JP2005070474A - ピント情報表示システム - Google Patents
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Abstract
【課題】テレビレンズシステムにおけるピント情報の表示において、焦点評価値がピーク値となるフォーカス位置における被写体距離が現在のフォーカス位置における被写体距離に対して被写界深度の範囲内か否かを認識できるように被写界深度に関する情報を表示することにより、カメラマンが必要以上に正確にフォーカス調整を行おうとして時間や労力を費やしてしまう不具合を防止することができるピント情報表示システムを提供する。
【解決手段】レンズ装置に接続されたレンズ情報表示装置30のLCD34には横軸をフォーカス位置、縦軸を焦点評価値とするグラフが表示される。また、現在のフォーカス位置を示す指標Pが表示されると共に、焦点評価値のピーク点Tにおける被写界深度の範囲を示す帯nが表示される。
【選択図】 図3
【解決手段】レンズ装置に接続されたレンズ情報表示装置30のLCD34には横軸をフォーカス位置、縦軸を焦点評価値とするグラフが表示される。また、現在のフォーカス位置を示す指標Pが表示されると共に、焦点評価値のピーク点Tにおける被写界深度の範囲を示す帯nが表示される。
【選択図】 図3
Description
本発明はピント情報表示システムに係り、特に撮影レンズにより結像された像のコントラストの高低を評価する焦点評価値に基づいてピント情報を表示するピント情報表示システムに関する。
テレビ放送用のカメラ等におけるオートフォーカスの方式としてコントラスト方式が知られている。コントラスト方式のオートフォーカスでは、例えば、撮像素子により撮像して得ら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映像信号に基づいて撮影レンズにより結像された被写体像のコントラストの高低を評価する焦点評価値が求められる。そして、その焦点評価値がピーク(極大)値となるようにフォーカスが制御される。これによって自動でピント合わせが行われる。
また、本願出願人は、上述のような焦点評価値に基づくピント情報を表示できるようにし、マニュアルフォーカスにおけるピント合わせの目安として、また、オートフォーカスにおける動作確認としてカメラマンが参考にできるようにしたシステムを既に出願している(特願2003−98888号等)。
ところで、ピント情報として、例えば、フォーカス位置を横軸、焦点評価値を縦軸とする焦点評価値グラフを表示するようにした場合において、グラフ曲線のピーク位置(合焦点)付近の傾斜が撮影レンズの焦点距離や絞り値によっては急峻となることがある。一方、このようなピント情報を見ながらマニュアルフォーカスによりピント合わせを行う場合、グラフ曲線のピーク位置に対してどの程度までフォーカスを近づければ合焦したとみなせるのかが判断しにくいため、カメラマンはフォーカスをグラフ曲線のピーク位置に正確に一致させようとすると考えられる。そのため、グラフ曲線のピーク位置付近の傾斜が急峻な場合には特にカメラマンが必要以上に正確にフォーカスをピーク位置に合わせようとして時間や労力を費やしてしまうというおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、必要以上に正確なフォーカス調整の操作を防止し、時間と労力を軽減するレンズ情報表示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に記載の発明は、撮影レンズにより結像された像のコントラストの高低を評価する焦点評価値に基づいてピント情報を表示するピント情報表示システムにおいて、前記焦点評価値がピーク値となるフォーカス位置における被写体距離が現在のフォーカス位置における被写体距離に対して被写界深度の範囲内か否かを認識できるように被写界深度に関する情報を表示する被写界深度情報表示手段を備えたことを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ピント情報は、フォーカス位置と焦点評価値との関係を表示するグラフと、該グラフ上に表示される現在のフォーカス位置を示す指標とからなることを特徴としている。