JP2006284792A

JP2006284792A - オートフォーカスシステム

Info

Publication number: JP2006284792A
Application number: JP2005103071A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tanaka; 淳一田中
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP4855702B2

Abstract

【課題】ＡＦ制御時においてもＭＦの操作が優先されると共に、ＭＦの操作後にＡＦ制御によるフォーカス調整を有効に再開させるか否かを特別な操作を行うことなく操作者が状況に応じて容易に選択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】レンズ装置のＣＰＵ１６は、ＡＦモードにおいて、焦点評価値検出部３０から得られる焦点評価値が最大となる位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる。その際、フォーカスデマンド１０のフォーカスノブ５２を駆動し、ポテンショメータ５４によって検出されるフォーカスノブ５２の回転位置に対応する位置にフォーカスレンズＦＬを移動させるようにする。これにより、フォーカスノブ５２がマニュアル操作された場合にはその操作が優先され、その後、ＡＦを再開するか否かはフォーカスノブ５２のモータ５８による回動を阻止するか許容するかによって選択することができる。
【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、特にマニュアルフォーカス（ＭＦ）とオートフォーカス（ＡＦ）との併用が可能な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オートフォーカス（ＡＦ）は、撮像素子により得られる映像信号に基づいて撮影した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大（極大）となるようにフォーカスを制御するコントラスト方式が一般的である。被写体画像のコントラストは、例えば、撮像素子により得られた映像信号から高域周波数成分を抽出し、その高域周波数成分の信号を１フィールド分ずつ積算した積算値によって定量的に検出される。尚、その積算値は、被写体画像のコントラストの高さを示すと共に、合焦の程度を示す値であり、本明細書では焦点評価値というものとする。

従来、このようなＡＦの制御が実行されているＡＦモード時でも、ＭＦの操作（マニュアル操作部材の操作）を行うとＡＦよりもＭＦの操作が優先され、ＭＦの操作に従ってフォーカス制御が行われるＭＦ優先のＡＦモードが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。また、このようなＭＦ優先のＡＦモードでＭＦの操作が行われ、その後にＭＦの操作が停止した場合、特許文献１ではＡＦの制御が自動で再開され、特許文献２ではＡＦスタートスイッチがオンされるまでＡＦの制御が再開されないようになっている。
特開平８−２９６６５号公報特開平２００３−３３７２７８号公報

ところで、ＡＦモードでＭＦの操作を優先する場合に、ＭＦの操作後にＡＦによって最終的なフォーカス調整を行わせたい場合には特許文献１のようにＭＦの操作後にＡＦが自動で再開されるのが望ましい。一方、ＭＦの操作によって最終的なフォーカス調整を行いたい場合には特許文献２のようにＭＦ操作後にＡＦが自動で再開されないのが望ましい。しかしながら、操作者がいずれの態様を望むかは、実際の撮影の状況によって異なるため、いずれの態様も有利又は不利となる場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦ制御時でもＭＦの操作を優先する場合に、ＭＦの操作後、ＡＦ制御によるフォーカス調整を有効に再開させるか否かを特別な操作を行うことなく操作者が状況に応じて容易に選択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。

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、被写体の像を結像する撮影光学系と、前記撮影光学系によって結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮影光学系に配置されたフォーカス調整用のレンズ群であって、光軸に沿って前後移動可能に配置されたフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を電動で駆動するためのフォーカスレンズ群駆動手段と、マニュアル操作可能なマニュアル操作部材と、前記マニュアル操作部材の操作位置を検出する操作位置検出手段と、前記マニュアル操作部材を電動で駆動するための操作部材駆動手段と、前記操作位置検出手段により検出された操作位置に対応した位置に前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により移動させるフォーカスレンズ群制御手段と、前記撮像手段により得られた画像のコントラストの高さを示す焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段と、前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズ群が合焦位置に移動するように前記マニュアル操作部材を前記操作部材駆動手段により駆動する操作部材制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ群を合焦位置に移動させるオートフォーカス（ＡＦ）制御を行う場合であってもマニュアルフォーカス（ＭＦ）に使用するマニュアル操作部材を電動で駆動してその操作位置に対応する位置にフォーカスレンズ群を移動させながら行われる。従って、ＡＦ制御時であっても操作者がマニュアル操作部材を操作することによってフォーカスレンズ群はそのＭＦの操作に従って移動する。即ち、ＭＦ優先のＡＦモードを実現したシステムである。一方、マニュアル操作部材の操作を停止した場合に、そのときのフォーカスレンズ群の位置を保持したければ、そのままマニュアル操作部材の操作位置を保持（手で固定）してＡＦ制御のためにマニュアル操作部材が駆動されるのを阻止すればよい。逆にＡＦ制御を実行させたければＡＦ制御のためにマニュアル操作部材が駆動されるのを許容（マニュアル操作部材から手を放す等）すればよい。従って、ＭＦの操作後にＡＦ制御を有効に再開させるか否かを状況に応じて選択できると共にその選択もマニュアル操作部材を操作する力の加減（マニュアル操作部材が動くのを阻止するか否かの力の加減）によって容易に行うことができる。

