JP2006003644A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光路長差方式のＡＦにおいて撮影レンズの本線光路から分岐してＡＦ用撮像素子に被写体光を導くＡＦ用光路においてＡＦ用光学系のトラッキング調整用のＡＦ用トラッキングレンズを配置すると共に、ＡＦ用トラッキングレンズによるトラッキング調整を自動で行うオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】光路長差方式のＡＦを採用したレンズシステムにおいて、制御部３０はトラッキングモオードがオンされると、ＡＦ処理部３２はフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ＡＦ用光路のＡＦ用トラッキングレンズ１８を所定の手順で制御してＡＦ用光学系のトラッキング調整を実行する。
【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ＡＦ用光路に配置した光路長が異なる複数の撮像面により撮像した被写体画像のコントラストに基づいて自動でピント合わせを行う光路長差方式のＡＦを採用したオートフォーカスシステムに関する。

放送用のテレビカメラ等のビデオカメラで好適なオートフォーカス（ＡＦ）として、光路長差方式と称するＡＦ方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。この光路長差方式のＡＦを採用したオートフォーカスシステムでは、例えば、撮影レンズ内にハーフミラーが配置され、撮影レンズに入射した被写体光の一部が本線光路からＡＦ用光路に分岐される。本線光路には記録又は再生用の映像信号を取得するためのカメラ本体の撮像素子（本明細書では映像用撮像素子という）が配置され、その映像用撮像素子よって記録又は再生用の映像信号が取得される。一方、ＡＦ用光路には複数のＡＦ用の撮像素子（本明細書ではＡＦ用撮像素子という）が配置され、それらのＡＦ用撮像素子によってＡＦ用の映像信号が取得される。各ＡＦ用撮像素子の撮像面は、光路長が異なる位置に配置されており、各撮像面によって撮像された被写体画像のコントラストを評価する評価値（本明細書では焦点評価値という）が各ＡＦ用の映像信号から求められて比較される。これによって映像用撮像素子の撮像面に対する撮影レンズのピント状態（合焦、前ピン、後ピン）が検出され、そのピント状態が合焦となるように撮影レンズのフォーカスが制御される。
特開２００２−３６５５１７号公報

ところで、ズーム機能を備えた可変焦点距離の撮影レンズでは、ズームを動かしてもピント（結像面の位置）が変動しないように撮影前にトラッキングレンズを動かしてトラッキング調整が行われている。特に撮影レンズの光学特性は温度によって変化するため、温度が変化した場合にはトラッキング調整を行う必要がある。

このような可変焦点距離の撮影レンズで光路長差方式のＡＦを採用した場合、本線光路の光学系だけでなくＡＦ用光路の光学系（ＡＦ用光学系）の光学特性も温度等によって変化するため本線光路と同様にトラッキング調整を行う必要がある。ＡＦ用光学系のトラッキング調整が適正でないと、ＡＦを実行した場合に実際には合焦でない位置で合焦と判断されてフォーカスがその位置で停止してしまうおそれがある。

