JP2005227608A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト方式とアクティブ型三角測距方式等の他の方式とを組み合わせてＡＦを行えるようにした場合に、ＡＦの対象範囲であるＡＦエリアをコントラスト方式において変更した場合に、他の方式においてもＡＦの対象範囲をそのＡＦエリアに変更することによりＡＦエリアの変更を適切に行えるようにしたオートフォーカスシステムを提供する。
【解決手段】ＡＦエリア操作部１４によってＡＦエリアの範囲（位置等）が指定されるとＣＰＵは、撮影画像のコントラストを検出するＡＦ信号処理部４６のそのＡＦエリアを指定し、ＡＦエリア内の画像（被写体）のコントラスト（焦点評価値）を取得する。一方、三角測距方式に測距モジュールの位置をモータ５６、５８で光軸に垂直な面内で変更し、上記ＡＦエリア内の被写体を測距対象としてその測距値を取得する。そして、焦点評価値と測距値とに基づいてＡＦを実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にコントラスト方式のＡＦと他の方式のＡＦとを組み合わせて自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムに関する。

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）は、撮像素子により得られる映像信号に基づいて撮影画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最大（極大）となるようにフォーカスを制御するコントラスト方式が一般的である。撮影画像のコントラストは、例えば、撮像素子により得られた映像信号から高域周波数成分を抽出し、その高域周波数成分の信号を１フィールド分ずつ積算した積算値によって定量的に検出される。尚、その積算値は、撮影画像のコントラストの高低を示すと共に、合焦の程度を示す値であり、本明細書では焦点評価値というものとする。

また。ＡＦによりピントを合わせる対象（ＡＦの対象）を撮影範囲内（画面上）の一部の範囲の被写体に限定する場合も多く、上記コントラスト方式のＡＦでは、各フィールドの映像信号のうち一部に限定した範囲の映像信号から上記焦点評価値を検出することによって、ＡＦの対象範囲（以下、ＡＦエリアという）を画面上の一部の範囲に限定している。また、ＡＦエリアは、画面上の所定位置、例えば、画面中央部に固定されている場合もあるが、主要被写体の画面上での位置変化に応じて撮影者等が所望の位置に変更できるようにしたものも知られている。

一方、カメラで採用されているＡＦの方式として上記コントラスト方式以外にもアクティブ型三角測距方式や２重像合致方式等も一般に知られている。

ところで、コントラスト方式のＡＦは、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが元々低い場合等、フォーカスの位置を変更しても焦点評価値のピークが検出され難い条件下では、ＡＦが適切に行われない場合がある。そのため、コントラスト方式と他の方式とを組み合わせてＡＦを行うようにすることが考えられる。これによれば、コントラスト方式のＡＦではピント合わせが難しい条件下であっても他の方式のＡＦによってピント合わせを的確に行わせることが可能となる。尚、例えば、特許文献１、２にはアクティブ方式とパッシブ方式のＡＦを併用したものが記載されている。
特開平１０−４８５０９号公報 特開平１０−２２１０６５号公報

しかしながら、このようにコントラスト方式のＡＦと他の方式のＡＦとを組み合わせた場合において、ＡＦエリアの範囲を変更可能にしたものはなく、ＡＦエリアの範囲を任意に変更可能にする場合には、各方式でのＡＦエリアの範囲が一致するように各ＡＦエリアを変更する必要があるが、従来、そのようなものは提案されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、測距方式のＡＦにおいてＡＦエリアの範囲を変更可能にし、コントラスト方式のＡＦと他の方式（測距方式）のＡＦを組み合わせてＡＦを行う場合に、ＡＦエリアの範囲を適切に変更できるようにしたオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のオートフォーカスシステムは、撮影レンズを介して撮影される全撮影範囲のうちＡＦの対象範囲であるＡＦエリア内の被写体までの距離を測距する測距手段と、前記測距手段により検出された測距値に基づいてオートフォーカスの制御を実行し、前記被写体に自動でピントを合わせるＡＦ制御手段とを備えたオートフォーカスシステムであって、前記撮影レンズの光路からオートフォーカス用に分岐されたＡＦ用光路と、前記ＡＦ用光路に配置されると共に、前記測距手段の光学素子を備えた測距モジュールと、前記測距モジュールを前記ＡＦ用光路の光軸に対して垂直な面内で移動させる駆動手段と、前記ＡＦエリアの範囲を指定するＡＦエリア指定手段と、前記測距モジュールを前記駆動手段により移動させて、前記測距手段により測距する被写体が前記ＡＦエリア指定手段により指定されたＡＦエリア内の被写体となるように前記測距モジュールの位置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、測距方式のＡＦにおける測距対象を撮影範囲内の任意の被写体に変更することができるようになる。

