JP4196884B2 - オートフォーカスシステム - Google Patents

Description

本発明はオートフォーカスシステムに係り、特に撮影画面のうちオートフォーカスの対象範囲として設定されるＡＦエリアの範囲が変更可能なオートフォーカスシステムに関する。

放送用テレビカメラ等のビデオカメラで採用されるオートフォーカス（ＡＦ）としてコントラスト方式のＡＦが知られている。コントラスト方式のＡＦは、撮影レンズによって結像された被写体画像を撮像素子によって取得し、その被写体画像のコントラスが最大となるように撮影レンズのフォーカスを制御する方式である。

また、コントラスト方式のＡＦでは、撮影画面（撮影範囲）全体をＡＦの対象範囲とするのではなく、撮影画面のうち例えば矩形状の一部のエリア（ＡＦエリア）をＡＦの対象範囲とするのが一般的である。従来、撮影画面上でのＡＦエリアの範囲（位置等）を変更できるようにし、撮影範囲内の所望の被写体にＡＦによりピント合わせを行えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ビデオカメラは一般的にビューファインダと呼ばれる表示器（モニタ）を備えており、例えば、ビューファインダには、カメラで撮影中の映像がリアルタイムに表示され、これによってカメラマン等の操作者が構図の確認等を行えるようになっている。また、ビューファイダには、撮影中の映像だけではなく、カメラやレンズの設定情報等の様々な情報を表示するためのモニタとしても利用されており、例えば、上記ＡＦエリアの範囲を示すＡＦ枠が撮影映像に重畳して表示されるものも知られている。

特許文献２には、ビューファインダにＡＦエリアが表示されるビデオカメラが開示されており、ＡＦエリアの位置をカメラマンの視線によって変更する視線ＡＦモードを備えたものが開示されている。これによれば、ＡＦエリアの位置が変更されると、それに応じてビューファインダでのＡＦエリアの位置の表示が変更されるようになっている。尚、特許文献２では、視線モードの他にＡＦエリアの位置を変更しないモード（中央重点ＡＦモード）を選択できるようになっており、そのようなモードではビューファインダの画面の煩雑化を避けるためにＡＦエリアの表示を行わないようにしている。
特開平１０−１７３９８０号公報 特開平７−２８３９９３号公報

ところで、テレビカメラのように撮影レンズを備えたレンズ装置がカメラ（カメラヘッド）に着脱可能となっている撮影システムでは、ビューファインダに各種情報を表示するための必要な情報をカメラが収集し、カメラ内の回路で撮影映像に各種情報を重畳した映像信号を生成してビューファインダに出力するのが一般的である。このような撮影システムにおいて上述のようにＡＦエリアの範囲を変更可能にしたオートフォーカスシステムを組み込む場合、例えば、次のようにシステムが構築される場合がある。ＡＦの処理を実行するための主要回路はレンズ装置に搭載され、コントラスト方式のＡＦで必要な被写体画像の信号（ＡＦ用の映像信号）は、カメラからレンズ装置に与えられる。また、ＡＦエリアの範囲を操作者が指示する操作装置がレンズ装置に接続され、その操作装置によって操作者の操作が受入されると共に、受入した操作に基づくＡＦエリアの範囲を指示する情報が操作装置からレンズ装置に送られる。

このようにオートフォーカスシステムを組み込んだ撮影システムにおいて、ビューファインダにＡＦ枠のようなＡＦエリアの範囲に関するＡＦエリア情報を表示させる場合には、上記操作装置によって指定されたＡＦエリアの範囲をレンズ装置や操作装置からカメラが取得し、カメラがそのＡＦエリアの範囲に対応するＡＦエリア情報を撮影映像に重畳してビューファンダに表示させる必要がある。

しかしながら、既存のカメラでは、ビューファインダにＡＦエリア情報を表示させる機能を有しているものと有していないものとが混在している。尚、ＡＦエリア情報を表示させる機能を有していないカメラでもビューファインダの画面中央部にＡＦ枠に類似した矩形状の枠を固定で表示させるものがあるが、実際のＡＦエリアの範囲とは一致していない。

