JP2006215283A - Imaging apparatus for detecting focus state - Google Patents
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Description
本発明はピント情報検出用撮像装置に係り、特に光路長差方式のオートフォーカス(AF)においてピント状態を検出するための映像を撮影するピント状態検出用撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus for focus information detection, and more particularly to an imaging apparatus for focus state detection that captures an image for detecting a focus state in autofocus (AF) of an optical path length difference method.
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では、例えば、撮影レンズに入射した被写体光がカメラの撮像素子(映像用撮像素子)へと導かれる本線光路にハーフミラー等の光分割光学系(光分割手段)が配置され、その光分割光学系によって、本線光路の被写体光が、そのまま本線光路を進行する被写体光と本線光路から分岐されたピント状態検出用光路を進行する被写体光に分割される。 As an autofocus (AF) suitable for a video camera such as a television camera for broadcasting, an AF method called an optical path length difference method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this optical path length difference type AF, for example, a light splitting optical system (light splitting means) such as a half mirror is provided in the main line optical path in which the subject light incident on the photographing lens is guided to the camera image pickup device (image pickup device). The subject light in the main light path is divided into subject light that travels in the main light path and subject light that travels in the focus state detection optical path branched from the main light path.
ピント状態検出用光路には、ピント状態検出用に配置された撮像素子(ピント状態検出用撮像素子)の複数の撮像面が光路長差を有して配置される。例えば、ピント状態検出用光路に被写体光を更に2つに分割する光分割光学系が配置され、その光分割光学系によって分割された各被写体光が進行する各光路にピント状態検出用撮像素子が配置される。そして、それらのピント状態検出用撮像素子の撮像面は、映像用撮像素子の撮像面に対して光路長が等距離分だけ短くなる位置と長くなる位置に配置される。尚、ピント状態検出用撮像素子の光路長差を有する複数の撮像面は、異なる撮像素子によって構成される場合に限らず、同一の撮像素子に光路長差を有するように形成された複数の撮像面によって構成される場合もある。 In the focus state detection optical path, a plurality of image pickup surfaces of an image pickup element (focus state detection image pickup element) arranged for focus state detection are arranged with an optical path length difference. For example, a light-splitting optical system that further divides subject light into two parts is arranged in the focus state detection optical path, and a focus state detection image sensor is provided in each optical path along which each subject light divided by the light-splitting optical system travels. Be placed. Then, the imaging surfaces of the focus state detection imaging elements are arranged at positions where the optical path length is shortened by an equal distance with respect to the imaging surface of the video imaging element and at positions where the imaging path becomes longer. Note that the plurality of imaging surfaces having the optical path length difference of the focus state detection imaging element are not limited to being configured by different imaging elements, and a plurality of imaging images formed so as to have the optical path length difference in the same imaging element. In some cases, it is composed of surfaces.
各ピント状態検出用撮像素子から得られた映像信号(被写体画像)は、所定の信号処理部によって処理され、それらの撮像面で撮像された被写体画像のコントラストの大きさを示す焦点評価値が算出される。各ピント状態検出用撮像素子の撮像面で撮像された被写体画像は、撮像レンズのフォーカスを現在位置に対して至近側と無限遠側に微小に動かした際のカメラの映像用撮像素子によって撮像される被写体画像に等価であるため、それらのコントラストを示す焦点評価値を比較することによって撮影レンズの現在位置でのピント状態(合焦、前ピン、後ピン)が検出される。そのピント状態に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御することによって自動でピント合わせが行われる。 The video signal (subject image) obtained from each focus state detection imaging device is processed by a predetermined signal processing unit, and a focus evaluation value indicating the magnitude of the contrast of the subject image captured on the imaging surface is calculated. Is done. The subject image picked up on the image pickup surface of each focus state detection image pickup device is picked up by the image pickup device of the camera when the focus of the image pickup lens is slightly moved to the close side and the infinity side with respect to the current position. Therefore, the focus state (focus, front pin, rear pin) at the current position of the photographic lens is detected by comparing the focus evaluation values indicating the contrast. Focusing is automatically performed by controlling the focus of the photographic lens based on the focus state.
また、特許文献2には、AF機能を搭載していない撮影レンズにおいて、上述のような光路長差方式のAFを可能にするピント状態検出用アダプタが提案されている。これによれば、ピント状態検出用アダプタは、撮影レンズとカメラとの間に装着され、そのアダプタには、本線光路に挿入される上記光分割手段、上記ピント状態検出用光路に配置される光分割手段やピント状態検出用撮像素子等が配置される。 Patent Document 2 proposes a focus state detection adapter that enables the above-described optical path length difference type AF in a photographic lens not equipped with an AF function. According to this, the focus state detection adapter is mounted between the photographing lens and the camera, and the light splitting means inserted into the main line optical path and the light disposed in the focus state detection optical path are attached to the adapter. A dividing unit, an imaging device for detecting a focus state, and the like are arranged.
