JP2007065593A - Autofocus system - Google Patents

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Kazumichi Tsuchiya
主道 土屋
Masayuki Terajima
正之 寺島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autofocus system capable of using an AF imager, having imaging surfaces whose optical path lengths are appropriately different from each other for AF, having no relation to a recording/reproducing image. <P>SOLUTION: Object light made incident on a photographic lens 50 branches off the optical path of the optical axis O for guiding to an image CCD 60 for a camera body 56 to an AF optical path of an optical axis O' at a half mirror 52. On the AF optical path, an AF CCD 32 having two imaging surfaces having different optical path length is arranged, and the object light guided to the AF optical path is imaged on the two imaging surfaces of the AF CCD 32. The AF control of the photographic lens 50 is carried out, based on the contrast of respective images imaged on the two imaging surfaces. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はオートフォーカスシステムに係り、特に光路長差方式のオートフォーカス（ＡＦ）に用いたオートフォーカスシステムに関する。   The present invention relates to an autofocus system, and more particularly, to an autofocus system used for optical path length difference autofocus (AF).

放送用テレビカメラの採用されるオートフォーカス（ＡＦ）としてはコントラスト方式が一般的である。コントラスト方式のＡＦでは、カメラで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、その抽出された信号に基づいて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）となるように例えば山登り方式と呼ばれる方法により撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズ群）が制御される。   A contrast method is generally used as an autofocus (AF) adopted by a broadcast television camera. In contrast AF, a high frequency component signal is extracted from a video signal obtained by a camera, and a focus evaluation value for evaluating the level of contrast is obtained based on the extracted signal. Then, the focus (focus lens group) of the photographing lens is controlled by a method called a hill-climbing method, for example, so that the focus evaluation value becomes a peak (maximum).

また、コントラスト方式のＡＦでは、フォーカスを微小に変動させるワブリングによってピント状態（前ピン、後ピン、又は、合焦）を検出し、フォーカスの動作方向等を決めているが、ワブリングを行うとそれによる焦点変動が画面上で認識されてしまう可能性があり、また、高速で移動する被写体に対して正確にピントを合わせることができない等の特に放送用の撮影では好ましくない欠点があった。   In contrast AF, the focus state (front pin, rear pin, or in-focus) is detected by wobbling that fluctuates the focus slightly, and the operating direction of the focus is determined. There is a possibility that the variation in focus due to the movement may be recognized on the screen, and there is a disadvantage that is not preferable particularly in broadcasting photography such as being unable to focus accurately on a subject moving at high speed.

このような欠点を解消する方法として、例えば特許文献１に示されているようなシステムを用いることが考えられる。これによれば、入射する被写体光に対して光路長差を有する２つの撮像面が近接して配置され、各撮像面によって撮像された各画像のコントラスト（焦点評価値）が検出される。これらのコントラストを比較することによってワブリングを行うことなくピント状態が検出され、これに基づいて撮影レンズのフォーカスがベストピントとなるように制御される。尚、このように光路長差を有する複数の撮像面により撮像した画像のコントラストに基づいてフォーカス調整を自動で行う方式を本明細書では光路長差方式というものとする。   As a method for solving such a drawback, for example, it is conceivable to use a system as disclosed in Patent Document 1. According to this, two imaging surfaces having a difference in optical path length with respect to incident subject light are arranged close to each other, and the contrast (focus evaluation value) of each image captured by each imaging surface is detected. By comparing these contrasts, the focus state is detected without wobbling, and based on this, the focus of the photographing lens is controlled to be the best focus. Note that a method of automatically performing focus adjustment based on the contrast of images picked up by a plurality of image pickup surfaces having optical path length differences is referred to as an optical path length difference method in this specification.

また、特許文献１では１つの撮像素子の撮像面を１水平ラインごとに所定光路長差分だけ光学的に光軸方向の前後にずらすことによって光路長差を有する２つの撮像面を１つの撮像素子によって配置できるようにしている。一方、特許文献２のように別体の撮像素子を用いて光路長差を有する２つの撮像面を配置するようにしたものも提案されている。これによれば、撮影レンズに入射した被写体光を各撮像素子の撮像面に分割する手段が撮影レンズの光学系内等に配置される。特許文献１では、ピント状態を検出するためのＡＦ用の画像を撮像するためのＡＦ用撮像素子と、記録又は再生用としての本来の画像（映像）を撮像するための映像用撮像素子とは同一のものであるが、特許文献２では、ＡＦ用撮像素子と映像用撮像素子とは別々の撮像素子とすることもできる。
特公平７−６０２１１号公報 特開２００４−２１２４５８号公報 Further, in Patent Document 1, two imaging surfaces having optical path length differences are optically shifted back and forth in the optical axis direction by a predetermined optical path length difference for each horizontal line for each horizontal line. Can be arranged by. On the other hand, there has also been proposed a technique in which two image pickup surfaces having optical path length differences are arranged using separate image pickup elements as in Patent Document 2. According to this, the means for dividing the subject light incident on the photographic lens into the imaging surfaces of the respective imaging elements is arranged in the optical system of the photographic lens. In Patent Document 1, an AF image sensor for capturing an AF image for detecting a focus state and a video image sensor for capturing an original image (video) for recording or reproduction are described. Although they are the same, in Patent Document 2, the AF image sensor and the video image sensor can be separate image sensors.
Japanese Patent Publication No. 7-60211 JP 2004-212458 A

