JP2006119471A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス（ＡＦ）の対象範囲であるＡＦエリアの位置をＡＦエリアコントローラでのマニュアル操作によって移動させることができるオートフォーカスシステムにおいて、ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチをオフすることによって所望の位置で確実に保持することができようにし、また、初期位置と異なる位置に移動したＡＦエリアをＡＦエリアリセットスイッチをオンすることによって瞬時に初期位置に戻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】ＡＦエリアコントローラ１４には、トラックボール３０が配置され、その操作によってＡＦエリアの位置を移動させることができる。ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチ３２がオフされるとＡＦエリアコントローラ３０はＡＦエリアの位置を保持し、ＡＦエリアリセットスイッチ３４がオンされるとＡＦエリアを初期位置（中心位置）にリセットする。
【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、特にカメラの撮影範囲のうちオートフォーカス（ＡＦ）の対象範囲とするＡＦエリアを所望の位置に移動させることができるオートフォーカスシステムに関する。

テレビカメラのように撮影素子（ＣＣＤ等）により被写体の画像を電気信号（画像信号）に変換する撮像システムでは、オートフォーカス（以下、ＡＦという）の方式として一般的にコントラスト方式が採用されている。コントラスト方式は、撮像素子により取り込まれた画像信号から被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最も高くなるように撮影レンズのフォーカスを制御することによって最良ピント状態に自動でピント合わせを行う方式である。

コントラスト方式のようなＡＦでは、カメラの撮影範囲内にある被写体の全体をＡＦの対象とするのではなく、撮影範囲のうちの一部の範囲にある被写体のみを対象とすることが多い。コントラスト方式のＡＦでは、撮像素子の撮像エリア全体により取り込まれた画像信号のうち、ＡＦの対象とする範囲の画像信号を抽出し、その抽出した範囲の画像信号のコントラストが最も高くなるようにフォーカスを制御することによってＡＦの対象を一部の範囲の被写体のみに限定している。尚、本明細書ではカメラの撮影範囲のうちＡＦの対象とする被写体の範囲、又はカメラの撮影画像を再生した場合の撮影画像の画面範囲のうちＡＦの対象とする被写体の範囲をＡＦエリアといい、そのＡＦエリアの輪郭を示す枠をＡＦ枠というものとする。

また、単一のＡＦエリアが撮影範囲内の所定位置に固定して設定される場合、標準的には矩形のＡＦエリアが撮影範囲の中央部に設定されるが、操作者の指定によってＡＦエリアの位置を変更可能にしたものも知られている。テレビカメラ等においてコントローラのマニュアル操作部材を操作してＡＦエリアの位置を変更する場合には、ＡＦエリアの縦横への移動を指示することができるトラックボールやジョイスティック等が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平５−３７８４３号公報 特開２００２−３６５５１９号公報

操作者がコントローラのマニュアル操作部材を操作してＡＦエリアの位置を変更できるようにしたシステムにおいて、ＡＦエリアを所望の位置に設定した後、ＡＦエリアの位置を継続的又は一時的に固定（保持）したいという場合がある。しかしながら、従来のシステムでは、ＡＦエリアを固定したい場合にはマニュアル操作部材を動かさないように注意しなればならず、誤って動かしてしまうおそれがあった。そのため、撮影中に意図せずにＡＦエリアが移動し、撮影に支障をきたす可能性があった。

また、ＡＦエリアを初期位置、例えば、撮影範囲の中心から所望の位置に移動させた後、瞬時に初期位置に戻したいという場合がある。しかしながら、従来のシステムでは、ＡＦエリアを初期位置から他の位置に移動させたときと同じように操作者がコントローラを操作してＡＦエリアを初期位置に戻すしかなく、瞬時に戻すことができないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦエリアを所定の位置で確実に保持することができ、また、初期位置と異なる位置に移動したＡＦエリアを瞬時に初期位置に戻す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、カメラの撮影範囲のうちの一部の範囲であるＡＦエリアの範囲の被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカス手段と、前記ＡＦエリアの位置をマニュアル操作部材の操作に基づいて移動させるＡＦエリア操作手段と、前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動を有効又は無効に切り替える切替手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＡＦエリア操作手段によるＡＦエリアの移動を無効にすることができるため、操作者が誤ってマニュアル操作部材を動かしたとしてもＡＦエリアが移動することなく、ＡＦエリアを所定の位置で確実に保持することができる。

