータＩＰから得られる絞り位置が一定の場合、ズーム位置が焦点距離１０ｍｍ〜２００ｍｍの間で変化している状態では、絞り値は一定である。

一方、ズーム位置が焦点距離２００ｍｍからテレ端での５００ｍｍの間で変化している状態では、絞り開放の状態に絞り位置が固定されているにもかかわらずＦドロップ特性により絞り値が変化する。焦点距離が２００ｍｍのときに絞り値はＦ２であるに対し、焦点距離が大きくなるに従って同図ラインＬに沿って絞り値が徐々に増加し（暗くなり）、テレ端での焦点距離５００ｍｍのときには絞り値はＦ４となる。絞り開放以外の状態でも、固定した絞り位置が、焦点距離１０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲でＦ４より小さい（Ｆ２〜Ｆ４）絞り値を示す場合には、その絞り値と絞り開放での絞り値とが等しくなる焦点距離より大きい範囲で絞り値がラインＬに沿って変化する。

従って、同図に示すＦドロップ特性においては、焦点距離が２００ｍｍより大きく（２００〜５００ｍｍの範囲）、且つ、絞り位置が絞り値Ｆ４より大きくなる範囲（同図の斜線部で示す範囲であり、以下、Ｆドロップ範囲という）を除いては、絞り位置が固定の場合には焦点距離にかかわらず絞り値は一定である。一方、前記Ｆドロップ範囲では、絞り位置が固定の場合でも焦点距離に応じて絞り値も変化する。

ＣＰＵ１４において上式（１）によりフォーカス感度Ｓを算出する際には、上述のようなＦドロップ特性が考慮される。即ち、上式（１）において変数ＤＩＰは、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出されるアイリスＩの現在位置（絞り位置）の値を絞り値に換算した値である。撮影光学系にＦドロップ特性がない場合には焦点距離にかかわらずアイリス用ポテンショメータＩＰにより検出される絞り位置の値から一意的に真の絞り値が求まる。一方、撮影光学系にＦドロップ特性があり、且つ、Ｆドロップ範囲の場合には、絞り値が焦点距離によって異なる開放Ｆ値（最小の絞り値）によって制限され得るため、焦点距離も考慮しないと真の絞り値を求めることができない。仮にＦドロップ範囲においてもＦドロップ範囲以外（又はＦドロップ特性がない場合）と同じく絞り位置から一意的に求まる絞り値を上式（１）のＤＩＰの値としてフォーカス感度Ｓを求めると、真のフォーカス感度よりも高い値となり、フォーカス動作速度が必要以上に遅くなるという不具合が生じる。

そこで、ＣＰＵ１４は、まず、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出した絞り位置に対してＦドロップ範囲以外で成り立つ関係式により絞り値ＤＩＰを求める。即ち、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出した絞り位置に対してＦドロップ特性がない場合に対応する絞り値ＤＩＰを求める。尚、この絞り値ＤＩＰを、以下、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出される絞り位置を示す値とする。また、ズーム用ポテンショメータＺＰにより検出されるズーム位置での焦点距離ＤＺＰをズーム位置を示す値とする。

そして、絞り位置ＤＩＰとズーム位置ＤＺＰとが上記Ｆドロップ範囲にある値の場合には、その絞り位置ＤＩＰとズーム位置ＤＺＰから真の絞り値を求め、その真の絞り値をＤＩＰとして上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める。