尚、上述のように検出されるピント状態の情報は、光路長差方式のAFの用途以外にも、ピント情報の表示等の他の用途にも使用可能である。
ところで、ピント状態検出用撮像素子の撮像面の適切な光路長差は、撮影レンズの焦点距離によって異なる。例えば、ある光路長差を有するピント状態検出用撮像素子の2つの撮像面の各々によって撮像される被写体画像は、フォーカスを現在位置に対して至近側と無限遠側とに所定量変位させたときにカメラの映像用撮像素子によって撮像される被写体画像に相当する。そのとき、撮影レンズの焦点距離が小さいほど、そのフォーカスの変位量が大きくなり、撮影レンズの焦点距離が大きいほど、フォーカスの変位量が小さくなる。フォーカスの変位量があまりに大きくなる状況では、至近側と無限遠側での両方の被写体画像のピントが大きくずれているか、又は、少なくとも一方のピントが大きくずれているため、それらの被写体画像のコントラスト(焦点評価値)の有効な比較ができず、ピント状態を検出することができない。逆にフォーカスの変位量があまりに小さくなる状況では、至近側と無限縁側での被写体画像に殆ど差が生じないため、この場合もそれらの被写体画像のコントラスト(焦点評価値)の有効な比較ができず、ピント状態を検出することができない。 By the way, the appropriate optical path length difference of the imaging surface of the focus state detection imaging device varies depending on the focal length of the photographing lens. For example, when the subject image captured by each of the two imaging surfaces of the focus state detection imaging element having a certain optical path length difference is displaced by a predetermined amount from the current position to the near side and the infinity side This corresponds to a subject image captured by a video image sensor of the camera. At that time, the smaller the focal length of the photographing lens, the larger the displacement amount of the focus. The larger the focal length of the photographing lens, the smaller the displacement amount of the focus. In a situation where the amount of focus displacement is too large, the subject images on both the near side and the infinity side are greatly out of focus, or at least one of the focus images is greatly out of focus, so the contrast of those subject images The (focus evaluation value) cannot be compared effectively, and the focus state cannot be detected. Conversely, in situations where the amount of focus displacement is too small, there is almost no difference between the subject images on the near side and the infinite edge side. In this case as well, the contrast (focus evaluation value) of those subject images can be effectively compared. Therefore, the focus state cannot be detected.
従って、ピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を固定する場合には、ピント状態を良好に検出することができる焦点距離の範囲があり、撮影レンズの焦点距離が可変な場合には、その全範囲でピント状態を良好に検出することができるような光路長差に設定しておくか、又は、焦点距離の可変範囲が余りに大きく全範囲でピント状態を良好に検出することができない場合にはどの範囲でピント状態を良好に検出できるようにするかによって光路長差を設定しておく必要がある。 Therefore, when the optical path length difference of the imaging surface of the imaging device for focus state detection is fixed, there is a focal length range in which the focus state can be detected well, and the focal length of the photographing lens is variable The optical path length difference is set so that the focus state can be detected well over the entire range, or the focal length variable range is so large that the focus state cannot be detected well over the entire range. In this case, it is necessary to set the optical path length difference depending on which range the focus state can be detected satisfactorily.
しかしながら、特許文献2のようにアダプタによって撮影レンズにAF機能を付加するような場合、アダプタを装着する撮影レンズにおいてピント状態を良好に検出する焦点距離の可変範囲に応じてアダプタ内のピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を設定する必要があるため、そのようにして光路長差が設定されたアダプタを使用できる撮影レンズの種類が特定のものに限定されてしまうという問題がある。従って、ユーザは所有する撮影レンズの種類ごと(ピント状態を良好に検出する焦点距離の範囲ごと)にアダプタを用意しなければならず運用コストの負担となる。 However, when the AF function is added to the photographic lens by an adapter as in Patent Document 2, the focus state detection in the adapter is performed according to the variable range of the focal length in the photographic lens to which the adapter is attached. Since it is necessary to set the optical path length difference of the imaging surface of the image pickup device for an image sensor, there is a problem that the types of photographing lenses that can use the adapter in which the optical path length difference is set are limited to specific ones. . Therefore, the user must prepare an adapter for each type of photographing lens owned (for each focal length range in which the focus state can be detected well), resulting in an operational cost burden.