そのため、撮影システムを構成するカメラがＡＦエリア情報を表示させる機能を有していない場合も考えられ、その場合に操作者が操作装置を操作してＡＦエリアの範囲を変更してもそのＡＦエリアの範囲をビューファインダで確認することができず、所望の範囲をＡＦエリアとして指定することは困難である。また、ＡＦエリアを既定の範囲から一度変更してしまうと、ＡＦエリアが撮影画面上のどの範囲に設定されているのかを推測することも難しい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦエリアの範囲が変更可能なオートフォーカスシステムにおいて、ＡＦエリア情報をビューファインダに表示させる機能がない場合にＡＦエリアの範囲を変更することによる不具合を防止するオートフォーカスシシ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、カメラの撮影画面内にＡＦエリアを設定すると共に、該ＡＦエリア内の被写体にピントが合うように撮影レンズのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、前記カメラで撮影されている映像を表示するビューファインダに前記ＡＦエリアの範囲に関するＡＦエリア情報を表示させるためのＡＦエリア表示情報を、前記ビューファインダの表示を制御するビューファインダ制御手段に出力するＡＦエリア表示情報出力手段とを備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記撮影画面内におけるＡＦエリアの範囲を指示するＡＦエリア指示手段と、前記ＡＦエリア指示手段により指示されたＡＦエリアの範囲に前記フォーカス制御手段において設定するＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア変更手段と、前記ＡＦエリア変更手段によるＡＦエリアの範囲の変更であって、少なくともＡＦエリアの位置に関する変更を可能又は不能に切り替える切替手段であって、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア情報を前記ビューファインダに表示させる機能を有していない場合にＡＦエリアの範囲の変更を不能にする切替手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＡＦ枠等のＡＦエリア情報がビューファインダに表示されるか否かによってＡＦエリアの範囲の変更を可能又は不能に切り替えることができる。例えば、ＡＦエリア情報がビューファインダに表示されない場合にＡＦエリアの範囲（特に位置）を変更しても所望の範囲にＡＦエリアを設定することは難しく、また、ＡＦエリアの範囲を変更するとどの範囲に設定されているかを推察することも難しくなるため、このような場合にＡＦエリアの範囲の変更を不能にすると好適である。そして、ＡＦエリア情報がビューファインダに表示されない場合には自動的にＡＦエリアの変更が不能になるため、操作者がＡＦエリアの変更を可能にするか不能にするかを判断、選択する手間が不要となる。

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、前記切替手段は、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア表示情報出力手段からのＡＦエリア表示情報を要求しない場合に、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア情報を前記ビューファインダに表示させる機能を有していないと判断することを特徴としている。例えば、ＡＦエリア情報をビューファインダに表示させる機能がない場合には、ビューファインダ制御手段がＡＦエリア表示情報を要求することがなくＡＦエリア情報を受入しないため、それによってその機能を有しているか否かを判断することができる。

請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、前記切替手段がＡＦエリアの範囲の変更を不能にした場合に、少なくとも前記フォーカス制御手段によって設定するＡＦエリアの位置を予め決められた位置に固定することを特徴としている。ＡＦエリアの範囲の変更を不能にした場合、少なくともＡＦエリアの位置を予め固定位置に固定することによって仮にＡＦエリア情報がビューファインダに表示されない場合でもＡＦエリアの範囲を容易に推測することができる。
請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、前記予め決められた位置はメモリから読み出した位置であることを特徴としている。

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、ＡＦエリア情報をビューファインダに表示させる機能がない場合にＡＦエリアの範囲（主に位置）を変更することによる不具合を防止することができる。

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、本発明のオートフォーカスシステムを適用した撮影システムの構成を示したブロック図である。同図の撮影システムは、例えば放送用テレビカメラに適用されるシステムであり、カメラ１０（カメラヘッド）と、カメラ１０にマウントによって装着される撮影レンズ（光学系）及び撮影レンズを制御する制御系とを備えたレンズ装置１２と、ビューファンダ１４等から構成されている。尚、レンズ装置１２の撮影レンズと制御系とは一体の装置として構成される場合の他に制御系の一部又は全体が撮影レンズとは別体として構成される場合でもある。

レンズ装置１２の撮影レンズには、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、リレーレンズ（群）ＲＬ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。

カメラ１０には、撮影レンズを通過して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１６や、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の撮像素子を同図に示すように１つの撮像素子１８で表すものとする。撮像素子１８の撮像面に入射した被写体光は、撮像素子１８によって光電変換されてカメラ１０内の所定の信号処理部２０によって信号処理される。この信号処理部２０の信号処理によって、所定形式の映像信号が生成され、レコーダ等の外部機器に出力される。また、信号処理部２０の信号処理によって後述のＡＦエリアに関する情報（ＡＦエリア情報）等を撮影映像に重畳した映像信号が生成され、カメラ１０等に設置されたビューファインダ１４に出力される。尚、ＡＦエリア情報として例えばＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠Ｆがビューファインダ１４の画面に表示される。

