JP3943608B2 - カメラ及びレンズユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レンズユニツトを交換可能なビデオカメラ等に用いて好適な自動焦点調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビデオカメラ等の映像機器に用いられている自動焦点調節装置としては、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる撮像信号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が最大となるように撮影レンズを駆動して焦点調節行う、いわゆる山登り方式が知られている。
【０００３】
このような自動焦点調節方式は、赤外線の発光／受光、あるいは焦点状態に応じて変化する像のずれ量を検出するための焦点調節用の特殊な光学部材が不要であり、遠方で近くでも距離によらずに正確にピントを合わせることができる等の長所を有する。
【０００４】
この種の自動焦点調節方式をレンズが交換できるビデオカメラに使用された例について、図６を用いて説明する。
【０００５】
同図において、５０１はフォーカスレンズであって、レンズ駆動用モータ５１１によって、光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。このレンズを通った光は、撮像素子５０２の撮像面上に結像されて電気信号に光電変換され、映像信号として出力される。この映像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ５０３でサンプルホールドしてから所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器５０４でデジタル映像データへと変換され、不図示のカメラのプロセス回路へ入力されて、標準テレビジョン信号に変換されると共に、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）５０５へと入力される。
【０００６】
ＢＰＦ５０５では、映像信号中の高周波成分を抽出し、ゲート回路５０６で画面内の合焦検出領域に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピークホールド回路５０７で垂直同期信号の整数倍に同期した間隔でピークホールドを行い、ＡＦ評価値を生成する。
【０００７】
このＡＦ評価値はカメラ本体のＡＦマイコン５０８に取り込まれ、カメラ本体のＡＦマイコン５０８内で合焦度に応じたフォーカスモータ駆動速度及び、ＡＦ評価値が増加するようなモータ駆動方向を決定し、フォーカスモータの駆動速度及び駆動方向をレンズユニツト内のレンズマイコン５０９へと送信する。
【０００８】
レンズマイコン５０９は、カメラ本体のＡＦマイコン５０８に指示されたとうりにモータドライバ５１０を介してフオーカスモータ５１１によってフォーカスレンズ５０１を光軸方向に駆動することで焦点調節を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記従来例では、レンズ交換可能であることから、自動焦点調節の制御をカメラ本体側に持つため、特定のレンズで最適になるように自動焦点調節の応答性等を決定すると、他のレンズでは最適にならないことがあり、脱着できるすべてのレンズに対して最適な性能を出すのは難しかった。
【００１０】
そこで本発明の課題は上述の問題点を解消し、どのようなレンズを装着しても、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定に合焦する自動焦点調節装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本願における請求項１に記載の発明によれば、記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段とを有し、前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成した。
【００１２】
また本願における請求項２に記載の発明によれば、請求項１において、前記抽出手段は、前記焦点評価値として前記撮像信号中の前記焦点検出領域内に相当する撮像信号中より特定の周波数成分の信号を抽出する複数のフィルタ手段を備える構成とした。
【００１３】
また本願における請求項３に記載の発明によれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手段を備える構成とした。
【００１４】
また本願における請求項４に記載の発明によれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分を検出する手段を備える構成とした。
【００１６】
また本願における請求項５に記載の発明によれば、記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段と、自動焦点調節動作を許可する自動焦点許可スイッチとを有し、前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、前記自動焦点許可スイッチが許可状態のときは当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成した。
【００１８】
また本願における請求項６に記載の発明のよれば、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段を有するカメラに着脱可能なレンズユニットであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、カメラ側より送信されてきた焦点評価値を受信する受信手段と、前記受信手段によって繰り返し受信した焦点評価値と記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を繰り返し決定する制御手段と、前記制御手段に基づいてフォーカスレンズを繰り返し駆動する駆動手段と、を備えた。
【００２８】
【実施例】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図である。
【００２９】
同図において、１２７はレンズユニット、１２８はカメラ本体を示し、レンズユニットはカメラ本体に対して着脱自在で、いわゆる交換レンズシステムを構成している。
【００３０】
被写体からの光は、レンズユニット１２７内の固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行う第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通って、カメラ本体内のＣＣＤ等の撮像素子へと結像される。
【００３１】
カメラ本体内の撮像素子は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色それぞれについて設けられており、いわゆる３板式の撮像系となつている。
【００３２】
３原色中の赤の成分は撮像素子１０６上に、緑の成分は撮像素子１０７上に、青の成分は撮像素子１０８の上にそれぞれ結像される。
【００３３】
撮像素子１０６，１０７，１０８上に結像された像は、それぞれ光電変換されて増幅器１０９，１１０、１１１でそれぞれ最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理回路１１２へと入力され、標準テレビ信号に変換されて図示しないビデオレコーダ等へと出力されると同時に、ＡＦ信号処理回路１１３へと入力される。
【００３４】
ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ評価値は、カメラ本体内の本体マイコン１１４内のデータ読み出しプログラム１１５にしたがつて垂直同期信号の整数倍の周期で読み出され、レンズユニット側のレンズマイコン１１６へ転送される。
【００３５】
またカメラ信号処理回路１１２内では、各撮像素子より出力された撮像信号より輝度信号のレベルが検出され、本体マイコン１１４を介して、レンズユニット内のレンズマイコン１１６へと転送され、その輝度信号情報に基づいてアイリスドライバ１２４が制御され、ＩＧメータ１２３が駆動され、絞り１０３が開閉制御される。
【００３６】
また絞り１０３の絞り値は、エンコーダ１２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと供給され、被写界深度情報として用いられる。
【００３７】
またカメラ本体側の本体マイコン１１４は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ（ＯＮのときはＡＦ動作を行い、ＯＦＦのときはマニュアルフォーカス状態とする）１３１の状態をレンズマイコン１１６へと送信する。