更に本発明によれば、マニュアル操作部材によってＭＦでフォーカス調整を行う場合であっても、マニュアル操作部材に対してＡＦ制御によりフォーカス調整を行おうとする力が働いているため、操作者はその力を感知しながらＭＦの操作を行うことによって、ＭＦによるフォーカス調整の補助としてＡＦを利用することもできる。

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、前記操作位置検出手段は、前記マニュアル操作部材の絶対位置を検出する手段であることを特徴としている。

上記請求項１に記載の発明によれば、マニュアル操作部材の操作位置とフォーカスレンズ群の位置とがＡＦ制御時においても連動して変化するため、本請求項２のように、ポテンショメータのような絶対位置を検出する位置センサを用いてマニュアル操作部材の操作位置を検出する場合であってもマニュアル操作部材の操作位置に対応するフォーカスレンズ群の位置と、実際のフォーカスレンズ群の位置とに差が生じることがなく、ＡＦからＭＦに切り替わった際にフォーカスレンズ群が離間した位置に移動するという不具合が生じない。また、マニュアル操作部材の可動範囲に端（メカ端）を設けて、その端とフォーカスレンズ群の可動端とを対応させることができ、これによって操作者はマニュアル操作部材が端に到達したことでフォーカスレンズ群も端に到達したことを容易に知ることができる。

請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記マニュアル操作部材は、前記フォーカスレンズ群をマニュアルで遠隔操作するためのコントローラに設けられた回転操作部材であることを特徴としている。本発明はマニュアル操作部材の具体的態様を示しており、いわゆるフォーカスデマンンドと呼ばれるコントローラに設けられているフォーカスノブのような回転操作部材をマニュアル操作部材としている態様を示している。

請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項３に記載の発明において、前記焦点評価値検出手段は、前記コントローラが備えたことを特徴としている。通常、撮影光学系とその制御系を備えたレンズ装置に焦点評価値検出手段が搭載されるが、本発明ではコントローラが備えている。これによって、マニュアル操作部材の駆動に関する情報をコントローラに送信することが不要となる。

請求項５に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の発明において、前記操作部材駆動手段は、前記マニュアル操作部材を駆動する駆動力を発生するモータと、該モータと前記マニュアル操作部材とを連結すると共に前記モータが発生するトルクが所定の大きさ以上にならないように制限するトルクリミッタと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のオートフォーカスシステム。

本発明によれば、ＡＦ制御のためにマニュアル操作部材が駆動されている際に、操作者がマニュアル操作部材を操作した場合であっても、トルクリミッタによってモータのトルクが大きくならないように制限されるため、モータや関連回路の損傷を防ぐことができると共に、マニュアル操作部材の操作が行い易くなる。

請求項６に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１乃至５のうちいずれか１に記載の発明において、前記フォーカスレンズ群を合焦位置に自動で移動させるオートフォーカスモードと、前記フォーカスレンズ群を前記マニュアル操作部材の操作によって移動させるマニュアルフォーカスモードとを切り替えるモード切替手段を備え、前記操作部材制御手段は、前記モード切替手段によってオートフォーカスモードが選択されている場合には前記操作部材駆動手段による前記マニュアル操作部材の駆動を有効にし、前記モード切替手段によってマニュアルフォーカスモードが選択されている場合には、前記操作部材駆動手段による前記マニュアル操作部材の駆動を無効にすることを特徴としている。

本発明は、請求項１等のようにＭＦ優先のＡＦモードの他に、マニュアル操作部材によってＭＦの操作のみによってフォーカス調整を行うＭＦモードの選択も可能にしたものである。