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、前記撮影レンズを介して撮影される全撮影範囲のうち前記ＡＦエリア内の被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段を備え、前記ＡＦ制御手段は、前記焦点評価値検出手段により検出されたコントラストの評価値及び／又は前記測距手段により検出された測距値に基づいてオートフォーカスの制御を実行し、前記被写体に自動でピントを合わせることを特徴としている。

本発明によれば、コントラスト検出手段を用いたコントラスト方式のオートフォーカス（ＡＦ）では的確にピント合わせができない状況であっても測距手段を用いた測距方式のＡＦを利用することによって的確にピント合わせを行うことができるようになる。また、コントラスト方式のＡＦにおけるＡＦの対象範囲であるＡＦエリアの変更と共に測距方式のＡＦにおける測距対象もそのＡＦエリア内の被写体に変更されるため、コントラスト方式のＡＦと測距方式のＡＦとを組み合わせてＡＦを行う場合であってもＡＦエリアの変更が可能になる。

請求項３に記載のオートフォーカスシステムは、請求項２に記載の発明において、前記コントラスト検出手段は、前記ＡＦ用光路に導かれた被写体光により被写体を撮像して該被写体のコントラストを検出することを特徴としている。即ち、コントラスト検出手段と測距手段とで共通のＡＦ用光路を用いることで、ＡＦ用光路を有効利用することができると共に、撮影レンズの構成を簡素化することができる。

請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記測距手段の測距方式は、三角測距方式であり、前記測距モジュールの光学素子は、測距光を発光する発光素子と、測距光を受光する受光素子であることを特徴としている。

請求項５に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１又は２に記載の発明において、前記測距手段の測距方式は、２重像合致方式であり、前記測距モジュールの光学素子は、被写体からの被写体光を受光する受光素子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、コントラスト方式のＡＦとその他の方式のＡＦを組み合わせてＡＦを行う場合においてもＡＦエリアの範囲を適切に変更できるようになる。

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、本発明が適用されるオートフォーカスシステムの全体構成を示したブロック図である。同図に示すオートフォーカスシステムは、例えば放送用のテレビカメラに適用されるシステムであり、レンズ装置１０、カメラ本体１２、ＡＦエリア操作部１４、ビューファインダ１６等から構成されている。

カメラ本体１２は、３色分解光学系１８やＣＣＤ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ等を備えており、レンズ装置１０の後述する撮影光学系を通過した被写体光が３色分解光学系１８によってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各波長成分に分解されてそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ用に配置されたＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃの各撮像面（受光面）に結像される。各ＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃによって光電変換されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号は、図示しない処理回路によって所要の処理が施された後、所定形式（例えばＮＴＳＣ方式）の映像信号に成形される。

レンズ装置１０は、撮影光学系（撮影レンズ）と制御系とから構成されている。撮影レンズには主光路（撮影用光路）と副光路（ＡＦ用光路）とが設けられており、撮影用光路には、周知の撮影レンズと同様に、光軸Ｏに沿ってフォーカス調整のために光軸方向に移動するフォーカスレンズ（群）２２、ズーム調整（焦点距離調整）のために光軸方向に移動するズームレンズ（群）２４、光量調整のために開閉動作するアイリス２６、最終的に像を結ぶためのマスターレンズ（群）２８等が配置されている。また、マスターレンズ２８の前側には、ハーフミラー３０が配置されており、このハーフミラー３０によって撮影用光路からＡＦ用光路が分岐される。