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記被写界深度に基づく情報は、前記グラフ上における焦点評価値のピーク位置に対して被写界深度の範囲を視覚的に表示した情報であることを特徴としている。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3に記載の発明のうちいずれか1に記載の発明において、前記テレビカメラは、焦点距離及び絞り値の変更が可能な光学系を備え、前記被写界深度情報表示手段は、前記光学系の焦点距離及び絞り値を検出し、該検出した値に基づいて前記被写体深度を算出することを特徴としている。
本発明によれば、ピント情報の表示において焦点評価値がピーク値となるフォーカス位置における被写体距離が現在のフォーカス位置における被写体距離に対して被写界深度の範囲内か否かを認識できるように被写界深度に関する情報を表示するようにしたため、カメラマンが必要以上に正確にフォーカス調整を行おうとして時間や労力を費やしてしまう不具合が防止される。
以下添付図面に従って、本発明に係るピント情報表示システムの好ましい実施の形態について詳説する。
図1は、本発明が適用されるテレビ撮影用又はシネマ撮影用のテレビレンズシステムの全体構成を示した制御ブロック図である。まず、テレビレンズシステムにおいて使用されるレンズ装置10の概略構成について説明する。レンズ装置10の光学系(撮影レンズ)には、例えば、周知のように、フォーカスレンズ(群)FL、ズームレンズ(群)ZL、エクステンダレンズ(群)EL、アイリスIなどの光学部品が配置されている。また、これらの光学部品のそれぞれに対応してレンズ装置10には、フォーカスモータFM、ズームモータZM、エクステンダモータEM、及び、アイリスモータIMが設けられていると共に、各モータの動力を各光学部品FL、ZL、EL、Iに伝達する動力伝達機構(ギア列)FG、ZG、EG、IGが設けられている。各モータFM、ZM、EM、IMが回動すると、対応する各光学部品FL、ZL、EL、Iが駆動され、例えば、フォーカスモータFMによりフォーカスレンズFLが駆動されると撮影距離(被写体距離)が変化し、ズームモータZMによりズームレンズZLが駆動されると撮影倍率(焦点距離)が変化する。エクステンダモータEMによりエクステンダレンズELが駆動されると撮影倍率が例えば1倍から2倍、又は、2倍から1倍に切り替わり、アイリスモータIMによりアイリスIが駆動されると絞り位置(絞り値)が変化する。
一方、レンズ装置10には、フォーカスコントローラFC、ズームコントローラZC、エクステンダコントローラECからそれぞれフォーカス制御に関するフォーカス制御信号、ズーム制御に関するズーム制御信号、エクステンダ制御に関するエクステンダ制御信号が与えられると共に、レンズ装置10が装着されるテレビカメラ本体(以下、カメラ本体という)からアイリス制御に関するアイリス制御信号が与えられるようになっている。これらの制御信号は、例えばアナログ信号であり、レンズ装置10内におけるA/D変換器12によりデジタル信号に変換される。
また、レンズ装置10にはCPU14が搭載されており、このCPU14には、上記A/D変換器12によりデジタル信号に変換された各制御信号が入力されると共に、フォーカスレンズFL、ズームレンズZL、エクステンダレンズEL、アイリスIのそれぞれの現在位置を示す位置信号が各ポテンショメータFP、ZP、EP、IPから入力されるようになっている。CPU14は、フォーカス、ズーム、エクステンダ、アイリスに関するそれぞれの制御信号及び位置信号に基づいて、ズームレンズZL、フォーカスレンズFL、エクステンダレンズEL、アイリスIが各制御信号により指示された目標位置又は目標速度となるように各モータFM、ZM、EM、IMを駆動するための駆動信号を出力する。
ここで、一般にズーム制御信号は、ズームの目標速度を指示するものであり、その他の制御信号は目標位置を指示するものである。また、CPU14から出力される駆動信号は、各モータの回転速度(回転方向も含む)を指示するものである。