【００３８】
レンズマイコン１１６内では、ＡＦプログラム１１７が本体マイコン１１４からのＡＦスイッチ１３１の状態およびＡＦ評価値を受け取り、ＡＦスイッチ１３１がオンのときは、このＡＦ評価値に基づいてモータ制御プログラム１１８を動作させ、フォーカスモータドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。
【００３９】
またズームスイッチ１３０の操作状態に応じてモータドライバ１２２を制御してズームモータ１２１を駆動し、ズームレンズ１０２を駆動してズーム動作が行われる。
【００４０】
一方、レンズユニットがインナーフォーカスタイプであつた場合には、ズームレンズ１０２を駆動することによつて焦点面が変化するため、ズームレンズの駆動に伴ってフォーカスレンズ１０５を所定の特性にしたがって駆動し、前記焦点面の変位によるぼけの発生を防止する動作が並行して行われる。
【００４１】
レンズマイコン１１６内のレンズカムデータ１２０は、ズームレンズの位置に対するフォーカスレンズの合焦点位置を、被写体距離ごとに記憶したＲＯＭで、コンピユータズーム制御プログラム１１９により、ズームレンズの位置とフォーカスレンズの位置をそれぞれモータの駆動量あるいはエンコーダによつて検出して、そのズーム動作中にフォーカスレンズのたどるべき合焦軌跡を特定してＲＯＭ１２０より読み出し、フォーカスレンズのズーム動作に伴う補正速度及び方向を演算する。
【００４２】
そしてこの補正速度及び方向の情報は、モータ制御プログラム１１８にてＡＦ回路１１７より出力されるＡＦのぼけ情報と加算され、総合的なフォーカスレンズ駆動速度及び駆動方向が演算され、モタドライバ１２６へと供給される。
【００４３】
またアイリス１０３の絞り値は、エンコーダ１２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと供給され、被写界深度情報としてフォーカスレンズの速度補正等に用いられる。
【００４４】
次に図２を用いてカメラ信号処理回路１１２内のＡＦ信号処理回路１１３について説明する。増幅器１０８，１０９，１１０でそれぞれ最適なレベルに増幅された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像素子出力は、ＡＦ信号処理回路１１３へと供給され、Ａ／Ｄ変換器２０６，２０７，２０８でそれぞれデジタル信号に変換され、カメラ信号処理回路１１２へと送られると同時に、それぞれアンプ２０９，２１０，２１１で適切なレベルに増幅され、加算器２０８で加算され、自動焦点調節用輝度信号Ｓ５が生成される。
【００４５】
輝度信号Ｓ５は、ガンマ回路２１３へと入力され、予め設定されているガンマカーブにしたがつてガンマ変換され、低輝度成分を強調し高輝度成分を抑圧した信号Ｓ６が作られる。ガンマ変換された信号Ｓ６は、カットオフ周波数の高いローパスフィルタ（以下ＬＰＦと称する）であるＴＥ−ＬＰＦ２１４と、カットオフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ２１５へと入力され、本体マイコン１１４がマイコンインターフェース２５３を通して決定したそれぞれのフィルタ特性で低域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ２１４の出力信号Ｓ７とＦＥ−ＬＰＦ２１５の出力信号８が生成される。
【００４６】
信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ２１６で水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号で選択的に切り換えられ、ハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと称する )２１７へと入力される。
【００４７】
つまり、偶数ラインについては信号Ｓ７をＨＰＦ２１７へと供給し、奇数ラインについては信号Ｓ８をＨＰＦ２１７へと供給する。
【００４８】
ＨＰＦ２１７では、本体マイコン１１４がマイコンインターフェース２５３を介して決定した奇数／偶数それぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出され、絶対値回路２１８で絶対値化することによつて正の信号Ｓ９が生成される。すなわちＳ９は偶数ライン、奇数ラインとでそれぞれ異なるフィルタ特性のフィルタによつて抽出された高周波成分のレベルを交互に示す信号である。これによつて１画面の走査で異なる周波数成分を得ることができる。
【００４９】
信号Ｓ９は、それぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠内における信号のピーク値を検出するためのピークホールド回路２２５，２２６，２２７へと供給されて、それぞれの枠内における高周波成分のピーク値が検出されるとともに、ラインピークホールド回路２３１へと入力され、各水平ラインごとのピーク値が検出される。
【００５０】
ここで枠生成回路２５４は、マイコンインターフェース２５３を介して、マイコン１１４より供給された指令にしたがって、図３で示されるような画面内の位置に焦点調節用のゲートＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を形成するためのゲート信号Ｌ，Ｃ，Ｒを生成する。
【００５１】
ピークホールド回路２２５には枠生成回路２５４より出力されたＬ枠を毛市営するためのゲート信号Ｌ及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号（マイコン１１４によつて生成される）が入力され、図３で示されるように焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１の場所で、ピークホールド回路２２５の初期化をおこない、マイコン１１４からマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、右下のＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリアバッファ２２８に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５２】
同様に、ピークホールド回路２２６には枠生成回路２５４出力のＣ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２２６の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリアバッファ２２９に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５３】
さらに同様に、ピークホールド回路２２７には枠生成回路２５４出力のＲ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２２７の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、バッファ２３０にに枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５４】
ラインピークホールド回路２３１には、信号Ｓ９及び枠生成回路２５４出力のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を生成するためのゲート信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ９の水平の１ラインのピーク値をホールドする。
【００５５】
積分回路２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７には、ラインピークホールド回路２３１出力及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力されると同時に、積分回路２３２，２３５には、枠生成回路２５４より出力されたＬ枠生成用のゲート信号が、積分回路２３３，２３６には枠生成回路出力２５４より出力されたＣ枠生成用のゲート信号が、積分回路２３４，２３７には枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート信号が入力される。
【００５６】
積分回路２３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、積分回路２３２の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、エリアバッファ２３８にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５７】