ところで、特許文献１の場合、映像用撮像素子に光路長の異なる複数の撮像面を形成することによって映像用撮像素子をＡＦ用撮像素子としても併用している。その場合に、映像用撮像素子として撮像された画像が撮像面の光路長差に影響を受けないようにする必要があるため、光路長差は撮影レンズの焦点深度の範囲内に制限される。一方、ＡＦ用撮像素子としては、光路長差があまりに小さいと、各光路長の撮像面で撮像された画像のコントラストの差が現れ難くなるため、ある程度の大きさが必要となる。しかしながら、光路長差が焦点深度の範囲内に制限されると、ＡＦ用撮像素子として必要な光路長差が得られず、ピント状態を適切に検出することができないという問題があった。   By the way, in the case of Patent Document 1, the image pickup device for video is also used as an AF image pickup device by forming a plurality of image pickup surfaces having different optical path lengths on the image pickup device for video. In this case, since it is necessary to prevent the image captured as the image pickup device from being affected by the optical path length difference on the imaging surface, the optical path length difference is limited within the range of the focal depth of the photographing lens. On the other hand, if the optical path length difference is too small, the AF imaging element needs to have a certain size because a difference in contrast between images picked up on the imaging surfaces of the respective optical path lengths hardly appears. However, when the optical path length difference is limited within the range of the depth of focus, there is a problem that the optical path length difference necessary for the AF imaging element cannot be obtained, and the focus state cannot be detected appropriately.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、光路長差方式のオートフォーカスにおいて、１つの撮像素子を光路長の異なる複数の撮像面を有するＡＦ用撮像素子として使用すると共に、記録又は再生用の画像とは無関係にＡＦ用として適切な光路長差の撮像面を有するＡＦ用撮像素子を使用することができる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。   The present invention has been made in view of such circumstances. In an optical path length difference type autofocus, one image sensor is used as an AF image sensor having a plurality of image pickup surfaces having different optical path lengths, and is recorded or recorded. An object of the present invention is to provide an autofocus system that can use an AF imaging element having an imaging surface with an appropriate optical path length difference for AF regardless of a reproduction image.

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、記録又は再生用の画像を結像する撮影光学系の光路からオートフォーカス用の被写体光を分岐してオートフォーカス用の画像を結像するＡＦ用光学系と、前記ＡＦ用光学系により結像された画像を撮像する撮像素子であって、１つの撮像素子において光路長が異なる複数の撮像面を有すると共に、前記ＡＦ用光学系の焦点深度が最小となっている状態において、少なくともいずれかの撮像面に対して前記焦点深度よりも大きな光路長差となる撮像面を有するＡＦ用撮像素子と、前記撮像素子の複数の撮像面により取得された画像のコントラストに基づいて、合焦状態となるように前記撮像光学系のフォーカス制御を行うＡＦ制御手段と、を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the object, an autofocus system according to claim 1 divides autofocus subject light from an optical path of a photographing optical system that forms an image for recording or reproduction, and the image for autofocus. And an image pickup device for picking up an image formed by the AF optical system, the image pickup device having a plurality of image pickup surfaces having different optical path lengths, In a state where the depth of focus of the optical system is minimized, an AF imaging device having an imaging surface with an optical path length difference larger than the focal depth with respect to at least one imaging surface, and a plurality of the imaging devices AF control means for performing focus control of the imaging optical system so as to be in focus based on the contrast of the image acquired by the imaging surface, That.

本発明によれば、光路長差の異なる撮像面を有する１つの撮像素子を光路長差方式のＡＦ用撮像素子として使用すると共に、記録又は再生用の画像を撮像する映像用撮像素子とは異なる撮像素子をＡＦ用撮像素子として使用するため、ＡＦ用として適切な光路長差の撮像面を有するＡＦ用撮像素子を用いることができる。ＡＦ用撮像素子が、少なくともいずれかの撮像面に対してＡＦ用光学系の最小の焦点深度よりも大きな光路長差となる撮像面を有していると、それら一対の撮像面により取得した画像のコントラストの差がＡＦにおけるピント状態の判断にとって十分なものとなり、ＡＦによるフォーカス制御を適切に行うことができる。   According to the present invention, one image pickup device having an image pickup surface with a different optical path length difference is used as an AF image pickup device of an optical path length difference method, and is different from a video image pickup device for picking up an image for recording or reproduction. Since the imaging device is used as an AF imaging device, an AF imaging device having an imaging surface with an optical path length difference suitable for AF can be used. If the AF imaging element has an imaging surface that has an optical path length difference that is larger than the minimum depth of focus of the AF optical system with respect to at least one of the imaging surfaces, an image acquired by the pair of imaging surfaces The contrast difference is sufficient for the determination of the focus state in AF, and focus control by AF can be performed appropriately.

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ＡＦ用撮像素子は、光路長が異なる３つ以上の複数の撮像面を有し、前記ＡＦ制御手段は、前記複数の撮像面のうちいずれか２つの撮像面からなる一対の撮像面により取得された画像のコントラストに基づいて前記フォーカス制御を行うと共に、該一対の撮像面として用いる撮像面を、所定の条件に基づいて変更することを特徴としている。   The autofocus system according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the AF imaging element has three or more imaging surfaces having different optical path lengths, and the AF control means The focus control is performed based on the contrast of an image acquired by a pair of imaging planes including any two imaging planes out of a plurality of imaging planes, and the imaging planes used as the pair of imaging planes are subjected to predetermined conditions. It is characterized by changing based on.

本発明によれば、ＡＦ用撮像素子において光路長が異なる３以上の撮像面を有する場合に、フォーカス制御で実際に使用する画像を取得するための一対の撮像面を、条件に応じて適切な光路長差の撮像面に変更することができる。   According to the present invention, when the AF image pickup device has three or more image pickup surfaces having different optical path lengths, a pair of image pickup surfaces for acquiring an image that is actually used in focus control is appropriately selected according to conditions. It can change to the imaging surface of a difference in optical path length.

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ＡＦ制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離が所定の基準値未満の場合と該基準値以上の場合とで前記一対の撮像面として用いる撮像面を変更し、前記複数の撮像面のうち前記焦点距離が所定の基準値未満の場合には光路長差が小さい２つの撮像面を前記一対の撮像面として用い、前記焦点距離が前記基準値以上の場合には光路長差が大きい２つの撮像面を前記一対の撮像面として用いることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the autofocus system according to the second aspect of the present invention, wherein the AF control means is configured to perform a case where a focal length of the photographing optical system is less than a predetermined reference value and a case where the focal length is greater than the reference value. The imaging surfaces used as the pair of imaging surfaces are changed, and when the focal length is less than a predetermined reference value among the plurality of imaging surfaces, two imaging surfaces having a small optical path length difference are used as the pair of imaging surfaces. When the focal length is equal to or greater than the reference value, two imaging surfaces having a large optical path length difference are used as the pair of imaging surfaces.

