JP4318024B2 - Auto focus system - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にフォーカスレンズとトラッキングレンズとを備えた撮影レンズを使用したオートフォーカスシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
テレビカメラ用のズーム可能な撮影レンズ(いわゆるズームレンズ)には、変倍レンズ(群)より前側(対物側)にフォーカスレンズ(群)が配置され、フォーカスレンズを光軸方向に動かしてオートフォーカス等のフォーカス調整を行うようにしたものが多い。また、変倍レンズより後側には、通常、トラッキング調整(フランジバック調整)を行うためのトラッキングレンズ(群)が配置されている。従来、フォーカスレンズやトラッキングレンズのいずれも電動で動作可能になっているものがある。
【0003】
また、テレビカメラでは、一般にコントラスト方式のオートフォーカス(AF)が採用されている。例えば、カメラで撮影された映像信号から高域周波数成分の信号が抽出され、その高域周波数成分の信号に基づいてコントラストが検出される。そして、そのコントラストが最も高くなるようにフォーカスレンズの位置が制御される。尚、本明細書では、コントラストの高低を評価する値を焦点評価値というものとする。
【0004】
また、このようなコントラスト方式のAFにおけるフォーカス制御方式として山登り方式が知られている。山登り方式は、焦点評価値が増加する方向を検出すると、その方向にフォーカスレンズを動かしながら焦点評価値を逐次取得して焦点評価値のピーク(極大点)を探り、焦点評価値のピークを通過して焦点評価値の減少が検出されると、フォーカスレンズを反転動作させ、焦点評価値がピークとなる位置にフォーカスレンズを停止させるという方法である(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−103408号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影レンズの前側に配置されるフォーカスレンズは径が大きくて重く、また、撮影距離全域をカバーするための動作範囲も大きいため、上記AFのようにフォーカスレンズを動かして焦点評価値を探り、また、反転動作させると、合焦に要する時間が長くなるという問題があった。一方、トラッキングレンズを動かした場合、トラッキング調整がずれるが、フォーカスレンズを動かしたのと同様の効果を得ることができる。しかもフォーカスレンズよりも軽く迅速に動作させることが可能であり、且つ、短いストロークで大きくフォーカスを変化させることができる。また、トラッキング調整が問題になるのは通常、ズーム操作している場合であり、フォーカス調整の際にトラッキング調整がずれてもあまり問題にならない。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みたもので、迅速なピント合わせが可能な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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、被写体側から電動で駆動可能なフォーカスレンズ群、バリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群、及び、リレーレンズ群に配置された電動で駆動可能なトラッキングレンズ群からなる光学系により結像された画像のコントラストを検出し、該検出したコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムであって、前記フォーカスレンズ群前記トラッキングレンズ群の両方を駆動制御してピント合わせを行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記フォーカス制御手段は、前記画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値のピークを検出するピーク検出手段と、該ピーク検出手段によるピークの検出後、前記フォーカスレンズ群及びトラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる位置に設定するピーク位置設定手段とを備え、前記ピーク検出手段は、前記光学系の可変の焦点距離が所定値より小さい場合には、前記トラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出し、焦点距離が前記所定値以上の場合には、前記フォーカスレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出することを特徴としている。即ち、フォーカスレンズ群トラッキングレンズ群の両方を用いてピント合わせを行うことにより、迅速に動作可能なレンズ群を有効に利用してピント合わせに要する時間を短縮することができる。
【0012】
また、焦点距離が所定値以上の場合(テレ側)にはトラッキングレンズ群の全可動範囲で移動させてもピント合わせできない可能性が高いため、焦点距離が所定値より小さい(ワイド側)場合だけトラッキングレンズ群を駆動してピント合わせを行い、迅速なピント合わせを可能にする。
【0013】
また、請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記フォーカスレンズ群は、ピント合わせ専用のレンズ群であり、前記トラッキングレンズ群は、トラッキング調整に使用されるレンズ群であることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
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。
【0015】
図1は、本発明が適用されるテレビカメラ用のレンズ装置における光学系(撮影レンズ)の概略構成を示した図である。同図に示す撮影レンズ2は、インナーフォーカス式のいわゆるズームレンズであり、カメラ本体4のマウントに装着されて使用される。レンズ鏡胴内に配置された可動の構成レンズ群を前群から順に示すと、フォーカスレンズ(群)FL、バリエータレンズ(群)VL、コンペンセータレンズ(群)CL、リレー系Rに配置されたトラッキングレンズ(群)TLなどがある。また、ズームレンズZLとリレー系Rのレンズ群との間にアイリスIが配置されている。
【0016】
ここで、フォーカスレンズFLは、被写体にピントを合わせるために光軸方向に駆動され、最良像面の位置を可変する。バリエータレンズVLは、像の大きさを変えるために光軸方向に駆動され、撮影レンズ2の焦点距離を可変する。コンペンセータレンズCLは、バリエータレンズVLと連動して光軸方向に駆動され、ピントのずれを補正する。尚、バリエータレンズ(群)VLとコンペンセータレンズ(群)CLは連動するためこれらの両方のレンズ(群)を含めてズームレンズ(群)ZLというものとする。トラッキングレンズTLは、本来、ズーミングによる結像面の変動を防止するためにトラッキング調整(フランジバック調整)時に光軸方向に駆動されてその位置調整が行われるが、本実施の形態では、フォーカスレンズFLと同様に被写体にピントを合わせるためのレンズ部として用いられる。また、各レンズFL、ZL、TLやアイリスIは、それぞれ対応するモータFM、ZM、TM、IMに連結されており、電動で駆動されるようになっている。
【0017】
図2は、図1に示した光学系を有するレンズ装置の制御系の構成を示したブロック図である。同図において、図1に示したフォーカスレンズFL、ズームレンズZL、トラッキングレンズTL、アイリスIが示されており、また、それぞれ連結されたフォーカス用モータFM、ズーム用モータZM、トラッキング用モータTM、アイリス用モータIMが示されている。各モータFM、ZM、TM、IMはそれぞれCPU14からD/A変換器16を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれフォーカス用アンプFA、ズーム用アンプZA、トラッキング用アンプTA、アイリス用アンプIAによって駆動されるようになっている。
【0018】