また、アダプタの場合に限らず、撮影レンズに上述のようなピント状態検出用光路やピント状態検出用撮像素子が組み込まれている場合においても、撮影レンズの焦点距離の全可変範囲に対してピント状態を良好に検出することができない場合等には、撮影状況等に応じてピント状態を良好に検出することができる焦点距離の範囲を変更したい場合がある。例えば、ピント状態を良好に検出できる焦点距離の可変範囲を、撮影ごとに使用予定の焦点距離の範囲に合わせて変更したいという場合や、AFを使用する予定の焦点距離の範囲に合わせて変更したいという場合がある。仮に、ズームをテレ側に設定しているときにはAFを使用し、ワイド側に設定しているときにはAFが使用できなくてもマニュアルフォーカスでよいという場合にはズームがテレ側のときの焦点距離に合わせてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を大きくし、逆の場合にはズームがワイド側のときの焦点距離に合わせてピント状態検出撮像素子の撮像面の光路長差を小さくするというような変更が要求される。従来では、このような要求を応えてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を容易に変更することができないという問題があった。 Further, not only in the case of an adapter, but also in the case where the above-described focus state detection optical path and focus state detection image sensor are incorporated in the photographic lens, the focus is not limited to the entire variable range of the focal length of the photographic lens. When the state cannot be detected satisfactorily, it may be desired to change the focal length range in which the focus state can be satisfactorily detected according to the shooting situation or the like. For example, if you want to change the focal length variable range that can detect the focus state well to match the focal length range that you plan to use for each shooting, or you want to change it to match the focal length range that you plan to use AF for There is a case. If the zoom is set to the tele side, AF is used. If the zoom is set to the wide side, if the AF cannot be used and manual focus is acceptable, the focal length when the zoom is on the tele side is used. At the same time, the optical path length difference of the imaging surface of the focus state detection image sensor is increased, and in the opposite case, the optical path length difference of the imaging surface of the focus state detection image sensor is decreased according to the focal length when the zoom is at the wide side. Change is required. Conventionally, there has been a problem that the optical path length difference of the imaging surface of the focus state detection imaging element cannot be easily changed in response to such a request.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影レンズの種類又はピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができるピント状態検出用撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the optical path length difference of the imaging surface of the imaging device for focus state detection is determined according to the focal length range in which the type of the photographing lens or the focus state is to be detected satisfactorily. An object of the present invention is to provide an imaging device for focus state detection that can be easily changed to an appropriate size.
前記目的を達成するために、請求項1に記載のピント状態検出用撮像装置は、撮影レンズに入射して本線光路を通過し、カメラの映像用撮像素子の撮像面に入射する被写体光を光分割手段によって分割し、該分割して得られた一方の被写体光を前記本線光路と異なるピント状態検出用光路に導き、該ピント状態検出用光路の光路長が異なる位置に配置されたピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面に入射させ、該複数の撮像面の各々によって前記撮影レンズのピント状態を検出するための被写体画像を撮像するピント状態検出用撮像装置において、前記ピント状態検出用光路に配置された複数の撮像面を構成するピント状態検出用撮像素子を一体のブロックとして前記ピント状態検出用光路に対して着脱可能にし、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面が所望の光路長差となるように構成された前記ブロックを前記ピント状態検出用光路に装着できるようにしたことを特徴としている。 In order to achieve the object, an imaging device for detecting a focus state according to claim 1 irradiates a subject light incident on an imaging surface of a video imaging element of a camera after entering a photographing lens and passing through a main optical path. Dividing by the dividing means, one subject light obtained by the division is guided to a focus state detection optical path different from the main optical path, and the focus state detection is arranged at a position where the optical path length of the focus state detection optical path is different. In the focus state detection imaging apparatus that enters a plurality of imaging surfaces of the image pickup device and picks up a subject image for detecting the focus state of the photographing lens by each of the plurality of imaging surfaces, the focus state detection optical path An imaging device for focusing state detection constituting a plurality of imaging planes arranged on the camera can be attached to and detached from the focusing state detection optical path as an integral block, and the focusing state detection imaging A plurality of the imaging surface of the device is characterized in that the desired configuration has been said block such that the optical path length difference has to be able to mount the focus state detection optical path.
本発明によれば、撮影レンズの種類やピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができる。 According to the present invention, the optical path length difference of the plurality of imaging surfaces of the imaging device for focus state detection can be easily set to an appropriate size according to the focal length range in which the type of photographing lens and the focus state are to be detected satisfactorily. Can be changed.
請求項2に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項1に記載の発明において、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面は、各々異なる撮像素子の撮像面であって、前記ピント状態検出用光路に配置された光分割手段によって分割された各被写体光が通過する光路上に配置されることを特徴としている。複数の撮像面が一つの撮像素子によって構成される場合ではない場合、各撮像面に被写体光を分割する光分割手段が必要となる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the focus state detection imaging apparatus according to the first aspect, wherein the plurality of imaging planes of the focus state detection imaging element are imaging planes of different imaging elements, respectively. It is characterized in that it is arranged on the optical path through which each subject light divided by the light dividing means arranged in the state detection optical path passes. In the case where the plurality of imaging surfaces are not configured by a single imaging device, a light dividing unit that divides subject light into each imaging surface is required.
請求項3に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項2に記載の発明において、前記ブロックは、前記ピント状態検出用撮像素子と、前記ピント状態検出用光路に配置される光分割手段とを備えたことを特徴としている。各撮像面に被写体光を分割する光分割手段と、ピント状態検出用撮像素子とを一体のブロックとして構成することによって、ブロックを交換すれば所望の光路長差に容易に変更できるようにしたものである。 The focus state detection imaging apparatus according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the block includes the focus state detection image sensor, and a light splitting unit disposed in the focus state detection optical path. It is characterized by having. By configuring the light splitting means that divides subject light on each imaging surface and the focus state detection image sensor as an integral block, it can be easily changed to the desired optical path length difference by replacing the block. It is.