本発明は、請求項２の発明においてフォーカス制御で実際に使用する一対の撮像面を変更する条件の一態様を示したもので、撮影光学系の焦点距離に応じて変更する場合を示している。   The present invention shows one aspect of a condition for changing a pair of imaging surfaces actually used in focus control in the invention of claim 2, and shows a case of changing according to the focal length of the photographing optical system. .

請求項４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ＡＦ制御手段は、所定の２つの撮像面を前記一対の撮像面として用いている場合に、該２つの撮像面により得られる画像間でのコントラストの差が不十分な場合に、該２つの撮像面の光路長差よりも大きくなる２つの撮像面を前記一対の撮像面として変更することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the autofocus system according to the second aspect, wherein the AF control means uses the two imaging surfaces when the two predetermined imaging surfaces are used as the pair of imaging surfaces. When the difference in contrast between images obtained by the above is insufficient, the two imaging surfaces that are larger than the optical path length difference between the two imaging surfaces are changed as the pair of imaging surfaces.

本発明は、請求項２の発明においてフォーカス制御で実際に使用する一対の撮像面を変更する条件の一態様を示したもので、一対の撮像面により取得した画像のコントラストの差が不十分でピント状態が判断できないような場合に、それらの撮像面よりも光路長差の大きい撮像面に変更する場合を示している。   The present invention shows one aspect of the condition for changing the pair of imaging surfaces actually used in the focus control in the invention of claim 2, and the difference in contrast between images acquired by the pair of imaging surfaces is insufficient. In the case where the focus state cannot be determined, a case where the imaging surface is changed to an imaging surface having a larger optical path length difference than those imaging surfaces is shown.

本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、光路長差方式のオートフォーカスにおいて、１つの撮像素子を光路長の異なる複数の撮像面を有するＡＦ用撮像素子として使用すると共に、記録又は再生用の画像とは無関係にＡＦ用として適切な光路長差の撮像面を有するＡＦ用撮像素子を使用することができる。   According to the autofocus system of the present invention, in an optical path length difference type autofocus, one image sensor is used as an AF image sensor having a plurality of imaging surfaces having different optical path lengths, and an image for recording or reproduction is used. Regardless of the AF, it is possible to use an AF imaging element having an imaging surface with an appropriate optical path length difference for AF.

以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスを実施するための最良の形態について詳説する。   Hereinafter, the best mode for carrying out autofocus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明のオートフォーカスシステムが適用されたレンズシステムの構成を示したブロック図である。同図のレンズシステムは、例えば放送用テレビカメラのカメラ本体（カメラヘッド）にマウントによって装着される撮影レンズ（撮影光学系）と、撮影レンズを制御する制御系とから構成されている。尚、撮影レンズと、一部を除く制御系とは一体化されたレンズ装置として構成されている場合や、撮影レンズと制御系とが別体の装置として構成される場合等のようにシステムを構成する装置の形態はどのようなものでもよい。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a lens system to which the autofocus system of the present invention is applied. The lens system shown in FIG. 1 includes, for example, a shooting lens (shooting optical system) mounted on a camera body (camera head) of a broadcast television camera by a mount, and a control system that controls the shooting lens. It should be noted that the photographic lens and the control system except for a part are configured as an integrated lens device, or the photographic lens and the control system are configured as separate devices. Any type of apparatus may be used.

撮影レンズは、被写体の像をカメラ本体の撮像面に結ぶ撮影光学系であり、撮影レンズには各種固定のレンズ群の他に光軸方向に移動可能なレンズ群として、同図に示すフォーカスレンズ（群）ＦＬやズームレンズ（群）ＺＬが配置されている。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）が変わり、ズームレンズＺＬが移動すると、像倍率（焦点距離）が変わる。また、撮影レンズには絞り値を変更するために開閉駆動される同図に示す絞りＩが配置されている。   The photographic lens is a photographic optical system that connects the image of the subject to the imaging surface of the camera body. The photographic lens is a focus lens shown in the figure as a lens group movable in the optical axis direction in addition to various fixed lens groups. A (group) FL and a zoom lens (group) ZL are arranged. When the focus lens FL moves, the focus position (subject distance) changes, and when the zoom lens ZL moves, the image magnification (focal distance) changes. Further, the photographing lens is provided with a diaphragm I shown in the figure which is driven to open and close in order to change the diaphragm value.

レンズシステムの制御系は、ＣＰＵ１０、アンプＦＡ、ＺＡ、ＩＡ、モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭ、フォーカスデマンド１８、ズームデマンド２０、ＡＦ回路３０等から構成されている。ＣＰＵ１０は、システム全体を統括制御しており、ＣＰＵ１０からＤ／Ａ変換器１２を介して各アンプＦＡ、ＺＡ、ＩＡに駆動信号が出力されると、各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭがその駆動信号の値（電圧）に応じた回転速度で駆動される。各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭは、上記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に連結しており、各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭの駆動と共に、フォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩが駆動される。各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭの出力軸にはそれらの回転位置に応じた電圧信号を出力するポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＩＰが連結されており、各ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＩＰからの電圧信号は、フォーカスレンズＦＬの位置、ズームレンズＺＬの位置、絞りＩの位置を示す信号としてＡ／Ｄ変換器１４を介してＣＰＵ１０に与えられる。従って、ＣＰＵ１０から各アンプＦＡ、ＺＡ、ＩＡに与えられる駆動信号によって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の位置又は動作速度が所望の状態に制御される。   The control system of the lens system includes a CPU 10, amplifiers FA, ZA, IA, motors FM, ZM, IM, focus demand 18, zoom demand 20, AF circuit 30 and the like. The CPU 10 performs overall control of the entire system. When drive signals are output from the CPU 10 to the amplifiers FA, ZA, and IA via the D / A converter 12, the motors FM, ZM, and IM receive the drive signals. It is driven at a rotation speed corresponding to the value (voltage). The motors FM, ZM, and IM are connected to the focus lens FL, zoom lens ZL, and diaphragm I of the photographing lens. The motors FM, ZM, and IM are driven together with the focus lens FL, zoom lens ZL, and diaphragm I. Is driven. Potentiometers FP, ZP, and IP that output voltage signals corresponding to their rotational positions are connected to the output shafts of the motors FM, ZM, and IM. The voltage signals from the potentiometers FP, ZP, and IP are A signal indicating the position of the lens FL, the position of the zoom lens ZL, and the position of the stop I is given to the CPU 10 via the A / D converter 14. Accordingly, the positions or operating speeds of the focus lens FL, zoom lens ZL, and diaphragm I of the photographing lens are controlled to a desired state by drive signals given from the CPU 10 to the amplifiers FA, ZA, and IA.