CPU14は、各レンズFL、ZL、TL、アイリスIの状態が所望の目標位置や目標速度のとなるように各モータFM、ZM、TM、IMの回転速度を決め、その回転速度に応じた電圧の駆動信号を上述のようにD/A変換器16を介して各アンプFA、ZA、TA、IAに出力する。ここで、各レンズFL、ZL、TLやアイリスIの制御は、位置制御と速度制御のいずれでも可能であり、例えば、各レンズFL、ZL、TLやアイリスIを位置制御する場合、CPU14は、所望の目標位置と現在位置との差に応じた回転速度で各モータFM、ZM、TM、IMを駆動する。尚、同図に示すように各モータFM、ZM、TM、IMにはそれぞれポテンショメータFP、ZP、TP、IPが設置されており、CPU14は、それらのポテンショメータFP、ZP、TP、IPから出力された位置信号を各レンズFL、ZL、TL、アイリスIの現在位置を示す位置情報としてA/D変換器(図示せず)を介して取得している。
【0019】
また、本レンズ装置には、撮影レンズ2のフォーカスやズーム等をマニュアル操作するためのフォーカスデマンド30やズームデマンド32等のコントローラが接続できるようになっており、これらのコントローラから出力された指令信号がA/D変換器13を介してCPU14に与えられるようになっている。一般にフォーカスデマンド30からは、フォーカスの目標位置を示す電圧値の指令信号が与えられ、ズームデマンド32からは、ズームの目標速度を示す電圧値の指令信号が与えられる。
【0020】
このようなコントローラからの指令信号により、フォーカスレンズFL、ズームレンズZL、トラッキングレンズTL、アイリスIの位置又は動作速度を制御する場合、CPU14は、それらの目標位置や目標速度をコントローラから与えられた指令信号に基づいて決定する。尚、アイリスIについての指令信号は通常カメラ本体4から与えられる。
【0021】
また、本レンズ装置はオートフォーカス機能を備えており、CPU14は、上記フォーカスデマンド30からの指令信号に基づいてフォーカスを制御するマニュアルフォーカスの処理と、以下で説明するオートフォーカス(AF)の処理とをAFスイッチS1のオン/オフ状態によって切り替える。AFスイッチS1がオンされた場合にはAFの処理を実行する。
【0022】
尚、AFには連続AFとワンショットAFが知られている。連続AFはAFの処理によって一旦ピントが合った場合でもAFの処理を継続し、ピントがずれた場合にはAFによって再度ピントを合わせるというものであり、ワンショットAFは、AFの処理によって一旦ピントが合うとAFの処理を終了し、マニュアルフォーカスの処理等に切り替わるというものである。以下で説明するAFの処理は、連続AFとワンショットAFのいずれにおいても同様に適用可能であるが、本実施の形態におけるAFは連続AFであるものとし、AFスイッチS1を一回押すとスイッチがオン状態となり連続AFが実行され、AFスイッチS1をもう一度押すとスイッチがオフ状態となり例えばマニュアルフォーカスが有効になるものとする。
【0023】
本実施の形態におけるAFの方式は、いわゆるコントラスト方式であり、カメラ本体4において被写体を撮像して生成された映像信号(輝度信号)が用いられる。図2の焦点評価値生成部26にはカメラ本体4からの映像信号が入力されるようになっており、焦点評価値生成部26は、その映像信号に基づいて画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する。焦点評価値生成部26の構成、処理については公知であるため簡単に説明すると、焦点評価値生成部26に入力した映像信号は、まず、A/D変換器18によってデジタル信号に変換される。続いて、ハイパスフィルタ(HPF)20によって映像信号から高域周波数成分の信号のみが抽出され、その抽出された高域周波数成分の信号から撮影範囲内に設定される所定のフォーカスエリア内の信号のみがゲート回路22により抽出される。尚、ゲート回路22は映像信号に含まれる水平同期信号及び垂直同期信号を基準にしてHPF20から入力された信号がフォーカスエリア内か否かを判断している。
【0024】
ゲート回路22により抽出された信号は、続いて加算回路24に入力され、加算回路24によって1画像分(インターレース方式の映像信号において1フィールド分)ごとに積算される。加算回路24の積算によって得られた信号は、フォーカスエリア内の被写体に対する合焦の程度(コントラストの高低)を示す値であり、加算回路24で得られた値は焦点評価値としてCPU14に逐次読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値を生成する方法は、上述の場合に限らない。
【0025】
CPU14は、AFスイッチS1がオンにされている場合にはAFの処理を実行し、焦点評価値生成部26から読み取った焦点評価値がピーク(極大)となるように詳細を後述するようにフォーカスレンズFL又はトラッキングレンズTLを駆動して撮影レンズ2のフォーカスを自動調整する。
【0026】
尚、CPU14での各種処理に必要なデータは、EEPROM15に記録されている。
【0027】
次に、CPU14でのAFの処理について詳説する。まず、第1の実施の形態について図3のフローチャートを用いて説明する。尚、以下の説明において、フォーカスレンズFLを前側フォーカス部といい、トラッキングレンズTLを後側フォーカス部という。CPU14は、所要の初期設定を行った後(ステップS10)、AF以外の処理を実行する(ステップS12)。次に、AFスイッチS1がオンされたか否かを判定する(ステップS14)。ここでNOと判定している間は、ステップS12の処理を繰り返す。一方、YESと判定した場合にはAFの処理に移行する。
【0028】
AFの処理に移行すると、CPU14は、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行う(ステップS16)。このワブリングの処理及び動作では、後側フォーカス部を光軸方向に微小に往復移動させ、その間の異なる位置における焦点評価値を焦点評価値生成部26から取得する。また、その取得した焦点評価値に基づいて焦点評価値が増加する方向、即ち、ピーク(合焦)が得られる方向(合焦方向)を検出する。尚、ワブリングは前側フォーカス部を駆動して行うこともできるが、前側フォーカス部は重量が重いため反転動作させるのに時間を要するため後側フォーカス部でワブリングを行う方が好適である。
【0029】
続いて、CPU14は、後側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる(ステップS18)。また、このとき、焦点評価値生成部26から焦点評価値を逐次取得する。尚、焦点評価値の取得は、例えば、1フィールド分の映像信号がカメラ本体4から与えられて焦点評価値生成部26により1つの焦点評価値が生成される約1/60秒ごとに行われる。
【0030】
次にCPU14は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する(ステップS20)。即ち、焦点評価値生成部26から得た最新の焦点評価値がその前に取得した焦点評価値よりも減少したか否かを判定する。NOと判定した場合には、続いて、後側フォーカス部が後述の所定量d分を移動したか否かを判定する(ステップS22)。ここでまたNOと判定した場合にはステップS18からの処理を繰り返す。
【0031】
一方、ステップS20においてYES、即ち、焦点評価値のピークを通過したと判定した場合には、ステップS28に移行する。また、ステップS22においてYES、即ち、後側フォーカス部が所定量d分を移動したと判定した場合には、次に前側フォーカス部を合焦方向に移動させる(ステップS24)。このとき、焦点評価値生成部26から焦点評価値を逐次取得する。そして、前側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する(ステップS26)。NOと判定した場合にはステップS24からの処理を繰り返す。一方、YESと判定した場合にはステップS28に移行する。
【0032】
ここで、ステップS16からステップS26までの処理による作用を図4、図5を用いて説明する。まず、前側フォーカス部及び後側フォーカス部の移動に伴って変化する撮影レンズ2の光学系全体としてのフォーカスに関する状態量を、本明細書ではフォーカス位置というものとする。例えばフォーカス位置は、撮影レンズ2の撮影距離で表すことができる。