積分回路２３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１の各場所で、積分回路２３３の初期化を行い、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１でバッファ２３９にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５８】
積分回路２３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で積分回路２３４の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、エリアバッファ２４０にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５９】
積分回路２３５，２３６，２３７は、それぞれ積分回路２３２，２３３，２３４偶数ラインのデータについて加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデータの加算を行なう以外は、それぞれ積分回路２３２，２３３，２３４と同様の動作を行い、エリアバッファ２４１，２４２，２４３にその結果を転送する。
【００６０】
また信号Ｓ７は、ピークホールド回路２１９，２２０，２２１及びライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５に入力される。
【００６１】
ピークホールド回路２１９には枠生成回路２５４より出力されたＬ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２１９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２２にピークホールド結果を転送し、輝度レベル（以下Ｙ信号と称す）のピーク評価値を生成する。
【００６２】
同様に、ピークホールド回路２２０は枠生成回路２５４より出力されたＣ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２２０の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２３にピークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値を生成する。
【００６３】
さらに同様に、ピークホールド回路２２１は枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２２１の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２４にピークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値を生成する。
【００６４】
ライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５には、枠生成回路２５４より出力されたそれぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠生成用のゲート信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ７の水平１ラインのＹ信号のそれぞれ最大値及び最小値をホールドする。
【００６５】
これらのライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５で、それぞれホールドされたＹ信号の最大値及び最小値は、引算器２４６へと入力され、（最大値ー最小値）信号すなわちコントラストを表す信号Ｓ１０が計算され、ピークホールド回路２４７，２４８，２４９に入力される。
【００６６】
ピークホールド回路２４７には枠生成回路２５４よりＬ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２４７の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５０にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。
【００６７】
同様にピークホールド回路２４８には枠生成回路２５４よりＣ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２４８の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１、バッファ２５１にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ値を生成する。
【００６８】
さらに同様にピークホールド回路２４９には枠生成回路２５４よりＲ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２４９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５２にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。
【００６９】
Ｌ枠，Ｃ枠，Ｒ枠からなる焦点検出用の全領域の走査を終了したＩＲ１の時点では、それぞれバッファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２３０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４３，２５０，２５１，２５２にそれぞれ各枠内のデータを転送するのと同時に、枠生成回路２５４から、マイコン１１４に対して割り込み信号を送出し、各バッファ内に転送されたデータをマイコン１１４へと転送する処理を行う。
【００７０】
すなわちマイコン１１４は、前記割り込み信号を受けてマイコンインターフェース２５３を通してバッファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２３０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４３，２５０，２５１，２５２内の各データを、次のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠内の走査を終了して各バッファに次のデータが転送されるまでに読み取り、後述のごとく、垂直同期信号に同期してレンズマイコン１１６に転送する。
【００７１】
レンズマイコン１１６はこれらの焦点評価値を演算して、焦点状態を検出し、フォーカスモータ駆動速度及び駆動方向等の演算を行い、フォーカスモータを駆動制御してフオーカシングレンズを駆動する。
【００７２】
ここで図３の画面内における焦点検出のための各領域のレイアウトを示す図を用いて、ＡＦ信号処理回路１１３内の各種情報の取り込みタイミングを説明する。外側の枠は撮像素子１０６，１０７，１０８の出力の有効撮像画面である。
【００７３】
内側の３分割された枠は焦点検出用のゲート枠で、左側のＬ枠、中央のＣ枠、右側のＲ枠が枠生成回路２５４から出力される各Ｌ枠生成用ゲート信号、Ｃ枠生成用ゲート信号、Ｒ枠生成用ゲート信号にしたがつて形成されている。
【００７４】
そして、これらのＬ，Ｃ，Ｒ枠の開始位置でそれぞれリセット信号をＬ，Ｃ，Ｒ各枠ごとに出力し、初期化（リセツト）用信号ＬＲ１，ＣＲ１，ＲＲ１を生成し、各積分回路２３２〜２３７、ピークホールド回路２１９〜２２１，２２５〜２２７，２４７〜２４９等をリセットする。
【００７５】
またＬ，Ｃ，Ｒ枠からなる焦点検出用の領域の走査終了時にデータ転送信号ＩＲ１を生成し、各積分回路の積分値、各ピークホールド回路のピークホールド値を各バッファに転送する。
【００７６】
また偶数フィールドの走査を実線で、奇数フィールドの走査を点線で示し、偶数フィールド、奇数フィールド共に、偶数ラインはＴＥ−ＬＰＦ出力を選択し、奇数ラインはＦＥ−ＬＰＦ出力を選択する。
【００７７】
次に各枠内のＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値、Ｙ信号ピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を使用してマイコンがどのように自動焦点調節動作をするか説明する。尚、これらの評価値は、レンズユニット内のレンズマイコン１１６へと送信され、実際の制御はレンズマイコン１１６にて行われる。
【００７８】
ここで各評価値の特性及び用途について説明する。
【００７９】
ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度を表わす評価値で、ピークホールド値なので比較的被写体依存が少なくカメラのぶれ等の影響が少なく、合焦度判定、再起動判定に最適である。
【００８０】
ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値も合焦度を表わすが、積分効果でノイズの少ない安定した評価値なので方向判定に最適である。
【００８１】
さらにピーク評価値もラインピーク積分評価値も、ＴＥの方がより高い高周波成分を抽出しているので合焦近傍に最適で、逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ時に最適である。したがつてこれらの信号を加算して、あるいはＴＥのレベルに応じて選択的に切り換えて用いることにより、大ぼけから合焦点近傍までダイナミツクレンジの広いＡＦを行うことができる。
【００８２】
またＹ信号ピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存するので、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なうために、被写体の変化、動き等の状況を把握するのに最適である。また焦点評価値が明るさの変化による影響を除去するために正規化するために用いられる。
【００８３】
つまりＹ信号ピーク評価値で高輝度被写体か低照度被写体かの判定を行ない、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値でコントラストの大小の判定を行ない、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の山の大きさを予測し補正することで、最適なＡＦ制御を行うことができる。
【００８４】
これらの評価値は、カメラ本体１２８からレンズユニット１２７に転送され、レンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６に供給され、自動焦点調節動作が行われる。
【００８５】
図４を用いてレンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６での、自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明する。
【００８６】
処理を開始すると、最初にstep１の処理でＡＦ動作を起動した後、step２の処理に移行し、ＴＥやＦＥピークのレベルを所定のしきい値と比較することによつて、大ぼけか、合焦点近傍か、合焦点からどの程度離れているかを判別して速度制御を行う。
【００８７】
この際、ＴＥのレベルが低く、山の麓、すなわち大ぼけであることが予想される場合には、ＦＥラインピーク積分評価値を主に使用して方向制御することでフオーカシングレンズを山登り制御し、山の頂上付近となつてＴＥのレベルがある程度まで上昇してきたらＴＥラインピーク積分評価値を用いてフオーカシングレンズを山登り制御し、高精度に合焦点を検出できるように制御する。
【００８８】
次に、合焦点近傍になつた場合には、step３の処理へと移行し、ＴＥやＦＥピーク評価値の絶対値やＴＥラインピーク積分評価値の変化量で、山の頂点判断を行ない、山の頂上すなわち合焦点で最も評価値のレベルの高い点であると判定された場合には、step４でフォーカスレンズを停止し、step５の処理で再起動待機に入る。
【００８９】
再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値のレベルが合焦点を検出したときのピーク値よりも、所定レベル以上低下したことが検出されたときstep６の処理で再起動させる。
【００９０】
以上の処理を繰り返し行うことにより、常時ＡＦ動作を行うことができる。この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御をかける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被写体判断より山の大きさの予測を行ない、これに基づいて決定する。
【００９１】
また図５は、カメラ本体１２８側の本体マイコン１１４より、レンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６へと、ＡＦ評価値を初めとして各種データを通信する際のタイミングを説明するための図で、カメラ本体１２８とレンズユニット１２７の通信のタイミングは、前述のように、本体マイコン１１４で読み込まれたＡＦ評価値を、次の垂直同期信号（Ｖ同期）に同期して、垂直同期信号の直後にレンズマイコン１１６に転送するものである。
【００９２】
これによつて垂直同期信号の同期でＡＦ動作の制御を行うことができる。
【００９３】
尚、上述の実施例において、カメラ信号処理回路１１２内のＡＦ信号処理回路１１３は抽出手段に相当し、レンズユニット内のレンズマイコン１１６はフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段に相当する。
【００９４】
またカメラ本体内のマイコン１１４からレンズユニット内のレンズマイコン１１６へのデータ通信が、前記抽出手段の出力をカメラ側より前記レンズユニット側へと引き渡す手段に相当する。
【００９５】
またＡＦ信号処理回路１１３内のＴＥ−ＬＰＦ２１４，ＦＥ−ＬＰＦ２１５，ＨＰＦ２１７が複数のフィルタ手段に相当する。
【００９６】
またピークホールド回路２１９，２２０，２２１は、焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手段に相当する。
【００９７】
またライン最大値ホールド回路２４４，ライン最小値ホールド回路２４５，引算器２４６は、前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分を検出する手段に相当する。
【００９８】
またピークホールド回路２４７，２４８，２４９は、コントラスト成分を検出するピークホールド手段に相当する。
【００９９】
またレンズマイコン１１６ないのコンピユータズームプログラム１１９及びレンズカムデータ１２０は、変倍動作にともなう焦点面位置の移動を補正するための補正情報を演算する手段に相当する。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の発明によれば、どのようなレンズを装着してもレンズ個々に最適な応答性等を決定でき、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定に合焦できる自動焦点調節装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動焦点調節装置の一実施例の構成を示すブロツク図である。
【図２】図１の自動焦点調節装置において、カメラ本体側のＡＦ信号処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の各種焦点評価値の抽出動作及び抽出タイミングを説明するための図である。
【図４】本発明の実施例におけるＡＦ動作を説明するためのフローチヤートである。
【図５】本発明の実施例におけるＡＦ評価値のレンズユニットへの通信タイミングを示す図である。
【図６】従来の自動焦点調節装置の代表的な構成を示すブロツク図である。
【符号の説明】
１０５ フォーカスレンズ
１０６ 撮像素子
１０７ 撮像素子
１０８ 撮像素子
１１２ カメラ信号処理回路
１１３ ＡＦ信号処理回路
１１４ （カメラ）本体マイコン
１１６ レンズマイコン
１１７ ＡＦ制御回路
１１８ モータ制御回路
１２５ フォーカスモータ
１２６ モータドライバ
【産業上の利用分野】
本発明は、レンズユニツトを交換可能なビデオカメラ等に用いて好適な自動焦点調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビデオカメラ等の映像機器に用いられている自動焦点調節装置としては、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる撮像信号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が最大となるように撮影レンズを駆動して焦点調節行う、いわゆる山登り方式が知られている。
【０００３】
このような自動焦点調節方式は、赤外線の発光／受光、あるいは焦点状態に応じて変化する像のずれ量を検出するための焦点調節用の特殊な光学部材が不要であり、遠方で近くでも距離によらずに正確にピントを合わせることができる等の長所を有する。
【０００４】
この種の自動焦点調節方式をレンズが交換できるビデオカメラに使用された例について、図６を用いて説明する。
【０００５】