フォーカスデマンド１８やズームデマンド２０は、撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズＦＬ）やズーム（ズームレンズＺＬ）の目標となる位置や移動速度をマニュアル操作で指定するマニュアル操作部材を備えたコントローラである。フォーカスデマンド１８は、シリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）２２、２４を通じてＣＰＵ１０とシリアル通信により接続され、ズームデマンド２０は、Ａ／Ｄ変換器１４を介してＣＰＵ１０と接続されている。   The focus demand 18 and the zoom demand 20 are controllers provided with a manual operation member that manually designates a target position and moving speed of the focus (focus lens FL) and zoom (zoom lens ZL) of the photographing lens. The focus demand 18 is connected to the CPU 10 by serial communication via serial communication interfaces (SCI) 22 and 24, and the zoom demand 20 is connected to the CPU 10 via the A / D converter 14.

詳細は後述するが本レンズシステムでは、フォーカス制御をマニュアルフォーカス（ＭＦ）と、オートフォーカス（ＡＦ）のいずれかで行うことが可能であり、ＭＦの制御時においては、フォーカスデマンド１８でのマニュアル操作部材の操作に従ってフォーカス制御が行われる。ＭＦの制御時にフォーカスデマンド１８のマニュアル操作部材を操作すると、例えば、その操作部材の位置に対応したフォーカスの目標位置を指定するフォーカス指令信号がＣＰＵ１０に与えられる。ＣＰＵ１０は、フォーカスの位置がそのフォーカス指令信号により指定された目標位置となるようにアンプＦＡに出力する駆動信号によりモータＦＭを制御してフォーカスレンズＦＬの位置を制御する。尚、一般にＭＦの制御ではフォーカスデマンド１８から与えられる目標位置に従ってフォーカスレンズＦＬの位置制御が行われるが、フォーカスデマンド１８から目標の移動速度が与えられ、それに従ってフォーカスレンズＦＬの速度制御を行うことも可能である。   Although details will be described later, in this lens system, focus control can be performed by either manual focus (MF) or autofocus (AF). During the MF control, manual operation with the focus demand 18 is possible. Focus control is performed according to the operation of the member. When the manual operation member of the focus demand 18 is operated during the MF control, for example, a focus command signal for designating a focus target position corresponding to the position of the operation member is given to the CPU 10. The CPU 10 controls the position of the focus lens FL by controlling the motor FM with a drive signal output to the amplifier FA so that the focus position becomes the target position specified by the focus command signal. In general, in the MF control, the position of the focus lens FL is controlled according to the target position given from the focus demand 18, but the target moving speed is given from the focus demand 18, and the speed control of the focus lens FL is performed accordingly. Is also possible.

ズームデマンド２０のマニュアル操作部材を操作した場合には、例えば、その操作部材の位置に対応したズームの目標の移動速度を指定するズーム指令信号がＣＰＵ１０に与えられる。ＣＰＵ１０は、ズームの移動速度がそのズーム指令信号により指定された目標の移動速度となるようにアンプＺＡに出力する駆動信号によりモータＺＭを制御してズームレンズＺＬの移動速度を制御する。尚、一般にズーム制御ではズームデマンド２０から与えられる目標の移動速度に従ってズームレンズＺＬの速度制御が行われるが、ズームデマンド２０から目標位置が与えられ、それに従ってズームレンズＺＬの位置制御を行うことも可能である。   When a manual operation member of the zoom demand 20 is operated, for example, a zoom command signal for designating a zoom target moving speed corresponding to the position of the operation member is given to the CPU 10. The CPU 10 controls the moving speed of the zoom lens ZL by controlling the motor ZM with a drive signal output to the amplifier ZA so that the moving speed of the zoom becomes the target moving speed specified by the zoom command signal. In general, in zoom control, the speed control of the zoom lens ZL is performed according to the target moving speed given from the zoom demand 20, but the target position is given from the zoom demand 20 and the position control of the zoom lens ZL may be performed accordingly. Is possible.

図示しないカメラ本体からは、絞りＩの目標位置を指定するアイリス指令信号がＣＰＵ１０に与えられるようになっており、ＣＰＵ１０は絞りの位置（開閉度）がそのアイリス指令信号により指定された目標位置となるようにアンプＩＡに出力する駆動信号によりモータＩＭを制御し絞りＩの位置を制御する。   A camera body (not shown) is configured to provide an CPU with an iris command signal for designating the target position of the iris I. The CPU 10 determines that the iris position (opening / closing degree) is the target position designated by the iris command signal. The motor IM is controlled by the drive signal output to the amplifier IA so that the position of the diaphragm I is controlled.

ＡＦ回路３０は、画像のコントストを示す焦点評価値を検出する回路であり、ＡＦ制御時において、ＡＦ回路３０によって検出された焦点評価値の情報がＡＦ回路３０からＣＰＵ１０に与えられるようになっている。ＣＰＵ１０は、ＡＦ制御時において、ＡＦ回路３０から得られる焦点評価値の情報に基づいて撮影レンズが合焦状態となるようにアンプＦＡに出力する駆動信号によりモータＦＭを制御してフォーカスレンズＦＬを制御する。   The AF circuit 30 is a circuit that detects a focus evaluation value indicating the image contrast, and information on the focus evaluation value detected by the AF circuit 30 is given from the AF circuit 30 to the CPU 10 during AF control. Yes. At the time of AF control, the CPU 10 controls the motor FM with a drive signal output to the amplifier FA so that the photographing lens is brought into focus based on the focus evaluation value information obtained from the AF circuit 30 to control the focus lens FL. Control.