CPU14から出力された駆動信号は、D/A変換器16によりアナログ信号に変換され、フォーカスモータFMに対する駆動信号はフォーカス用アンプFAに入力され、ズームモータZMに対する駆動信号はズーム用アンプZAに入力され、エクステンダモータEMに対する駆動信号はエクステンダ用アンプEAに入力され、アイリスモータIMに対する駆動信号はアイリス用アンプIAに入力される。各アンプFA、ZA、EA、IAは、入力された駆動信号に応じた回転速度となるように対応する各モータへの印加電圧を制御する。これによって、フォーカスレンズFL、ズームレンズZL、エクステンダレンズEL、アイリスIが各制御信号により指示された目標位置又は目標速度に設定される。
また、フォーカスの制御に関して本レンズ装置10では、上記フォーカスコントローラFCからのフォーカス制御信号に基づいてフォーカスレンズFLを制御するマニュアルフォーカスモードに対して、カメラ本体で撮影された映像に基づいてフォーカスレンズFLを制御し、自動でピント合わせを行うオートフォーカスモードを選択できるようになっている。オートフォーカスモードでは、コントラスト方式のオートフォーカスが実行されるようになっており、図1に示すようにレンズ装置10には、カメラ本体から取得した映像信号(輝度信号)に基づいて焦点評価値を検出する焦点評価値検出部18が設けられている。焦点評価値はレンズ装置10の光学系(撮影レンズ)により結像された被写体像のコントラストの高低を評価する値である。
焦点評価値検出部18は、主としてA/D変換器20、ハイパスフィルター(HPF)22、ゲート回路24、加算回路26とから構成される。カメラ本体からレンズ装置10に入力された映像信号(輝度信号)は、まず、A/D変換器20によりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された映像信号はHPF22に入力され、HPF22により低域周波数成分の信号が遮断されて高域周波数成分の信号のみが抽出される。続いてその高域周波数成分の信号はゲート回路24に入力され、1画面のうちの所定領域(AFエリア)内の信号のみが抽出される。尚、ゲート回路24は、映像信号に含まれる同期信号に基づいてAFエリアに対応する範囲内の信号を抽出する。ゲート回路24により抽出されたAFエリア内の高域周波数成分の信号は、加算回路26により1画面(インターレース方式の映像信号の場合には1フィールド分)ごとに積算される。これによって得られた積算値は、被写体像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を示し、その値はCPU14に順次与えられるようになっている。
CPU14は、オートフォーカスモードにおいて、上記焦点評価値検出部18から得られる焦点評価値に基づいてフォーカスレンズFLの位置を制御し、焦点評価値がピーク(極大)値となる位置にフォーカスレンズFLを移動させる。これにより、ピント合わせが自動で行われる。
また、本レンズ装置10では、市販されているパソコンや携帯端末、または、専用の表示器等の表示機能及び通信機能を有する機器(本実施の形態ではレンズ情報表示装置30という)をケーブル等によって接続することによってシリアル通信によりレンズ装置10とそのレンズ情報表示装置30との間で各種情報のやり取りを行い、レンズ情報表示装置30に各種レンズ情報を表示させることができるようになっている。尚、本発明は、レンズ情報表示装置30のようにケーブル等で通信接続される独立した機器ではなく、レンズ装置10に一体的に設けられた表示器に各種レンズ情報を表示させるシステムであってもよいし、カメラ本体のビューファインダに各種レンズ情報を表示させるシステムであってもよい。即ち、レンズ情報を表示させることができる機能を構築できるシステムであればよい。また、表示可能なレンズ情報の内容も後述するピント情報のみであってもよい。