請求項７に記載のオートフォーカスシステムは、被写体の像を結像する撮影光学系と、前記撮影光学系によって結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮影光学系に配置されたフォーカス調整用のレンズ群であって、光軸に沿って前後移動可能に配置されたフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を電動で駆動するためのフォーカスレンズ群駆動手段と、マニュアルフォーカス制御時において前記フォーカスレンズ群の位置を指示するためにマニュアル操作されるマニュアル操作部材と、前記マニュアル操作部材の操作位置を検出する操作位置検出手段と、前記マニュアル操作部材を電動で駆動するための操作部材駆動手段と、マニュアルフォーカス制御時において前記操作位置検出手段により検出された操作位置に対応した位置に前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により移動させるマニュアルフォーカス制御手段と、前記撮像手段により得られた画像のコントラストの高さを示す焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段と、オートフォーカス制御時において前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により合焦位置に移動させるオートフォーカス制御手段と、オートフォーカス制御時において前記フォーカスレンズ群の位置に対応した操作位置となるように前記マニュアル操作部材を前記操作部材駆動手段により駆動する操作部材制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、マニュアル操作部材の操作位置とフォーカスレンズ群の位置とがＡＦ制御時においても連動して変化するため、ポテンショメータのような絶対位置を検出する位置センサを用いてマニュアル操作部材の操作位置を検出する場合であってもマニュアル操作部材の操作位置に対応するフォーカスレンズ群の位置と、実際のフォーカスレンズ群の位置とに差が生じることがなく、ＡＦからＭＦに切り替わった際にフォーカスレンズ群が離間した位置に移動するという不具合が生じない。また、マニュアル操作部材の可動範囲に端を設けて、その端とフォーカスレンズ群の可動端とを対応させることができ、これによって操作者はマニュアル操作部材が端に到達したことでフォーカスレンズ群も端に到達したことを容易に知ることができる。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ＡＦ制御時でもＭＦの操作を優先する場合に、ＭＦの操作後、ＡＦ制御によるフォーカス調整を有効に再開させるか否かを特別な操作を行うことなく操作者が状況に応じて容易に選択できる

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、例えば放送用のテレビカメラに使用されるシステムであり、撮影レンズ（光学系）と制御系とから構成されている。

撮影レンズには、その鏡胴内にフォーカス調整のために光軸方向に移動するフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズーム調整（焦点距離調整）のために光軸方向に移動するズームレンズ（群）ＺＬ、光量調整のために開閉動作する絞りＩ、その他の固定のレンズ群等が配置されている。

撮影レンズに入射した被写体光は、その撮影レンズを装着した図示しないカメラ本体（カメラヘッド）の撮像素子の撮像面（結像面）に結像され、撮像素子によって光電変換された後、カメラ本体内の信号処理部により所定の信号処理が施される。これによって撮影レンズを介して撮像素子により撮像された映像（被写体画像）が所定形式（例えばＮＴＳＣ方式）の映像信号としてカメラ本体により得られるようになっている。

フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩには、各々に対応するフォーカス用モータＦＭ、ズーム用モータＺＭ、絞り用モータＩＭが連結されており、各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭによって、フォーカスレンズＦＬ及びズームレンズＺＬが光軸方向に駆動され、絞りＩが開閉駆動されるようになっている。また、各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭは、ＣＰＵ１６からＤ／Ａ変換器１８を介してフォーカス用アンプＦＡ、ズーム用アンプＺＡ、絞り用アンプＩＡのそれぞれに与えられる駆動信号の電圧値に応じた回転速度で制御されるようになっている。

ＣＰＵ１６には、フォーカスデマンド１０やズームデマンド１２等のコントローラからフォーカスレンズＦＬやズームレンズＺＬの設定すべき位置（目標位置）や速度（目標速度）を示す指示信号が与えられるようになっている。ここで、本実施の形態では、図１に示したフォーカスデマンド１０とズームデマンド１２以外の構成要素は、一体的に構成されたレンズ装置に搭載された構成要素であるものとし、フォーカスデマンド１０やズームデマンド１２は、そのレンズ装置にケーブルによって接続されるレンズ装置とは別体の装置であるものとする。但し、システムがどのような装置構成で構築されるかや、図１の各構成要素が各装置のどこに配置されるか等は特定の態様に限定されない。

フォーカスデマンド１０の構成については後述するが、フォーカスデマンド１０にはＣＰＵ５０が搭載されており、そのＣＰＵ５０のシリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）５０Ａとレンズ装置のＣＰＵ１６のＳＣＩ１６Ａとの間でシリアル通信により各種信号の送受信を行えるようになっている。フォーカスデマンド１０からＣＰＵ１６に与えられる指示信号は、ＳＣＩ５０ＡとＳＣＩ１６Ａの間で行われるシリアル通信によって送信される。一方、ズームデマンド１２から出力される指示信号はアナログ信号であり、ＣＰＵ１６にはＡ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号に変換されて与えられる。