【0033】
図4、図5には、横軸にそのフォーカス位置(撮影距離)、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影したときに各フォーカス位置で得られる焦点評価値のグラフが例示されている。まず、前側フォーカス部及び後側フォーカス部を動かす前にフォーカス位置が図4のグラフ上の点P1に対応する位置(合焦点P0から近い位置)に設定されていたとする。尚、後側フォーカス部はトラッキング調整された位置(基準位置)に設定されているものとする。このとき、ステップS16のワブリングの処理により焦点評価値の増加方向が検出され合焦方向が無限遠方向と判断される。そして、ステップS18の処理により後側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置がグラフ上の点P1の位置から合焦点P0の位置に向けて変化していく。
【0034】
続いて、後側フォーカス部が上記所定量d分だけ移動する前にフォーカス位置が合焦点P0の位置を通過したとする。尚、上記所定量d分をフォーカス位置の値に換算した場合の変化量d´が図4中に示されている。そして、合焦点P0通過後、フォーカス位置が点P2となる位置で最初の焦点評価値が取得されたとすると、その焦点評価値が1回前に取得した焦点評価値より減少し、ステップS20の処理により焦点評価値のピークを通過したと判定される。これにより、ステップS28の処理に移行される。また、このとき後側フォーカス部の駆動が停止される。尚、フォーカス位置が点P2の位置になった時点で後側フォーカス部の駆動を停止させる処理を行った場合であっても実際には慣性等によって後側フォーカス部が停止するまでに時間を要する。このため正確には、フォーカス位置が点P2の位置よりもわずかに無限遠側にシフトした位置で停止する。
【0035】
これによれば、図4に示すように初期位置である点P1の位置から焦点評価値の減少が確認された点P2の位置までのフォーカス位置の変化量xに対して上記変化量d´の方が大きい場合には、ステップS22の処理においてYESと判定されない。そのため、合焦点P0を通過する位置まで後側フォーカス部のみが駆動される。
【0036】
一方、前側フォーカス部及び後側フォーカス部を動かす前にフォーカス位置が図5のグラフ上の点P1に対応する位置(合焦点P0から遠い位置)に設定されていたとする。このとき、ステップS16のワブリングの処理により焦点評価値の増加方向が検出され合焦方向が無限遠方向と判断される。そして、ステップS18の処理により後側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置がグラフ上の点P1の位置から合焦点P0の位置に向けて変化していく。
【0037】
続いて、合焦点P0の位置を通過することなく点P2の位置に到達したところで後側フォーカス部の移動量が上記所定量dに到達したとする。即ち、点P2の位置に達したところでフォーカス位置の変化量が上記変化量d´(上記所定量dをフォーカス位置の値に換算した場合の変化量)に到達したとする。このときステップS22の処理でYESと判定され、後側フォーカス部の駆動が停止される。
【0038】
次に、ステップS24の処理により前側フォーカス部が無限遠方向に駆動され、フォーカス位置が点P2の位置から合焦点P0の位置に向けて変化していく。そして、フォーカス位置が合焦点P0の位置を通過し、合焦点P0を通過後フォーカス位置が点P3となる位置で最初の焦点評価値が取得されたとすると、その焦点評価値が1回前に取得した焦点評価値より減少し、ステップS26の処理により焦点評価値のピークを通過したと判定される。これにより、ステップS28の処理に移行される。また、このとき前側フォーカス部の駆動が停止される。
【0039】
これによれば、まず、基準位置から後側フォーカス部が駆動され、焦点評価値の減少を確認する前にフォーカス位置の変化量が図5に示すよう上記変化量d´に到達すると、後側フォーカス部に代わって前側フォーカス部が駆動される。そして、合焦点P0を通過する位置まで前側フォーカス部が駆動される。
【0040】
ところで、上記所定量dは、図5に示すように合焦点P0から点P3までの変化量sよりも変化量d´が大きくなるような値に設定される。ただし、上記説明において点P3は、合焦点P0通過後において最初に焦点評価値が取得され、焦点評価値の減少を確認した位置であるが、ここでは、焦点評価値の減少の確認後、前側フォーカス部の駆動を停止させる処理を行った場合に前側フォーカス部が実際に停止する位置を点P3とする。
【0041】
即ち、前側フォーカス部が点P3で停止した後、後側フォーカス部を基準位置(即ち、トラッキング調整により設定された位置)に戻した場合に、図6に示すようにそのときのフォーカス位置P4が合焦点P0よりも至近側、即ち、合焦点P0に対して初期位置P1と同じ方向にずれた位置となるように移動量dが設定される。これによる効果は後述する処理に関係するためここでは省略するが、前側フォーカス部や後側フォーカス部の単位移動量当たりのフォーカス位置の変化量は、焦点距離により異なる。また、変化量sは前側フォーカス部の移動速度によって異なる。従って、移動量dも焦点距離や前側フォーカス部の移動速度によって異なる。そこで、移動量dは、焦点距離(ズームレンズZLの設定位置)及び前側フォーカス部の移動速度に基づいて決定される。
【0042】
次に、図3のステップS20又はステップS26においてYESと判定し、ステップS28に移行した場合について説明すると、CPU14は、まず、後側フォーカス部を基準位置に戻しながら焦点評価値生成部26から焦点評価値を取得し、合焦位置を確認する(ステップS28)。基準位置とは、後側フォーカス部を移動させる前の初期位置であり、トラッキング調整によって設定された位置を示している。また、合焦位置の確認は、焦点評価値がピークとなる位置を正確に判断する処理であり、そのために後側フォーカス部を基準位置に戻す際の速度をステップS18における移動速度より遅くする。
【0043】
続いて、CPU14は、ステップ28で確認した後側フォーカス部の合焦位置に基づいて、後側フォーカス部を基準位置に戻したときの前側フォーカス部の合焦位置を計算する(ステップS30)。そして、後側フォーカス部を基準位置に移動させると共に(ステップS32)、前側フォーカス部を合焦位置に移動させる(ステップS34)。尚、このとき、図5において説明したように後側フォーカス部の移動量dは、後側フォーカス部を基準位置に戻した場合に、そのときのフォーカス位置が合焦点に対して基準位置と同じ方向にずれた位置となるように設定されるため、ステップS34における前側フォーカス部の移動方向は、常にステップS24における移動方向と一致する。即ち、通常、重量が重く反転動作には特に時間を要する前側フォーカス部を反転動作させる必要がないため迅速なピント合わせが可能となる。以上の処理が終了するとステップS14からの処理を繰り返す。
【0044】
尚、ステップS28からステップS34までの処理はさまざまな態様をとり得る。例えば、ステップS28における合焦位置の確認は常に後側フォーカス部を駆動して行うのではなく、ステップS24により前側フォーカス部を駆動していた場合には焦点評価値のピークを通過した後、その前側フォーカス部を反転動作させて合焦位置を確認してもよい。ただし、前側フォーカス部は重量が大きく反転動作させると時間を要するため後側フォーカス部を駆動して合焦位置の確認した方が有利である。
【0045】
また、合焦位置の確認後、後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしたが、必ずしも後側フォーカス部を基準位置に戻さなくてもよい。後側フォーカス部を基準位置に戻さない場合、トラッキング調整が狂うことになるためその状態でズーミングを行うとピンボケとなるおそれがあるが、通常、そのピンボケが生じ易いワイドからテレへのズームミングはオンエアや収録中は行われないため問題になることは少ない。そこで、例えば、ステップS28において後側フォーカス部を駆動して合焦位置を確認した際にその位置で後側フォーカス部を停止させた状態にしてもよい。また、後側フォーカス部を基準位置に戻すか否かをスイッチなどで操作者が選択できるようにしてもよい。更に、フォーカスデマンド30によるマニュアルフォーカスの開始時に後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしてもよいし、そのフォーカス操作と共に後側フォーカス部を徐々に基準位置に戻すようにしてもよい。
