JP2007127948A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光路長の異なる位置に配置された複数の撮像面により撮像された被写体画像のコントラストの高さを示す焦点評価値に基づいてフォーカスを制御する光路長差方式のＡＦにおいて、所定の撮像面によって得られた焦点評価値を、例えば撮影者が指定した値の加算又は乗算によって変更できるようにしたことによって、ＡＦによるフォーカス調整に対して撮影者のフォーカス調整の意図を反映させることが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】光路長差を有するＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂによって得られた被写体画像から各々の焦点評価値がＡＦ処理部３２によって求められる。制御部３０は、それらの焦点評価値のうち一方の焦点評価値を、レンベ調整ツマミによって指定された値を加算することによって変更し、その変更した焦点評価値と他の焦点評価値とに基づいて、それらが合焦状態を示す関係となるようにフォーカスレンズＦＬを制御する。
【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、特に光路長差方式のオートフォーカスにより撮影レンズのピント合わせを行うオートフォーカスシステムに関する。

オートフォーカス（以下、ＡＦと記載する）の機能と搭載したテレビカメラやビデオカメラでは、一般にコントラスト方式のＡＦが用いられている。コントラスト方式のＡＦでは、例えば撮影される被写体画像のコントラストの高さ（鮮鋭度）が焦点評価値として映像信号の高周波成分により求められ、その焦点評価値が最大（又は極大）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）が制御される。

焦点評価値が最大となるようにフォーカスを制御する方式として、焦点評価値が増加する方向にフォーカスを動かし、焦点評価値が増加しなくなる位置でフォーカスを停止させるいわゆる山登り制御方式が知られている。山登り制御方式では、一般にフォーカスを微小変動させるワブリングが行われ、それによって合焦方向、すなわち焦点評価値が増加する方向の検出が行われている。

また、上述のようなワブリングは、それによるフォーカスの変動が画面上で視認できてしまうおそれや、ワブリングを行う分だけ合焦までに時間を要するという欠点があるため、ワブリングを不要にしたＡＦの方式として、光路長差方式と称するＡＦ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の高さを示す焦点評価値が各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）、即ち、フォーカスの合焦方向が検出され、それに従って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２００２−２８７０１７号公報

ところで、上記光路長差方式のＡＦにおいて光路長差を有する２つのＡＦ用撮像素子の撮像面を映像用撮像素子の撮像面に対して光路長が短くなる位置と長くなる位置とに配置すると共に映像用撮像素子の撮像面との光路長差が等しくなる位置に配置した場合、２つのＡＦ用撮像素子の映像信号から求められる各々の焦点評価値が等しくなったときにピント状態が合焦となる。しかしながら、各ＡＦ用撮像素子から得られた焦点評価値がこのような関係を示したときの映像が撮影者の望むものになるとは限らない。例えば、所望の被写体に対して意図的にぼかしたい場合や、所望の被写体に合焦しない場合等が生じ得る。このような場合に、ＡＦを解除することなく撮影者のフォーカス調整の意図を反映できるようにし、撮影者が望む映像（ピント状態）を得られるようにすることができればＡＦの利用価値が向上すると考えられる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、光路長差方式のＡＦにおいて、ＡＦによるフォーカス調整に対して撮影者のフォーカス調整の意図を反映させることが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、被写体画像を結像する光学系と、前記光学系により結像された被写体画像を光路長が異なる位置に配置された複数の撮像面により撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された各撮像面での被写体画像について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、前記複数の撮像面のうち少なくとも１つの撮像面に対応して前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値を所定の関数で変更する焦点評価値変更手段と、前記関数に含まれるパラメータの値を指定する指定手段と、前記焦点評価値変更手段によって変更された焦点評価値、及び、該変更された焦点評価値以外の前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値が、合焦状態を示す関係となるように前記光学系のフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、撮像手段によって撮像された被写体画像から検出された焦点評価値を撮影者が意図的に変更することができるため、合焦状態と判断されて設定されるフォーカス位置を撮影者のフォーカス調整の意図によって変更することができる。従って、ＡＦによるフォーカス調整に対して撮影者のフォーカス調整の意図を反映させることができる。