ＡＦ回路３０は、ＡＦ用撮像素子（ＡＦ用ＣＣＤ）３２、Ａ／Ｄ変換器３４、ゲート回路３６、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３８、加算回路４０Ａ、４０Ｂ、ＡＦ用ＣＰＵ４２等から構成される。ＡＦ用ＣＣＤ３２は、カメラ本体に搭載されたＣＣＤとは別に設けられている。カメラ本体のＣＣＤは、記録又は再生用の本来の映像（画像）を撮影するためのＣＣＤ（以下、映像用ＣＣＤという）であるのに対し、ＡＦ用ＣＣＤ３２はＡＦ専用に設けられたＣＣＤであり、例えば、撮影レンズの光学系に配置される。   The AF circuit 30 includes an AF image sensor (AF CCD) 32, an A / D converter 34, a gate circuit 36, a high-pass filter (HPF) 38, adder circuits 40A and 40B, an AF CPU 42, and the like. The AF CCD 32 is provided separately from the CCD mounted on the camera body. The CCD of the camera body is a CCD for photographing an original video (image) for recording or reproduction (hereinafter referred to as video CCD), whereas the AF CCD 32 is a CCD provided exclusively for AF. For example, it is arranged in the optical system of the photographing lens.

ここで図２を用いて撮影レンズの全体構成の概略と共にＡＦ用ＣＣＤ３２の配置及び構造について説明する。撮影レンズ５０の光軸Ｏには、上記フォーカスレンズ（群）ＦＬ、上記ズームレンズ（群）ＺＬ、上記アイリスＩ、前側リレーレンズＲＡ及び後側リレーレンズＲＢからなるリレーレンズ（リレー光学系）等が順に配置されている。撮影レンズ５０に入射した被写体光はこれらのレンズ群を通過してカメラ本体５６に入射する。カメラ本体５６には、撮影レンズ５０から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５８と、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用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の映像用ＣＣＤを同図に示すように１つの映像用ＣＣＤ６０で表す。映像用ＣＣＤ６０の撮像面に入射した被写体光は、映像用ＣＣＤ６０によって光電変換されてカメラ本体５６の内の所定の信号処理回路によって記録又は再生用の映像信号が生成される。   Here, the arrangement and structure of the AF CCD 32 will be described with reference to FIG. On the optical axis O of the photographing lens 50, the focus lens (group) FL, the zoom lens (group) ZL, the iris I, the relay lens (relay optical system) including the front relay lens RA and the rear relay lens RB, etc. Are arranged in order. The subject light incident on the photographic lens 50 passes through these lens groups and enters the camera body 56. The camera main body 56 includes a color separation optical system 58 that separates the subject light incident from the photographing lens 50 into three wavelengths of red (R), green (G), and blue (B), and each color separated color. An image CCD for each of R, G, and B for picking up an image of the subject light is arranged. Incidentally, R, G, and B image CCDs arranged at positions of optically equivalent optical path lengths are represented by one image CCD 60 as shown in FIG. The subject light incident on the imaging surface of the video CCD 60 is photoelectrically converted by the video CCD 60 and a video signal for recording or reproduction is generated by a predetermined signal processing circuit in the camera body 56.

一方、撮影レンズ５０のリレー光学系の前側リレーレンズＲＡと後側リレーレンズＲＢとの間には、ハーフミラー５２が配置されている。このハーフミラー５２によって、撮影レンズ５０の光路が２つに分岐される。撮影レンズ５０に入射した被写体光のうち、ハーフミラー５２を透過した被写体光は、上述のように光軸Ｏの光路に沿ってカメラ本体５６へと導かれる。ハーフミラー５２で反射した被写体光は、上記光軸Ｏに略垂直な光軸Ｏ′の光路（ＡＦ用光路）へと導かれる。   On the other hand, a half mirror 52 is disposed between the front relay lens RA and the rear relay lens RB of the relay optical system of the photographing lens 50. The half mirror 52 divides the optical path of the taking lens 50 into two. Of the subject light incident on the photographic lens 50, the subject light transmitted through the half mirror 52 is guided to the camera body 56 along the optical path of the optical axis O as described above. The subject light reflected by the half mirror 52 is guided to the optical path (AF optical path) of the optical axis O ′ substantially perpendicular to the optical axis O.

ＡＦ用光路には、上記後側リレーレンズＲＢと同等のリレーレンズＲＢ′とミラー５４と、上記ＡＦ用ＣＣＤ３２が配置されている。ハーフミラー５２で反射してＡＦ用光路へと導かれた被写体光は、リレーレンズＲＢ′を通過した後、ミラー５４で反射してＡＦ用ＣＣＤ３２の撮像面に入射する。   In the AF optical path, a relay lens RB ′ equivalent to the rear relay lens RB, a mirror 54, and the AF CCD 32 are disposed. The subject light reflected by the half mirror 52 and guided to the AF optical path passes through the relay lens RB ′, and then is reflected by the mirror 54 and enters the imaging surface of the AF CCD 32.

ここで、ＡＦ用光路へと導かれる被写体光は、ハーフミラー５２によって分岐されるまでの光学系と、ＡＦ用光路の光学系とからなるＡＦ用光学系によって結像され、そのＡＦ用光学系の特性は、映像用ＣＣＤ６０の撮像面に被写体光を結像する光軸Ｏ上の撮影光学系の特性と一致するように構成されている。また、ＡＦ用光学系は、フォーカスレンズＦＬとズームレンズＺＬを含むため、光軸Ｏ上の撮影光学系と連動して焦点位置や焦点距離が変更される。   Here, the subject light guided to the AF optical path is imaged by an AF optical system composed of an optical system that is branched by the half mirror 52 and an optical system of the AF optical path, and the AF optical system. These characteristics are configured to coincide with the characteristics of the photographing optical system on the optical axis O that forms the subject light on the imaging surface of the image CCD 60. Since the AF optical system includes the focus lens FL and the zoom lens ZL, the focal position and the focal distance are changed in conjunction with the photographing optical system on the optical axis O.