撮影レンズのフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩは、レンズ装置１２の制御系によって電動で制御されるようになっている。本実施の形態ではオートフォーカス（ＡＦ）に関連する制御のみについて説明するものとし、同図には、ＡＦによってフォーカスレンズＦＬを制御する制御系のみが示されている。

レンズ装置１２の制御系には、ＣＰＵ３０、駆動回路３２、モータ３４、ＡＦ処理部３６等が搭載されている。撮影レンズのフォーカスレンズＦＬは、モータ３４に連結されており、モータ３４は、ＣＰＵ３０から駆動回路３２に出力される制御信号に従って駆動される。これによってフォーカスレンズＦＬが移動し、フォーカスレンズＦＬの位置や移動速度がＣＰＵ３０によって制御されるようになっている。

一方、カメラ１０の信号処理部２０からは上述のように生成される映像信号（輝度信号）がレンズ装置１２に送られ、ＡＦ処理部３６に入力される。ＡＦ処理部３６は、Ａ／Ｄ変換器４０、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４２、ゲート回路４４、加算回路４６等から構成されている。カメラ１０からＡＦ処理部３６に入力した映像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換器４０によりデジタル信号に変換される。次に、その映像信号は、ＨＰＦ４２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４４に入力され、撮影画面内に設定された所定のＡＦエリアに対応する範囲内の映像信号のみが抽出される。尚、ゲート回路４４で映像信号を抽出するＡＦエリアの範囲はＣＰＵ３０から与えられるＡＦエリア信号によって設定される。そして、ゲート回路４４によって抽出されたＡＦエリア内の映像信号は加算回路４６に入力され、１フィールド分（１画面分）ずつ積算される。このようにして加算回路４６で得られる積算値は、ＡＦエリア内の被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値である。

ＣＰＵ３０は、ＡＦ処理部３６から焦点評価値を取得しながらフォーカスレンズＦＬを制御し、焦点評価値が最大（極大）となる位置（合焦位置）にフォーカスレンズＦＬを移動させる。これによってＡＦエリア内の被写体にピントが合うように撮影レンズのフォーカスが制御される。また、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を移動させる方法としていわゆる山登り方式が採用され、例えば次のような処理が行われる。ＣＰＵ３０は、ＡＦの処理を開始すると、まず、フォーカスレンズＦＬを至近側と無限遠側に微小量変位させて（いわゆるワブリング）各変位点での焦点評価値をＡＦ処理部３６から取得し比較する。これによって、焦点評価値が増加するフォーカスレンズＦＬの移動方向を検出する。そして、焦点評価値が増加する方向が検出されない場合には合焦状態と判断してフォーカスレンズＦＬをワブリング前の位置に設定する。一方、焦点評価値が増加する方向を検出した場合にはその方向にフォーカスレンズＦＬを移動させながら、ＡＦ処理部３６から焦点評価値を逐次取得する。これによって焦点評価値が最大となる位置をフォーカスレンズＦＬが通過すると、ＣＰＵ３０によって焦点評価値の最大値が検出される。ＣＰＵ３０は、焦点評価値の最大値を検出すると、その最大値を検出した位置にフォーカスレンズＦＬを移動させて停止させる。これによって撮影レンズのフォーカスが合焦状態に設定される。このようなＡＦの処理をＣＰＵ３０が繰り返し実行することによってＡＦによるピント合わせが連続して行われる。

次に、ＡＦエリアに関するＣＰＵ３０の処理について説明する。図２に示すように撮影画面（又はビューファインダ１４の画面）Ｐに対してＡＦの対象範囲であるＡＦエリアＦが設定される。

レンズ装置１２にはＡＦエリア操作部４８（ＡＦエリア操作装置）が接続されており、カメラ１０がＡＦエリアＦの範囲に関するＡＦエリア情報、例えば、図２のようにＡＦエリアＦの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠をビューファインダ１４に表示させる機能を有する場合には、ＡＦエリア操作部４８を操作することによってＡＦエリアＦの範囲を変更することができるようになっている。