ＣＰＵ１６は、フォーカス用アンプＦＡとズーム用アンプＺＡの各々に出力する駆動信号の値を変更することによりフォーカス用モータＦＭとズーム用モータＺＭの回転速度を制御し、フォーカスレンズＦＬとズームレンズＺＬがそれぞれフォーカスデマンド１０とズームデマンド１２からの指示信号によって指示された目標位置又は目標速度となるようにフォーカスレンズＦＬとズームレンズＺＬの位置や速度を制御する。尚、ＣＰＵ１６には、フォーカスレンズＦＬの現在位置を示す位置信号がフォーカス用ポテンショメータＦＰからＡ／Ｄ変換器１４を介して与えられると共に、ズームレンズＺＬの現在位置を示す位置信号がズーム用ポンテンショメータＺＰからＡ／Ｄ変換器１４を介して与えられている。フォーカスレンズＦＬ又はズームレンズＺＬについての上記指示信号が目標位置を指定するものである場合には、その目標位置とフォーカスレンズＦＬ又はズームレンズＺＬの現在位置とを逐次比較しながら、フォーカスレンズＦＬ又はズームレンズＺＬの動作速度がそれらの目標位置と現在位置との差に応じた速度（差が減少するような方向で差が小さくなるほど遅い速度）となるような値の駆動信号をフォーカス用アンプＦＡ又はズーム用アンプＺＡに出力する。

絞りＩについては、一般にカメラ本体から絞りＩの設定すべき位置（絞り値）を指示する指示信号がＣＰＵ１６に与えられ、ＣＰＵ１６は、絞りＩの現在位置（開閉度）を示す位置信号を絞り用ポテンショメータＩＭにより検出しながら絞り用モータＩＭを制御し、指示信号により指定された絞り値となるように絞りＩを制御する。

また、同図に示すようにＣＰＵ１６が搭載されているレンズ装置内に焦点評価値検出部３０として示した処理部が設けられている。焦点評価値検出部３０は、カメラ本体の撮像素子から得られた映像信号をカメラ本体から取得し、現在撮影されている映像（撮影画像）のコントラストの高さを示す焦点評価値を検出する。焦点評価値検出部３０によって検出された焦点評価値はＣＰＵ１６に与えられる。

ＣＰＵ１６は、ＡＦ制御時（ＡＦモード時）において、焦点評価値検出部３０から逐次得られる焦点評価値に基づいてフォーカスレンズＦＬを制御し、焦点評価値が最大（極大）となる位置を合焦位置としてその合焦位置にフォーカスレンズＦＬを設定する。これによって自動でフォーカス調整が行われる。但し、後述のようにＣＰＵ１６は焦点評価値検出部３０から得られる焦点評価値に基づいて直接フォーカスレンズＦＬを制御するのではなくフォーカスデマンド１０を介して制御する。

ここで、焦点評価値検出部３０の構成について説明すると、焦点評価値検出部３０は、主にＡ／Ｄ変換器３２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３４、ゲート回路３６、加算回路３８から構成されており、そのＡ／Ｄ変換器３２にはカメラ本体からの映像信号（輝度信号）が入力されるようになっている。Ａ／Ｄ変換器３２によりデジタル信号に変換された映像信号は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３４によって高域周波数成分のみが抽出され後、ゲート回路３６に入力される。そして、ゲート回路３６により、撮影範囲（画角範囲）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）内のみの信号が抽出される。尚、ゲート回路３６には映像信号が直接与えられており、その映像信号の同期信号を参照することによって各フィールドでのＡＦエリアに対応する信号範囲が特定されている。

ゲート回路３６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フィールド分ずつ加算回路３８により積算され、その積算値が焦点評価値としてＣＰＵ１６に出力される。尚、撮影画像から焦点評価値を検出するための処理内容や処理方法はここで示した態様に限らない。

次に上記レンズシステムにおけるフォーカスレンズＦＬの制御（フォーカス制御）に関して詳説する。上記レンズシステムを構築する装置、例えば、フォーカスデマンド１０やレンズ装置のケース部には、所定のモード切替スイッチ（図示せず）が設けられており、そのモード切替スイッチによって、ＭＦモードとＡＦモードとが切り替えられるようになっている。

モード切替スイッチによってＭＦモードが選択された場合には、フォーカスデマンド１０に設けられた回転操作部材であるフォーカスノブ５２を用いたＭＦの操作によってフォーカスレンズＦＬが制御されるようになっている。

図２に示すようにフォーカスデマンド１０には、デマンド本体部６０の側部に回転軸６２が回動可能に支持されており、その回転軸６２にフォーカスノブ５２がネジ６４、６４によって固定されている。また、回転軸６２には、デマンド本体部６０の内部に固定されたポテンショメータ５４の検出軸６６が連結部材６８を介して連結されている。これによってフォーカスノブ５２の回動に従ってポテンショメータ５４の検出軸６６が回動し、フォーカスノブ５２の回転位置に応じた電圧信号がポテンショメータ５４から出力されるようになっている。図１において、フォーカスデマンド１０のブロック内にはフォーカスデマンド１０の構成要素が示されている。図１に示すようにフォーカスデマンド１０は、図２に示したフォーカスノブ５２やポテンショメータ５４の他に、図２では省略したＣＰＵ５０やＡ／Ｄ変換器５６を備えており、フォーカスノブ５２に連結されたポテンショメータ５４から出力された電圧信号はＡ／Ｄ変換器５６によってデジタル信号に変換されてその値がＣＰＵ５０に読み取られるようになっている。ＭＦモードにおいて、ＣＰＵ５０は、ポテンショメータ５４からの読み取った電圧信号の値に対応してフォーカスレンズＦＬの目標位置を示す指示信号の値を設定し、その値の指示信号をＳＣＩ５０Ａによりレンズ装置のＣＰＵ１６に送信する。一方、レンズ装置のＣＰＵ１６は、上述のように与えられた指示信号により指定された目標位置となるようにフォーカスレンズＦＬの位置を制御する。これによって、操作者によってマニュアル操作されるフォーカスノブ５２の回転位置に対応した位置にフォーカスレンズＦＬが移動するようになっている。