しかしながら、本線光路の光学系のトラッキング調整はカメラ本体の映像用撮像素子により撮影された映像をモニタで見ながら通常通り行うことができるが、ＡＦ用光学系のトラッキング調整は同じように映像を見ながら行うことはできない。即ち、ＡＦ用撮像素子の撮像面は映像用撮像素子よりも前ピン又は後ピンの位置にピントが合うように配置されているため、仮にＡＦ用撮像素子により撮影されている映像をモニタで見れるようにし、その映像を見ながらズームを動かしてもピントが合っている状態となるようにＡＦ用光学系のトラッキング調整を行ったとしても適正にトラッキング調整されている状態とはならない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦ用光学系のトラッキング調整をユーザの手間なく行えるようにし、ＡＦのピント合わせを適正に行うことが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、可変焦点距離の撮影レンズと、該撮影レンズに入射した被写体光を本線光路からＡＦ用光路に分岐する光分割手段と、該光分割手段により前記ＡＦ用光路に分岐された被写体光による被写体画像を撮像するＡＦ用撮像手段と、該ＡＦ用撮像手段により得られた被写体画像のコントラストに基づいてピント状態を検出するピント状態検出手段と、該ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記撮影レンズのフォーカスを移動させるフォーカス制御手段とを備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記ＡＦ用光路に光軸方向に移動可能に配置され、前記ＡＦ用光路に導かれた被写体光の結像位置を可変するＡＦ用トラッキングレンズと、前記撮影レンズの焦点距離を変更しても前記ＡＦ用トラッキングレンズを動かすことなく前記ピント状態検出手段により検出されるピント状態が合焦状態を示す位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを設定することによって前記ＡＦ用光路の光学系のトラッキング調整を自動で行うＡＦ用トラッキング調整手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＡＦ用光路の光学系のトラッキング調整がユーザの手間なく自動で行われるようになり、また、ＡＦによるピント合わせが適正に行われるようになる。

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ＡＦ用トラッキング調整手段は、前記撮影レンズの焦点距離をワイド側に設定して、前記ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを移動させる第１の処理と、前記撮影レンズの焦点距離をテレ側に設定して、前記ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記撮影レンズのフォーカスを移動させる第２の処理とを繰り返し実行することを特徴としている。本発明はトラッキング調整を自動で行うため手段をより具体化したものである。

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、前記撮影レンズの温度を検出する温度検出手段を備え、前記ＡＦ用トラッキング調整手段は、前記温度検出手段により検出された温度に対して事前に決められた位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを移動させることを特徴としている。本発明では、撮影レンズの温度に応じてＡＦ用トラッキングレンズを適正な位置に自動で設定するようにしている。

請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の発明において、前記ＡＦ用撮像手段は、光路長が異なる複数の撮像面によって複数の被写体画像を撮像すると共に、前記ピント状態検出手段は、前記ＡＦ用撮像手段により得られた前記複数の被写体画像のコントラストを比較することによってピント状態を検出することを特徴としている。いわゆる光路長差方式のＡＦを採用したオートフォーカスシステムにおいて上記請求項１乃至３のうちのいずれか１の発明を適用した場合を示している。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ＡＦ用光学系のトラッキング調整をユーザの手間なく容易に行うことができ、ＡＦによるピント合わせを適正に行わせることができるようになる。

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、本発明のオートフォーカスシステムを適用したレンズシステムの構成を示したブロック図である。同図のレンズシステムは、例えば放送用テレビカメラのカメラ本体１４（カメラヘッド）にマウントによって装着される可変焦点距離の撮影レンズ１０（光学系）と、撮影レンズ１０を制御する制御系１２とから構成されている。尚、撮影レンズ１０と制御系１２とは一部を除いて一体化されたレンズ装置として構成されている場合や、撮影レンズ１０と制御系１２とが別体の装置として構成される場合等のようにシステムを構成する装置の形態はどのようなものでもよい。

撮影レンズ１０には、光軸Ｏに沿った本線光路においてフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズ（群）ＲＡ及び後側リレーレンズ（群）ＲＢからなるリレーレンズ（リレー光学系）等が順に配置されている。フォーカスレンズＦＬやズームレンズＺＬは光軸方向に移動可能なレンズ群であり、フォーカスレンズＦＬが移動するとピント位置（被写体距離）が変化し、ズームレンズＺＬが移動すると、像倍率（焦点距離）が変化するようになっている。絞りＩは開閉動作し、絞りＩの開閉度によって像の明るさが変化する。また、後側リレーレンズＲＢ（全体又は一部のレンズ群）が光軸方向に移動可能となっており、後側リレーレンズＲＢの位置を調整することによって本線光路の光学系のトラッキング調整を行うことができるようになっている。