また、上述のようにポテンショメータＩＰ、ＺＰによりそれぞれ検出される絞り位置ＤＩＰとズーム位置ＤＺＰとからＦドロップ範囲での真の絞り値を求める場合、事前に作成されてＥＥＰＲＯＭ２８（図１参照）に記憶されているＦドロップデータが参照される。Ｆドロップデータは、例えば、ズーム位置の各点に対して図４のラインＬに沿った開放Ｆ値（最小の絞り値）を記録したデータであり、ズーム用ポテンショメータＺＰにより検出されたズーム位置ＤＺＰに対して、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出された絞り位置の方がＦドロップデータにより得られる最小の絞り値より小さい場合には、Ｆドロップ特性の制限を受けるため、Ｆドロップデータにより得られる最小の絞り値、即ち、開放Ｆ値が真の絞り値に設定される。それ以外の場合にはアイリス用ポテンショメータＩＰにより検出された絞り位置の値がそのまま真の絞り値に設定される。尚。真の絞り値は、上述のようなＦドロップデータではなく数式を用いて求めることもできるし、また、それ以外の方法でもよい。

図５は、フォーカス感度Ｓを算出する際のＣＰＵ１４の処理手順を示したフローチャートである。ＣＰＵ１４は所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、フォーカス感度算出以外の各種処理を実行する（ステップＳ１２）。続いて、フォーカス感度の算出が必要か否かを判定する（ステップＳ１４）。例えば、ＡＦスイッチＳ１がオンされてワンショットＡＦを実行する場合にＹＥＳと判定される。尚、ステップＳ１４でＮＯと判定した場合にはステップＳ１２の処理に戻る。

ステップＳ１４においてＹＥＳと判定した場合には、次にアイリス用ポテンショメータＩＰから絞り位置（絞り値）ＤＩＰの情報を読み込む（ステップＳ１６）。また、ズーム用ポテンショメータＺＰからズーム位置（焦点距離）ＤＺＰの情報を読み込む（ステップＳ１８）。

次いで、ＣＰＵ１４は、絞り位置ＤＩＰがＦ４．０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、ＹＥＳと判定した場合には、上記Ｆドロップ範囲ではないため、ステップＳ１６において得られた絞り位置ＤＩＰは真の絞り値を示し、その絞り位置ＤＩＰとステップＳ１８において得られたズーム位置ＤＺＰの値を用いて上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ２０においてＮＯと判定した場合には、続いてステップＳ１８において得られたズーム位置ＤＺＰが２００ｍｍより小さいか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここでＹＥＳと判定した場合には、上記Ｆドロップ範囲ではないため、ステップＳ１６及びステップＳ１８において得られた絞り位置ＤＩＰとズーム位置ＤＺＰの値を用いて上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める（ステップＳ３０）。

ステップＳ２０においてＮＯと判定した場合、即ち、上記Ｆドロップ範囲である場合には、ステップＳ１８において得られたズーム位置ＤＺＰに対応する最小の絞り値（開放Ｆ値）ＦをＥＥＰＲＯＭ２８のＦドロップデータから読み込む（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ１６において得られた絞り位置ＤＩＰの方がＦドロップデータの絞り値Ｆより小さいか否かを判定する（ステップＳ２６）。ＮＯと判定した場合にはＦドロップの制限を受けない範囲であるため、ステップＳ１６及びステップＳ１８において得られた絞り位置ＤＩＰとズーム位置ＤＺＰの値を用いて上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ２６においてＹＥＳと判定した場合には、Ｆドロップの制限を受けるため、絞り位置ＤＩＰの値をＦドロップデータの絞り値Ｆとし（ステップＳ２８）、この絞り位置ＤＩＰの値とステップＳ１８において得られたズーム位置ＤＺＰの値を用いて上式（１）によりフォーカス感度Ｓを求める（ステップＳ３０）。ステップＳ３０によりフォーカス感度Ｓを求めた後、ステップＳ１２に戻る。

以上、上記実施の形態ではフォーカスレンズＦＬが光学系の前側に配置されたフロントフォーカスタイプの撮影レンズを使用した場合について説明したが、例えば光学系の後側にフォーカスレンズが配置されたリヤフォーカスタイプの撮影レンズを使用した場合には、フォーカス感度はズームレンズの位置にはあまり影響を受けず絞り値の影響が大きい。従って、フォーカス感度を求める式は、絞り値のみの変数となるが、その絞り値も、Ｆドロップ特性がある場合には上記実施の形態と同様にＦドロップ特性を考慮して求めた真の絞り値とすると適正なフォーカス感度を求めることができる。