ＡＦ用光路には、光軸Ｏ′に沿って上記マスターレンズ２８と同様に像を結ぶためのＡＦマスターレンズ（群）３２が配置されると共に、全反射ミラー３４、プリズム３６、ＡＦ用ＣＣＤ４０、測距モジュール４２が配置されている。

この撮影レンズによれば、撮影レンズに入射した被写体光は、撮影用光路のフォーカスレンズ２２、ズームレンズ２４、絞り２６を通過してハーフミラー３０に入射し、ハーフミラー３０を透過する被写体光とハーフミラー３０で反射する被写体光とに分岐される。

ハーフミラー３０を透過して撮影用光路を進行する被写体光は、撮影用光路のマスターレンズ２８を通過してカメラ本体１２の３色分解光学系１８に入射する。そして、上述のように３色分解光学系１８によってＲ、Ｇ、Ｂごとの波長成分に分解されてそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ用のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃの撮像面に被写体像が結像される。

これに対して、ハーフミラー３０で反射してＡＦ用光路を進行する被写体光は、ＡＦ用光路のＡＦマスターレンズ３２を通過した後、全反射ミラー３４で反射してプリズム３６に入射する。プリズム３６は、第１プリズム３６Ａと第２プリズム３６Ｂとから構成されており、第１プリズム３６Ａと第２プリズム３６Ｂとの接合面は可視光領域の波長の光を反射する反射面３８となっている。プリズム３６に入射した被写体光は、その反射面３８で反射されてＡＦ用ＣＣＤ４０の撮像面に入射し、ＡＦマスターレンズ３２の作用によりＡＦ用ＣＣＤ４０の撮像面に被写体像が結像される。尚、ＡＦ用ＣＣＤ４０の撮像面に対してピントが合う被写体の距離や撮影範囲などのＡＦ用ＣＣＤ４０の撮像面に対する撮影条件は、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃの撮像面に対するものと一致しており、ＡＦ用ＣＣＤ４０によって撮像される画像は、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃによって撮像される画像に相当する。また、プリズム３６における反射面３８は、可視光領域全域を反射する特性に限らず、可視光領域のうち特定色（例えば、緑色）の波長のみを反射する特性であってもよい。

一方、測距モジュール４２は、アクティブ型三角測距方式で測距を行うためのモジュールであり、投光部と受光部とを備えた光学ユニット（詳細は後述する）を備えている。その光学ユニットの投光部には発光素子として例えば赤外ＬＥＤが設置されており、その赤外ＬＥＤにより発光された赤外光が測距光として投光部から出射されるようになっている。プリズム３６の反射面３８は赤外光領域の波長の光を透過する特性を有しており、投光部から出射された測距光は、プリズム３６の反射面３８を透過した後、全反射ミラー３４で反射してＡＦマスターレンズ３２を通過し、撮影用光路のハーフミラー３０に入射する。ハーフミラー３０は赤外光領域の波長の光を全反射する特性を有しており、ハーフミラー３０に入射した測距光は、ハーフミラー３０で全反射した後、撮影用光路のアイリス２６、ズームレンズ２４、フォーカスレンズ２２等を順に通過して撮影レンズの前面から被写体に向けて投光される。

被写体で反射して撮影レンズに戻ってきた測距光は、上記被写体光と同様に撮影用光路のフォーカスレンズ２２、ズームレンズ２４、アイリス２６を通過した後、ハーフミラー３０で反射し、ＡＦ用光路に導かれる。そして、ＡＦマスターレンズ３２を通過して全反射ミラー３４で反射した後、プリズム３６を通過して測距モジュール４２の光学ユニットの受光部に入射する。

続いて、レンズ装置１０の制御系について説明すると、レンズ装置１０には、ＡＦを実行するための制御系としてＣＰＵ４４、コントラストＡＦ信号処理部４６（以下、ＡＦ信号処理部４６という）、測距回路４８、ドライバ５０、５２、モータ５４、５６、５８等が搭載されている。