【0046】
また、上記第1の実施の形態では、所定量dにより後側フォーカス部の移動量を制限したが、必ずしも所定量dにより制限する必要はない。例えば、後側フォーカス部をメカ端に到達する全可動範囲内で移動可能とし、もし、後側フォーカス部がメカ端に到達しても焦点評価値のピークを通過しない場合には前側フォーカス部を駆動させるようにしてもよい。
【0047】
また、上記第1の実施の形態では、後側フォーカス部が所定量d分だけ移動しても焦点評価値のピークを通過しない場合に、後側フォーカス部の駆動を停止して前側フォーカス部を駆動させるようにしたが、これに限らず、後側フォーカス部が所定量d分だけ移動しても焦点評価値のピークを通過しない場合に、後側フォーカス部を停止させることなく継続して駆動すると共に、前側フォーカス部を駆動するようにしてもよい。
【0048】
次に、CPU14でのAFの処理について第2の実施の形態を図6のフローチャートを用いて説明する。一般に、撮影レンズ2のズームがワイド側にある場合(焦点距離が短い場合)には、トラッキングレンズTL(後側フォーカス部)の駆動のみで所望距離の被写体にピントを合わせることができる。一方、撮影レンズ2のズームがテレ側にある場合(焦点距離が長い場合)、トラッキングレンズTLの単位移動量当たりのフォーカス位置の変化量が極めて小さくなるためトラッキングレンズTLのみでピントを合わせることができない場合がある。即ち、トラッキングレンズTLのストロークでは必要な撮影距離全域をカバーすることができない。そこで、第2の実施の形態では、焦点距離に応じて前側フォーカス部と後側フォーカス部の駆動を切り替える。
【0049】
図7に示すようにCPU14は、所要の初期設定を行った後(ステップS50)、AF以外の処理を実行する(ステップS52)。次に、AFスイッチS1がオンされたか否かを判定する(ステップS54)。ここでNOと判定している間は、ステップS52の処理を繰り返す。一方、YESと判定した場合にはAFの処理に移行する。
【0050】
AFの処理に移行すると、CPU14は、まず、現在の焦点距離を読み込む(ステップS56)。即ち、ズームレンズZLの現在位置を読み込む。そして、その読み込んだ焦点距離が、所定焦点距離よりワイド側か否かを判定する(ステップS58)。YESと判定した場合にはステップS60に移行し、NOと判定した場合にはステップS66に移行する。
【0051】
YESと判定してステップS60に移行した場合、まず、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行い合焦方向を検出する(ステップS60)。そして、後側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる(ステップS62)。また、このとき、焦点評価値生成部26から焦点評価値を逐次取得する。続いてCPU14は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する(ステップS64)。NOと判定した場合には、ステップS62からの処理を繰り返す。一方、YESと判定した場合にはステップS72に移行する。
【0052】
ステップS58においてNOと判定してステップS66に移行した場合、まず、後側フォーカス部を駆動してワブリングを行い合焦方向を検出する(ステップS66)。そして、前側フォーカス部を合焦方向に所定速度で移動させる(ステップS68)。また、このとき、焦点評価値生成部26から焦点評価値を逐次取得する。続いてCPU14は、後側フォーカス部が焦点評価値のピークを通過したか否かを判定する(ステップS70)。NOと判定した場合には、ステップS68からの処理を繰り返す。一方、YESと判定した場合にはステップS72に移行する。
【0053】
ステップS72に移行すると、CPU72は、後側フォーカス部を微調し、合焦位置を確認する(ステップS72)。続いて、ステップS72で確認した後側フォーカス部の合焦位置に基づいて、後側フォーカス部を基準位置に戻したときの前側フォーカス部の合焦位置を計算する(ステップS74)。そして、後側フォーカス部を基準位置に移動させると共に(ステップS76)、前側フォーカス部を合焦位置に移動させる(ステップS78)。以上の処理が終了するとステップS55からの処理を繰り返す。
【0054】
尚、第2の実施の形態においてもステップS72からステップS78までの処理は第1の実施の形態と同様にさまざまな態様をとり得る。例えば、ステップS72における合焦位置の確認は常に後側フォーカス部を駆動して行うのではなく、ステップS64により前側フォーカス部を駆動していた場合には焦点評価値のピークを通過した後、その前側フォーカス部を反転動作させて合焦位置を確認してもよい。ただし、前側フォーカス部は重量が大きく反転動作させると時間を要するため後側フォーカス部を駆動して合焦位置の確認した方が有利である。
【0055】
また、合焦位置の確認後、後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしたが、必ずしも後側フォーカス部を基準位置に戻さなくてもよい。また、後側フォーカス部を基準位置に戻すか否かをスイッチなどで操作者が選択できるようにしてもよい。更に、フォーカスデマンド30によるマニュアルフォーカスの開始時に後側フォーカス部を基準位置に戻すようにしてもよいし、そのフォーカス操作と共に後側フォーカス部を徐々に基準位置に戻すようにしてもよい。
【0056】
以上、上記実施の形態では、テレビカメラに用いられるオートフォーカスシステムについて説明したが、テレビカメラ以外でのオートフォーカスシステムにおいても本発明を適用することができる。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、前側フォーカス部と後側フォーカス部の両方を駆動してピント合わせを行うようにしたため、迅速に動作可能なフォーカス部を有効に利用してピント合わせに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明が適用されるテレビカメラ用のレンズ装置における光学系(撮影レンズ)の概略構成を示した図である。
【図2】図2は、図1に示した光学系を有するレンズ装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図3】図3は、CPUにおけるAFの処理の第1の実施の形態を示したフローチャートである。
【図4】図4は、図3のフローチャートにおけるステップS16からステップS26までの処理による作用の説明に使用した図である。
【図5】図5は、図3のフローチャートにおけるステップS16からステップS26までの処理による作用の説明に使用した図である。
【図6】図6は、後側フォーカス部(トラッキングレンズ)の移動量を制限する所定量dの説明に使用した図である。
【図7】図7は、CPUにおけるAFの処理の第2の実施の形態を示したフローチャートである。
【符号の説明】
2…撮影レンズ、4…カメラ本体、13…A/D変換器、14…CPU、16…D/A変換器、18…A/D変換器、20…ハイパスフィルタ、22…ゲート回路、24…加算回路、26…焦点評価値生成部、30…フォーカスデマンド、32…ズームデマンド、FL…フォーカスレンズ(前側フォーカス部)、ZL…ズームレンズ、TL…トラッキングレンズ(後側フォーカス部)、FM…フォーカス用モータ、ZM…ズーム用モータ、TM…トラッキング用モータ、FA…フォーカス用アンプ、ZA…ズーム用アンプ、TA…トラッキング用アンプ、S1…AFスイッチ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an autofocus system, and more particularly to an autofocus system using a photographing lens having a focus lens and a tracking lens.