撮影レンズ１０に入射してこれらの本線光路の光学系を通過した被写体光はカメラ本体１４に入射する。カメラ本体１４には、撮影レンズ１０から入射した被写体光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の波長に分解する色分解光学系２４と、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用撮像素子（例えばＣＣＤ）が配置されている。尚、光学的に等価な光路長の位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの映像用撮像素子を同図に示すように１つの映像用撮像素子２６で表すものとする。映像用撮像素子２６の撮像面に入射した被写体光は、映像用撮像素子２６によって光電変換されてカメラ本体１４内の所定の信号処理回路によって記録又は再生用の映像信号が生成される。

一方、撮影レンズ１０のリレー光学系の前側リレーレンズＲＡと後側リレーレンズＲＢとの間には、ハーフミラー１６が配置されている。このハーフミラー１６によって、撮影レンズ１０の本線光路からＡＦ用光路が分岐される。撮影レンズ１０に入射した被写体光のうち、ハーフミラー１６を透過した被写体光は、本線用の被写体光としてそのまま光軸Ｏに沿った本線光路を通過してカメラ本体１４へと導かれる。ハーフミラー１６で反射した被写体光は、ＡＦ用の被写体光として上記光軸Ｏに略垂直な光軸Ｏ′に沿ったＡＦ用光路へと導かれる。

ＡＦ用光路には、上記後側リレーレンズＲＢと同等のＡＦ用トラッキングレンズ（群）１８と、２つのプリズム２０Ａ、２０Ｂから構成される光分割光学系２０と、ＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂが配置されている。ＡＦ用トラッキングレンズ（全体又は一部のレンズ群）１８は、光軸Ｏ′方向に移動可能なレンズ群であり、ＡＦ用トラッキングレンズ１８の位置を調整することによりＡＦ用光路の光学系（ＡＦ用光学系）のトラッキング調整が行われる。尚、ＡＦ用トラッキングレンズ１８によるトラッキング調整は、単にＡＦ用光路の光学系のみの特性変化による結像面の変動を補償するものではなく、実際にはＡＦ用の被写体光が経由する本線光路のフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ハーフミラー１６などの光学系の特性変化による結像面の変動も補償する。

ハーフミラー１６で反射してＡＦ用光路へと導かれた被写体光は、ＡＦ用トラッキングレンズ１８を通過した後、光分割光学系２０に入射する。光分割光学系２０に入射した被写体光は、第１プリズム２０Ａと第２プリズム２０Ｂとが接合する部分のハーフミラー面Ｍで光量が等価な２つの被写体光に分岐される。ハーフミラー面Ｍで反射した被写体光は、一方のＡＦ用撮像素子２２Ａの撮像面に入射し、ハーフミラー面Ｍを透過した被写体光は他方のＡＦ用撮像素子２２Ｂの撮像面に入射する。

図２は、カメラ本体５６の映像用ＣＣＤ６０とＡＦ用ＣＣＤ３２Ａ、３２Ｂとを同一の光軸上に表した図である。同図に示すように、一方のＡＦ用撮像素子２２Ａに入射する被写体光の光路長は、他方のＡＦ用撮像素子２２Ｂ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２６の撮像面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、１対のＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ（の撮像面）は、それぞれ映像用撮像素子２６の撮像面に対して前後等距離ｄの位置となるように配置されている。

このように撮影レンズ１０に配置された１対のＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂによって、撮影レンズ１０に入射した被写体光を映像用撮像素子２６の撮像面に対して前後の等距離の位置の撮像面で撮像した場合と等価な映像信号が得られるようになっている。尚、ＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ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ＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂから白黒の映像信号（輝度信号）が取得されるものとする。

撮影レンズ１０のフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩ、ＡＦ用トラッキングレンズ１８は図１の制御系１２によって電動で制御される。フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ＡＦ用トラッキングレンズ１８には各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭや各ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＴＰが連結されており、各モータＦＭ、ＺＭ、ＴＭの回転速度等を制御系１２の制御部３０によって制御すると共に、各ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＴＰによって検出されるフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ＡＦ用トラッキングレンズ１８の各位置情報を制御部３０に与えることによって、フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ＡＦ用トラッキングレンズ１８の位置や動作速度を制御部３０が統括的に制御する構成となっている。尚、絞りＩの制御も制御部によって行われるが説明は省略する。