ＡＦ信号処理部４６には、上記ＡＦ用ＣＣＤ４０で順次撮像される撮影画像が映像信号（輝度信号）としてＡＦ用ＣＣＤ４０から与えられるようになっている。尚、ＡＦ用ＣＣＤ４０から与えられる映像信号は、例えばインターレース方式によるものであり、映像信号の垂直同期信号の１周期（１フィールド）ごとにＡＦ用ＣＣＤ４０により順次撮像される撮影画像が与えられている。

ＡＦ信号処理部４６は、ＡＦ用ＣＣＤ４０から与えられた映像信号に基づいて順次撮像される撮影画像のコントラスト（の高低）を検出する。コントラストを検出する方法は周知であり、例えば、映像信号の高域周波数成分をフィルタ処理（ハイパスフィルタ処理）によって抽出し、その高域周波数成分をフィールドごとに積算する。その積算値は撮影画像のコントラストの高低を示す焦点評価値であり、このようにして各フィールドごとに焦点評価値を求めることによって、ＡＦ用ＣＣＤ４０によって順次撮像される撮影画像のコントラストが検出される。尚、このようにして検出されるＡＦ用ＣＣＤ４０の撮影画像のコントラストは、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃの撮影画像のコントラストを示している。

また、ＡＦ信号処理部４６は撮影画像のコントラストを検出する際に、各フィールドの映像信号（映像信号の高域周波数成分）のうち焦点評価値を得るために積算する範囲をＣＰＵ４４から指定されたＡＦエリアの範囲（位置及び大きさ）に制限する。これによってＡＦエリア内の画像（被写体）のコントラストを示す焦点評価値が求められる。ここで、ＡＦエリアは、ＡＦによりピントを合わせる被写体の範囲、即ち、ＡＦの対象範囲を示し、撮影範囲内の例えば矩形状の範囲に設定される。尚、ＡＦエリアの設定に関する詳細は後述する。

このようにしてＡＦ信号処理部４６により検出された焦点評価値は、ＣＰＵ４４からの指示によりＣＰＵ４４に与えられる。

測距回路４８には、測距モジュール４２の上記受光部から出力される検出信号が与えられるようになっている。その受光部には、上記投光部から投光されて被写体で反射して戻ってきた測距光を受光すると共にその受光した位置を検出する光位置検出素子が配置されており、受光部からはその光位置検出素子により測距光を受光した位置を示す検出信号が出力されるようになっている。

測距回路４８は、ＣＰＵ４４からの指示に従って測距を行い、測距を行う場合には、測距モジュール４２の投光部を発光させると共に、受光部から上記検出信号、即ち、測距光が受光された位置を示す検出信号を取得する。そして、その検出信号に基づいて、測距光が投光（反射）された被写体までの距離を示す測距値を三角測距の原理により求める。これによって求めた測距値をＣＰＵ４４に与える。

ＣＰＵ４４は、上述のようにしてＡＦ信号処理部４６から取得した焦点評価値と、測距回路４８から取得した測距値に基づいて、フォーカスレンズ２２に連結されたモータ５４のドライバ５０に制御信号を与えてモータ５４を制御し、フォーカスレンズ２２を合焦となる位置（合焦位置）に移動させる。

ここで、ＡＦ信号処理部４６から取得した焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ２２を合焦位置に設定するＡＦの方式は周知のようにコントラスト方式であり、この方式によってフォーカスレンズ２２を合焦位置に移動させる場合には、例えば、山登り方式が用いられる。詳細は省略するが、例えば、フォーカスレンズ２２を移動させながらＡＦ信号処理部４６から適宜焦点評価値を取得すると共に、取得した複数点での焦点評価値から焦点評価値が増加する方向を検出する。そして、その方向にフォーカスレンズ２２を移動させていく。もし、焦点評価値が増加する方向が検出されない状態、即ち、焦点評価値のピークである合焦状態を検出した場合には、その位置でフォーカスレンズ２２を停止させる。これによって、フォーカスレンズ２２が合焦位置に設定され、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃにより撮影される映像がＡＦエリア内の被写体にピントが合ったものとなる。