ＡＦエリア操作部４８には、撮影画面上におけるＡＦエリアの位置、大きさ、形状等のＡＦエリアの範囲を操作者が所望の範囲に指定（変更）するための操作部材が配置されており、例えば、ＡＦエリアの位置を指定するための操作部材としてトラックボールやジョイスティック等が配置されている。これによって、図２のようにＡＦエリアＦの位置を上下左右（又は斜め）方向に変更することができるようになっている。尚、電源投入時等における初期のＡＦエリアの範囲は、例えば標準的な範囲に予め決められている。

ＡＦエリア操作部４８は操作者の操作に従ってＡＦエリアの範囲を指示するＡＦエリア指示情報を出力し、レンズ装置１２のＣＰＵ３０にそのＡＦ指示情報を与える。ＣＰＵ３０は、カメラ１０がＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を有する場合には、ＡＦエリア操作部４８から与えられたＡＦエリア指示情報に基づいてＡＦエリアの範囲を設定し、そのＡＦエリアＦの範囲に対応したＡＦエリア信号をＡＦ処理部３６のゲート回路４４に与える。これによって、そのＡＦエリアの範囲の映像信号がゲート回路４４によって抽出され、ＡＦエリア内の映像信号に基づいて焦点評価値が求められる。ＣＰＵ３０がその焦点評価値に基づいてＡＦの処理を実行することにより、ＡＦエリア内の被写体にピントが合うようにフォーカス制御が行われる。

また、ＣＰＵ３０とカメラ１０のＣＰＵ２２との間では各種信号のやり取りが通信（シリアル通信等）により行われるようになっている。カメラ１０がＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を有している場合には、その通信によりレンズ装置１２のＣＰＵ３０に対してカメラ１０のＣＰＵ２２からＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させるためのＡＦエリア表示情報を送信するように要求される。ＣＰＵ３０は、カメラ１０のＣＰＵ２２からそのＡＦエリア表示情報の要求があると、現在設定しているＡＦエリアの範囲に対応するＡＦエリア表示情報をカメラ１０のＣＰＵ２２に送信する。カメラ１０のＣＰＵ２２がＡＦエリア表示情報を取得すると、信号処理部２０にそのＡＦエリア表示情報が与えられる。

信号処理部２０は、取得したＡＦエリア表示情報に基づいて、ビューファインダ１４に出力する撮影映像の映像信号にＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦ枠の映像信号を合成する。これによって、ビューファインダ１４に撮影映像と共にＡＦ枠をＡＦエリア情報として表示させる。操作者はビューファインダ１４のＡＦ枠を見ながらＡＦエリア操作部４８を操作することによって、撮影画面上の所望の範囲をＡＦエリアに設定することができる。

これに対して、カメラ１０が上述のようにＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を持たないものがある。そのような場合にはレンズ装置１２のＣＰＵ３０に対してカメラ１０からＡＦエリア表示情報の送信を要求することがないため、レンズ装置１２のＣＰＵ３０は、カメラ１０がそのような機能を有するか否かをＡＦエリア表示情報の要求があるか否かで判断することができる。ＣＰＵ３０は、カメラ１０からＡＦエリア情報の要求がない場合には、ＡＦエリアの変更を不能にする。即ち、ＡＦエリア操作部４８からのＡＦエリア指示情報に従ってＡＦエリアの範囲を変更しないようにする。そして、予め決められているＡＦエリアの範囲をＥＥＰＲＯＭ４８から読み出してその範囲をＡＦエリアとして設定する。これによって、ＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を持たないカメラを使用した場合に、ＡＦエリアを任意に変更することの不具合が防止される。尚、ＥＥＰＲＯＭ４８に記憶させておくＡＦエリアの範囲はユーザが所望の範囲に変更できるようにしてもよい。また、カメラ１０がＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を有しているか否かの判断は、カメラ１０からＡＦエリア表示情報の要求があるか否かによる判断方法以外の方法で行ってもよい。

上述のＣＰＵ３０の一連の処理手順を図３のフローチャートで説明する。ＣＰＵ３０は、カメラ１０（ＣＰＵ２２）と通信を開始すると、カメラ１０からＡＦエリア表示情報の要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＮＯと判定した場合にはＥＥＰＲＯＭ３８から既定のＡＦエリアの範囲を示す設定情報を読み込み、ＡＦエリアをその設定情報によって示された範囲に設定する（ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ１０においてＹＥＳと判定した場合、ＡＦエリア操作部４８からＡＦエリア指示情報を取得する（ステップＳ１４）。そして、そのＡＦエリア指示情報によって指示された範囲にＡＦエリアを設定すると共に、その設定したＡＦエリアの範囲をビューファインダ１４にＡＦエリア情報として表示させるため（カメラ１０にＡＦエリアの範囲の情報を送信するための形式）のＡＦエリア表示情報に変換し（ステップＳ１６）、カメラ１０にそのＡＦエリア表示情報を送信する（ステップＳ１８）。以上のステップＳ１０〜ステップＳ１８の処理を他の処理と共に繰り返し実行する。