また、上記実施の形態では、フォーカス感度を求めてフォーカス感度に基づいてフォーカス動作速度を制御する場合について説明したが、本発明はフォーカス感度によってフォーカス動作速度が変化するようなフォーカスの制御を行う場合に、フォーカス感度を調整する場合にも適用できる。例えば、焦点評価値を検出する際に映像信号から所定周波数帯域の信号を抽出する電気フィルター（上記ＨＰＦ２０に相当）のカットオフ周波数を絞り値やズーム位置に応じて変更し、フォーカス動作速度が適切となるようにフォーカス感度を調整する場合に、カットオフ周波数を決定する際の絞り値として、上記実施の形態と同様にＦドロップ特性を考慮した真の絞り値を用いると適切なカットオフ周波数を決定することができる。

また、本発明が適用されるＡＦは、上記実施の形態の場合に限らず、いわゆる光路長差方式のＡＦであってもよい。光路長差方式のＡＦは、光路長が異なる複数の撮像面（例えば、２つの撮像面）で撮像した複数の画像（映像信号）のコントラストに基づいてピント合わせを行うものである。

また、上記実施の形態では、本発明をテレビカメラのオートフォーカス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。

図１は、本発明が適用されるレンズシステムの全体構成を示したブロック図である。 図２は、フォーカス感度が高い場合のフォーカス位置−焦点評価値グラフを例示した図である。 図３は、フォーカス感度が低い場合のフォーカス位置−焦点評価値グラフを例示した図である。 図４は、Ｆドロップ特性を示した図である。 図５は、フォーカス感度を算出する際のＣＰＵ１４の処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

ＺＬ…ズームレンズ、ＦＬ…フォーカスレンズ、Ｉ…アイリス、ＺＭ…ズーム用モータ、ＦＭ…フォーカス用モータ、ＩＭ…アイリス用モータ、ＺＰ…ズーム用ポテンショメータ、ＦＰ…フォーカス用ポテンショメータ、ＩＰ…アイリス用ポテンショメータ、Ｓ１…ＡＦスイッチ、１０…ズームデマンド、１２…フォーカスデマンド、１４…ＣＰＵ、２６…焦点評価値検出回路、２８…ＥＥＰＲＯＭ

Claims (3)

1. フォーカス、ズーム及び絞りの位置が可変で且つＦドロップ特性を有する撮影レンズのフォーカスを駆動してピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムであって、前記撮影レンズにより結像された画像のコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、
   前記絞りの位置を検出する絞り位置検出手段と、
   前記ズームの位置を検出するズーム位置検出手段と、
   前記絞り位置検出手段により検出された絞りの位置及び前記ズーム位置検出手段により検出されたズームの位置に基づいてＦドロップ特性を考慮した真の絞り値を取得する絞り値取得手段と、
   前記絞り値取得手段により取得された真の絞り値に基づいてフォーカスを合焦位置に移動させる際のフォーカスの動作速度を制御するフォーカス動作速度制御手段と、
   を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
2. 前記撮影レンズにより結像された画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段を備え、
   前記フォーカス動作速度制御手段は、真の絞り値、又は、真の絞り値及びズームの位置に基づいて、フォーカスの位置の変化量に対する前記焦点評価値の変化の割合の程度を示すフォーカス感度を求め、フォーカス感度が高い程、フォーカスの動作速度を低速にする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。
3. 前記絞り値取得手段は、前記絞り位置検出手段により検出された絞りの位置に対して、Ｆドロップ特性を考慮しない場合に対応する絞り値が、前記ズーム位置検出手段により検出されたズームの位置での最小の絞り値よりも小さい場合には、該最小の絞り値を真の絞り値として取得する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。

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