一方、測距回路４８から取得した測距値に基づいてフォーカスレンズ２２を合焦位置に設定するＡＦの方式は周知のようにアクティブ型三角測距方式（以下、単に三角測距方式という）であり、この方式によってフォーカスレンズ２２を合焦位置に移動させる場合には、例えば、ピントを合わせる被写体の距離と、そのときのフォーカスレンズの位置（合焦位置）との関係を予め記憶しておいたデータを参照して測距回路４８から取得した測距値に対応する合焦位置にフォーカスレンズ２２を移動させる。これによってフォーカスレンズ２２が合焦位置に設定され、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃにより撮影される映像が、測距された被写体にピントが合ったものとなる。尚、後述のように測距モジュール４２や測距回路４８によって測距される被写体は、上記コントラスト方式のＡＦと同一のＡＦエリア内の被写体であり、三角測距方式のＡＦにおいてもＡＦエリア内の被写体にピントが合わせられる。

ＣＰＵ４４は、焦点評価値と測距値とに基づいてコントラスト方式と三角測距方式とを組み合わせたＡＦを行うことによって被写体の条件にかかわらず的確なピント合わせを実現するが、各方式の組み合わせ方は本発明においては特に限定されない。例えば、コントラスト方式のＡＦを標準のＡＦとし、被写体が暗い場合や被写体のコントラストが元々低い場合等においてＡＦ信号処理部４６から取得した焦点評価値が所定値より小さい場合には、コントラスト方式のＡＦでは合焦位置の検出が困難と判断し、その場合にだけアクティブ型三角測距方式のＡＦを実行するといった方法が可能である。

また、フォーカスレンズ２２が合焦位置からずれているとして、まず三角測距方式により大まかなピント合わせを行い、その後、コントラスト方式のＡＦによって精度の高いＡＦを行うというような組み合わせ方も可能である。

更に、コントラスト方式のＡＦと三角測距方式のＡＦとをユーザが選択するスイッチを設け、そのスイッチによって選択された方式によりＡＦを行うというような方法でＡＦの方式を切り替えてもよい。

次にＡＦエリアの設定について説明する。図１に示すようにレンズ装置１０にはＡＦエリア操作部１４が接続され、撮影範囲内（撮影画像の画面内）でのＡＦエリアの範囲（位置及び大きさ等）を指定するＡＦエリア情報がＡＦエリア操作部１４から上記ＣＰＵ４４に送信されるようになっている。

ＡＦエリア操作部１４には、ＡＦエリアの範囲（位置）を画面上で左右方向（Ｘ方向）に移動させるＸスイッチ６０や、上下方向に移動させるＹスイッチ６２が設けられており、カメラマン等の操作者がそれらのスイッチ６０、６２を操作することによって、ＣＰＵ４４に指定するＡＦエリアの範囲が画面上で上下、左右の所望の位置に変更できるようになっている。尚、ＡＦエリアの大きさや形状も変更可能にすることができるが、本実施の形態ではＡＦエリアの大きさは所定の大きさに固定され、ＡＦエリアの形状は矩形状に固定されているものとする。また、ＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア情報としてＡＦエリアの位置と大きさの情報をＣＰＵ４４に送信するものとし、ＡＦエリアの形状は特に指定しなくても矩形状に設定されるものとする。

また、ＡＦエリア操作部１４によって指定されたＡＦエリアの範囲は、カメラ本体１２にも与えられており、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃから得られた映像信号に対してＡＦエリア操作部１４によって指定されたＡＦエリアの範囲（輪郭）を示すＡＦエリア枠の画像が合成され、その合成信号がカメラ本体１２等に設置されるビューファインダ１６に出力されるようになっている。これによって、ビューファインダ１６の画面には、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃにより撮影されているリアルタイムの映像と共にＡＦエリアの範囲（ＡＦエリア枠）が表示される。従って、操作者は、ビューファインダの映像を見ながらピントを合わせたい被写体がＡＦエリア枠内となるようにＡＦエリア操作部１４の操作を行うことができる。尚、図１ではＡＦエリアの表示に関する情報の流れは簡略している。