以上、上記実施の形態では、ＡＦエリア操作部４８によって変更可能なＡＦエリアの範囲をＡＦエリアの位置、大きさ、形状等としたが、ＡＦエリアの範囲を決める要素の全てが変更可能である場合に限らず、いずれか１つの要素、又は、いずれか複数の要素が変更可能で残りの要素は不変であってもよい。例えば、ＡＦエリアの位置のみが変更可能で形状が矩形状に固定されると共に大きさも固定されている場合であってもよい。また、ＡＦエリアの位置と大きさが変更可能で形状が矩形状に固定されている場合であってもよい。

また、ＡＦエリアの範囲を決める要素のうち、位置を含む複数の要素が変更可能な場合であって、カメラ１０がＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を有していない場合において、ＡＦエリアの位置のみを既定の位置（例えば画面中央）に固定して変更不能とし、他の要素は変更可能であってもよい。ビューファインダ１４にＡＦ枠のようなＡＦエリア情報が表示されない場合であっても、ＡＦエリアの位置が固定されていればそれ以外の要素（例えば大きさ）を変更しても大きな不具合は生じないと考えられる。

また、上記実施の形態では、カメラ１０がＡＦエリア情報をビューファインダ１４に表示させる機能を有するか否かによってＡＦエリアの範囲の変更を可能にするか不能（無効）にするかを自動で切り替えるようにしたが、これに限らず、所定の選択手段（スイッチ）によって操作者が選択するようにしてもよい。

また、上記実施の形態ではコントラスト方式のＡＦにおいて本発明を適用した場合について説明したが、本発明は上記実施の形態に示したようなコントラスト方式のＡＦ以外においても適用することができる。

図１は、本発明のオートフォーカスシステムを適用した撮影システムの構成を示したブロック図である。 図２は、ビューファインダの画面上におけるＡＦ枠を示した図である。 図３は、レンズ装置のＣＰＵにおける処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１０…カメラ、１２…レンズ装置、１４…ビューファインダ、１８…撮像素子、２０…信号処理部、２２、３０…ＣＰＵ、３２…駆動回路、３４…モータ、３６…ＡＦ処理部、３８…ＥＥＰＲＯＭ、４０…Ａ／Ｄ変換器、４２…ハイパスフィルタ、４４…ゲート回路、４６…加算回路、４８…ＡＦエリア操作部、ＦＬ…フォーカスレンズ（群）

Claims (4)

1. カメラの撮影画面内にＡＦエリアを設定すると共に、該ＡＦエリア内の被写体にピントが合うように撮影レンズのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、前記カメラで撮影されている映像を表示するビューファインダに前記ＡＦエリアの範囲に関するＡＦエリア情報を表示させるためのＡＦエリア表示情報を、前記ビューファインダの表示を制御するビューファインダ制御手段に出力するＡＦエリア表示情報出力手段とを備えたオートフォーカスシステムにおいて、
   前記撮影画面内におけるＡＦエリアの範囲を指示するＡＦエリア指示手段と、
   前記ＡＦエリア指示手段により指示されたＡＦエリアの範囲に前記フォーカス制御手段において設定するＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア変更手段と、
   前記ＡＦエリア変更手段によるＡＦエリアの範囲の変更であって、少なくともＡＦエリアの位置に関する変更を可能又は不能に切り替える切替手段であって、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア情報を前記ビューファインダに表示させる機能を有していない場合にＡＦエリアの範囲の変更を不能にする切替手段と、
   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. 前記切替手段は、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア表示情報出力手段からのＡＦエリア表示情報を要求しない場合に、前記ビューファインダ制御手段が前記ＡＦエリア情報を前記ビューファインダに表示させる機能を有していないと判断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. 前記切替手段がＡＦエリアの範囲の変更を不能にした場合に、少なくとも前記フォーカス制御手段によって設定するＡＦエリアの位置を予め決められた位置に固定す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。
4. 前記予め決められた位置はメモリから読み出した位置である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。

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