ＡＦ用ＣＣＤ３２は、カラー映像を撮像するものである必要はないため、本実施の形態では、白黒の映像を撮像するＣＣＤが使用されている。ＡＦ用ＣＣＤ３２における各画素の受光素子（フォトダイオード）の受光面によって形成される撮像面は、光路長差を有する（光路長が異なる）２つの撮像面によって形成されている。図３は、ＡＦ用ＣＣＤ３２の撮像面において、光路長差を有する２つの撮像面の画素領域を示した図である。同図において白で示した画素領域７０と、黒で示した画素領域７２は、それぞれ同色の領域の画素が同じ光路長となる位置に受光素子（フォトダイオード）の受光面を有する領域であることを表している。これによれば、撮像面の各走査線（水平ライン）において、光路長の異なる２つの撮像面が交互に所定画素ずつ形成されている。また、垂直方向にも各水平ラインごとに光路長の異なる２つの撮像面が交互に形成されている。   Since the AF CCD 32 does not need to capture a color image, a CCD that captures a monochrome image is used in the present embodiment. The imaging surface formed by the light receiving surface of the light receiving element (photodiode) of each pixel in the AF CCD 32 is formed by two imaging surfaces having optical path length differences (different optical path lengths). FIG. 3 is a diagram showing pixel regions of two imaging surfaces having an optical path length difference on the imaging surface of the AF CCD 32. In the same figure, the pixel area 70 shown in white and the pixel area 72 shown in black are areas having the light receiving surface of the light receiving element (photodiode) at positions where the pixels of the same color area have the same optical path length. Represents. According to this, on each scanning line (horizontal line) on the imaging surface, two imaging surfaces having different optical path lengths are alternately formed at predetermined pixels. Also in the vertical direction, two imaging surfaces having different optical path lengths are alternately formed for each horizontal line.

このような撮像面の光路長差は、例えば、撮像面の前面に空気と屈折率が異なる透明媒質（例えばガラス）を配置すると共に、その透明媒質の厚みに光路長差に応じた差を設けることにより形成することができる。   The optical path length difference between the imaging surfaces is, for example, that a transparent medium (for example, glass) having a refractive index different from that of air is disposed on the front surface of the imaging surface, and a difference corresponding to the optical path length difference is provided in the thickness of the transparent medium. Can be formed.

図４は、ＡＦ用ＣＣＤ３２の構造を示した側面断面図である。同図に示すように半導体基板８０の表面に受光素子８２、８２、８２、…が所定間隔で配置されている。また、隣接する受光素子８２の間には電荷転送路等が形成されているが図では省略されている。半導体基板８０の前面（図中上面）には平坦化層８４が形成され、その平坦化層８４の前面に光路長を調整するためのカバーガラス（ガラス板）８６が配置される。   FIG. 4 is a side sectional view showing the structure of the AF CCD 32. As shown in the figure, light receiving elements 82, 82, 82,... Are arranged on the surface of the semiconductor substrate 80 at predetermined intervals. Further, a charge transfer path or the like is formed between adjacent light receiving elements 82, but is omitted in the drawing. A planarization layer 84 is formed on the front surface (upper surface in the drawing) of the semiconductor substrate 80, and a cover glass (glass plate) 86 for adjusting the optical path length is disposed on the front surface of the planarization layer 84.

このカバーガラス８６は、平坦なガラス板に例えばエッチングを施すことによって部分的に厚みが変えられており、光路長を長くする画素領域（例えば図３の白の領域７０）の前方部分は厚く、光路長を短くする画素領域（例えば図３の黒の領域７２）の前方部分は薄くなるように形成されている。これによって各画素の受光素子８２に入射する光の光路長がカバーガラス８６の厚みに応じて異なるため、光路長が異なる撮像面が１つのＣＣＤ撮像素子において形成されている。   The cover glass 86 is partially changed in thickness by, for example, etching a flat glass plate, and the front portion of the pixel region (for example, the white region 70 in FIG. 3) that increases the optical path length is thick. A front portion of a pixel region (for example, the black region 72 in FIG. 3) for shortening the optical path length is formed to be thin. As a result, the optical path length of the light incident on the light receiving element 82 of each pixel differs depending on the thickness of the cover glass 86, so that imaging surfaces having different optical path lengths are formed in one CCD imaging element.

尚、各画素の前方にマイクロレンズなどが配置される場合には、そのマイクロレンズの前方又は後方に図４のカバーガラス８６のようなガラス板を配置すればよい。また、１つのＣＣＤ撮像素子に光路長が異なる撮像面を形成するための構造は図４に示したものに限らない。   When a microlens or the like is disposed in front of each pixel, a glass plate such as the cover glass 86 in FIG. 4 may be disposed in front of or behind the microlens. Further, the structure for forming the imaging surfaces having different optical path lengths in one CCD imaging device is not limited to that shown in FIG.

また、光路長の異なる２つの撮像面の各々を形成する画素領域は、図３に示したような配置でなくてもよい。例えば図５に示すように各走査線上の画素を左右２つの領域の画素に分けて一方の領域（例えば白の領域７４）を光路長が長い領域とし、他方の領域（例えば黒の領域７６）を光路長が短い撮像面の領域としてもよい。   Further, the pixel regions forming each of the two imaging surfaces having different optical path lengths may not be arranged as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, the pixels on each scanning line are divided into left and right two regions, and one region (for example, white region 74) is used as the region having a long optical path length, and the other region (for example, black region 76). May be an area of the imaging surface with a short optical path length.