モード切替スイッチによってＡＦモードが選択された場合には、図１に示した焦点評価値検出部３０によって検出される焦点評価値に基づいて焦点評価値が最大（極大）となるように、即ち、ＡＦエリア内の被写体画像のコントラストが最大（極大）となる合焦位置に移動するようにフォーカスレンズＦＬが制御されるようになっている。

焦点評価値が最大となる位置にフォーカスレンズＦＬを移動させるための方法としていわゆる山登り方式を用いた場合について概略を説明すると、この方式では、まず、フォーカスレンズＦＬを現在設定されている位置（始点位置）から光軸に沿って前後方向に微小量変位させて（ワブリング）、その間の各変位点での焦点評価値を取得する。そして、各変位点での焦点評価値の大きさを比較することによってフォーカスレンズＦＬの始点位置における焦点評価値が最大か否かを検出すると共に、最大でない場合に焦点評価値が増加する方向を検出する。

焦点評価値が最大の場合には始点位置が合焦位置であるため、その始点位置にフォーカスレンズＦＬを停止させておく。一方、焦点評価値が最大でない場合には、焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズＦＬを一定量又は一定速度で移動させる。そして、所定時間間隔で以上の処理を繰り返す。これによって、焦点評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズＦＬが移動し、合焦位置で停止する。尚、焦点評価値が増加する方向を検出してフォーカスレンズをその方向に移動させている際に焦点評価値を検出しながら焦点評価値が増加しなくなった位置を検出し、その位置にフォーカスレンズＦＬを停止させることによって、その間のワブリングによる焦点評価値の増加方向の検出を不要（ワブリングを不要）にすることもできる。また、焦点評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させる方法として前述以外の方法を用いてもよい。

レンズ装置のＣＰＵ１６は、焦点評価値検出部３０から取得される焦点評価値が最大となるようにフォーカスレンズＦＬを上述のように動作させるための目標位置又は目標速度を逐次決定する。そして、逐次決定した目標位置又は目標速度に従ってフォーカスレンズＦＬを直接制御するのではなく、そのフォーカスレンズＦＬの目標位置又は目標速度を示す値の指示信号をＳＣＩ１６Ａによるシリアル通信によりフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０に送信する。

詳細は後述するがフォーカスデマンド１０のフォーカスノブ５２はモータ５８によって駆動されるようになっており、ＣＰＵ５０は、レンズ装置のＣＰＵ１６からの指示信号によって指示されたフォーカスレンズＦＬの目標位置又は目標速度の値に対応する回転位置に又は回転速度でフォーカスノブ５２が回動するように駆動信号をＤ／Ａ変換器６０を介してモータ５８に与える。

例えば、レンズ装置のＣＰＵ１６から与えられた指示信号が目標位置を示す値の場合、その目標位置に対応する回転位置を目標の回転位置として、ポテンショメータ５４から得られた現在のフォーカスノブ５２の回転位置との差に応じた速度（差が小さくなる方向で差が小さい程遅い速度）でモータ５８を駆動する。ＣＰＵ５０から与えられた指示信号が目標速度を示す値の場合、その目標速度に対応する回転速度を目標の回転速度として、フォーカスノブ５２がその目標の回転速度となるような回転速度でモータ５８を駆動する。尚、ＣＰＵ１６から与えられた指示信号が目標速度を示す場合であってもその目標速度に対応する回転速度となるように目標の回転位置を適宜変更することによって位置制御によってフォーカスノブ５２の回転速度を制御することもできる。

ここで、フォーカスノブ５２をモータ５８によって駆動できるようにしたフォーカスデマンド１０の構成について説明すると、図２に示したフォーカスデマンド１０において、回転軸６２の外壁周方向にギア部８０が形成され、そのギア部８０にデマンド本体６０内に固定されたモータ５８がトルクリミッタ８２を介して連結されている。同図のトルクリミッタ８２は、内輪８４と外輪８６とを備え、内輪８４と外輪８６は摺動しながら相対的に回動すると共に、内輪８４のフランジ部８４Ａに外輪８６がコイルバネ８８によって押圧されるようになっている。コイルバネ８８の一端は内輪８４に取り付けられた押え板９０に固定されている。このようなトルクリミッタ８２に対して、モータ５８の回転軸９２が、トルクリミッタ８２の内輪８４の中空内に固定され、回転軸６２のギア部８０が外輪８６のギア部８７に係合されている。