ＣＰＵ４４は、ＡＦエリア操作部１４からＡＦエリア情報を受信し、そのＡＦエリア情報に従ってＡＦエリアの範囲を決定する。そして、そのＡＦエリアの範囲を上述のようにＡＦ信号処理部４６に指定し、そのＡＦエリアの範囲の映像信号から得られる焦点評価値をＡＦ信号処理部４６から取得する。これによって、コントラスト方式のＡＦによってピントを合わせる対象がＡＦエリア操作部１４によって指定されたＡＦエリア内の被写体に設定される。

また、ＣＰＵ４４は、上記測距モジュール４２をＸ方向（水平方向）とＹ方向（垂直方向）の各方向に直進移動させるモータ（直動モータ）５６、５８のドライバ５２に制御信号を出力して直動モータ５６、５８を制御し、ＡＦエリア操作部１４からのＡＦエリア情報に従って決定したＡＦエリアの範囲に対応する位置に測距モジュール４２を移動させる。これによって三角測距方式のＡＦによってピントを合わせる対象がＡＦエリア操作部１４によって指定されたＡＦエリア内の被写体に設定される。

ここで、測距モジュール４２、直動モータ５６、５８の構成及び測距モジュール４２までの撮影レンズの光路の概略構成を図２の斜視図に示す。同図に示すように測距モジュール４２までの光路には、撮影レンズの前面からハーフミラー３０までに配置されるフォーカスレンズ２２やズームレンズ２４等（図１参照）を概略で示した各レンズ６４及びハーフミラー３０と、ＡＦ用光路のＡＦマスターレンズ３２、全反射ミラー３４、及び、プリズム３６等が配置されており、測距モジュール４２は、プリズム３６の後段側に配置されている。

測距モジュール４２は、光学ユニット７０と基板７２とから構成されており、ケース７２Ａで側面を覆われた光学ユニット７０には、前面にレンズを備えた上記投光部７４と受光部７６とが水平方向に隣接して配置されている。上述のように投光部７４から出射された赤外光領域の波長の測距光は、プリズム３６の反射面３８を透過した後、全反射ミラー３４、ＡＦマスターレンズ３２、ハーフミラー３０、撮影用光路の各レンズ６４を介して撮影レンズの前面から被写体に向けて投光される。そして、被写体で反射して戻ってきた測距光は、同じ光路を逆に辿って受光部７６に入射する。尚、撮影レンズに入射した可視光領域の被写体光は、プリズム３６の反射面３８で反射してＡＦ用ＣＣＤ４０に入射する。

一方、測距モジュール４２の基板７２には、前面に上記光学ユニット７０が固設され、下部と側部に貫通孔を有する連結部７２Ａ、７２Ｂが突設されている。各連結部７２Ａ、７２Ｂの貫通孔には後述のガイド棒８６、９６が挿通され、基板７２はこれらのガイド棒８６、９６によって支持されている。尚、図１に示した測距回路４８は、基板７２に配置するようにしてもよい。

各直動モータ５６、５８は、例えば、ボイスコイルモータであり、撮影レンズの鏡胴等の所定位置に固定されるヨーク８０、９０と、ボイスコイル８２、９２が固設された可動部８４、９４とから構成されている。可動部８４、９４はコの字状に形成されており、両端の突出した部分で上記ガイド棒８６、９６が支持されている。上述のように各ガイド棒８６、９６は、基板７２に突設された連結部７２、７４の貫通孔に挿通される。各直動モータ５６、５８のボイスコイル８２、９２に所定方向の電流を流すとヨーク８０、９０に生じている磁界とボイスコイル８２、９２の電流の作用で可動部８４、９４が直進駆動され、ガイド棒８６、９６がその軸方向と直交する方向に移動する。