同図において、５０１はフォーカスレンズであって、レンズ駆動用モータ５１１によって、光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。このレンズを通った光は、撮像素子５０２の撮像面上に結像されて電気信号に光電変換され、映像信号として出力される。この映像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ５０３でサンプルホールドしてから所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器５０４でデジタル映像データへと変換され、不図示のカメラのプロセス回路へ入力されて、標準テレビジョン信号に変換されると共に、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）５０５へと入力される。
【０００６】
ＢＰＦ５０５では、映像信号中の高周波成分を抽出し、ゲート回路５０６で画面内の合焦検出領域に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピークホールド回路５０７で垂直同期信号の整数倍に同期した間隔でピークホールドを行い、ＡＦ評価値を生成する。
【０００７】
このＡＦ評価値はカメラ本体のＡＦマイコン５０８に取り込まれ、カメラ本体のＡＦマイコン５０８内で合焦度に応じたフォーカスモータ駆動速度及び、ＡＦ評価値が増加するようなモータ駆動方向を決定し、フォーカスモータの駆動速度及び駆動方向をレンズユニツト内のレンズマイコン５０９へと送信する。
【０００８】
レンズマイコン５０９は、カメラ本体のＡＦマイコン５０８に指示されたとうりにモータドライバ５１０を介してフオーカスモータ５１１によってフォーカスレンズ５０１を光軸方向に駆動することで焦点調節を行う。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記従来例では、レンズ交換可能であることから、自動焦点調節の制御をカメラ本体側に持つため、特定のレンズで最適になるように自動焦点調節の応答性等を決定すると、他のレンズでは最適にならないことがあり、脱着できるすべてのレンズに対して最適な性能を出すのは難しかった。
【００１０】
そこで本発明の課題は上述の問題点を解消し、どのようなレンズを装着しても、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定に合焦する自動焦点調節装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本願における請求項１に記載の発明によれば、記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段とを有し、前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成した。
【００１２】
また本願における請求項２に記載の発明によれば、請求項１において、前記抽出手段は、前記焦点評価値として前記撮像信号中の前記焦点検出領域内に相当する撮像信号中より特定の周波数成分の信号を抽出する複数のフィルタ手段を備える構成とした。
【００１３】
また本願における請求項３に記載の発明によれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手段を備える構成とした。
【００１４】
また本願における請求項４に記載の発明によれば、請求項２において、前記抽出手段を、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分を検出する手段を備える構成とした。
【００１６】
また本願における請求項５に記載の発明によれば、記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段と、自動焦点調節動作を許可する自動焦点許可スイッチとを有し、前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、前記自動焦点許可スイッチが許可状態のときは当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成した。
【００１８】
また本願における請求項６に記載の発明のよれば、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段を有するカメラに着脱可能なレンズユニットであって、前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、カメラ側より送信されてきた焦点評価値を受信する受信手段と、前記受信手段によって繰り返し受信した焦点評価値と記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を繰り返し決定する制御手段と、前記制御手段に基づいてフォーカスレンズを繰り返し駆動する駆動手段と、を備えた。
【００２８】
【実施例】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図である。
【００２９】
同図において、１２７はレンズユニット、１２８はカメラ本体を示し、レンズユニットはカメラ本体に対して着脱自在で、いわゆる交換レンズシステムを構成している。
【００３０】
被写体からの光は、レンズユニット１２７内の固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行う第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通って、カメラ本体内のＣＣＤ等の撮像素子へと結像される。
【００３１】
カメラ本体内の撮像素子は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色それぞれについて設けられており、いわゆる３板式の撮像系となつている。
【００３２】
３原色中の赤の成分は撮像素子１０６上に、緑の成分は撮像素子１０７上に、青の成分は撮像素子１０８の上にそれぞれ結像される。
【００３３】
撮像素子１０６，１０７，１０８上に結像された像は、それぞれ光電変換されて増幅器１０９，１１０、１１１でそれぞれ最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理回路１１２へと入力され、標準テレビ信号に変換されて図示しないビデオレコーダ等へと出力されると同時に、ＡＦ信号処理回路１１３へと入力される。
【００３４】
ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ評価値は、カメラ本体内の本体マイコン１１４内のデータ読み出しプログラム１１５にしたがつて垂直同期信号の整数倍の周期で読み出され、レンズユニット側のレンズマイコン１１６へ転送される。
【００３５】
またカメラ信号処理回路１１２内では、各撮像素子より出力された撮像信号より輝度信号のレベルが検出され、本体マイコン１１４を介して、レンズユニット内のレンズマイコン１１６へと転送され、その輝度信号情報に基づいてアイリスドライバ１２４が制御され、ＩＧメータ１２３が駆動され、絞り１０３が開閉制御される。
【００３６】
また絞り１０３の絞り値は、エンコーダ１２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと供給され、被写界深度情報として用いられる。
【００３７】
またカメラ本体側の本体マイコン１１４は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ（ＯＮのときはＡＦ動作を行い、ＯＦＦのときはマニュアルフォーカス状態とする）１３１の状態をレンズマイコン１１６へと送信する。
【００３８】
レンズマイコン１１６内では、ＡＦプログラム１１７が本体マイコン１１４からのＡＦスイッチ１３１の状態およびＡＦ評価値を受け取り、ＡＦスイッチ１３１がオンのときは、このＡＦ評価値に基づいてモータ制御プログラム１１８を動作させ、フォーカスモータドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。
【００３９】
またズームスイッチ１３０の操作状態に応じてモータドライバ１２２を制御してズームモータ１２１を駆動し、ズームレンズ１０２を駆動してズーム動作が行われる。
【００４０】
一方、レンズユニットがインナーフォーカスタイプであつた場合には、ズームレンズ１０２を駆動することによつて焦点面が変化するため、ズームレンズの駆動に伴ってフォーカスレンズ１０５を所定の特性にしたがって駆動し、前記焦点面の変位によるぼけの発生を防止する動作が並行して行われる。
【００４１】
レンズマイコン１１６内のレンズカムデータ１２０は、ズームレンズの位置に対するフォーカスレンズの合焦点位置を、被写体距離ごとに記憶したＲＯＭで、コンピユータズーム制御プログラム１１９により、ズームレンズの位置とフォーカスレンズの位置をそれぞれモータの駆動量あるいはエンコーダによつて検出して、そのズーム動作中にフォーカスレンズのたどるべき合焦軌跡を特定してＲＯＭ１２０より読み出し、フォーカスレンズのズーム動作に伴う補正速度及び方向を演算する。
【００４２】