これによって、フォーカスノブ５２がトルクリミッタ８２を介してモータ５８によって駆動されるようになっている。また、操作者がそのモータ５８による動作と異なる操作をフォーカスノブ５２に対して行った場合でも、モータ５８のトルクが一定の大きさを超えるとトルクリミッタ８２の内輪８４と外輪８６が摺動して相対的に回動するため、モータ５８及び関連回路が保護されると共に、フォーカスノブ５２のマニュアル操作が行い易くなっている。

図１において、フォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０は、前述のようにレンズ装置のＣＰＵ１６から与えられた指示信号に従ってフォーカスノブ５２をモータ５８によって駆動すると共に、ＭＦモードの場合と同様にフォーカスノブ５２の回転位置をポテンショメータ５４によって検出し、その検出したフォーカスノブ５２の回転位置に対応した値の指示信号をＳＣＩ５０Ａによるシリアル通信によりレンズ装置のＣＰＵ１６に送信する。レンズ装置のＣＰＵ１６はＭＦモードの場合と同様にフォーカスデマンド１０から与えられた指示信号によって指定された目標位置にフォーカスレンズＦＬが移動するようにフォーカス用モータＦＭを制御する。

以上のようなＡＦモードの制御によれば、レンズ装置のＣＰＵ１６からフォーカスデマンド１０に与えられた目標位置又は目標速度の通りにフォーカスノブ５２が回動する場合には、フォーカスレンズＦＬは、ＣＰＵ１６によって直接制御される場合と全く同じように動作する。即ち、ＡＦ制御によってフォーカスレンズＦＬが合焦位置に移動する。一方、操作者が、フォーカスノブＦＬに対してモータ５８による動作と異なる動作となるような操作を行った場合、操作者の操作によってフォーカスノブ５２の回転位置が変化し、その回転位置に対応した位置にフォーカスレンズＦＬが移動する。従って、本実施の形態のＡＦモードは、操作者がフォーカスノブ５２の操作（ＭＦの操作）を行った場合にはそのＭＦの操作が優先されるＭＦ優先のＡＦモードとなっており、ＡＦモード時において、操作者がマニュアル操作でフォーカスノブ５２の回転位置を調整することによって所望の位置にフォーカスレンズＦＬを設定することができる。

また、このようなＡＦモードにおいてフォーカスノブ５２をマニュアル操作してフォーカスレンズＦＬを所望の位置に移動させた後、フォーカスノブ５２がモータ５８によって回動しないように操作者がフォーカスノブ５２を手動力によって保持しておけば、マニュアル操作によって移動させたフォーカスレンズＦＬの位置を保持しておくことができる。一方、フォーカスノブ５２をマニュアル操作してフォーカスレンズＦＬを所望の位置に移動させた後、操作者がフォーカスノブ５２から手を放す等してモータ５８によるフォーカスノブ２の駆動を許可すれば、フォーカスノブ５２とマニュアル操作した後にＡＦ制御によるフォーカス調整を即座に再開させることができる。従って、フォーカスノブ５２のマニュアル操作後においていずれの態様でも容易に選択することができる。

また、ＡＦ制御時においてもフォーカスノブ５２の回転位置と、フォーカスレンズＦＬの位置とが連動して変化するため、絶対位置を検出するポテンショメータ５４によってフォーカスノブ５２の回転位置を検出することができ、また、フォーカスレンズＦＬの至近端と無限遠端の位置に対応するフォーカスノブ５２の回転位置にフォーカスノブ５２の回動範囲を制限する端を設けることができる。尚、図２においてフォーカスノブ５２が固定される回転軸６２に突起９６が形成されると共に、デマンド本体部６０の内部にピン９８が突設されており、回転軸６２の突起９６がピン９８に当接したときにフォーカスノブ５２の回転が規制され、そのときの回転位置がフォーカスノブ５２の端として設定されている。このようにフォーカスレンズＦＬの可動範囲の端に合わせてフォーカスノブ５２にも端を設けておくと、フォーカスノブ５２を使用してフォーカスレンズＦＬの位置を調整する場合に、フォーカスレンズＦＬが端に到達したことを確実に知ることができる。ただし、フォーカスノブ５２の回転位置の検出は必ずしもポテンショメータを使用する必要はなく、エンコーダ等の他の種類の位置センサを用いてもよい。また、フォーカスノブ５２の回転位置に対応するフォーカスレンズＦＬの位置と、実際のフォーカスレンズＦＬの位置とに差が生じないためＡＦ制御からＭＦ制御に切り替わった際にフォーカスレンズＦＬが離間した位置に移動するという不具合が生じない。