図６は、カメラ本体５６の映像用ＣＣＤ６０とＡＦ用ＣＣＤ３２の光路長差を有する２つの撮像面（以下、各撮像面を３２Ａ、３２Ｂとして示す）とを同一の光軸上に表した図である。同図に示すように、一方のＡＦ用ＣＣＤ３２の撮像面３２Ａに入射する被写体光の光路長は、他方の撮像面３２Ｂに入射する被写体光の光路長よりも短くなっており、映像用ＣＣＤ６０の撮像面に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。すなわち、一対の撮像面３２Ａ、３２Ｂは、それぞれ映像用ＣＣＤ６０の撮像面に対して前後等距離ｄの位置となるように配置されている。   FIG. 6 is a diagram showing two image pickup surfaces (hereinafter, each image pickup surface is shown as 32A and 32B) having optical path length differences between the image CCD 60 and the AF CCD 32 of the camera body 56 on the same optical axis. is there. As shown in the figure, the optical path length of the subject light incident on the imaging surface 32A of one AF CCD 32 is shorter than the optical path length of the subject light incident on the other imaging surface 32B. The optical path length of subject light incident on the imaging surface is set to be an intermediate length. That is, the pair of imaging surfaces 32 </ b> A and 32 </ b> B are arranged so as to be positioned at an equal distance d in the front-rear direction with respect to the imaging surface of the video CCD 60.

このように撮影レンズ５０に配置されたＡＦ用ＣＣＤ３２の一対の撮像面３２Ａ、３２Ｂによって、撮影レンズ５０に入射した被写体光を映像用ＣＣＤ６０の撮像面に対して前後の等距離の位置にそれぞれ撮像面を配置した場合と等価な映像信号が取得されるようになっている。   In this way, the pair of imaging surfaces 32A and 32B of the AF CCD 32 arranged on the photographing lens 50 captures the subject light incident on the photographing lens 50 at positions equidistant from each other on the imaging surface of the image CCD 60. A video signal equivalent to the case where the plane is arranged is acquired.

図１のＡＦ回路３０において、ＡＦ用ＣＣＤ３２の各撮像面３２Ａ、３２Ｂによって得られた映像信号（輝度信号）は、Ａ／Ｄ変換器３４によりデジタル信号に変換された後、ゲート回路３６に入力される。ゲート回路３６では、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば画面中央の矩形エリア）に対応する範囲内の映像信号が抽出される。これによって抽出されたＡＦエリア内の映像信号は続いてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３８に入力され、ＨＰＦ３８により高域周波数成分の信号のみが抽出される。   In the AF circuit 30 of FIG. 1, video signals (luminance signals) obtained by the imaging surfaces 32A and 32B of the AF CCD 32 are converted into digital signals by the A / D converter 34 and then input to the gate circuit 36. Is done. The gate circuit 36 extracts a video signal within a range corresponding to a predetermined AF area (for example, a rectangular area at the center of the screen) set within the shooting range (screen). The video signal in the AF area thus extracted is subsequently input to a high pass filter (HPF) 38, and only the high frequency component signal is extracted by the HPF 38.

ＨＰＦ３８によって抽出された高域周波数成分の信号は、撮像面３２Ａから得られたものは加算回路４０Ａによって、撮像面３２Ｂから得られたものは加算回路４０Ｂによって１フィールド分ずつ積算され、その積算値が１フィールドごとにＡＦ用ＣＰＵ４２によって読み取られる。   The signal of the high frequency component extracted by the HPF 38 is integrated by the addition circuit 40A for the signal obtained from the imaging surface 32A, and is integrated for each field by the addition circuit 40B for the signal obtained from the imaging surface 32B. Is read by the AF CPU 42 for each field.

このようにして各加算回路４０Ａ、４０Ｂから得られる積算値は、それぞれＡＦ用ＣＣＤ３２の各撮像面３２Ａ、３２Ｂで撮像された被写体画像のコントラストの高低を評価する値を示す。本明細書ではこの積算値を焦点評価値というものとする。また、撮像面３２Ａの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＡの焦点評価値、撮像面３２Ｂの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＢの焦点評価値というものとする。   The integrated values obtained from the adder circuits 40A and 40B in this way indicate values for evaluating the contrast level of the subject image captured by the imaging surfaces 32A and 32B of the AF CCD 32, respectively. In this specification, this integrated value is referred to as a focus evaluation value. Further, the focus evaluation value obtained from the video signal on the imaging surface 32A is referred to as the chA focus evaluation value, and the focus evaluation value obtained from the video signal on the imaging surface 32B is referred to as the chB focus evaluation value.

ＣＰＵ１０は、ＡＦ制御時においてこのようして得られたｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をＡＦ用ＣＰＵ４２からＳＣＩ２６を介して逐次取得し、それらの焦点評価値に基づいて映像用ＣＣＤ６０に対する撮影レンズのピント状態が合焦状態となるようにフォーカス制御（フォーカスレンズＦＬの制御）を行う。   The CPU 10 sequentially acquires the focus evaluation values of chA and chB obtained in this way during the AF control from the AF CPU 42 via the SCI 26, and focuses the photographing lens with respect to the image CCD 60 based on the focus evaluation values. Focus control (control of the focus lens FL) is performed so that the state becomes the in-focus state.

ここで、撮影レンズのピント状態は、次のような原理で検出することができる。図７は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズＦＬの位置（フォーカス位置）、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置と焦点評価値との関係を例示した図である。図中実線で示す曲線Ａ、Ｂは、それぞれＡＦ用ＣＣＤ３２の各撮像面３２Ａ、３２Ｂから得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。一方、図中点線で示す曲線Ｃは、映像用ＣＣＤ６０から得られた映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合の焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。   Here, the focus state of the photographing lens can be detected by the following principle. FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the focus position and the focus evaluation value when a certain subject is photographed, with the horizontal axis indicating the position (focus position) of the focus lens FL of the photographing lens and the vertical axis indicating the focus evaluation value. is there. Curves A and B indicated by solid lines in the drawing indicate chA and chB focus evaluation values obtained from the imaging surfaces 32A and 32B of the AF CCD 32, respectively, with respect to the focus position. On the other hand, a curved line C indicated by a dotted line in the figure indicates the focus evaluation value with respect to the focus position when it is assumed that the focus evaluation value is obtained from the video signal obtained from the video CCD 60.