[0002]
[Prior art]
A zoom lens for TV cameras (so-called zoom lens) has a focus lens (group) in front of the zoom lens (group) (object side) and moves the focus lens in the direction of the optical axis to autofocus. In many cases, the focus adjustment is performed. In addition, a tracking lens (group) for performing tracking adjustment (flange back adjustment) is usually disposed behind the zoom lens. Conventionally, some focus lenses and tracking lenses can be operated electrically.
[0003]
Also, in contrast to television cameras, contrast-type autofocus (AF) is generally employed. For example, a high frequency component signal is extracted from a video signal photographed by a camera, and contrast is detected based on the high frequency component signal. Then, the position of the focus lens is controlled so that the contrast becomes the highest. In this specification, a value for evaluating the level of contrast is referred to as a focus evaluation value.
[0004]
Also, a hill-climbing method is known as a focus control method in such contrast AF. In the hill-climbing method, when a direction in which the focus evaluation value increases is detected, the focus evaluation value is sequentially acquired while moving the focus lens in that direction, the peak (maximum point) of the focus evaluation value is searched, and the focus evaluation value peak is passed. When a decrease in the focus evaluation value is detected, the focus lens is reversed, and the focus lens is stopped at a position where the focus evaluation value reaches a peak (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-103408
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the focus lens placed on the front side of the taking lens has a large diameter and is heavy, and also has a large operating range to cover the entire shooting distance. Therefore, the focus evaluation value is searched by moving the focus lens as in the above AF. Further, when the reversing operation is performed, there is a problem that the time required for focusing becomes long. On the other hand, when the tracking lens is moved, the tracking adjustment is shifted, but the same effect as when the focus lens is moved can be obtained. Moreover, it can be operated lighter and more quickly than the focus lens, and the focus can be greatly changed with a short stroke. Also, tracking adjustment is usually a problem when zooming is performed, and even if tracking adjustment shifts during focus adjustment, it does not matter much.
[0007]
An object of the present invention is to provide an autofocus system capable of quick focusing.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the object, the invention described in claim 1Consists of a focus lens group that can be driven electrically from the subject side, a variator lens group, a compensator lens group, and a tracking lens group that is electrically driven and arranged in a relay lens groupAn autofocus system that detects a contrast of an image formed by an optical system and performs focusing based on the detected contrast.Focus lens groupWhen,SaidTracking lens groupFocus control means that controls both the drive and focusTaoAuto focus systemThe focus control means includes: a focus evaluation value generating means for generating a focus evaluation value for evaluating the contrast level of the image; and a peak detection for detecting a peak of the focus evaluation value generated by the focus evaluation value generating means. And a peak position setting means for setting the focus lens group and the tracking lens group at a position where the focus evaluation value reaches a peak after detection of the peak by the peak detection means, and the peak detection means includes the optical system. When the variable focal length is smaller than a predetermined value, the tracking lens group is moved in a direction in which the focus evaluation value reaches a peak to detect the peak of the focus evaluation value, and when the focal length is equal to or greater than the predetermined value. Detects the peak of the focus evaluation value by moving the focus lens group in the direction in which the focus evaluation value peaks.It is characterized by that. That is,Focus lens groupWhenTracking lens groupIt is possible to operate quickly by focusing using bothLens groupThe time required for focusing can be shortened by effectively using the.
[0012]
  AlsoRushIf the point distance is greater than or equal to the specified value (telephoto side)Tracking lens groupThe focal length is less than the predetermined value (wide side)) PlaceOnlyTracking lens groupTo focus quickly and enable quick focusingThe
[0013]
  Claims2The invention described in claim1In the described invention,Focus lens groupIs a lens group dedicated to focusing,Tracking lens groupIs a lens group used for tracking adjustment.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of an autofocus system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system (photographing lens) in a lens device for a television camera to which the present invention is applied. The photographing lens 2 shown in the figure is an inner focus type so-called zoom lens, and is used by being mounted on the mount of the camera body 4. When the movable constituent lens groups arranged in the lens barrel are shown in order from the front group, the tracking lens arranged in the focus lens (group) FL, the variator lens (group) VL, the compensator lens (group) CL, and the relay system R. There is a lens (group) TL. Further, an iris I is disposed between the zoom lens ZL and the lens group of the relay system R.
[0016]
Here, the focus lens FL is driven in the optical axis direction in order to focus on the subject, and changes the position of the best image plane. The variator lens VL is driven in the direction of the optical axis in order to change the size of the image, and changes the focal length of the photographing lens 2. The compensator lens CL is driven in the optical axis direction in conjunction with the variator lens VL, and corrects the focus shift. Since the variator lens (group) VL and the compensator lens (group) CL are linked, the zoom lens (group) ZL including both of these lenses (group) is referred to. The tracking lens TL is originally driven in the optical axis direction during tracking adjustment (flange back adjustment) and its position is adjusted in order to prevent fluctuations in the image plane due to zooming. Like the FL, it is used as a lens unit for focusing on the subject. Each lens FL, ZL, TL and iris I is connected to a corresponding motor FM, ZM, TM, IM, and is electrically driven.
[0017]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control system of the lens apparatus having the optical system shown in FIG. In the figure, the focus lens FL, the zoom lens ZL, the tracking lens TL, and the iris I shown in FIG. 1 are shown, and a focus motor FM, a zoom motor ZM, a tracking motor TM, An iris motor IM is shown. Each of the motors FM, ZM, TM, and IM is driven by a focus amplifier FA, a zoom amplifier ZA, a tracking amplifier TA, and an iris amplifier IA, respectively, according to drive signals given from the CPU 14 via the D / A converter 16. It has become so.
[0018]
The CPU 14 determines the rotational speeds of the motors FM, ZM, TM, and IM so that the respective lenses FL, ZL, TL, and iris I have the desired target position and target speed, and the voltage corresponding to the rotational speed. Are output to the amplifiers FA, ZA, TA, and IA via the D / A converter 16 as described above. Here, each of the lenses FL, ZL, TL and iris I can be controlled by either position control or speed control. For example, when the positions of the lenses FL, ZL, TL and iris I are controlled, the CPU 14 Each motor FM, ZM, TM, IM is driven at a rotational speed corresponding to the difference between the desired target position and the current position. As shown in the figure, the motors FM, ZM, TM and IM are provided with potentiometers FP, ZP, TP and IP, respectively, and the CPU 14 outputs from the potentiometers FP, ZP, TP and IP. The obtained position signal is obtained as position information indicating the current position of each lens FL, ZL, TL, and iris I via an A / D converter (not shown).
[0019]
In addition, a controller such as a focus demand 30 and a zoom demand 32 for manually operating the focus and zoom of the photographing lens 2 can be connected to the lens apparatus, and command signals output from these controllers. Is supplied to the CPU 14 via the A / D converter 13. In general, a voltage value command signal indicating a target position of focus is supplied from the focus demand 30, and a voltage value command signal indicating a target speed of zoom is supplied from the zoom demand 32.