そしてこの補正速度及び方向の情報は、モータ制御プログラム１１８にてＡＦ回路１１７より出力されるＡＦのぼけ情報と加算され、総合的なフォーカスレンズ駆動速度及び駆動方向が演算され、モタドライバ１２６へと供給される。
【００４３】
またアイリス１０３の絞り値は、エンコーダ１２９によつて検出され、レンズマイコン１１６へと供給され、被写界深度情報としてフォーカスレンズの速度補正等に用いられる。
【００４４】
次に図２を用いてカメラ信号処理回路１１２内のＡＦ信号処理回路１１３について説明する。増幅器１０８，１０９，１１０でそれぞれ最適なレベルに増幅された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像素子出力は、ＡＦ信号処理回路１１３へと供給され、Ａ／Ｄ変換器２０６，２０７，２０８でそれぞれデジタル信号に変換され、カメラ信号処理回路１１２へと送られると同時に、それぞれアンプ２０９，２１０，２１１で適切なレベルに増幅され、加算器２０８で加算され、自動焦点調節用輝度信号Ｓ５が生成される。
【００４５】
輝度信号Ｓ５は、ガンマ回路２１３へと入力され、予め設定されているガンマカーブにしたがつてガンマ変換され、低輝度成分を強調し高輝度成分を抑圧した信号Ｓ６が作られる。ガンマ変換された信号Ｓ６は、カットオフ周波数の高いローパスフィルタ（以下ＬＰＦと称する）であるＴＥ−ＬＰＦ２１４と、カットオフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ２１５へと入力され、本体マイコン１１４がマイコンインターフェース２５３を通して決定したそれぞれのフィルタ特性で低域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ２１４の出力信号Ｓ７とＦＥ−ＬＰＦ２１５の出力信号８が生成される。
【００４６】
信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ２１６で水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号で選択的に切り換えられ、ハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと称する )２１７へと入力される。
【００４７】
つまり、偶数ラインについては信号Ｓ７をＨＰＦ２１７へと供給し、奇数ラインについては信号Ｓ８をＨＰＦ２１７へと供給する。
【００４８】
ＨＰＦ２１７では、本体マイコン１１４がマイコンインターフェース２５３を介して決定した奇数／偶数それぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出され、絶対値回路２１８で絶対値化することによつて正の信号Ｓ９が生成される。すなわちＳ９は偶数ライン、奇数ラインとでそれぞれ異なるフィルタ特性のフィルタによつて抽出された高周波成分のレベルを交互に示す信号である。これによつて１画面の走査で異なる周波数成分を得ることができる。
【００４９】
信号Ｓ９は、それぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠内における信号のピーク値を検出するためのピークホールド回路２２５，２２６，２２７へと供給されて、それぞれの枠内における高周波成分のピーク値が検出されるとともに、ラインピークホールド回路２３１へと入力され、各水平ラインごとのピーク値が検出される。
【００５０】
ここで枠生成回路２５４は、マイコンインターフェース２５３を介して、マイコン１１４より供給された指令にしたがって、図３で示されるような画面内の位置に焦点調節用のゲートＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を形成するためのゲート信号Ｌ，Ｃ，Ｒを生成する。
【００５１】
ピークホールド回路２２５には枠生成回路２５４より出力されたＬ枠を毛市営するためのゲート信号Ｌ及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号（マイコン１１４によつて生成される）が入力され、図３で示されるように焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１の場所で、ピークホールド回路２２５の初期化をおこない、マイコン１１４からマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、右下のＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリアバッファ２２８に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５２】
同様に、ピークホールド回路２２６には枠生成回路２５４出力のＣ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２２６の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、エリアバッファ２２９に枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５３】
さらに同様に、ピークホールド回路２２７には枠生成回路２５４出力のＲ枠及びＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２２７の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、ＩＲ１で、すなわち焦点調節用の全領域の走査を終了した時点で、バッファ２３０にに枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。
【００５４】
ラインピークホールド回路２３１には、信号Ｓ９及び枠生成回路２５４出力のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠を生成するためのゲート信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ９の水平の１ラインのピーク値をホールドする。
【００５５】
積分回路２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７には、ラインピークホールド回路２３１出力及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力されると同時に、積分回路２３２，２３５には、枠生成回路２５４より出力されたＬ枠生成用のゲート信号が、積分回路２３３，２３６には枠生成回路出力２５４より出力されたＣ枠生成用のゲート信号が、積分回路２３４，２３７には枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート信号が入力される。
【００５６】
積分回路２３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、積分回路２３２の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、エリアバッファ２３８にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５７】
積分回路２３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１の各場所で、積分回路２３３の初期化を行い、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１でバッファ２３９にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５８】
積分回路２３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で積分回路２３４の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路２３１の出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、エリアバッファ２４０にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。
【００５９】
積分回路２３５，２３６，２３７は、それぞれ積分回路２３２，２３３，２３４偶数ラインのデータについて加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデータの加算を行なう以外は、それぞれ積分回路２３２，２３３，２３４と同様の動作を行い、エリアバッファ２４１，２４２，２４３にその結果を転送する。
【００６０】