請求項２に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１に記載の発明において、前記焦点評価値変更手段における前記関数は、変更しようとする焦点評価値に対して前記指定手段によって指定された値を加算又は乗算することを特徴としている。本発明は、焦点評価値を変更する関数の具体的形態を示している。

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、前記終点評価値変更手段による焦点評価値の変更を有効又は無効に切り替える切替手段を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、上記焦点評価値の変更が必要か否かを撮影者が選択することができる。

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、２又は３に記載の発明において、前記撮像手段は、前記焦点評価値検出手段により焦点評価値を検出するために設けられた専用の撮像手段であり、前記光学系に入射した被写体光を分割する光分割手段によって前記撮像手段の複数の撮像面に被写体光を導く光路が形成されたことを特徴としている。

本発明は、いわゆる光路長差方式のＡＦを実施するための構成の一態様を示したものである。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、光路長差方式のＡＦにおいて、ＡＦによるフォーカス調整に対して撮影者のフォーカス調整の意図を反映させることができ、ＡＦの利用価値が向上する。

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、本線光路の光軸Ｏに沿っ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。

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の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本線光路の光軸Ｏに略直交する光軸Ｏ′に沿ったＡＦ用光路へと導かれる。尚、ハーフミラー１６は、必ずしも入射光を透過光と反射光とに等しい光量比で分割するものではなく、所定の光量比で分割する（例えば透過光と反射光とに７：３の光量比で分割する）光分割手段である。

ＡＦ用光路には、上記後側リレーレンズＲＢと同等のＡＦ用リレーレンズ（群）１８と、ビームスプリッター２０と、ＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ（例えばＣＣＤ）が配置されている。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用リレーレンズ１８を通過した後、ビームスプリッター２０に入射する。ビームスプリッター２０に入射した被写体光は、そのハーフミラー面Ｍで光量が等価な２つの被写体光に分割される。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１４の映像用撮像素子２６とＡＦ用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ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等は図１の制御系１２によって電動で制御さ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にはそれぞれモータＦＭ、ＺＭやポテンショメータＦＰ、ＺＰが連結されており、各モータＦＭ、ＺＭ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の位置や動作速度が制御部３０によって制御されるようになっている。尚、絞りＩの制御も制御部３０によって行われるが説明は省略する。

フォーカスレンズＦＬの制御（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デマンド３４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。尚、ＡＦモードであってもＭＦの操作（フォーカスデマンド３４でのマニュアル操作）が行われた場合には、それを優先してＭＦの操作に従ってフォーカスレンズＦＬを制御するようにしてもよい。

ズームレンズＺＬの制御（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デマンド３６からの指令信号に従ってズームレンズＺＬを制御する。

次に、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さ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さ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のピント状態が合焦状態となるようにフォーカスレンズ群ＦＬを制御するための処理（ＡＦ制御のための処理）を実行する。

ここで、撮影レンズ１０のピント状態は、次のような原理で検出することができる。図４は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズＦＬ（フォーカス）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、ＡＦ処理部３２から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値によって上述のようにして判断される撮影レンズ１０の現在のピント状態に応じてフォーカスレンＦＬを制御し、合焦状態となる位置、即ち、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。

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を示す場合（ｃｈＡの焦点評価値＞ｃｈＢの焦点評価値）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を示す場合（ｃｈＡの焦点評価値＜ｃｈＢの焦点評価値）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、ピント状態が合焦を示す場合（ｃｈＡの焦点評価値＝ｃｈＢの焦点評価値）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。尚、このようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御し合焦させるＡＦの方式を光路長差方式と称している。また、ピント状態の検出（認識）は実際の処理上では必ずしも必要ではなく、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の大小関係から合焦のためのフォーカスレンズＦＬの移動方向や合焦状態か否かを直接判断することができる。

次に、制御部３０のフォーカス制御に関する処理について詳説する。図５は、フォーカスデマンド３４の外観を示した正面図である。同図に示すようにフォーカスデマンド３４には、回路等を搭載した本体部７０と、本体部７０に対して回動可能に支持されたフォーカスノブ７２とが設けられている。尚、同図において本体部７０の左側のネジは、フォーカスデマンド３４を雲台のパン／チルト棒などに固定する際に使用されるものである。