[0020]
When controlling the position or operating speed of the focus lens FL, zoom lens ZL, tracking lens TL, and iris I by the command signal from the controller, the CPU 14 is given the target position and target speed from the controller. Determine based on the command signal. A command signal for the iris I is usually given from the camera body 4.
[0021]
In addition, the present lens apparatus has an autofocus function, and the CPU 14 performs manual focus processing for controlling focus based on a command signal from the focus demand 30, and autofocus (AF) processing described below. Is switched according to the on / off state of the AF switch S1. When the AF switch S1 is turned on, AF processing is executed.
[0022]
As AF, continuous AF and one-shot AF are known. Continuous AF is to continue AF processing even if focus is once achieved by AF processing, and to focus again by AF when focus is shifted. One-shot AF is once focused by AF processing. If they are correct, the AF process is terminated and the process is switched to a manual focus process or the like. The AF processing described below can be similarly applied to both continuous AF and one-shot AF. However, the AF in this embodiment is assumed to be continuous AF, and the switch is pressed when the AF switch S1 is pressed once. Is turned on and continuous AF is executed. When the AF switch S1 is pressed again, the switch is turned off and, for example, manual focus is enabled.
[0023]
The AF method in the present embodiment is a so-called contrast method, and a video signal (luminance signal) generated by capturing an image of a subject in the camera body 4 is used. The video signal from the camera body 4 is input to the focus evaluation value generation unit 26 in FIG. 2, and the focus evaluation value generation unit 26 evaluates the level of contrast of the image based on the video signal. A focus evaluation value is generated. The configuration and processing of the focus evaluation value generation unit 26 are known and will be briefly described. First, the video signal input to the focus evaluation value generation unit 26 is converted into a digital signal by the A / D converter 18. Subsequently, only a high-frequency component signal is extracted from the video signal by the high-pass filter (HPF) 20, and only a signal within a predetermined focus area set within the photographing range is extracted from the extracted high-frequency component signal. Is extracted by the gate circuit 22. The gate circuit 22 determines whether the signal input from the HPF 20 is within the focus area based on the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal included in the video signal.
[0024]
The signal extracted by the gate circuit 22 is subsequently input to the adder circuit 24 and integrated by the adder circuit 24 for each image (one field in the interlaced video signal). The signal obtained by the integration of the adder circuit 24 is a value indicating the degree of focus on the subject in the focus area (contrast level), and the value obtained by the adder circuit 24 is sequentially read by the CPU 14 as a focus evaluation value. It is done. The method for generating the focus evaluation value from the video signal is not limited to the above case.
[0025]
The CPU 14 executes the AF process when the AF switch S1 is turned on, and focuses as described later in detail so that the focus evaluation value read from the focus evaluation value generation unit 26 has a peak (maximum). The lens FL or tracking lens TL is driven to automatically adjust the focus of the photographing lens 2.
[0026]
Note that data necessary for various processes in the CPU 14 is recorded in the EEPROM 15.
[0027]
Next, the AF process in the CPU 14 will be described in detail. First, the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, the focus lens FL is referred to as a front focus portion, and the tracking lens TL is referred to as a rear focus portion. After performing the required initial settings (step S10), the CPU 14 executes processing other than AF (step S12). Next, it is determined whether or not the AF switch S1 is turned on (step S14). While it determines with NO here, the process of step S12 is repeated. On the other hand, if YES is determined, the process proceeds to AF processing.
[0028]
When the process shifts to the AF process, the CPU 14 drives the rear focus unit to perform wobbling (step S16). In this wobbling process and operation, the rear focus unit is slightly reciprocated in the optical axis direction, and focus evaluation values at different positions in the meantime are acquired from the focus evaluation value generation unit 26. Further, based on the acquired focus evaluation value, a direction in which the focus evaluation value increases, that is, a direction (focusing direction) in which a peak (focusing) is obtained is detected. The wobbling can be performed by driving the front focus unit. However, since the front focus unit is heavy, it takes time to perform the reversing operation. Therefore, it is preferable to perform the wobbling at the rear focus unit.
[0029]
Subsequently, the CPU 14 moves the rear focus unit in the in-focus direction at a predetermined speed (step S18). At this time, focus evaluation values are sequentially acquired from the focus evaluation value generation unit 26. The focus evaluation value is acquired, for example, approximately every 1/60 seconds when a video signal for one field is given from the camera body 4 and one focus evaluation value is generated by the focus evaluation value generation unit 26. .
[0030]
Next, the CPU 14 determines whether or not the rear focus unit has passed the peak of the focus evaluation value (step S20). That is, it is determined whether or not the latest focus evaluation value obtained from the focus evaluation value generation unit 26 is smaller than the focus evaluation value acquired before that. If NO is determined, it is then determined whether or not the rear focus unit has moved a predetermined amount d described later (step S22). If NO is determined again, the processing from step S18 is repeated.
[0031]
On the other hand, if YES in step S20, that is, if it is determined that the peak of the focus evaluation value has passed, the process proceeds to step S28. If YES in step S22, that is, if it is determined that the rear focus unit has moved the predetermined amount d, then the front focus unit is moved in the in-focus direction (step S24). At this time, focus evaluation values are sequentially acquired from the focus evaluation value generation unit 26. Then, it is determined whether or not the front focus portion has passed the peak of the focus evaluation value (step S26). When it determines with NO, the process from step S24 is repeated. On the other hand, when it determines with YES, it transfers to step S28.
[0032]
Here, the effect | action by the process from step S16 to step S26 is demonstrated using FIG. 4, FIG. First, the state quantity related to the focus of the entire optical system of the photographing lens 2 that changes with the movement of the front focus unit and the rear focus unit is referred to as a focus position in this specification. For example, the focus position can be expressed by the shooting distance of the shooting lens 2.
[0033]
4 and 5, the focus position (shooting distance) is taken on the horizontal axis and the focus evaluation value is taken on the vertical axis, and graphs of focus evaluation values obtained at respective focus positions when a certain subject is photographed are illustrated. Yes. First, it is assumed that the focus position is set to a position corresponding to the point P1 on the graph of FIG. 4 (position close to the focal point P0) before moving the front focus section and the rear focus section. It is assumed that the rear focus unit is set to a tracking adjusted position (reference position). At this time, the increasing direction of the focus evaluation value is detected by the wobbling process in step S16, and the in-focus direction is determined to be the infinity direction. Then, the rear focus unit is driven in the direction of infinity by the process of step S18, and the focus position changes from the position of the point P1 on the graph toward the position of the focal point P0.
[0034]
Subsequently, it is assumed that the focus position has passed the position of the in-focus point P0 before the rear focus unit moves by the predetermined amount d. The amount of change d ′ when the predetermined amount d is converted into the value of the focus position is shown in FIG. If the first focus evaluation value is acquired at the position where the focus position is the point P2 after passing through the in-focus point P0, the focus evaluation value decreases from the focus evaluation value acquired once before, and the process of step S20 Thus, it is determined that the focus evaluation value has passed the peak. Thereby, the process proceeds to step S28. At this time, the driving of the rear focus unit is stopped. Even when the process of stopping the driving of the rear focus unit is performed when the focus position reaches the point P2, it actually takes time until the rear focus unit stops due to inertia or the like. . For this reason, it stops at a position where the focus position is slightly shifted to the infinity side from the position of the point P2.