請求項4に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項1、2、又は、3の発明において、前記本線光路に配置される前記光分割手段は、前記撮影レンズと前記カメラの間に着脱可能に装着されるアダプタに配置されることを特徴としている。本発明は、撮影レンズにアダプタ(付属装置)を装着することによってピント状態検出を行うことができる態様に限定したものであり、前記ブロックはアダプタに着脱可能に装着される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the focus state detection imaging apparatus according to the first, second, or third aspect of the invention, the light splitting unit disposed in the main line optical path is attached and detached between the photographing lens and the camera. It is characterized by being placed on an adapter that can be mounted. The present invention is limited to an aspect in which the focus state can be detected by attaching an adapter (attached device) to the photographing lens, and the block is detachably attached to the adapter.
請求項5に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項4に記載の発明において、前記アダプタは、装着された撮影レンズの種類を検出する検出手段と、該検出した種類に適合する前記ブロックの種類を表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。本発明によれば、アダプタを装着した撮影レンズの種類に適合するブロックの種類が表示されるため、ユーザは適切なブロックを容易に選択することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth aspect, the adapter includes a detecting unit that detects a type of a mounted photographic lens, and the block that matches the detected type. It is characterized by comprising display means for displaying the type. According to the present invention, since the block type that matches the type of the photographic lens with the adapter attached is displayed, the user can easily select an appropriate block.
本発明に係るピント状態検出用撮像装置によれば、撮影レンズの種類又はピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができる。 According to the imaging device for focus state detection according to the present invention, the optical path length difference of the imaging surface of the imaging device for focus state detection is appropriately set according to the type of the photographing lens or the focal length range where the focus state is to be detected satisfactorily. It can be easily changed to a large size.
以下、添付図面に従って本発明に係るピント状態検出用撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of an imaging device for detecting a focus state according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係るピント状態検出用撮像装置をアダプタ(ピント状態検出用アダプタ)として構成した場合にそのアダプタが組み込まれたテレビカメラシステムの外観を示した側面図である。同図において、カメラ(カメラ本体)10は、放送用に記録又は再生する映像を撮影し、その映像を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(映像用撮像素子)や所要の処理回路等を搭載した携帯用のENGカメラである。このカメラ10の前面には、通常の場合に撮影レンズ14を装着するバヨネットマウント部12が設けられており、同図のシステムでは、後述のオートフォーカスを可能にするため、そのバヨネットマウント部12によりカメラ10の前面にピント状態検出用アダプタ30が装着されている。
FIG. 1 is a side view showing an external appearance of a television camera system in which an adapter (focus state detection adapter) according to the present invention is configured as an adapter (focus state detection adapter). In FIG. 1, a camera (camera body) 10 captures an image to be recorded or reproduced for broadcasting, and outputs the image as a video signal of a predetermined format or records it on a recording medium (imaging image sensor). And a portable ENG camera equipped with necessary processing circuits. The
一方、ピント状態検出用アダプタ30の前面側にはカメラ10と同様のバヨネットマウント部32が設けられており、このバヨネットマウント部32により撮影レンズ14がピント状態検出用アダプタ30の前面に装着されている。
On the other hand, a
撮影レンズ14の鏡胴周部には、図では省略するフォーカス調整用のフォーカスリング、ズーム調整用のズームリング、絞り調整用のアイリスリングが回動可能に配設されており、撮影レンズの側部には、それらの操作リングを内蔵のモータによって回動操作するためのドライブユニット16が装着されている。そのドライブユニット16とピント状態検出用アダプタ30とはケーブル34で接続されており、各種情報のやり取りが行われるようになっている。
A focus ring for focus adjustment, a zoom ring for zoom adjustment, and an iris ring for aperture adjustment, which are not shown in the figure, are rotatably disposed around the lens barrel of the
このようにピント状態検出用アダプタ30は、カメラ10と撮影レンズ14との間に着脱可能に装着することができ、これによって、後述のオートフォーカス(AF)を使用することができるようになっている。尚、ピント状態検出用アダプタ30(本発明に係るピント状態検出用撮像装置)は、AFを可能にする場合に限らず、ピント状態の情報を表示する場合等のピント状態の検出を行う場合に使用することができが、本実施の形態ではAFを可能にするために使用されるものとする。