レンズ情報表示装置30は、主としてCPU32、液晶表示器(LCD)34、表示用ドライバ36、複数の設定スイッチ38、シリアルコミュニケーションインターフェース(SCI)40とから構成される。レンズ情報表示装置30をレンズ装置10に接続すると、レンズ装置10の上記CPU14と、レンズ情報表示装置30のCPU32との間でSCI28、40を通じて各種通信が行われるようになっている。レンズ情報表示装置30のCPU32は、設定スイッチ38によってユーザが指定したレンズ情報をLCD34に表示させるため、それに必要なデータをレンズ装置10のCPU14から取得する。そして、そのデータに基づいて設定スイッチ38により指定されたレンズ情報を表示用ドライバ36を介してLCD34に表示させる。
尚、LCD34に表示可能なレンズ情報として、現在のレンズ設定状態における被写体距離、焦点距離、絞り値等の情報が考えられるが、本実施の形態ではピント情報を表示する場合に限定して説明する。
ピント情報は、オートフォーカスモードやマニュアルフォーカスモード等のモード状態にかかわらずLCD34に表示させることが可能であり、その際、レンズ装置10のCPU14は焦点評価値検出部18から焦点評価値を逐次取得し、そのデータをレンズ情報表示装置30のCPU32に送信する。また、焦点評価値のデータと共にその焦点評価値が得られたときにポテンショメータFPから取得したフォーカスレンズFLの現在位置のデータもCPU32に送信する。これにより、CPU32は、以下の図2に示すピント情報をLCD34に表示させる。
図2は、レンズ情報表示装置30のLCD34の画面にピント情報が表示されている状態を示した図である。同図に示すようにLCD34の画面上には、横軸方向をフォーカス位置(フォーカスレンズFLの位置)、縦軸方向を焦点評価値とした場合のグラフ曲線mが表示されるようになっており、フォーカスレンズFLが移動して新たなフォーカス位置とそのときの焦点評価値のデータがレンズ装置10のCPU14からレンズ情報表示装置30のCPU32に送信されてくると、そのデータに対応する画面上の座標点が点描画される。従って、フォーカスレンズFLが移動することによって同図に示すようなグラフ曲線mが描画される。また、画面上にはフォーカスレンズFLの現在位置を示す指標Pが表示される。例えば、カメラマンはこの焦点評価値情報を見ながらフォーカス操作を行い、指標Pが焦点評価値のグラフ曲線のピーク点Tに一致(グロス)するようにフォーカスレンズFLを動かすことによってピント調整を行うことができる。
図3は、図2のピント情報に加えて被写界深度に関する情報を表示した場合を例示した図である。尚、被写界深度に関する情報の表示は所定の設定スイッチ38によってオン/オフできるようにしてもよいし、また、ピント情報の表示の際には常時表示させるようにしてもよい。
図3において図2と同様に描画された焦点評価値のグラフ曲線mのピーク点Tに被写界深度の範囲を示す半透明の帯nが表示される。被写界深度は、周知のようにピントが合っているとみなせる被写体距離の範囲であり、撮影レンズの焦点距離をf、絞り値(Fナンバー)をFNo、許容錯乱円径をδ、被写体距離をLとして後方被写界深度Lγ及び前方被写界深度Lfはそれぞれ次式(1)、(2)により求められる。
Lγ=(δ・FNo・L2)/(f2−δ・FNo・L) …(1)
Lf=(δ・FNo・L2)/(f2+δ・FNo・L) …(2)
レンズ情報表示装置30のCPU32は、上式(1)、(2)によりグラフ曲線mのピーク点Tにおけるフォーカス位置での被写界深度(Lγ及びLf)を求めるため、ポテンショメータZP、IPにより得られたズームレンズZL及びアイリスIの現在位置のデータをレンズ装置10から取得し、それに基づいて焦点距離f及びFナンバーFNoを求める。また、グラフ曲線mのピーク点Tが得られるときのフォーカス位置、即ち、焦点評価値が最大となったときのフォーカスレンズFLの位置に基づいて被写体距離Lを求める。尚、後述する図4での処理手順のように焦点距離f及びFナンバーFNoはレンズ装置10のCPU14が求めてレンズ情報表示装置30のCPU32に与えるようにしてもよい。許容錯乱円径δはシステム条件によって決められる値であり、例えば、走査線の幅を考慮して予め決められた値を用いる。これによって上式(1)、(2)に基づき、ピーク点Tのフォーカス位置での被写界深度(Lγ及びLf)を求め図3に示すような被写界深度の範囲を示す帯nをLCD34の画面上に表示させる。
Lf=(δ・FNo・L2)/(f2+δ・FNo・L) …(2)