請求項２に記載のオートフォーカスシステムは、カメラの撮影範囲のうちの一部の範囲であるＡＦエリアの範囲の被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカス手段と、前記ＡＦエリアの位置をマニュアル操作部材の操作に基づいて移動させるＡＦエリア操作手段と、前記ＡＦエリアの位置を所定の初期位置に復帰させるリセット手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、初期位置と異なる位置に移動したＡＦエリアをリセット手段によって瞬時に初期位置に戻すことができる。

請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、請求項２に記載の発明において、前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動を有効又は無効に切り替える切替手段と、を備えたことを特徴としている。本発明では、請求項１と請求項２の発明の両方の効果を有する。

請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項３に記載の発明において、前記切替手段によって前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動が無効となっている場合には、前記リセット手段も無効とすることを特徴としている。本発明によれば、ＡＦエリアを初期位置に復帰させるようなリセット手段の誤操作に対しても有効にＡＦエリアを所定の位置に保持することができる。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ＡＦエリアを所定の位置で確実に保持することができ、また、初期位置と異なる位置に移動したＡＦエリアを瞬時に初期位置に戻すことができる。

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、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。同図に示す撮像システムは、例えば放送用テレビカメラでの撮影に用いられる撮像システムであり、同図にはレンズ交換可能なカメラヘッド１０、カメラヘッド１０のレンズマウントに装着される撮影レンズ（光学系）を備えたレンズ装置１２、ＡＦエリアコントローラ１４等が示されている。

カメラヘッド１０には、撮像素子（例えばＣＣＤ）や所要の信号処理回路等が搭載されており、レンズ装置１２の撮影レンズにより結像された像は、撮像素子により光電変換された後、信号処理回路によって所要の信号処理が施される。信号処理回路によって生成される所定形式の映像信号は、カメラヘッド１０の映像信号出力端子等から外部機器に出力される。また、カメラヘッド１０には、構図の確認等のためのビューファインダ（モニタ）１６が設置されており、そのビューファインダ１６にカメラヘッド１０からの映像信号が与えられ、カメラヘッド１０で撮影されているリアルタイムの画像（映像）がビューファインダ１６の画面上に表示されるようになっている。また、ビューファインダ１６の画面上にはオートフォーカス（ＡＦ）の対象とするＡＦエリアの範囲を示すＡＦ枠等の情報も表示される。

レンズ装置１２は、カメラヘッド１０のレンズマウントに装着される図示しない撮影レンズ（光学系）を備えており、その撮影レンズにより被写体の像がカメラヘッド１０の撮像素子の撮像面に結像される。撮影レンズには、その構成部としてフォーカスレンズ群、ズームレンズ群、絞りなどの撮影条件を調整するための可動部が設けられており、それらの可動部は、図示しないモータ（サーボ機構）によって電動駆動されるようになっている。例えば、フォーカスレンズ群やズームレンズ群は光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群が移動することによってフォーカス（被写体距離）調整が行われ、ズームレンズ群が移動することによって焦点距離（ズーム倍率）調整が行われる。尚、本実施の形態のようにオートフォーカスに関するシステムにおいては、少なくともフォーカスレンズ群が電動で駆動できればよく、その他の可動部は手動でのみ駆動可能であってもよい。また、所定の可動部を操作者の操作に従って電動駆動する場合には、図示しない操作部（レンズ装置１２に接続されるコントローラの操作部等）から操作者の操作に従って出力されるコントロール信号に基づいて可動部の動作が制御されるが詳細は省略する。

また、同図に示すように、レンズ装置１２には、レンズ装置１２全体を統括制御するレンズＣＰＵ２０、オートフォーカス（ＡＦ）処理を実行するＡＦ処理部２２、ＡＦ用撮像回路２４等が搭載されている。ＡＦ用撮像回路２４は、ＡＦ処理用の映像信号を取得するためにレンズ装置１２に配置されており、撮像素子（ＣＣＤ等）や撮像素子の出力信号を所定形式の映像信号として出力する処理回路等を備えている。尚、ＡＦ用撮像回路２４の撮像素子をＡＦ用撮像素子という。また、ＡＦ用撮像回路２４から出力される映像信号は輝度信号とする。