[0035]
According to this, as shown in FIG. 4, the change amount d ′ is larger than the change amount x of the focus position from the position of the point P1, which is the initial position, to the position of the point P2, where the decrease in the focus evaluation value is confirmed. If it is larger, YES is not determined in the process of step S22. Therefore, only the rear focus unit is driven to a position that passes through the focal point P0.
[0036]
On the other hand, it is assumed that the focus position is set to a position corresponding to the point P1 on the graph of FIG. 5 (a position far from the focal point P0) before moving the front focus section and the rear focus section. At this time, the increasing direction of the focus evaluation value is detected by the wobbling process in step S16, and the in-focus direction is determined to be the infinity direction. Then, the rear focus unit is driven in the direction of infinity by the process of step S18, and the focus position changes from the position of the point P1 on the graph toward the position of the focal point P0.
[0037]
Subsequently, it is assumed that the amount of movement of the rear focus portion reaches the predetermined amount d when the position of the point P2 is reached without passing through the position of the focal point P0. That is, assume that when the position of the point P2 is reached, the change amount of the focus position reaches the change amount d ′ (the change amount when the predetermined amount d is converted into the value of the focus position). At this time, YES is determined in the process of step S22, and the driving of the rear focus unit is stopped.
[0038]
Next, the front focus unit is driven in the direction of infinity by the process of step S24, and the focus position changes from the position of the point P2 toward the position of the focal point P0. If the first focus evaluation value is acquired at a position where the focus position passes through the position of the in-focus point P0 and the focus position becomes the point P3 after passing through the in-focus point P0, the focus evaluation value is acquired once before. It is determined that the focus evaluation value has passed the peak of the focus evaluation value by the process of step S26. Thereby, the process proceeds to step S28. At this time, the driving of the front focus unit is stopped.
[0039]
According to this, first, when the rear focus unit is driven from the reference position and the change amount of the focus position reaches the change amount d ′ as shown in FIG. 5 before confirming the decrease in the focus evaluation value, The front focus unit is driven instead of the focus unit. Then, the front focus unit is driven to a position that passes through the focal point P0.
[0040]
By the way, the predetermined amount d is set to a value such that the variation d ′ is larger than the variation s from the focal point P0 to the point P3 as shown in FIG. However, in the above description, the point P3 is a position where the focus evaluation value is first acquired after passing the in-focus P0 and the decrease in the focus evaluation value is confirmed. A point where the front focus portion actually stops when the process of stopping the drive of the focus portion is performed is defined as a point P3.
[0041]
That is, when the rear focus unit is returned to the reference position (that is, the position set by tracking adjustment) after the front focus unit stops at the point P3, the focus position P4 at that time is as shown in FIG. The movement amount d is set so as to be closer to the focal point P0, that is, at a position shifted in the same direction as the initial position P1 with respect to the focal point P0. Although the effect of this is related to the processing described later and is omitted here, the amount of change in the focus position per unit movement amount of the front focus unit and the rear focus unit differs depending on the focal length. The change amount s varies depending on the moving speed of the front focus unit. Accordingly, the moving amount d also varies depending on the focal length and the moving speed of the front focus unit. Therefore, the moving amount d is determined based on the focal length (the setting position of the zoom lens ZL) and the moving speed of the front focus unit.
[0042]
Next, a description will be given of a case where YES is determined in step S20 or step S26 of FIG. 3 and the process proceeds to step S28. First, the CPU 14 returns the focus from the focus evaluation value generation unit 26 while returning the rear focus unit to the reference position. An evaluation value is acquired and the in-focus position is confirmed (step S28). The reference position is an initial position before the rear focus unit is moved, and indicates a position set by tracking adjustment. The confirmation of the in-focus position is a process for accurately determining the position at which the focus evaluation value reaches a peak. For this purpose, the speed at which the rear focus unit is returned to the reference position is made slower than the movement speed in step S18.
[0043]
Subsequently, the CPU 14 calculates the in-focus position of the front focus unit when the rear focus unit is returned to the reference position based on the in-focus position of the rear focus unit confirmed in step 28 (step S30). Then, the rear focus unit is moved to the reference position (step S32), and the front focus unit is moved to the in-focus position (step S34). At this time, as described with reference to FIG. 5, the movement amount d of the rear focus unit is the same as the reference position with respect to the in-focus point when the rear focus unit is returned to the reference position. Since the position is set so as to be shifted in the direction, the moving direction of the front focus portion in step S34 always coincides with the moving direction in step S24. That is, normally, since the weight is heavy and the reversing operation does not require a reversing operation of the front focus portion, it is possible to focus quickly. When the above process ends, the process from step S14 is repeated.
[0044]
Note that the processing from step S28 to step S34 can take various forms. For example, the confirmation of the in-focus position in step S28 is not always performed by driving the rear focus unit. If the front focus unit is driven in step S24, the focus evaluation value is passed after the peak. The in-focus position may be confirmed by reversing the front focus unit. However, since the front focus unit is heavy and takes time to reverse, it is advantageous to check the in-focus position by driving the rear focus unit.
[0045]
Further, although the rear focus unit is returned to the reference position after the in-focus position is confirmed, the rear focus unit is not necessarily returned to the reference position. If the rear focus part is not returned to the reference position, tracking adjustment will be out of order, and zooming may occur if zooming is performed in this state. Since it is not performed on air or during recording, there are few problems. Thus, for example, when the rear focus unit is driven and the focus position is confirmed in step S28, the rear focus unit may be stopped at that position. In addition, the operator may be able to select whether or not to return the rear focus unit to the reference position with a switch or the like. Furthermore, the rear focus unit may be returned to the reference position at the start of manual focus by the focus demand 30, or the rear focus unit may be gradually returned to the reference position along with the focus operation.
[0046]
In the first embodiment, the movement amount of the rear focus unit is limited by the predetermined amount d, but it is not necessarily limited by the predetermined amount d. For example, the rear focus unit can be moved within the entire movable range reaching the mechanical end.If the rear focus unit does not pass the peak focus evaluation value even when it reaches the mechanical end, the front focus unit is You may make it drive.
[0047]
Further, in the first embodiment, when the rear focus unit moves by a predetermined amount d and does not pass the peak of the focus evaluation value, the driving of the rear focus unit is stopped and the front focus unit is moved. However, the present invention is not limited to this, and if the rear focus unit does not pass the peak of the focus evaluation value even if the rear focus unit moves by a predetermined amount d, the rear focus unit is continuously driven without stopping. In addition, the front focus unit may be driven.
[0048]
Next, the AF processing in the CPU 14 will be described with reference to the flowchart of FIG. Generally, when the zoom of the photographic lens 2 is on the wide side (when the focal length is short), it is possible to focus on a subject at a desired distance only by driving the tracking lens TL (rear focus portion). On the other hand, when the zoom of the taking lens 2 is on the telephoto side (when the focal length is long), the amount of change in the focus position per unit movement amount of the tracking lens TL is extremely small, so that only the tracking lens TL can be used for focusing. There are cases where it is not possible. That is, the entire range of the required shooting distance cannot be covered with the stroke of the tracking lens TL. Therefore, in the second embodiment, driving of the front focus unit and the rear focus unit is switched according to the focal length.