撮影時等での通常モード時には制御部３０によってフォーカス制御とズーム制御（及び絞り制御）が行われる。通常モード時のフォーカス制御として、例えば、マニュアルフォーカス（ＭＦ）モードとオートフォーカス（ＡＦ）モードが図示しないスイッチによって選択できるようになっており、ＭＦモードの場合、制御部３０は例えばカメラマン等によってマニュアル操作されるフォーカスコントローラ（図示せず）からの指令信号に従ってフォーカスレンズＦＬを制御する。一方、ＡＦモードの場合、制御部３０は詳細を後述するＡＦ処理部３２からの焦点評価値情報に基づいてフォーカスレンズＦＬを制御し、被写体に自動でピントを合わせる。

通常モード時でのズーム制御では、制御部３０は、カメラマン等によってマニュアル操作されるズームコントローラ（図示せず）からの指令信号に従ってズームレンズＺＬを制御する。

一方、制御系１２を構成する装置（レンズ装置）や制御系１２に接続されるコントローラ等の所定箇所にはＡＦ用光学系のトラッキング調整を自動で行うためのトラッキングモードスイッチ３４が設けられており、そのトラッキングモードスイッチ３４によってトラッキングモードが選択された場合には、詳細を後述するように、フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、ＡＦ用トラッキングレンズ１８が制御部３０によって自動で制御されてＡＦ用光学系のトラッキング調整が実行される。

次に、通常モード時におけるＡＦモードの制御について説明する。ＡＦモードでは制御部３０はＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂによって撮影された被写体画像のコンラストの高低を示す焦点評価値をＡＦ処理部３２から取得する。図３は、ＡＦ処理部３２の構成を示したブロック図である。図２で示したように映像用撮像素子２６の撮像面に対して光学的に前後等距離の位置に撮像面が配置された１対のＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２ＢではＡＦ用光路を通過して各撮像面に結像された被写体画像がフィールド周期で電気信号に変換され、映像信号として出力されている。そして、それらの映像信号はＡＦ処理部３２に入力されるようになっている。尚、ＡＦ用撮像素子２２Ａから得られる映像信号をｃｈＡの映像信号といい、ＡＦ用撮像素子２２Ｂから得られる映像信号をｃｈＢの映像信号という。

ＡＦ処理部３２は、ｃｈＡの映像信号を処理するためのＡ／Ｄ変換器５０Ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５２Ａ、ゲート回路５４Ａ、加算回路５６Ａと、ｃｈＢの映像信号を処理するためのＡ／Ｄ変換器５０Ｂ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５２Ｂ、ゲート回路５４Ｂ、加算回路５６Ｂとから構成されている。ｃｈＡの映像信号を処理するための各回路５０Ａ〜５６Ａと、ｃｈＢの映像信号を処理するための各回路５０Ｂ〜５６Ｂとでは同一の処理が施されるため、ｃｈＡの映像信号に対する各回路５０Ａ〜５６Ａの処理のみを説明すると、ＡＦ処理部３２に入力されたｃｈＡの映像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換器５０Ａによりデジタル信号に変換される。次に、その映像信号は、ＨＰＦ５２Ａによって高域周波数成分の信号のみが抽出される。その高域周波数成分の映像信号は続いてゲート回路５４Ａに入力され、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば画面中央の矩形エリア）に対応する範囲内の映像信号のみが抽出される。そして、ゲート回路５４Ａによって抽出されたＡＦエリア内の映像信号は加算回路５６Ａに入力され、１フィールド分（１画面分）ずつ積算される。

このようにして各加算回路５６Ａ、５６Ｂで得られる積算値は、それぞれＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂで撮像された被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値であり、それぞれ、制御部３０に読み込まれる。尚、ｃｈＡの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＡの焦点評価値といい、ｃｈＢの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＢの焦点評価値という。