また信号Ｓ７は、ピークホールド回路２１９，２２０，２２１及びライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５に入力される。
【００６１】
ピークホールド回路２１９には枠生成回路２５４より出力されたＬ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２１９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２２にピークホールド結果を転送し、輝度レベル（以下Ｙ信号と称す）のピーク評価値を生成する。
【００６２】
同様に、ピークホールド回路２２０は枠生成回路２５４より出力されたＣ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２２０の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２３にピークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値を生成する。
【００６３】
さらに同様に、ピークホールド回路２２１は枠生成回路２５４より出力されたＲ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２２１の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２４にピークホールド結果を転送し、Ｙ信号ピーク評価値を生成する。
【００６４】
ライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５には、枠生成回路２５４より出力されたそれぞれＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠生成用のゲート信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ７の水平１ラインのＹ信号のそれぞれ最大値及び最小値をホールドする。
【００６５】
これらのライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５で、それぞれホールドされたＹ信号の最大値及び最小値は、引算器２４６へと入力され、（最大値ー最小値）信号すなわちコントラストを表す信号Ｓ１０が計算され、ピークホールド回路２４７，２４８，２４９に入力される。
【００６６】
ピークホールド回路２４７には枠生成回路２５４よりＬ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２４７の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５０にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。
【００６７】
同様にピークホールド回路２４８には枠生成回路２５４よりＣ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で、ピークホールド回路２４８の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１、バッファ２５１にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ値を生成する。
【００６８】
さらに同様にピークホールド回路２４９には枠生成回路２５４よりＲ枠生成用のゲート信号が入力され、Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で、ピークホールド回路２４９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５２にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。
【００６９】
Ｌ枠，Ｃ枠，Ｒ枠からなる焦点検出用の全領域の走査を終了したＩＲ１の時点では、それぞれバッファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２３０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４３，２５０，２５１，２５２にそれぞれ各枠内のデータを転送するのと同時に、枠生成回路２５４から、マイコン１１４に対して割り込み信号を送出し、各バッファ内に転送されたデータをマイコン１１４へと転送する処理を行う。
【００７０】
すなわちマイコン１１４は、前記割り込み信号を受けてマイコンインターフェース２５３を通してバッファ２２２，２２３，２２４，２２８，２２９，２３０，２３８，２３９，２４０，２４１，２４２，２４３，２５０，２５１，２５２内の各データを、次のＬ枠，Ｃ枠，Ｒ枠内の走査を終了して各バッファに次のデータが転送されるまでに読み取り、後述のごとく、垂直同期信号に同期してレンズマイコン１１６に転送する。
【００７１】
レンズマイコン１１６はこれらの焦点評価値を演算して、焦点状態を検出し、フォーカスモータ駆動速度及び駆動方向等の演算を行い、フォーカスモータを駆動制御してフオーカシングレンズを駆動する。
【００７２】
ここで図３の画面内における焦点検出のための各領域のレイアウトを示す図を用いて、ＡＦ信号処理回路１１３内の各種情報の取り込みタイミングを説明する。外側の枠は撮像素子１０６，１０７，１０８の出力の有効撮像画面である。
【００７３】
内側の３分割された枠は焦点検出用のゲート枠で、左側のＬ枠、中央のＣ枠、右側のＲ枠が枠生成回路２５４から出力される各Ｌ枠生成用ゲート信号、Ｃ枠生成用ゲート信号、Ｒ枠生成用ゲート信号にしたがつて形成されている。
【００７４】
そして、これらのＬ，Ｃ，Ｒ枠の開始位置でそれぞれリセット信号をＬ，Ｃ，Ｒ各枠ごとに出力し、初期化（リセツト）用信号ＬＲ１，ＣＲ１，ＲＲ１を生成し、各積分回路２３２〜２３７、ピークホールド回路２１９〜２２１，２２５〜２２７，２４７〜２４９等をリセットする。
【００７５】
またＬ，Ｃ，Ｒ枠からなる焦点検出用の領域の走査終了時にデータ転送信号ＩＲ１を生成し、各積分回路の積分値、各ピークホールド回路のピークホールド値を各バッファに転送する。
【００７６】
また偶数フィールドの走査を実線で、奇数フィールドの走査を点線で示し、偶数フィールド、奇数フィールド共に、偶数ラインはＴＥ−ＬＰＦ出力を選択し、奇数ラインはＦＥ−ＬＰＦ出力を選択する。
【００７７】
次に各枠内のＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値、Ｙ信号ピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を使用してマイコンがどのように自動焦点調節動作をするか説明する。尚、これらの評価値は、レンズユニット内のレンズマイコン１１６へと送信され、実際の制御はレンズマイコン１１６にて行われる。
【００７８】
ここで各評価値の特性及び用途について説明する。
【００７９】
ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度を表わす評価値で、ピークホールド値なので比較的被写体依存が少なくカメラのぶれ等の影響が少なく、合焦度判定、再起動判定に最適である。
【００８０】
ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値も合焦度を表わすが、積分効果でノイズの少ない安定した評価値なので方向判定に最適である。
【００８１】
さらにピーク評価値もラインピーク積分評価値も、ＴＥの方がより高い高周波成分を抽出しているので合焦近傍に最適で、逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ時に最適である。したがつてこれらの信号を加算して、あるいはＴＥのレベルに応じて選択的に切り換えて用いることにより、大ぼけから合焦点近傍までダイナミツクレンジの広いＡＦを行うことができる。
【００８２】
またＹ信号ピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存するので、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なうために、被写体の変化、動き等の状況を把握するのに最適である。また焦点評価値が明るさの変化による影響を除去するために正規化するために用いられる。
【００８３】
つまりＹ信号ピーク評価値で高輝度被写体か低照度被写体かの判定を行ない、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値でコントラストの大小の判定を行ない、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の山の大きさを予測し補正することで、最適なＡＦ制御を行うことができる。
【００８４】