ＡＦ用撮像素子の撮像面には、撮影レンズの光路上に配置されたハーフミラー等によってカメラヘッド１０の撮像素子に入射する被写体光から分岐された被写体光が結像するようになっている。ＡＦ用撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離（ピントが合う被写体の距離）は、カメラヘッド１０の撮像素子の撮像エリアに対する撮影範囲及び被写体距離に一致するように構成されており、ＡＦ用撮像素子により取り込まれる被写体画像は、カメラヘッド１０の撮像素子により取り込まれる被写体画像と一致している。尚、両者の撮影範囲に関しては完全に一致している必要はなく、例えば、ＡＦ用撮像素子の撮影範囲と、カメラヘッド１０の撮像素子の撮影範囲のいずれが他方を包含する大きな範囲であってもよい。また、ＡＦ用撮像素子を設けることなくカメラ１０からの映像信号をＡＦ処理部２２に与えるようにしてもよい。

ＡＦ処理部２２は、ＡＦ用撮像回路２４から映像信号を取得し、その映像信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値を算出する。例えば、ＡＦ用撮像素子から得られた映像信号の高域周波数成分の信号をハイパスフィルタによって抽出した後、その高域周波数成分の信号のうちＡＦの対象とするＡＦエリアに対応する範囲の信号を１画面分ずつ積算する。このようにして１画面分ごとに得られる積算値は被写体画像のコントラストの高低を示し、焦点評価値としてレンズＣＰＵ２０に与えられる。尚、ＡＦエリアの範囲は後述のようにレンズＣＰＵ２０により指定される。

レンズＣＰＵ２０は、詳細を後述するようにＡＦエリアの範囲を示す情報（ＡＦエリア情報）をＡＦエリアコントローラ１４から取得してそのＡＦエリア情報により指定されたＡＦエリアの範囲をＡＦ処理部２２に指定する。そして、そのＡＦエリアの画像（映像信号）により求められる焦点評価値をＡＦ処理部２２から取得する共に、取得した焦点評価値が最大（極大）、即ち、ＡＦエリアの被写体画像のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ群を制御する。例えば、焦点評価値に基づくフォーカスレンズ群の制御方式として山登り方式が一般的に知られており、フォーカスレンズ群を焦点評価値が増加する方向に移動させて行き、焦点評価値が減少し始める点を検出すると、その位置にフォーカスレンズ群を設定する。これにより、ＡＦエリア内の被写体に自動でピントが合わせられる。

ＡＦエリアコントローラ１４は、上記ＡＦエリアの位置、形状、大きさ等のＡＦエリアの範囲を操作者が指定するためのマニュアル操作部材を備えている。ＡＦエリアは、図２に示すようにカメラヘッド１０の撮像素子での撮影範囲又は撮影画像の画面に対してＡＦの対象範囲を示し、その輪郭を示す枠がＡＦ枠となる。ＡＦエリアコントローラ１４は、そのマニュアル操作部材が操作者により操作されると、その操作に従ってＡＦエリアの範囲（位置等）を設定、変更する。

尚、本実施の形態ではＡＦエリアの形状は矩形に制限され、ＡＦエリアの大きさも一定であるものとし、ＡＦエリアの位置のみを変更するためのマニュアル操作部材としてトラックボール３０が設けられているものとする。ＡＦエリアの位置を変更するマニュアル操作部材としてはトラックボール以外にジョイスティックなどの任意の操作部材を使用することができる。また、ＡＦエリアコントローラ１４のトラックボール３０によるＡＦエリアの位置の変更は、例えば相対位置制御であり、ある時点でのＡＦエリアの位置に対してその時点からのトラックボール３０の回転方向及び回転量に対応する方向及び移動量分だけ縦横方向に変位する。また、撮影範囲（撮影画像の画面）内におけるＡＦエリアの位置（本実施の形態では矩形のＡＦエリアの中心位置）を決める点をＡＦポイントというものとすると、ＡＦエリアの位置はＡＦポイントの位置を設定することによって決定される。