制御部３０は、ＡＦ処理部３２から取得したｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいて映像用撮像素子２６に対する撮影レンズ１０のピント状態を検出する。ピント状態の検出は、次のような原理で行われる。図４は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズＦＬ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と焦点評価値との関係を例示した図である。図中実線で示す曲線Ａ、Ｂは、それぞれｃｈＡ、ｃｈＢの映像信号から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。一方、図中点線で示す曲線Ｃは、映像用撮像素子２６から得られた映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合の焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。

同図において、ピント状態が合焦となるのは、曲線Ｃで示す映像用撮像素子２６の焦点評価値が最大（極大）となるときのフォーカス位置Ｆ０にフォーカスが設定された場合である。もし、撮影レンズ１０のフォーカスがその合焦位置Ｆ０よりも至近側のフォーカス位置Ｆ１に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ａの値Ｖ_A1となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ｂの値Ｖ_B1となる。この場合、図から分かるようにｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A1の方が、ｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B1よりも大きくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A1の方が、ｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B1よりも大きい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも至近側に設定されている状態、すなわち、前ピンの状態であることが分かる。

一方、撮影レンズ１０のフォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側のフォーカス位置Ｆ２に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ａの値Ｖ_A2となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ｂの値Ｖ_B2となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A2の方が、ｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B2よりも小さくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A2の方が、ｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B2よりも小さい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側に設定されている状態、すなわち、後ピンの状態であることが分かる。

これに対して、撮影レンズ１０のフォーカスがフォーカス位置Ｆ０、即ち、合焦位置に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ａの値Ｖ_A0となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ｂの値Ｖ_B0となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A0とｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B0は等しくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値Ｖ_A0とｃｈＢの焦点評価値Ｖ_B0とが等しい場合にはフォーカスが合焦位置Ｆ０に設定されている状態、すなわち、合焦状態であることが分かる。

制御部３０は、このようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値によって撮影レンズ１０の現在のピント状態が映像用撮像素子２６に対して前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出しながらフォーカスレンズＦＬを制御する。例えば、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値から検出したピント状態が前ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを無限遠方向に移動させ、ピント状態が後ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを至近方向に移動させる。そして、ピント状態が合焦の場合には、フォーカスレンズＦＬを停止させる。これによって、撮影レンズ１０のピント状態が合焦状態となる位置にフォーカスレンズＦＬが移動して停止する。

次に、上述のような光路長差方式のＡＦを採用したレンズシステムにおけるトラッキングモードの制御について図５のフローチャートを用いて説明する。制御部３０は図１に示したトラッキングモードスイッチ３４がオンされると、ＡＦ用光学系のトラッキング調整の処理を開始する。そこで、まず、ズームレンズＺＬをワイド端に移動させる（ステップＳ１０）。そして、ＡＦ処理部３２からｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を取得し、それらの焦点評価値が一致する位置（即ち、合焦状態が検出される位置）にＡＦ用トラッキングレンズ１８を移動させる（ステップＳ１２）。尚、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値が一致する位置にＡＦ用トラッキングレンズ１８を移動させる制御はＡＦモード時においてフォーカスレンズＦＬを合焦位置に移動させるときの制御と同様にして行うことができる。また、ステップＳ１０において、ズームレンズＺＬをワイド端まで移動させなくてもワイド側の所定位置に移動させるようにしてもよい（下記におけるステップＳ１８においても同様）。

次に、制御部３０はズームレンズＺＬをテレ端に移動させる（ステップＳ１４）。そして、ＡＦ処理部３２からｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を取得し、それらの焦点評価値が一致する位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる（ステップＳ１６）。尚、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値が一致する位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる制御はＡＦモード時においてフォーカスレンズＦＬを合焦位置に移動させるときの制御に等しい。また、ステップＳ１４において、ズームレンズＺＬをテレ端まで移動させなくてもテレ側の所定位置に移動させるようにしてもよい。