レンズ情報表示装置30のCPU32は、上式(1)、(2)によりグラフ曲線mのピーク点Tにおけるフォーカス位置での被写界深度(Lγ及びLf)を求めるため、ポテンショメータZP、IPにより得られたズームレンズZL及びアイリスIの現在位置のデータをレンズ装置10から取得し、それに基づいて焦点距離f及びFナンバーFNoを求める。また、グラフ曲線mのピーク点Tが得られるときのフォーカス位置、即ち、焦点評価値が最大となったときのフォーカスレンズFLの位置に基づいて被写体距離Lを求める。尚、後述する図4での処理手順のように焦点距離f及びFナンバーFNoはレンズ装置10のCPU14が求めてレンズ情報表示装置30のCPU32に与えるようにしてもよい。許容錯乱円径δはシステム条件によって決められる値であり、例えば、走査線の幅を考慮して予め決められた値を用いる。これによって上式(1)、(2)に基づき、ピーク点Tのフォーカス位置での被写界深度(Lγ及びLf)を求め図3に示すような被写界深度の範囲を示す帯nをLCD34の画面上に表示させる。
この表示によれば、例えばカメラマンは、指標Pを正確にピーク点Tに一致させなくても指標Pが帯nで示される範囲内となるようにフォーカス操作を行うことでピントを合わせることができるため、必要以上に正確にピント合わせを行うことが防止され、ピント合わせに要する時間や労力が低減される。
尚、被写界深度の計算をレンズ装置10のCPU14が行ってレンズ情報表示装置30のCPU32に与えるようにしてもよい。また、図3ではグラフ曲線mのピーク点Tにおける被写界深度の範囲を表示するようにしたが、フォーカスレンズFLの現在位置における被写界深度の範囲を表示するようにしてもよい。この場合に、例えば、フォーカスレンズFLの現在位置を示す指標P上に被写界深度の範囲を示す図3と同様の帯nが表示される。フォーカスレンズFLが移動すると帯nも移動するため、カメラマンはこの帯nの範囲内にグラフ曲線mのピーク点Tが入るようにフォーカス操作を行うことによって容易にピント合わせを行うことができる。
更に図3に示した焦点評価値のグラフにおいて、ポテンショメータFPにより検出されるフォーカスレンズFLの位置の値をXとしてXを横軸にとり、その単位変化量を均等幅で表すとすると(横軸を線形座標軸とすると)、被写体距離Lは、横軸上で反比例の関係で表される。即ち、a,bを定数としてL=(a/X)+bで表される。このとき、フォーカスレンズFLの位置を変えて各位置で被写界深度を求め、グラフ上にその範囲を表したとすると、焦点距離f及びFナンバーFNoが一定であればグラフ上ではフォーカスレンズFLの位置にかかわらず被写界深度は略一定の幅をもつとしても精度上の問題はなく、また、後方被写界深度と前方被写界深度が等しいとしても問題はない。従って、ある焦点距離f及びFナンバーFNoの条件下において、フォーカスレンズFLの任意の位置における被写界深度をグラフ上での幅の値として求めることよってフォーカスレンズFLの位置に依存しない値としてグラフ上での被写界深度の幅を算出することができる。以下の図4に示す処理においても、この方法を用いており、焦点距離f、FナンバーFNoの値から被写界深度(正確にはグラフ上での幅)を求めている。ただし、上式(1)、(2)に基づいてフォーカスレンズFLの位置を考慮して正確な被写界深度の値を求め、それに対応するグラフ上の幅をフォーカスレンズFLの位置に応じて求め、表示することは当然可能である。
図4は、レンズ情報表示装置30のLCD34に図3のようなピント情報を表示する際のCPU32の処理手順を示したフローチャートである。CPU32は、所要の初期設定を行った後(ステップS10)、レンズ装置10から焦点評価値とフォーカスレンズFLの現在位置のデータを受信する(ステップS12)。また、レンズ装置10から焦点距離fとFナンバーFNoのデータを受信する(ステップS14)。続いて、ステップS12及びS14で取得したデータに基づいて被写界深度(グラフ上での幅)を算出する(ステップS16)。