ＡＦエリアコントローラ１４は、操作者の操作に従って設定、変更したＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報をレンズＣＰＵ２０からの要求に従ってレンズＣＰＵ２０に送信する。これによってＡＦの対象範囲がＡＦエリアコントローラ１４において設定、変更されたＡＦエリアの範囲に設定される。

また、ＡＦエリアコントローラ１４は、上記ＡＦエリア情報をカメラヘッド１０にも送信し、そのＡＦ枠をビューファインダ１６の画面上の対応する位置に表示させる。これによって操作者がビューファインダ１６を見ながらその時のＡＦエリアの位置等を認識することができる。

一方、ＡＦエリアコントローラ１４には、ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチ３２や、ＡＦエリアリセットスイッチ３４からの状態信号が与えられるようになっている。これらのスイッチ３２、３４は、ＡＦエリアコントローラ３０と別体の装置に配置されていてもよいし、ＡＦエリアコントローラ３０に配置されていもよい。

ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチ３２は、ＡＦエリアコントローラ１４でのトラックボール３０の操作を有効／無効に切り替えるスイッチである。スイッチ３２がオン（有効）に設定されている場合、ＡＦエリアコントローラ１４（トラックボール３０の操作）を有効とし、トラックボール３０の操作に従ってＡＦエリアの位置を変更する。一方、スイッチ３２がオフ（無効）に設定されている場合には、トラックボール３０の操作を無効とし、トラックボール３０の操作の有無にかかわらず、スイッチ３２がオンからオフに切り替えられた際のＡＦエリアの位置を保持する。これによって、操作者が誤ってトラックボール３０を動かしてしまった場合等でもＡＦエリアを所望の位置に保持することができる。

ＡＦエリアリセットスイッチ３４は、ＡＦエリアの位置を初期位置にリセットするスイッチである。ＡＦエリアリセットスイッチ３４がオンされた場合、ＡＦエリアコントローラ１４は、ＡＦエリアの位置を初期位置に戻す。初期位置は例えば撮影範囲の中央（中心位置）に設定されている。これにより、初期位置以外の位置にＡＦエリアが移動している場合でもＡＦエリアリセットスイッチ３４をオンすると、瞬時にＡＦエリアを初期位置に戻すことができる。

図３は、ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチ３２の操作に対するＡＦエリアコントローラ１４（ＡＦエリアコントローラ１４のＣＰＵ）の処理手順を示したフローチャートである。ＡＦエリアコントローラ１４は、処理を開始するとまず所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、ＡＦエリアコントローラ有効／無効スイッチ３２がオンされているか否かを検出し、ＡＦエリアコントローラ１４が有効か否かを判定する（ステップＳ１２）。ＹＥＳと判定した場合には、トラックボール３０の操作に基づいてＡＦエリアの位置を設定、変更し（ステップＳ１４）、その位置と他の要素（大きさや形状）を考慮したＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報を、要求に応じてカメラヘッド１０とレンズ装置１２に送信する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１２に戻る。

一方、ステップＳ１２においてＮＯと判定した場合には、トラックボール３０の操作の有無にかかわらず、現在のＡＦエリアの位置（範囲）を保持する（ステップＳ１８）。現在のＡＦエリアの範囲は、直前までＡＦエリアコントローラ１４が有効だった場合には、ステップＳ１４で直前（最後）に設定されたＡＦエリアの範囲であり、処理開始から一度もＡＦエリアコントローラ１４が有効になっていない場合には、ステップＳ１０の初期設定で設定される初期位置とその他の要素（大きさや形状）を考慮したＡＦエリアの範囲である。続いて、ＡＦエリアコントローラ１４は、現在のＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報を、要求に応じてカメラヘッド１０とレンズ装置１２に送信し（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。