As described above, the focus
AF時においてドライブユニット16は、ピント状態検出用アダプタ30から得られる情報に基づいて撮影レンズ14のピント状態を検出し、そのピント状態に基づいてフォーカスリングを回動駆動することによって、鏡胴内のフォーカスレンズを光軸方向に前後移動させ、撮影被写体に合焦するように撮影レンズのピント調整を自動で行う。
At the time of AF, the
ピント状態検出用アダプタ30は、本体部40とCCDブロック42とから構成されており、CCDブロック42は、本体部40に対して着脱可能に装着されるようになっている。CCDブロック42には、後述のようにAF用(ピント状態検出用)の映像を撮像するために光路長が異なる位置に撮像面を有する2つのCCD(ピント状態検出用CCD)が搭載されており、撮影レンズ14の種類等に応じて、それらの光路長差が適切な大きさのCCDブロック42を本体部40に付け替えることができるようになっている。また、本体部40の筐体側面には、LCD等の表示部44が配置されており、例えば、撮影レンズ14の種類に適合するCCDブロックの種類を示す情報等がその表示部44に表示されるようになっている。
The focus
図2は、図1の如く構成されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示した図である。同図に示すように撮影レンズ14の鏡胴内にはフォーカスレンズ(群)FL、ズームレンズ(群)ZL、アイリスI、リレーレンズ(群)RLが本線光路の光軸Oに沿って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、上記ドライブユニット16のモータ又は手動によってフォーカスリングやズームリングが回動操作されると、それに連動して光軸Oに沿って前後移動するようになっており、フォーカスレンズFLが移動することによってピント位置(ピントが合う被写体距離)が変化し、ズームレンズZLが移動するとズーム倍率(焦点距離)が変化する。アイリスIは、ドライブユニット16のモータ又は手動によってアイリスリングが回動操作されると、それに連動して開閉動作し、開口量が変化する。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the optical system of the television camera system configured as shown in FIG. As shown in the figure, a focus lens (group) FL, a zoom lens (group) ZL, an iris I, and a relay lens (group) RL are arranged in order along the optical axis O of the main optical path in the lens barrel of the photographing
撮影レンズ14の後側に配置される上記ピント状態検出用アダプタ30の本体部40には、光軸O上に略45度傾斜した角度で挿入されるハーフミラー(光分割光学系)60が配置されており、このハーフミラー60によって、本線光路の光軸Oに対して略直交する光軸O’に沿ったピント状態検出用光路が分岐されるようになっている。尚、ハーフミラー60は、入射光の光量を透過光と反射光に等分割するものに限らない。
A half mirror (light splitting optical system) 60 inserted at an angle of approximately 45 degrees on the optical axis O is disposed in the
ピント状態検出用アダプタ30の本体部40の後側に配置されるカメラには、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50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)52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52で表すものとする。
The camera disposed on the rear side of the
撮影レンズ14に入射してフォーカスレンズFL、ズームレンズZL、アイリスI、リレーレンズRLを通過した被写体光は、続いて、ピント状態検出用アダプタ30の本体部40に入射し、ハーフミラー60によって透過光と反射光とに分割される。ハーフミラー60を透過した被写体光は、光軸Oの本線光路をそのまま進行し、カメラ10の入射する。そして、色分解光学系50によって色分解されて各色用の映像用撮像素子52の撮像面に入射する。映像用撮像素子52の撮像面に入射した被写体光によって結像された被写体画像は、映像用撮像素子52によって光電変換されてカメラ10の所定の信号処理回路によって信号処理される。これによって記録又は再生用の映像信号が生成される。
The subject light that has entered the
ピント状態検出用アダプタ30のCCDブロック42には、キューブ型のビームスプリッター62と、2つのCCD(ピント状態検出用CCD)64A、64Bが配置されている。本体部40のハーフミラー60によって反射されて光軸O’のピント状態検出用光路へと導かれた被写体光(ピント状態検出用被写体光)は、CCDブロック42のビームスプリッター62に入射し、そのハーフミラー面62Mによって光量の等しい反射光と透過光に分割される。ハーフミラー面62Mによって反射された被写体光は一方のピント状態検出用CCD64Aの撮像面に入射し、ハーフミラー面62Mを透過した被写体光は他方のピント状態検出用CCD64Bの撮像面に入射する。尚、ピント状態検出用CCD64A、64BはCCD以外の撮像素子であってもよい。
The
図3は、カメラ10の映像撮像素子52とピント状態検出用アダプタ30のピント状態検出用CCD64A、64Bとを同一の光軸上に示し、各撮像面の光路長の関係を示した図である。同図に示すように、一方のピント状態検出用CCD64Aの撮像面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CCD64Bの撮像面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52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対のピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面は、それぞれ映像用撮像素子52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。
FIG. 3 is a view showing the relationship between the optical path lengths of the respective imaging surfaces, with the
このように1対のピント状態検出用CCD64A、64Bによって、撮影レンズ14に入射した被写体光を映像用撮像素子52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、ピント状態検出用CCD64A、64Bはカラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の形態ではピント状態検出用CCD64A、64Bから白黒の映像信号(輝度信号)が取得されるものとする。
In this way, the pair of focus
図4は、主にピント状態検出用アダプタ30の本体部40に搭載される制御系の構成と、ドライブユニット16に搭載されるAFを実行するための制御系の構成を示したブロック図である。まず、AFに関連する構成部について説明すると、同図において、ピント状態検出用アダプタ30の本体部40には、焦点評価値検出部70、CPU80等が搭載されており、ピント状態検出用アダプタ30のCCDブロック42に配置された上記ピント状態検出用CCD64A、64Bによって撮像された映像(被写体画像)の映像信号が焦点評価値検出部70に入力されようになっている。尚、ピント状態検出用CCD64Aから得られる映像信号をchAの映像信号といい、ピント状態検出用CCD64Bから得られる映像信号をchBの映像信号という。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system mainly mounted on the