フォーカスノブ７２はＭＦモードにおいて、操作者がマニュアルでフォーカス操作を行う際に操作される操作部材であり、フォーカスノブ７２の回転位置に応じた値の指令信号がフォーカスデマンド３４から制御部３０に与えられるようになっている。制御部３０はＭＦモードの場合にはフォーカスデマンド３４からの指令信号の値に対応した位置となるようにフォーカスレンズＦＬを制御する。尚、ＭＦモードとＡＦモードの切替えは、例えば、フォーカスデマンド３４の図示しないモード切替スイッチによって行うことができるようになっており、制御部３０は、そのモード切替スイッチの状態をフォーカスデマンド３４から取得することによってＭＦモードでの処理とＡＦモードでの処理を切り替えるようにしている。

一方、本体部７０には、上記ＡＦ用撮像素子２２Ａから得られるｃｈＡの焦点評価値のレベルを調整するためのレベル調整ツマミ６０と、そのレベル調整をオン／オフするレンベ調整オン／オフスイッチ６２とが設けられている。レベル調整ツマミ６０の回転位置はレベル調整ツマミ６０に連結されているボリューム（位置センサ）の出力値によって検出されており、その出力値に基づいてレベル調整ツマミ６０の回転位置を示す信号がフォーカスデマンド３４から制御部３０に送信されるようになっている。また、レベル調整オン／オフスイッチ６２のオン／オフ状態を示す信号もフォーカスデマンド３４から制御部３０に送信されるようになっている。尚、図１のブロック図において、これらのレベル調整ツマミ６０とレベル調整オン／オフスイッチ６２がフォーカスデマンド３４とは無関係の位置に示されている。本実施の形態のようにレベル調整ツマミ６０とレベル調整オン／オフスイッチ６２とをフォーカスデマンド３４に設ける場合に限らず、いずれか一方、又は、両方をフォーカスデマンド３４以外の場所、例えば、レンズ装置、カメラ本体１４、ズームデマンド３６等に設けるようにしてもよい。

制御部３０は、ＡＦモード時において、レベル調整オン／オフスイッチ６２がオン状態かオフ状態かを判断し、オフ状態と判断した場合には、上記のようにＡＦ処理部３２から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいてそれらの焦点評価値が合焦を示す関係となるように、即ち、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値が一致するようにフォーカスレンズＦＬを制御する。

一方、レベル調整オン／オフスイッチ６２がオン状態と判断した場合には、ＡＦ処理部３２から得られるｃｈＡの焦点評価値に、レベル調整ツマミ６０の回転位置に応じた値（加算値）を加算し、それによって得られた値をｃｈＡの焦点評価値として扱うものとする。即ち、ｃｈＡの焦点評価値を変数Ｘａで表すものとし、ＡＦ処理部３２から実際に得られたｃｈＡの焦点評価値をＶａ、レベル調整ツマミ６０の回転位置によって指定された加算値をαとすると、（Ｖａ＋α）をｃｈＡの焦点評価値Ｘａとする。そして、そのｃｈＡの焦点評価値（Ｘａ）とＡＦ処理部３２から実際に得られたｃｈＢの焦点評価値とに基づいて、レベル調整オン／オフスイッチ６０がオフ状態の場合と同様にしてそれらの焦点評価値が合焦を示す関係となるように、即ち、一致するようにフォーカスレンズＦＬを制御する。これによって、ＡＦ制御によって合焦状態と判断されて設定されるフォーカス位置を、レベル調整ツマミ６０の回転位置を調整することによって操作者が変更することができるようになっている。