従って、直動モータ５６のボイスコイル８２に所定方向の電流を流して直動モータ５６の可動部８４を直進駆動すると、その駆動力によって測距モジュール４２が直動モータ５８のガイド棒９６に案内されてＸ方向に移動し、直動モータ５８のボイスコイル９２に所定方向の電流を流して直動モータ５６の可動部９４を直進駆動すると、その駆動力によって測距モジュール４２が直動モータ５６のガイド棒８６に案内されてＹ方向に移動する。これによって、測距モジュール４２が変位し、光学ユニット７０の投光部７４及び受光部７６が撮影レンズの光軸Ｏ′に垂直なＸ−Ｙ平面内で変位する。そして、投光部７４から出射された測距光が投光される撮影範囲内での位置が変化する。

このようにして直動モータ５６、５８により測距モジュール４２を変位させ、投光部７４及び受光部７６の位置を上述のようにＡＦエリア操作部１４によって指定されたＡＦエリアの範囲（位置）に応じて変更することによって、ＡＦエリア内の被写体に投光部７４からの測距光を投光することができ、三角測距方式のＡＦの対象をＡＦエリア内の被写体に設定することができる。

次にＣＰＵ４４におけるＡＦエリアの設定の処理手順について図３のフローチャートを用いて説明する。ＣＰＵ４４は電源投入後、所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、以下のステップＳ１２〜ステップＳ２０までの処理を繰り返し実行する。まず、ＡＦエリア設定以外の処理を実行する（ステップＳ１２）。続いて、ＡＦエリア情報、即ち、ＡＦエリアの範囲を決めるＡＦエリアの位置、大きさの情報をＡＦエリア操作部１４から受信する（ステップＳ１４）。そして、そのＡＦエリア情報により指定されたＡＦエリアの範囲が現時点で設定されているＡＦエリアの範囲（前回指定されたＡＦエリアの範囲）に対して変化したか否かを判定する（ステップＳ１６）。ＮＯと判定した場合には、ＡＦエリアを変更するためのステップＳ１８、Ｓ２０の処理を行うことなくステップＳ１２の処理に戻る。

一方、ステップＳ１６においてＹＥＳと判定した場合には、ＡＦエリアの範囲（位置及び大きさ）をＡＦエリア操作部１４から新たに指定された範囲に変更し、ＡＦ信号処理部４６にその変更した新たなＡＦエリアの範囲（位置及び大きさ）を指定する（ステップＳ１８）。続いて、直動モータ５６、５８を制御し、測距モジュール４２の位置（投光部７４及び受光部７６の位置）を新たなＡＦエリアの範囲（位置）に対応する位置に変更する（ステップＳ２０）。

以上のステップＳ１２からステップＳ２０までの処理を繰り返すことによって、コントラスト方式のＡＦ及び三角測距方式のＡＦの対象が、ＡＦエリア操作部１４によって指定されてＡＦエリア内の被写体に設定、変更される。

以上、上記実施の形態では、コントラスト方式のＡＦとアクティブ型三角測距方式のＡＦとを組み合わせて自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムについて説明したが、コントラスト方式のＡＦと組み合わせるＡＦの測距方式がアクティブ型三角測距方式以外のアクティブ型またはパッシブ型の測距方式であっても本発明を適用できる。アクティブ型の測距方式を適用する場合、一般に上記実施の形態の三角測距方式と同様に投光部と受光部を有しており、それらの投光部と受光部を図１及び図２で示した三角測距方式用の測距モジュール４２と同様の測距モジュールに設置し、その測距モジュールを図１及び図２で示したのと同様に光軸と垂直なＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に移動可能にする。

一方、パッシブ型の測距方式を適用する場合、一般に受光部のみを有しており、その受光部を図１及び図２で示した三角測距方式用の測距モジュール４２と同様の測距モジュールに設置し、その測距モジュールを図１及び図２で示したのと同様に光軸と垂直なＸ方向（水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に移動可能にする。また、パッシブ方式の場合、可視光領域の波長の被写体光を上記受光部で受光するのが一般的であり、この場合には、例えば、図１及び図２に示したプリズム３６の反射面３８をハーフミラー面としてＡＦ用ＣＣＤ４０に入射する被写体光を測距モジュールの受光部に分岐させるようにすればよい。パッシブ方式の測距方式として２重像合致方式が良く知られているが、２重像合致方式では、受光素子アレリを備えた２つの受光部が例えば水平方向に測距モジュールに配置される。