以上のステップＳ１０〜Ｓ１６の処理が終了すると、次にステップＳ１０、Ｓ１２と同様にズームレンズＺＬをワイド端に移動させて（ステップＳ１８）、ＡＦ処理部３２から取得したｃｈＡとｃｈＢが一致する位置にＡＦ用トラッキングレンズ１８を移動させる（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ２０の処理時に、ＡＦ用トラッキングレンズ１８が移動したか否かを判定する（ステップＳ２２）。この判定処理においてＹＥＳ、即ち、ＡＦ用トラッキングレンズ１８が移動したと判定している間は、制御部３０は、ズームレンズＺＬをテレ端にしてフォーカスレンズＦＬによって合焦させる処理（ステップＳ１４、Ｓ１６）と、ズームレンズＺＬをワイド端にしてＡＦトラッキングレンズ１８により合焦させる処理（ステップＳ１８、Ｓ２０）とを繰り返す。

一方、ステップＳ２２の判定処理においてＮＯ、即ち、ＡＦ用トラッキングレンズ１８が移動していないと判定した場合には、ズームレンズＺＬを移動させてもＡＦ用光学系の結像面の位置が変動しない状態（ズームレンズＺＬを移動させてもフォーカスレンズＦやＡＦ用トラッキングレンズ１８を動かすことなく合焦している状態）であり、適切にトラッキング調整が行われたと判断して以上のトラッキング調整の処理を終了する。

以上のように本レンズシステムでは、トラッキングモードスイッチ３４によってトラッキングモードをオンにするだけでユーザの手間なく自動でＡＦ用光学系のトラッキング調整が行われ、ＡＦモードでのピント調整が適正に行われるようになっている。尚、本線光路の光学系のトラッキング調整は通常どおり本線光路の後側リレーレンズＲＢ（トラッキング調整用として移動可能に配置された後側リレーレンズＲＢの全体又は一部のレンズ群）の位置を調整してトラッキング調整を行う。

次に、図１に示すように撮影レンズ１０の温度を検出する温度検出部３６をレンズシステムに組み込んだ場合のトラッキング調整への適用例について説明する。図１の温度検出部３６は、例えば撮影レンズ１０の鏡胴等に温度センサを設置して撮影レンズ１０の温度を検出するようにしたもので、その温度検出部３６で検出した温度情報を制御部３０に与えるようにしている。このとき、制御部３０では、温度検出部３６から取得した温度情報に基づいて、レンズ装置の筐体等に設けたＬＣＤやカメラ本体１４に設置されるビューファイダなどの表示部３８にトラッキング調整を促す警告表示を行うようにすることができる。例えば、上述のトラッキングモードによってトラッキング調整を行った際の温度を温度検出部３６から取得して記憶しておき、その後、その記憶した温度に対して温度検出部３６から取得した温度が一定値以上変化した場合（トラッキング調整が必要な温度変化）にはトラッキング調整を促す警告表示を行うようにする。これによってユーザは、必要なときにトラッキング調整を行うことができる。

また、警告表示だけでなくトラッキング調整が必要な温度変化が生じた場合には制御部３０が自動でトラッキング調整を開始することもできる。但し、この場合、撮影中にトラッキング調整が自動で開始されるのは好ましくないため、自動によるトラッキング調整の開始を禁止する手段を設けておくとよい。

また、他の態様として、温度検出部３６によって検出される温度に対してＡＦトラッキングレンズ１８の適正な位置を示すデータを事前に作成して制御部３０内のメモリ等に記憶しておく。そして、温度検出部３６から検出される温度に対して事前に記憶したデータからＡＦトラッキングレンズ１８の適正な位置を読み取り、その位置にＡＦトラッキングレンズ１８を移動させるようにしてもよい。温度に対してＡＦトラッキングレンズ１８の適正な位置を示すデータは、撮影レンズ１０の設計データに基づいて理論的に作成したものでもよいし、上記トラッキングモードでのトラッキング調整のように実際にＡＦ用光学系のトラッキング調整を行い、そのときの温度とＡＦトラッキングレンズ１８の位置を読み取ることによって作成した実測のデータであってもよい。