[0049]
As shown in FIG. 7, the CPU 14 performs processing other than AF (step S52) after performing required initial settings (step S50). Next, it is determined whether or not the AF switch S1 is turned on (step S54). While the determination is NO here, the process of step S52 is repeated. On the other hand, if YES is determined, the process proceeds to AF processing.
[0050]
When the process proceeds to AF processing, the CPU 14 first reads the current focal length (step S56). That is, the current position of the zoom lens ZL is read. Then, it is determined whether or not the read focal length is wider than the predetermined focal length (step S58). When it determines with YES, it transfers to step S60, and when it determines with NO, it transfers to step S66.
[0051]
If YES is determined and the process proceeds to step S60, the rear focus unit is first driven to perform wobbling to detect the in-focus direction (step S60). Then, the rear focus unit is moved in the in-focus direction at a predetermined speed (step S62). At this time, focus evaluation values are sequentially acquired from the focus evaluation value generation unit 26. Subsequently, the CPU 14 determines whether or not the rear focus unit has passed the peak focus evaluation value (step S64). When it determines with NO, the process from step S62 is repeated. On the other hand, when it determines with YES, it transfers to step S72.
[0052]
If NO is determined in step S58 and the process proceeds to step S66, first, the rear focus unit is driven and wobbling is performed to detect the in-focus direction (step S66). Then, the front focus unit is moved at a predetermined speed in the in-focus direction (step S68). At this time, focus evaluation values are sequentially acquired from the focus evaluation value generation unit 26. Subsequently, the CPU 14 determines whether or not the rear focus unit has passed the peak focus evaluation value (step S70). When it determines with NO, the process from step S68 is repeated. On the other hand, when it determines with YES, it transfers to step S72.
[0053]
In step S72, the CPU 72 finely adjusts the rear focus unit and confirms the in-focus position (step S72). Subsequently, based on the in-focus position of the rear focus unit confirmed in step S72, the in-focus position of the front focus unit when the rear focus unit is returned to the reference position is calculated (step S74). Then, the rear focus unit is moved to the reference position (step S76), and the front focus unit is moved to the in-focus position (step S78). When the above process ends, the process from step S55 is repeated.
[0054]
In the second embodiment as well, the processing from step S72 to step S78 can take various forms as in the first embodiment. For example, the confirmation of the in-focus position in step S72 is not always performed by driving the rear focus unit. If the front focus unit is driven in step S64, the focus evaluation value peak is passed. The in-focus position may be confirmed by reversing the front focus unit. However, since the front focus unit is heavy and takes time to reverse, it is advantageous to check the in-focus position by driving the rear focus unit.
[0055]
Further, although the rear focus unit is returned to the reference position after the in-focus position is confirmed, the rear focus unit is not necessarily returned to the reference position. In addition, the operator may be able to select whether or not to return the rear focus unit to the reference position with a switch or the like. Furthermore, the rear focus unit may be returned to the reference position at the start of manual focus by the focus demand 30, or the rear focus unit may be gradually returned to the reference position along with the focus operation.
[0056]
In the above embodiment, the autofocus system used for the television camera has been described. However, the present invention can also be applied to an autofocus system other than the television camera.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the autofocus system of the present invention, since both the front focus unit and the rear focus unit are driven to perform focusing, the focus unit that can operate quickly can be used effectively. Thus, the time required for focusing can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical system (photographing lens) in a lens device for a television camera to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of a lens apparatus having the optical system shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a first embodiment of AF processing in a CPU.
FIG. 4 is a diagram used for explaining the effect of the processing from step S16 to step S26 in the flowchart of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram used for explaining the action of the processing from step S16 to step S26 in the flowchart of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram used for explaining a predetermined amount d for limiting the amount of movement of the rear focus unit (tracking lens).
FIG. 7 is a flowchart illustrating a second embodiment of AF processing in the CPU.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Shooting lens, 4 ... Camera body, 13 ... A / D converter, 14 ... CPU, 16 ... D / A converter, 18 ... A / D converter, 20 ... High pass filter, 22 ... Gate circuit, 24 ... Addition circuit, 26 ... focus evaluation value generation unit, 30 ... focus demand, 32 ... zoom demand, FL ... focus lens (front focus unit), ZL ... zoom lens, TL ... tracking lens (rear focus unit), FM ... focus Motor, ZM ... zoom motor, TM ... tracking motor, FA ... focus amplifier, ZA ... zoom amplifier, TA ... tracking amplifier, S1 ... AF switch

Claims (2)

被写体側から電動で駆動可能なフォーカスレンズ群、バリエータレンズ群、コンペンセータレンズ群、及び、リレーレンズ群に配置された電動で駆動可能なトラッキングレンズ群からなる光学系により結像された画像のコントラストを検出し、該検出したコントラストに基づいてピント合わせを行うオートフォーカスシステムであって、前記フォーカスレンズ群前記トラッキングレンズ群の両方を駆動制御してピント合わせを行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、
前記フォーカス制御手段は、前記画像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値のピークを検出するピーク検出手段と、該ピーク検出手段によるピークの検出後、前記フォーカスレンズ群及びトラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる位置に設定するピーク位置設定手段とを備え、
前記ピーク検出手段は、前記光学系の可変の焦点距離が所定値より小さい場合には、前記トラッキングレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出し、焦点距離が前記所定値以上の場合には、前記フォーカスレンズ群を焦点評価値がピークとなる方向に移動させて焦点評価値のピークを検出することを特徴とするオートフォーカスシステム
The contrast of an image formed by an optical system consisting of a focus lens group, a variator lens group, a compensator lens group, and a relay lens group that can be driven electrically from the subject side. detecting, a autofocus system for focusing based on the contrast the detected, O over said with a focus lens group, the focus control means to focus drives and controls both the tracking lens group In the focus system ,
The focus control means includes a focus evaluation value generation means for generating a focus evaluation value for evaluating the contrast level of the image, a peak detection means for detecting a peak of the focus evaluation value generated by the focus evaluation value generation means, A peak position setting means for setting the focus lens group and the tracking lens group at a position where the focus evaluation value reaches a peak after detection of the peak by the peak detection means,
When the variable focal length of the optical system is smaller than a predetermined value, the peak detection means detects the peak of the focus evaluation value by moving the tracking lens group in a direction in which the focus evaluation value reaches a peak, When the distance is equal to or greater than the predetermined value, the focus lens group is moved in a direction in which the focus evaluation value reaches a peak, and the peak of the focus evaluation value is detected .
前記フォーカスレンズ群は、ピント合わせ専用のレンズ群であり、前記トラッキングレンズ群は、トラッキング調整に使用されるレンズ群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。2. The autofocus system according to claim 1, wherein the focus lens group is a lens group dedicated to focusing, and the tracking lens group is a lens group used for tracking adjustment.
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