図６は、合焦状態と判断されるフォーカス位置のレベル調整による変化を示した図である。同図は、図４と同様に横軸をフォーカス位置、縦軸を焦点評価値としており、図中点線で示す曲線Ａと実線で示す曲線Ｂは、図４の曲線Ａ、Ｂと同様にそれぞれＡＦ処理部３２から実際に得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を例示している。もし、レベル調整オン／オフスイッチ６２がオフに設定されている場合には、図４でも説明したようにＡＦ処理部３２から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値そのものを示す曲線Ａと曲線Ｂが交差するときのフォーカス位置Ｆ０が合焦状態を示し、その位置となるようにフォーカスレンズＦＬが制御される。

一方、レベル調整オン／オフスイッチ６２がオンに設定されている場合において、上記のようにレベル調整ツマミ６０の回転位置に応じた加算値をαとし、その加算値αをＡＦ処理部３２から得られたｃｈＡの焦点評価値Ｖａに加算した値（Ｖａ＋α）をｃｈＡの焦点評価値Ｘａとすると、α＞０であれば、ｃｈＡの焦点評価値Ｘａは曲線Ａに対して図中実線で示す曲線Ａ′のように変更される。このｃｈＡの焦点評価値Ｘａと、ＡＦ処理部３２から得られたｃｈＢの焦点評価値Ｖｂとに基づいて、これらの焦点評価値が合焦状態を示す関係となるようにフォーカスレンズＦＬを制御すると、ｃｈＡの焦点評価値ＸａとｃｈＢの焦点評価値Ｖｂが一致するＸａ＝Ｖｂとなるフォーカス位置、即ち、曲線Ａ′と曲線Ｂが交差するときのフォーカス位置Ｆ０′が合焦状態を示す位置となる。従って、α＞０のレベル調整を行うことによって、合焦状態と判断されるフォーカス位置Ｆ０′を、レベル調整を行わない場合に合焦状態と判断されるフォーカス位置Ｆ０よりも無限遠側に変化させることができる。

もし、レベル調整ツマミ６０の回転位置をα＜０となるように調整するとレベル調整を行わない場合に比べて合焦状態と判断されるフォーカス位置を至近側に変化させることができる。

図７は、ＡＦモード時の制御部３０での処理手順を示したフローチャートである。ＡＦモード時において制御部３０は、まず、ＡＦ処理部３２からｃｈＡの焦点評価値ＶａとｃｈＢの焦点評価値Ｖｂを読み込む（ステップＳ１０）。続いて、フォーカスデマンド３４からレベル調整オン／オフスイッチ６２のオン／オフ状態を読み込む（ステップＳ１２）。そして、レベル調整オン／オフスイッチ６２がオン状態か否かを判定する（ステップＳ１４）。

このステップＳ１４においてＮＯと判定した場合には、制御部３０はｃｈＡとｃｈＢの各々の焦点評価値を表す変数Ｘａと変数Ｘｂに、ステップＳ１０で読み込んだ値ＶａとＶｂをそのまま代入する（ステップＳ１６）。即ち、Ｘａ＝Ｖａ、Ｘｂ＝Ｖｂとする。

一方、ステップＳ１４においてＹＥＳと判定した場合、制御部３０は、フォーカスデマンド３４からレベル調整ツマミ６０の回転位置を読み込み、その回転位置に応じた加算値αを決定する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１０で読み込んだｃｈＡの焦点評価値Ｖａにその加算値αを加算した値（Ｖａ＋α）を、ｃｈＡの焦点評価値の変数Ｘａに代入する。また、ステップＳ１０で読み込んだｃｈＢの焦点評価値ＶｂをそのままｃｈＢの焦点評価値の変数Ｘｂに代入する（ステップＳ２０）。即ち、Ｘａ＝Ｖａ＋α、Ｘｂ＝Ｖｂとする。

ステップＳ１６又はステップＳ２０の処理によってｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の変数Ｘａと変数Ｘｂに値を代入すると、それらの変数Ｘａと変数Ｘｂの値が一致するようにフォーカスレンズＦＬを制御する（ステップＳ２２）。即ち、ｃｈＡの焦点評価値ＸａがｃｈＢの焦点評価値Ｘｂより大きい場合にはフォーカスレンズＦＬを無限遠側に移動させ、ｃｈＡの焦点評価値ＸａがｃｈＢの焦点評価値Ｘｂより小さい場合にはフォーカスレンズＦＬを至近側に移動させる。ｃｈＡの焦点評価値ＸａとｃｈＢの焦点評価値Ｘｂが一致している場合にはフォーカスレンズＦＬを停止させる。