また、上記実施の形態では、コントラスト方式のＡＦにおいて撮影画像のコントラストを検出するための映像信号をＡＦ用に設けたＡＦ用ＣＣＤ４０から取得するようにしたが、ＡＦ用ＣＣＤ４０を使用することなく、カメラ本体１２のＣＣＤ２０Ａ〜２０Ｃにより得られた映像信号を取得し、その映像信号から撮影画像のコントラストを検出するようにしてもよい。

また、本発明はテレビカメラに限らず、コントラスト方式のオートフォーカスを使用するカメラにおいて適用できる。

図１は、本発明が適用されるオートフォーカスシステムの全体構成を示したブロック図である。 図２は、測距モジュールと直動モータの構成及び測距モジュールまでの撮影レンズの光路の概略構成を示した斜視図である。 図３は、ＣＰＵにおけるＡＦエリアの設定の処理手順を示したフローチャートである。

符号の説明

１０…レンズ装置、１２…カメラ本体、１４…ＡＦエリア操作部、１６…ビューファインダ、１８…３色分解光学系、２０Ａ〜２０Ｃ…ＣＣＤ、２２…フォーカスレンズ、２４…ズームレンズ、２６…アイリス、２８…マスターレンズ、３０…ハーフミラー、３２…ＡＦマスターレンズ、３４…全反射ミラー、３６…プリズム、３８…反射面、４０…ＡＦ用ＣＣＤ、４２…測距モジュール、４４…ＣＰＵ、４６…コントラストＡＦ信号処理部（ＡＦ信号処理部）、４８…測距回路、５０、５２…ドライバ、５４、５６、５８…モータ、６０…Ｘスイッチ、６２…Ｙスイッチ、７０…光学ユニット、７２…基板、７２Ａ、７２Ｂ…連結部、７４…投光部、７６…受光部、８０、９０…ヨーク、８２、９２…ボイスコイル、８４、９４…可動部、８６、９６…ガイド棒

Claims (5)

1. 撮影レンズを介して撮影される全撮影範囲のうちＡＦの対象範囲であるＡＦエリア内の被写体までの距離を測距する測距手段と、前記測距手段により検出された測距値に基づいてオートフォーカスの制御を実行し、前記被写体に自動でピントを合わせるＡＦ制御手段とを備えたオートフォーカスシステムであって、
   前記撮影レンズの光路からオートフォーカス用に分岐されたＡＦ用光路と、
   前記ＡＦ用光路に配置されると共に、前記測距手段の光学素子を備えた測距モジュールと、
   前記測距モジュールを前記ＡＦ用光路の光軸に対して垂直な面内で移動させる駆動手段と、
   前記ＡＦエリアの範囲を指定するＡＦエリア指定手段と、
   前記測距モジュールを前記駆動手段により移動させて、前記測距手段により測距する被写体が前記ＡＦエリア指定手段により指定されたＡＦエリア内の被写体となるように前記測距モジュールの位置を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
2. 前記撮影レンズを介して撮影される全撮影範囲のうち前記ＡＦエリア内の被写体のコントラストを検出するコントラスト検出手段を備え、前記ＡＦ制御手段は、前記焦点評価値検出手段により検出されたコントラストの評価値及び／又は前記測距手段により検出された測距値に基づいてオートフォーカスの制御を実行し、前記被写体に自動でピントを合わせ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. 前記コントラスト検出手段は、前記ＡＦ用光路に導かれた被写体光により被写体を撮像して該被写体のコントラストを検出することを特徴とする請求項２のオートフォーカスシステム。
4. 前記測距手段の測距方式は、三角測距方式であり、前記測距モジュールの光学素子は、測距光を発光する発光素子と、測距光を受光する受光素子であ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。
5. 前記測距手段の測距方式は、２重像合致方式であり、前記測距モジュールの光学素子は、被写体からの被写体光を受光する受光素子であ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。
   

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