図４は、ＡＦエリアリセットスイッチ３４の操作に対するＡＦエリアコントローラ１４（ＡＦエリアコントローラ１４のＣＰＵ）の処理手順を示したフローチャートである。ＡＦエリアコントローラ１４は、処理を開始するとまず所要の初期設定を行った後（ステップＳ２０）、ＡＦエリアリセットスイッチ３４がオンされているか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＮＯと判定した場合には、トラックボール３０の操作に基づいてＡＦエリアの位置を設定、変更し（ステップＳ２４）、その位置と他の要素（大きさや形状）を考慮したＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報を、要求に応じてカメラヘッド１０とレンズ装置１２に送信する（ステップＳ２６）。そして、ステップＳ２２に戻る。

一方、ステップＳ２２においてＹＥＳと判定した場合には、ＡＦエリアの位置を初期位置（例えば撮影範囲の中心位置）に戻し（ステップＳ２８）、その位置と他の要素（大きさや形状）を考慮したＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報を、要求に応じてカメラヘッド１０とレンズ装置１２に送信し（ステップＳ２６）、ステップＳ２２に戻る。

以上、上記図３と図４のフローチャートは独立した処理手順として示したが、実際にはＡＦエリアコントローラ１４の一連の処理手順の中に両方の処理が組み込まれる。このとき、ＡＦエリアコントローラ１４が無効（ＡＦエリアコントローラ有効／無効スイッチ３２がオフ）となっている場合に、ＡＦエリアリセットスイッチ３４がオンされたとすると、その操作も無効とし、ＡＦエリアの位置を初期位置にリセットすることなく保持するようにしてもよいし、ＡＦエリアコントローラ１４が無効となっている場合でもＡＦエリアリセットスイッチ３４の操作は有効とし、ＡＦエリアの位置を初期位置にリセットするようにしてもよい。

以上、上記実施の形態では、ＡＦエリアの範囲を決める要素のうちＡＦエリアの位置に関してのみ、それに対する操作の有効／無効を切り替えられるように、また、初期位置にリセットできるようにしたが、他の要素（大きさや形状）に関しても同様に、操作の有効／無効を切り替えられるようにすると共に、初期状態にリセットできるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、レンズ装置１２、ＡＦエリアコントローラ１４、追尾装置１６は別体の装置として図示したが、いずれか２つ又は全ては一体の装置であってもよい。

また、上記実施の形態では、ＡＦ用に映像信号をカメラヘッド１０の撮像素子とは別のＡＦ専用の撮像素子により取得するようにしたが、ＡＦ用としてカメラヘッド１０の撮像素子により得られる映像信号を用いてもよい。

図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用される撮像システムの全体構成を示したブロック図である。 図２は、ＡＦ枠を示した図である。 図３は、ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチの操作に対するＡＦエリアコントローラの処理手順を示したフローチャートである。 図４は、ＡＦエリアリセットスイッチの操作に対するＡＦエリアコントローラ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…カメラヘッド、１２…レンズ装置、１４…ＡＦエリアコントローラ、１６…ビューファインダ、２０…レンズＣＰＵ、２２…ＡＦ処理部、２４…ＡＦ用撮像回路、２６…画像処理部、２８…画像入力部、３０…トラックボール、３２…ＡＦエリアコントロール有効／無効スイッチ、３４…ＡＦエリアリセットスイッチ

Claims (4)

1. カメラの撮影範囲のうちの一部の範囲であるＡＦエリアの範囲の被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカス手段と、
   前記ＡＦエリアの位置をマニュアル操作部材の操作に基づいて移動させるＡＦエリア操作手段と、
   前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動を有効又は無効に切り替える切替手段と、
   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. カメラの撮影範囲のうちの一部の範囲であるＡＦエリアの範囲の被写体に自動でピント合わせを行うオートフォーカス手段と、
   前記ＡＦエリアの位置をマニュアル操作部材の操作に基づいて移動させるＡＦエリア操作手段と、
   前記ＡＦエリアの位置を所定の初期位置に復帰させるリセット手段と、
   を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
3. 前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動を有効又は無効に切り替える切替手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項２のオートフォーカスシステム。
4. 前記切替手段によって前記ＡＦエリア操作手段のマニュアル操作部材の操作に基づく前記ＡＦエリアの移動が無効となっている場合には、前記リセット手段も無効とすることを特徴とする請求項３のオートフォーカスシステム。

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