以上のステップＳ１０〜ステップＳ２２の処理を繰り返すことによって、ｃｈＡの焦点評価値ＸａとｃｈＢの焦点評価値Ｘｂが一致する位置にフォーカスレンズＦＬが移動し停止する。

以上、上記実施の形態では、レベル調整ツマミ６０によって指定された加算値（指定値）αを加算することによってｃｈＡの焦点評価値を変更するようにしたが、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の相対的な大きさを操作者の操作によって変更できるようにすればよく、例えば、ｃｈＡの焦点評価値ではなくｃｈＢの焦点評価値を、指定された加算値αによって変更するようにしてもよいし、ｃｈＡの焦点評価値とｃｈＢの焦点評価値を各々別々に指定された加算値によって変更できるようにしてもよい。また、焦点評価値に対して加算値αを加算することによって焦点評価値を変更するのではなく、焦点評価値に対して所定値（操作者によって指定された指定値）を乗算することによって焦点評価値を変更するようにしてもよい。更に、焦点評価値に対して所定値を加算又は乗算することによって焦点評価値を変更する場合に限らず、任意の関数によって焦点評価値を変更すると共に、その関数に含まれる１又は複数のパラメータを操作者の指定によって変更できるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、レベル調整ツマミ６０を加算値αを指定するための指定手段としたが、ツマミ以外であっても値を指定できる手段であればどのようなものであってもよい。

また、本発明は、上記実施の形態と異なる構成であっても光路長差方式のオートフォーカスシステムにおいて適用することができ、光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子によって撮像された被写体画像により焦点評価値を検出し、それらの焦点評価値が合焦状態を示す関係となるように光学系のフォーカスを制御するオートフォーカスシステムにおいて適用することができる。また、本発明を適用する場合に、複数の撮像素子のうち少なくとも１つの撮像素子により得られた焦点評価値を、上記実施の形態のように指定された値によって変更できるようにすればよい。即ち、合焦状態を判断するために用いる複数の焦点評価値のいずれかを指定値によって変更可能にすれば、合焦状態と判断されるときのフォーカス位置を指定値によって変更することができる。

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、フォーカスデマンドの外観を示した正面図である。 図６は、合焦状態と判断されるフォーカス位置のレベル調整による変化を示した図である。 図７は、ＡＦモード時の制御部で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用リレーレンズ（群）、２０…ビームスプリッター、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…フォーカスデマンド、３６…ズームデマンド、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、６０…レベル調整ツマミ、６２…レベル調整オン／オフスイッチ、７０…本体部、７２…フォーカスノブ、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…モータ、ＦＰ、ＺＰ…ポテンショメータ

Claims (4)

1. 被写体画像を結像する光学系と、
   前記光学系により結像された被写体画像を光路長が異なる位置に配置された複数の撮像面により撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された各撮像面での被写体画像について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、
   前記複数の撮像面のうち少なくとも１つの撮像面に対応して前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値を所定の関数で変更する焦点評価値変更手段と、
   前記関数に含まれるパラメータの値を指定する指定手段と、
   前記焦点評価値変更手段によって変更された焦点評価値、及び、該変更された焦点評価値以外の前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値が、合焦状態を示す関係となるように前記光学系のフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、
   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. 前記焦点評価値変更手段における前記関数は、変更しようとする焦点評価値に対して前記指定手段によって指定された値を加算又は乗算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. 前記終点評価値変更手段による焦点評価値の変更を有効又は無効に切り替える切替手段を備えた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。
4. 前記撮像手段は、前記焦点評価値検出手段により焦点評価値を検出するために設けられた専用の撮像手段であり、
   前記光学系に入射した被写体光を分割する光分割手段によって前記撮像手段の複数の撮像面に被写体光を導く光路が形成されたことを特徴とする請求項１、２又は３のオートフォーカスシステム。

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