これらの評価値は、カメラ本体１２８からレンズユニット１２７に転送され、レンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６に供給され、自動焦点調節動作が行われる。
【００８５】
図４を用いてレンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６での、自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明する。
【００８６】
処理を開始すると、最初にstep１の処理でＡＦ動作を起動した後、step２の処理に移行し、ＴＥやＦＥピークのレベルを所定のしきい値と比較することによつて、大ぼけか、合焦点近傍か、合焦点からどの程度離れているかを判別して速度制御を行う。
【００８７】
この際、ＴＥのレベルが低く、山の麓、すなわち大ぼけであることが予想される場合には、ＦＥラインピーク積分評価値を主に使用して方向制御することでフオーカシングレンズを山登り制御し、山の頂上付近となつてＴＥのレベルがある程度まで上昇してきたらＴＥラインピーク積分評価値を用いてフオーカシングレンズを山登り制御し、高精度に合焦点を検出できるように制御する。
【００８８】
次に、合焦点近傍になつた場合には、step３の処理へと移行し、ＴＥやＦＥピーク評価値の絶対値やＴＥラインピーク積分評価値の変化量で、山の頂点判断を行ない、山の頂上すなわち合焦点で最も評価値のレベルの高い点であると判定された場合には、step４でフォーカスレンズを停止し、step５の処理で再起動待機に入る。
【００８９】
再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値のレベルが合焦点を検出したときのピーク値よりも、所定レベル以上低下したことが検出されたときstep６の処理で再起動させる。
【００９０】
以上の処理を繰り返し行うことにより、常時ＡＦ動作を行うことができる。この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御をかける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被写体判断より山の大きさの予測を行ない、これに基づいて決定する。
【００９１】
また図５は、カメラ本体１２８側の本体マイコン１１４より、レンズユニット１２７内のレンズマイコン１１６へと、ＡＦ評価値を初めとして各種データを通信する際のタイミングを説明するための図で、カメラ本体１２８とレンズユニット１２７の通信のタイミングは、前述のように、本体マイコン１１４で読み込まれたＡＦ評価値を、次の垂直同期信号（Ｖ同期）に同期して、垂直同期信号の直後にレンズマイコン１１６に転送するものである。
【００９２】
これによつて垂直同期信号の同期でＡＦ動作の制御を行うことができる。
【００９３】
尚、上述の実施例において、カメラ信号処理回路１１２内のＡＦ信号処理回路１１３は抽出手段に相当し、レンズユニット内のレンズマイコン１１６はフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段に相当する。
【００９４】
またカメラ本体内のマイコン１１４からレンズユニット内のレンズマイコン１１６へのデータ通信が、前記抽出手段の出力をカメラ側より前記レンズユニット側へと引き渡す手段に相当する。
【００９５】
またＡＦ信号処理回路１１３内のＴＥ−ＬＰＦ２１４，ＦＥ−ＬＰＦ２１５，ＨＰＦ２１７が複数のフィルタ手段に相当する。
【００９６】
またピークホールド回路２１９，２２０，２２１は、焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手段に相当する。
【００９７】
またライン最大値ホールド回路２４４，ライン最小値ホールド回路２４５，引算器２４６は、前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分を検出する手段に相当する。
【００９８】
またピークホールド回路２４７，２４８，２４９は、コントラスト成分を検出するピークホールド手段に相当する。
【００９９】
またレンズマイコン１１６ないのコンピユータズームプログラム１１９及びレンズカムデータ１２０は、変倍動作にともなう焦点面位置の移動を補正するための補正情報を演算する手段に相当する。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の発明によれば、どのようなレンズを装着してもレンズ個々に最適な応答性等を決定でき、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体に安定に合焦できる自動焦点調節装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動焦点調節装置の一実施例の構成を示すブロツク図である。
【図２】図１の自動焦点調節装置において、カメラ本体側のＡＦ信号処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の各種焦点評価値の抽出動作及び抽出タイミングを説明するための図である。
【図４】本発明の実施例におけるＡＦ動作を説明するためのフローチヤートである。
【図５】本発明の実施例におけるＡＦ評価値のレンズユニットへの通信タイミングを示す図である。
【図６】従来の自動焦点調節装置の代表的な構成を示すブロツク図である。
【符号の説明】
１０５ フォーカスレンズ
１０６ 撮像素子
１０７ 撮像素子
１０８ 撮像素子
１１２ カメラ信号処理回路
１１３ ＡＦ信号処理回路
１１４ （カメラ）本体マイコン
１１６ レンズマイコン
１１７ ＡＦ制御回路
１１８ モータ制御回路
１２５ フォーカスモータ
１２６ モータドライバ
Claims (6)
- 記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、
前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、
画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段とを有し、
前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成することによって焦点調節を行うようにしたことを特徴とするカメラ。 - 請求項１において、前記抽出手段は、前記焦点評価値として前記撮像信号中の前記焦点検出領域内に相当する撮像信号中より特定の周波数成分の信号を抽出する複数のフィルタ手段を備えていることを特徴とするカメラ。
- 請求項２において、前記抽出手段は、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号の輝度成分をピークホールドしたピークホールド出力を検出する手段を備えていることを特徴とするカメラ。
- 請求項２において、前記抽出手段は、さらに前記焦点検出領域内に相当する撮像信号のコントラスト成分を検出する手段を備えていることを特徴とするカメラ。
- 記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と当該制御手段に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを有するレンズユニットを着脱可能なカメラであって、
前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、
画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段と、
自動焦点調節動作を許可する自動焦点許可スイッチとを有し、
前記抽出手段による焦点評価値をカメラ側より前記レンズユニット側へと繰り返し引き渡すことにより、前記自動焦点許可スイッチが許可状態のときは当該焦点評価値と前記レンズカムデータとに基づいて前記フオーカスレンズを繰り返し駆動するように構成することによって焦点調節を行うようにしたことを特徴とするカメラ。 - 画面内の１つまたは複数の焦点検出領域内に相当する信号の高周波成分より焦点評価値を抽出する抽出手段を有するカメラに着脱可能なレンズユニットであって、
前記レンズユニットと通信可能な通信手段と、
カメラ側より送信されてきた焦点評価値を受信する受信手段と、
前記受信手段によって繰り返し受信した焦点評価値と記憶されているレンズカムデータに基づいて光学系のフォーカスレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を繰り返し決定する制御手段と、
前記制御手段に基づいてフォーカスレンズを繰り返し駆動する駆動手段と、
を備えたことを特徴とするレンズユニット。
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