次に、上記実施の形態と同様のフォーカス制御を実現することができるレンズシステムの他の構成例を図３〜図５に示す。尚、図３〜図５には、図１におけるレンズ装置のＣＰＵ１６、焦点評価値検出部３０及びフォーカスデマンド１０の間の信号のやり取りに関する構成についてのみ示しており、他の構成要素については図１と一致しているものとして省略している。また、各図の構成において、図１と同一又は類似作用の構成要素については同一符号を付し説明を省略する。

図３に示す形態では、レンズ装置のＣＰＵ１６とフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０との間での信号の伝送の形態が図１の形態と相違し、レンズ装置とフォーカスデマンド１０との間をアナログ信号で伝送する場合を示している。例えば、ＣＰＵ１６からフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０に送信されるフォーカスノブ５２の駆動に関する指示信号の値は、ＣＰＵ１６からデジタル信号で出力されてＤ／Ａ変換器１００によってアナログ信号に変換される。そして、そのアナログ信号はケーブルを通じてフォーカスデマンド１０に伝送される。フォーカスデマンド１０に伝送されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１０２によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ５０に読み込まれる。

一方、例えば、フォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０からＣＰＵ１６に送信されるフォーカスレンズＦＬの駆動に関する指示信号（フォーカスノブ５２の回転位置に対応した目標位置を示す指示信号）の値は、ＣＰＵ５０からデジタル信号で出力されてＤ／Ａ変換器１０４によってアナログ信号に変換される。そして、そのアナログ信号はケーブルを通じてレンズ装置に伝送される。レンズ装置に伝送されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１０６によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ１６に読み込まれる。このように、レンズ装置のＣＰＵ１６とフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０との間での信号のやり取りは、図１のようにシリアル通信に限らずアナログ信号によって行うこともできる。

図４に示す形態では、焦点評価値検出部３０がレンズ装置ではなくフォーカスデマンド１０に搭載されると共に、焦点評価値検出部３０によって検出された焦点評価値がレンズ装置のＣＰＵ１６に与えられるのではなくフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０に与えられる点で図１の形態と相違している。図４においては、焦点評価値が最大となるようにフォーカスレンズＦＬを動作させるためのフォーカスノブ５２の目標位置又は目標速度を焦点評価値検出部３０から取得される焦点評価値に基づいてフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０が逐次決定し、それに基づいてモータ５８を駆動する。従って、フォーカスノブ５２の駆動に関する指示信号を図１の形態のようにレンズ装置のＣＰＵ１６から取得することは不要となり、主としてフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０からレンズ装置のＣＰＵ１６にフォーカスレンズＦＬの駆動に関する指示信号が送信される。

図５に示す形態は、図３の形態のようにレンズ装置とフォーカスデマンド１０との間での信号の伝送がアナログ信号で行われ、図４の形態のように焦点評価値部３０がフォーカスデマンド１０に搭載されると共に、焦点評価値検出部３０によって検出された焦点評価値がフォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０に与えられる態様を示している。図５の態様では、図４の態様のようにフォーカスノブ５２の駆動に関する指示信号をレンズ装置のＣＰＵ１６から取得することが不要であるため、フォーカスデマンド１０のＣＰＵ５０からフォーカスレンズＦＬの駆動に関する指示信号のみがレンズ装置のＣＰＵ１６にアナログ信号によって伝送されるようになっている。その他の図１の形態と異なる構成や処理については、図３又は図４で説明した内容と同様であるため説明を省略する。

以上説明した実施の形態では、焦点評価値が増加する方向を検出するワブリングの動作についてもフォーカスデマンド１０のフォーカスノブ５２を駆動して行うようになっているが、ワグリングについてはフォーカスノブ５２を駆動することなく、直接フォーカスレンズＦＬを駆動するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＡＦ制御の際に焦点評価値検出部３０から得られる焦点評価値に基づいてフォーカスノブ５２を回動させ、ポテンショメータ５４によって検出したフォーカスノブ５２の回転位置に対応する位置にフォーカスレンズＦＬを移動させるようにしたが、ＡＦ制御の際に焦点評価値検出部３０から得られた焦点評価値に基づいてフォーカスレンズＦＬを直接移動させると共にフォーカスレンズＦＬの位置に対応する回転位置となるようにフォーカスノブ５２を回動させるようにした場合であっても効果がある。この場合も、フォーカスノブ５２の回転位置がフォーカスレンズＦＬの位置に連動して変化するため、フォーカスノブ５２の回転位置の検出にポテンショメータを使用することができ、フォーカスレンズＦＬの至近端と無限遠端に対応させてフォーカスノブ５２の回動範囲を制限する端を設けることができる。