焦点評価値検出部70は、chAの映像信号を処理するためのA/D変換器72A、ハイパスフィルタ(HPF)74A、ゲート回路76A、加算回路78Aと、chBの映像信号を処理するためのA/D変換器72B、ハイパスフィルタ(HPF)74B、ゲート回路76B、加算回路78B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72A〜78Aと、chBの映像信号を処理するための各回路72B〜78B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72A〜78Aの処理のみを説明すると、焦点評価値検出部70に入力されたchAの映像信号は、まず、A/D変換器72Aによりデジタル信号に変換される。次に、その映像信号は、HPF74A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76A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76Aによって抽出されたAFエリア内の映像信号は加算回路78Aに入力され、1フィールド分(1画面分)ずつ積算される。
The focus evaluation
このようにして各加算回路78A、78Bで得られる積算値は、それぞれピント状態検出用CCD64A、64B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、CPU80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。
The integrated values obtained by the
ドライブユニット16にはCPU90が搭載されており、そのCPU90と、ピント状態検出用アダプタ30のCPU80とは、図示しない通信回路によって通信を行えるようになっている。アダプタ30のCPU80は、焦点評価値検出部70から取得したchAとchBの焦点評価値を、ドライブユニット16のCPU90に送信する。ドライブユニット16のCPU90は、AF実行時(AFモード時)において、ピント状態検出用アダプタ30のCPU80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52に対する撮影レンズ14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。
A
図5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52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。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the focus position and the focus evaluation value when a certain subject is photographed, with the horizontal axis indicating the position (focus position) of the focus lens FL of the photographing lens and the vertical axis indicating the focus evaluation value. is there. Curves A and B indicated by solid lines in the figure indicate chA and chB focus evaluation values obtained from the chA and chB video signals, respectively, with respect to the focus position. On the other hand, a curved line C indicated by a dotted line in the figure indicates the focus evaluation value with respect to the focus position when it is assumed that the focus evaluation value is obtained from the video signal obtained from the
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52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(フォーカスレンズFL)が設定された場合である。もし、撮影レンズ14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VA1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VB1となる。この場合、図から分かるようにchAの焦点評価値VA1の方が、chBの焦点評価値VB1よりも大きくなる。このことから、chAの焦点評価値VA1の方が、chBの焦点評価値VB1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。
In the figure, the focus state is in focus when the focus (focus lens FL) is set at the focus position F0 when the focus evaluation value of the
一方、撮影レンズ14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VA2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VB2となる。この場合、chAの焦点評価値VA2の方が、chBの焦点評価値VB2よりも小さくなる。このことから、chAの焦点評価値VA2の方が、chBの焦点評価値VB2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。
On the other hand, when the focus of the
これに対して、撮影レンズ14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VA0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VB0となる。この場合、chAの焦点評価値VA0とchBの焦点評価値VB0は等しくなる。このことから、chAの焦点評価値VA0とchBの焦点評価値VB0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。
On the other hand, when the focus of the taking
撮影レンズ14のフォーカスレンズFLは、上述のようにフォーカスリングの回動に連動して光軸方向に前後移動すると共に、フォーカスリングに連結された図4に示すドライブユニット16のフォーカス用モータ94によって電動で駆動されるようになっている。ドライブユニット16のCPU90は、フォーカス用アンプ92に駆動信号を出力してフォーカス用モータ94を駆動することによって、フォーカスレンズFLを駆動すると共に、フォーカスレンズFLの位置を位置センサ96から取得しながら、フォーカスレンズFLを駆動することによってフォーカスレンズFL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。
As described above, the focus lens FL of the