以上、上記実施の形態では、２つのＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂを用いた光路長差方式のＡＦが採用されるレンズシステムにおいて本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ＡＦ用撮像素子の数（ＡＦ用の撮像面の数）に限らず適用することができる。また、光路長差方式にも限らず、本線光路から分岐されたＡＦ用光路を有する場合のＡＦ用光路の光学系（ＡＦ用光路に導かれる被写体光が経由する光学系）のトラッキング調整に適用することができる。

図１は、本発明のオートフォーカスシステムを適用したレンズシステムの構成を示したブロック図である。 図２は、ＡＦ用撮像素子の光路長差の説明に用いた図である。 図３は、ＡＦ処理部の構成を示したブロック図である。 図４は、撮影レンズのフォーカス位置と１対のＡＦ用撮像素子により得られた焦点評価値との関係を例示した図である。 図５は、トラッキング調整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…制御系、１４…カメラ本体、１６…ハーフミラー、１８…ＡＦ用トラッキングレンズ（群）、２０…光分割光学系、２２Ａ、２２Ｂ…ＡＦ用撮像素子、２４…色分解光学系、２６…映像用撮像素子、３０…制御部、３２…ＡＦ処理部、３４…トラッキングモードスイッチ、３６…温度検出部、３８…表示部、５０Ａ、５０Ｂ…Ａ／Ｄ変換器、５２Ａ、５２Ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、５４Ａ、５４Ｂ…ゲート回路、５６Ａ、５６Ｂ…加算回路、ＦＬ…フォーカスレンズ（群）、ＺＬ…ズームレンズ（群）、Ｉ…絞り、ＲＡ…前側リレーレンズ（群）、ＲＢ…後側リレーレンズ（群）、ＦＭ、ＺＭ、ＴＭ…モータ、ＦＰ、ＺＰ、ＴＰ…ポテンショメータ、

Claims (4)

1. 可変焦点距離の撮影レンズと、該撮影レンズに入射した被写体光を本線光路からＡＦ用光路に分岐する光分割手段と、該光分割手段により前記ＡＦ用光路に分岐された被写体光による被写体画像を撮像するＡＦ用撮像手段と、該ＡＦ用撮像手段により得られた被写体画像のコントラストに基づいてピント状態を検出するピント状態検出手段と、該ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記撮影レンズのフォーカスを移動させるフォーカス制御手段とを備えたオートフォーカスシステムにおいて、
   前記ＡＦ用光路に光軸方向に移動可能に配置され、前記ＡＦ用光路に導かれた被写体光の結像位置を可変するＡＦ用トラッキングレンズと、
   前記撮影レンズの焦点距離を変更しても前記ＡＦ用トラッキングレンズを動かすことなく前記ピント状態検出手段により検出されるピント状態が合焦状態を示す位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを設定することによって前記ＡＦ用光路の光学系のトラッキング調整を自動で行うＡＦ用トラッキング調整手段と、
   を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
2. 前記ＡＦ用トラッキング調整手段は、前記撮影レンズの焦点距離をワイド側に設定して、前記ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを移動させる第１の処理と、前記撮影レンズの焦点距離をテレ側に設定して、前記ピント状態検出手段により合焦状態が検出される位置に前記撮影レンズのフォーカスを移動させる第２の処理とを繰り返し実行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. 前記撮影レンズの温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記ＡＦ用トラッキング調整手段は、前記温度検出手段により検出された温度に対して事前に決められた位置に前記ＡＦ用トラッキングレンズを移動させ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。
4. 前記ＡＦ用撮像手段は、光路長が異なる複数の撮像面によって複数の被写体画像を撮像すると共に、前記ピント状態検出手段は、前記ＡＦ用撮像手段により得られた前記複数の被写体画像のコントラストを比較することによってピント状態を検出することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載のオートフォーカスシステム。
   

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