次に、焦点評価値のピークを検出したか否かを判定する(ステップS18)。例えば、フォーカスレンズFLが一定の方向に移動しているときに焦点評価値が増加傾向から減少傾向に切り替わったことを検出した場合には焦点評価値のピークを検出したと判定される。この判定処理において、NOと判定した場合には、図3に示したようにフォーカスレンズFLの位置と焦点評価値との関係を示す焦点評価値グラフをLCD34の画面上に表示させる処理を実行する(ステップS22)。そして、上記ステップS12の処理に戻り、ステップS12からの処理を繰り返す。
一方、ステップS18においてYESと判定した場合には、LCD34の焦点評価値グラフ上において、ピーク位置を中心に帯n(図3参照)を表示し、これにより被写界深度を表示する(ステップS20)。そして、上記ステップS22の処理を行った後、ステップS12の処理に戻り、ステップS12からの処理を繰り返す。
以上、上記実施の形態では、図3に示したようなピント情報を表示するための焦点評価値を取得する焦点評価値検出部18は、オートフォーカスの制御に用いられる回路を兼用したものであるが、焦点評価値検出部18はオートフォーカスモードの有無に関係なく、ピント情報の表示のために設けられたものであってもよい。
また、上記実施の形態では、焦点評価値検出部18に入力する映像信号は、カメラ本体から得られるものとしたが、これに限らず、レンズ装置10に被写体像の焦点評価値を検出するための撮像素子を有する場合等にはその撮像素子から得られた映像信号を焦点評価値検出部18に入力してもよい。また、焦点評価値検出部18は、レンズ装置10以外の装置に搭載されていてもよい。
また、上記実施の形態では図3に示したような焦点評価値グラフ上に帯nを表示することによって被写界深度に関する情報をカメラマンに知らせるようにしたが、これ以外の方法により被写界深度に関する情報をカメラマンに知らせるようにしてもよい。例えば、フォーカスレンズFLの現在位置が焦点評価値のピーク点における被写界深度の範囲内に入ったときは所定のマークを点灯させ、そうでないときにはそのマークを消灯させる等の方法でもよい。また、ピント情報は、図3のようにグラフ表示する場合に限らず例えば数値等の他の方法によって表示するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では焦点評価値のピーク点が1つの場合について説明したが、ピーク点が複数存在する場合があり、この場合には各ピーク点に被写界深度の範囲を示す帯nを表示するようにしてもよいし、フォーカスレンズFLの現在位置に近いピーク点にのみ被写界深度の範囲を示す帯nを表示するようにしてもよい。
10…レンズ装置、14、32…CPU、18…焦点評価値検出部、20…A/D変換器、22…ハイパスフィルタ、24…ゲート回路、26…加算回路、30…レンズ情報表示装置、34…液晶表示器(LCD)、38…設定スイッチ、FL…フォーカスレンズ、ZL…ズームレンズ、I…アイリス、FP、ZP、IP、EP…ポテンショメータ、P…指標、n…帯
Claims (4)
- 撮影レンズにより結像された像のコントラストの高低を評価する焦点評価値に基づいてピント情報を表示するピント情報表示システムにおいて、
前記焦点評価値がピーク値となるフォーカス位置における被写体距離が現在のフォーカス位置における被写体距離に対して被写界深度の範囲内か否かを認識できるように被写界深度に関する情報を表示する被写界深度情報表示手段を備えたことを特徴とするピント情報表示システム。 - 前記ピント情報は、フォーカス位置と焦点評価値との関係を表示するグラフと、該グラフ上に表示される現在のフォーカス位置を示す指標とからなることを特徴とする請求項1のピント情報表示システム。
- 前記被写界深度に基づく情報は、前記グラフ上における焦点評価値のピーク位置に対して被写界深度の範囲を視覚的に表示した情報であることを特徴とする請求項2のピント情報表示システム。
- 前記テレビカメラは、焦点距離及び絞り値の変更が可能な光学系を備え、前記被写界深度情報表示手段は、前記光学系の焦点距離及び絞り値を検出し、該検出した値に基づいて前記被写体深度を算出することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1に記載のピント情報表示システム。
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