また、ＭＦによりフォーカス調整を行う場合の操作部材は、フォーカスノブ５２のような回転操作部材以外の操作部材であってもよい。

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、フォーカスデマンドの構成を示した断面図である。図３は、本発明が適用されるレンズシステムの他の構成例を示した図である。図４は、本発明が適用されるレンズシステムの他の構成例を示した図である。図５は、本発明が適用されるレンズシステムの他の構成例を示した図である。

符号の説明

１０…フォーカスデマンド、１４…Ａ／Ｄ変換器、１６、５０…ＣＰＵ、１８…Ｄ／Ａ変換器、３０…焦点評価値検出部、１６Ａ、５０Ａ…シリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）、５２…フォーカスノブ、５２…モータ、５４…ポテンショメータ、６０…デマンド本体部、６２…回転軸、ＦＬ…フォーカスレンズ、ＺＬ…ズームレンズ、Ｉ…絞り、ＦＭ…フォーカス用モータ、ＦＰ…フォーカス用ポテンショメータ、８２…トルクリミッタ

Claims

被写体の像を結像する撮影光学系と、
前記撮影光学系によって結像された像を撮像する撮像手段と、
前記撮影光学系に配置されたフォーカス調整用のレンズ群であって、光軸に沿って前後移動可能に配置されたフォーカスレンズ群と、
前記フォーカスレンズ群を電動で駆動するためのフォーカスレンズ群駆動手段と、
マニュアル操作可能なマニュアル操作部材と、
前記マニュアル操作部材の操作位置を検出する操作位置検出手段と、
前記マニュアル操作部材を電動で駆動するための操作部材駆動手段と、
前記操作位置検出手段により検出された操作位置に対応した位置に前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により移動させるフォーカスレンズ群制御手段と、
前記撮像手段により得られた画像のコントラストの高さを示す焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段と、
前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズ群が合焦位置に移動するように前記マニュアル操作部材を前記操作部材駆動手段により駆動する操作部材制御手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
前記操作位置検出手段は、前記マニュアル操作部材の絶対位置を検出する手段であ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。
前記マニュアル操作部材は、前記フォーカスレンズ群をマニュアルで遠隔操作するためのコントローラに設けられた回転操作部材であることを特徴とする請求項１又は２のオートフォーカスシステム。
前記焦点評価値検出手段は、前記コントローラが備えた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。
前記操作部材駆動手段は、前記マニュアル操作部材を駆動する駆動力を発生するモータと、該モータと前記マニュアル操作部材とを連結すると共に前記モータが発生するトルクが所定の大きさ以上にならないように制限するトルクリミッタと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のオートフォーカスシステム。
前記フォーカスレンズ群を合焦位置に自動で移動させるオートフォーカスモードと、前記フォーカスレンズ群を前記マニュアル操作部材の操作によって移動させるマニュアルフォーカスモードとを切り替えるモード切替手段を備え、前記操作部材制御手段は、前記モード切替手段によってオートフォーカスモードが選択されている場合には前記操作部材駆動手段による前記マニュアル操作部材の駆動を有効にし、前記モード切替手段によってマニュアルフォーカスモードが選択されている場合には、前記操作部材駆動手段による前記マニュアル操作部材の駆動を無効にすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１に記載のオートフォーカスシステム。
被写体の像を結像する撮影光学系と、
前記撮影光学系によって結像された像を撮像する撮像手段と、
前記撮影光学系に配置されたフォーカス調整用のレンズ群であって、光軸に沿って前後移動可能に配置されたフォーカスレンズ群と、
前記フォーカスレンズ群を電動で駆動するためのフォーカスレンズ群駆動手段と、
マニュアルフォーカス制御時において前記フォーカスレンズ群の位置を指示するためにマニュアル操作されるマニュアル操作部材と、
前記マニュアル操作部材の操作位置を検出する操作位置検出手段と、
前記マニュアル操作部材を電動で駆動するための操作部材駆動手段と、
マニュアルフォーカス制御時において前記操作位置検出手段により検出された操作位置に対応した位置に前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により移動させるマニュアルフォーカス制御手段と、
前記撮像手段により得られた画像のコントラストの高さを示す焦点評価値を検出する焦点評価値検出手段と、
オートフォーカス制御時において前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズ群を前記フォーカスレンズ群駆動手段により合焦位置に移動させるオートフォーカス制御手段と、
オートフォーカス制御時において前記フォーカスレンズ群の位置に対応した操作位置となるように前記マニュアル操作部材を前記操作部材駆動手段により駆動する操作部材制御手段と、
を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。