AF実行時において、CPU90は、上述のようにchAとchBの焦点評価値によって撮影レンズ14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しながらフォーカスレンズFLを制御する。これによってピント状態が合焦となる位置にフォーカスレンズFLを設定する。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、ピント状態が合焦となった場合には、フォーカスレンズFLをその位置で停止させる。これによって、撮影レンズ14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。
At the time of AF execution, the
続いて、ピント状態検出用アダプタ30の本体部40におけるCCDブロック42に関する処理について説明する。図4に示すように、図1にも示した表示部44にCPU80が指示する情報が表示されるようになっており、その表示部44に本ピント状態検出用アダプタ30が装着された撮影レンズ14の種類に適合するCCDブロック42の種類が表示されるようになっている。
Next, processing related to the
CCDブロック42の1対のピント状態検出用CCD64A、64Bは、各撮像面が光路長差を有すると共に図3に示したように映像用撮像素子52の撮像面に対して前後に所定量dだけ光路長が短くなる位置と長くなる位置とに配置される。ピント状態検出用CCD64A、64Bの光路量差2dは、撮影レンズ14の焦点距離が大きいときほど大きくなるようにした方が図5に示したようなchAとchBの焦点評価値のグラフA、Bのピーク点の間隔が適切となり、それらのグラフA、Bが交差する合焦位置F0での焦点評価値の大きさが適切となる。即ち、ピント状態の検出を良好に行うことができる。
The pair of focus
撮影レンズ14の焦点距離が可変の場合に、その可変範囲の全範囲でピント検出を可能にするには、その可変範囲に応じてピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面の光路長差2dを変更することが必要となる。また、焦点距離の可変範囲が大きくなると全範囲でピント状態を良好に検出することが困難な場合があるが、その場合にも、ピント状態の検出を良好に行えるようにする範囲を変更するためにピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面の光路長差2dを変更することが必要となる。
When the focal length of the
そのため、既に市販されている各種撮影レンズに対して最も適合するような光路長差2dでピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面が配置されたCCDブロックを製造しユーザに提供しておくか、又は、ピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面の光路長差2dが異なる何種類かのCCDブロックを製造しユーザに提供しておく。各ユーザは、所有する撮影レンズの種類に適合するCCDブロックを事前に所有しておき、実際にピント状態検出用アダプタ30を装着して使用する撮影レンズ14に適合するCCDブロックを選んでピント状態検出用アダプタ30の本体部40に取り付ければ、容易にピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面の光路長差2dを適切な大きさに変更することができる。
Therefore, a CCD block in which the imaging surfaces of the focus
撮影レンズの種類に対してどの種類のCCDブロックが適合するかを示すデータは、事前にテーブル化されて図4に示すように本体部40のCPU80によって参照可能なメモリ82に記憶される。
Data indicating which type of CCD block is suitable for the type of photographing lens is tabulated in advance and stored in a
図6は、ピント状態検出用アダプタ30が装着された撮影レンズ14の種類に適合するCCDブロック42の種類を表示する際のCPU80の処理手順を示したフローチャートである。電源投入時やピント状態検出用アダプタ30の本体部40とドライブユニット16が図1のようにケーブル34によって通信可能に接続されたとき、又は、CCDブロック42が本体部40から取り外された時(後述する識別センサ84によって検出可能)などの所定のタイミングにおいて、本体部40のCPU80は、まず、撮影レンズ14の種類を識別する情報(撮影レンズ14の名称等)をドライブユニット16のCPU90から取得する(ステップS10)。そして、その撮影レンズ14の種類に対して適合するCCDブロック42の種類をメモリ82のテーブルを参照して特定する(ステップS12)。適合するCCDブロック42の種類を特定すると、その種類を示す情報を表示部44に表示する。これによって、ユーザは撮影レンズ14の種類に適合するCCDブロック42の種類を容易に知ることができるそれを本体部40に装着することによってピント状態検出用CCD64A、64Bの撮像面の光路長差2dを撮影レンズ14の種類に適合させることができる。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing procedure of the
尚、撮影レンズ14の焦点距離の可変範囲が大きく、その全範囲でピント状態の検出を良好に行うことができない場合、一般にAFを使用する頻度が高いテレ側においてピント状態の検出を良好に行うことができるCCDブロックを適合するものとして表示するようにしてもよいし、又は、焦点距離の可変範囲を幾つかに分け(例えば、テレ端を含むテレ側の範囲とワイド端を含むワイド側の範囲、又は、それらの範囲と中間の範囲等)、各範囲に対してピント状態の検出を良好に行うことができるCCDブロックの種類を複数表示し、その中からユーザが使用目的にあったものを選択するようにしてもよい。
In addition, when the variable range of the focal length of the
一方、CPU80は、本体部40に実際に装着されたCCDブロック42の種類に応じて次のような処理を行う。図4に示すように本体部40には、本体部40に装着されたCCDブロック42の種類を識別する識別センサ84が設けられている。例えば、識別センサ84に所定数の端子を設け、装着されたCCDブロック42の種類に応じて特定の端子に接続される端子が異なるようにすればその接続された端子を検出することによってCCDブロック42の種類を検出することができる。尚、識別センサ84によってCCDブロック42が本体部40に装着されているか否かも検出することができる。
On the other hand, the
CPU80は識別センサ84からの信号によってCCDブロック42の種類を識別し、その種類に応じて動作処理を選択する。例えば、仮に撮影レンズ14の種類に適合するとして表示部44に表示されるCCDブロック以外の種類のCCDブロックが本体部40に装着された場合であっても、焦点評価値検出部70から取得したchA、chBの焦点評価値に対するゲイン調整を行ってドライブユニット16のCPU90に与えることによって適切にピント状態の検出を行える場合がある。その場合にはゲインを変更する。また、撮影レンズ14の焦点距離の可変範囲に対して一部の範囲でしかピント状態の検出を良好に行うことができないCCDブロックが装着された場合には、ピント状態の検出を良好に行うことができる焦点距離の可変範囲でのみAFを実行するような制限をドライブユニット16のCPU90に与えることも可能である。更に、装着されたCCDブロック42の種類に応じてAF時のフォーカスの動作速度を変更する指示をドライブユニット16のCPU90に与えることも可能である。
The
図7は、CPU80の動作処理選択の処理手順を示したフローチャートである。電源投入時やピント状態検出用アダプタ30の本体部40とドライブユニット16が図1のようにケーブル34によって通信可能に接続されたとき、又は、CCDブロック42が本体部40に装着されたときなどの所定のタイミングにおいて、CPU80は、識別センサ84からの信号に基づいて本体部40に装着されたCCDブロック42の種類を識別する(ステップS20)。そして、事前に作成されてメモリ82に記憶されたテーブルを参照して(ステップS22)、そのCCDブロック42に対して最適な動作処理を選択する(ステップS24)。これによって、仮に本体部40に装着されたCCDブロック42が撮影レンズ14の種類に対して最適な種類でない場合であっても、ある程度の適正な動作を確保することができる。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for selecting an operation process of the
以上、上記実施の形態では、ピント状態検出用アダプタ30として本線光路から被写体光をピント状態検出用光路に分岐するハーフミラー60(光分割光学系)やピント状態検出用光路の光学系(ピント状態検出用CCD64A、64B)を撮影レンズ14に着脱可能にした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、本線光路から被写体光をピント状態検出用光路に分岐するハーフミラー60(光分割光学系)やピント状態検出用光路の光学系の一部が撮影レンズに一体的に構成されている場合であっても上記実施の形態と同様にCCDブロックを着脱可能にすることができる。
As described above, in the above-described embodiment, as the focus
また、上記実施の形態では、撮影レンズ14の種類に対応付けてそれに適合するCCDブロック42の種類を選択できるように表示等を行うようにしたが、これに限らず、ピント状態の検出を良好に行うことができる焦点距離の可変範囲に対応付けてそれに適合するCCDブロック42の種類を選択できるように表示等を行うようにしてもよい。また、必ずしも適合するCCDブロック42の種類を表示する必要はなく、例えば、CCDブロック42の種類がどの種類の撮影レンズに適合するのか、又は、どの範囲の焦点距離で良好にピント状態の検出を行うことができるのかが事前にわかるようにしておけばよい。
In the above-described embodiment, display is performed so that the type of the
また、上記実施の形態では、ピント状態検出用光路に光路長差を有する2つの撮像面を配置する場合について説明したが、ピント状態検出用の被写体画像(映像)を撮像する撮像面がピント状態検出用光路に2つよりも多く配置される場合であっても本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, the case where two imaging surfaces having an optical path length difference are arranged in the focus state detection optical path has been described. However, the imaging surface that captures the subject image (video) for focus state detection is in the focus state. The present invention can be applied even when more than two are arranged in the detection optical path.
10…カメラ、14…撮影レンズ、16…ドライブユニット、30…ピント状態検出用アダプタ、40…本体部、42…CCDブロック、44…表示部、52…映像用撮像素子、60…ハーフミラー、62…ビームスプリッター、64A、64B…ピント状態検出用CCD、70…焦点評価値検出部、80、90…CPU、82…メモリ、84…識別センサ、94…フォーカス用モータ、FL…フォーカスレンズ、ZL…ズームレンズ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ピント状態検出用光路に配置された複数の撮像面を構成するピント状態検出用撮像素子を一体のブロックとして前記ピント状態検出用光路に対して着脱可能にし、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面が所望の光路長差となるように構成された前記ブロックを前記ピント状態検出用光路に装着できるようにしたことを特徴とするピント状態検出用撮像装置。 The subject light that enters the imaging lens and passes through the main optical path and is incident on the imaging surface of the camera image pickup device is divided by the light dividing means, and one of the subject lights obtained by the division is referred to as the main optical path. The light is guided to different focus state detection optical paths, and is incident on a plurality of image pickup surfaces of the focus state detection image pickup elements arranged at positions where the optical path lengths of the focus state detection optical paths are different, and the imaging is performed by each of the plurality of image pickup surfaces. In an imaging device for focus state detection that captures a subject image for detecting the focus state of a lens,
A plurality of the focus state detection image sensors are configured to be detachable from the focus state detection optical path as an integrated block, the focus state detection image sensors constituting a plurality of image pickup planes arranged in the focus state detection optical path. An image pickup apparatus for detecting a focus state, wherein the block configured to have a desired optical path length difference can be mounted on the focus state detection optical path.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010204316A (en) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Canon Inc | Lens apparatus and camera system |
JP2020096249A (en) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社Jvcケンウッド | Imaging control device, imaging apparatus and imaging control program |
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2005
- 2005-02-03 JP JP2005028185A patent/JP2006215283A/en active Pending
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