同図において、ピント状態が合焦となるのは、曲線Ｃで示す映像用ＣＣＤ６０の焦点評価値が最大（極大）となるときのフォーカス位置Ｆ０にフォーカスが設定された場合である。もし、撮影レンズのフォーカスがその合焦位置Ｆ０よりも至近側のフォーカス位置Ｆ１に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ａの値ＶＡ１となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ｂの値ＶＢ１となる。この場合、図から分かるようにｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも至近側に設定されている状態、すなわち、前ピンの状態であることが分かる。 In the figure, the focus state is in focus when the focus is set at the focus position F0 when the focus evaluation value of the image CCD 60 indicated by the curve C is maximized (maximum). If the focus of the photographic lens is set to the focus position F1 closer to the focus position F0, the focus evaluation value of chA is the value V A1 of the curve A corresponding to the focus position F1, The focus evaluation value of chB is the value V B1 of the curve B corresponding to the focus position F1. In this case, as can be seen from the figure, the chA focus evaluation value V A1 is larger than the chB focus evaluation value V B1 . From this, when the focus evaluation value V A1 of chA is larger than the focus evaluation value V B1 of chB, the focus is set closer to the in-focus position F0, that is, the front pin It can be seen that

一方、撮影レンズのフォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側のフォーカス位置Ｆ２に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ａの値ＶＡ２となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ｂの値ＶＢ２となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側に設定されている状態、すなわち、後ピンの状態であることが分かる。 On the other hand, when the focus of the photographic lens is set to the focus position F2 on the infinity side from the focus position F0, the focus evaluation value of chA is the value V A2 of the curve A corresponding to the focus position F2, The focus evaluation value of chB is the value V B2 of the curve B corresponding to the focus position F2. In this case, the chA focus evaluation value V A2 is smaller than the chB focus evaluation value V B2 . From this, when the focus evaluation value V A2 of chA is smaller than the focus evaluation value V B2 of chB, the focus is set to the infinity side from the in-focus position F0, that is, the rear It can be seen that the pin is in a state.

これに対して、撮影レンズのフォーカスがフォーカス位置Ｆ０、即ち、合焦位置に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ａの値ＶＡ０となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ｂの値ＶＢ０となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０は等しくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０とが等しい場合にはフォーカスが合焦位置Ｆ０に設定されている状態、すなわち、合焦状態であることが分かる。 On the other hand, when the focus of the photographing lens is set to the focus position F0, that is, the focus position, the focus evaluation value of chA is the value V A0 of the curve A corresponding to the focus position F0, and chB Is the value V B0 of the curve B corresponding to the focus position F0. In this case, the chA focus evaluation value V A0 is equal to the chB focus evaluation value V B0 . From this, it can be seen that when the chA focus evaluation value V A0 is equal to the chB focus evaluation value V B0 , the focus is in the in-focus position F 0, that is, the in-focus state.

このようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値によって、撮影レンズの現在のピント状態が映像用ＣＣＤ６０に対して前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出することができる。   In this way, it is possible to detect whether the current focus state of the photographing lens is the front pin, the rear pin, or the in-focus state with respect to the image CCD 60 based on the focus evaluation values of chA and chB.

図１においてＣＰＵ１０は、ＡＦ回路３０からＡＦ用ＣＰＵ４２を介して取得したｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値が前ピンを示す状況の場合には、フォーカスレンズＦＬを無限遠方向に移動させ、後ピンを示す状況の場合には、フォーカスレンズＦＬを至近方向に移動させる。合焦を示す状況の場合では、フォーカスレンズＦＬを停止させる。これによって、撮影レンズのピント状態が合焦となる位置にフォーカスレンズＦＬが移動して停止する。   In FIG. 1, when the focus evaluation values of chA and chB acquired from the AF circuit 30 via the AF CPU 42 indicate the front pin, the CPU 10 moves the focus lens FL in the infinity direction and moves the rear pin. In the situation shown, the focus lens FL is moved in the closest direction. In the case of a situation indicating in-focus, the focus lens FL is stopped. As a result, the focus lens FL moves to a position where the focus state of the photographing lens is in focus and stops.

尚、実際の処理においてＣＰＵ１０は、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の差や比等から、ピントずれの方向及び大きさの程度に応じた合焦方向へのフォーカスレンズＦＬの移動速度（移動方向及び速さ）を算出するようにしている。   In the actual processing, the CPU 10 determines the moving speed (the moving direction and the moving direction of the focus lens FL in the focusing direction according to the direction and the size of the focus deviation from the difference or ratio between the focus evaluation values of chA and chB. Speed) is calculated.

ここで、ＡＦ用ＣＣＤ３２における２つの撮像面３２Ａ、３２Ｂの光路長差について説明すると、図７における各撮像面３２Ａ、３２Ｂから得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の分布（曲線Ａ、曲線Ｂ）の間隔（ピーク間隔）は、撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂの光路長差によって異なる。撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂの光路長差が小さすぎると、曲線Ａと曲線Ｂがほとんど重なった状態となるため、ピント状態の検出が不能となる。一方、撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂの光路長差が大きすぎると、曲線Ａと曲線Ｂが山の部分で交差しなくなり合焦点Ｆ０が不明となる。そのため、撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂの光路長差は、曲線Ａと曲線Ｂが山の中間付近で交差するような大きさが望ましい。   Here, the optical path length difference between the two imaging surfaces 32A and 32B in the AF CCD 32 will be described. Distribution of focus evaluation values of chA and chB obtained from the imaging surfaces 32A and 32B in FIG. 7 (curve A and curve B). Is different depending on the optical path length difference between the imaging surface 32A and the imaging surface 32B. If the optical path length difference between the image pickup surface 32A and the image pickup surface 32B is too small, the curve A and the curve B almost overlap each other, and the focus state cannot be detected. On the other hand, if the optical path length difference between the imaging surface 32A and the imaging surface 32B is too large, the curve A and the curve B do not intersect at the mountain portion, and the focal point F0 is unknown. Therefore, it is desirable that the optical path length difference between the imaging surface 32A and the imaging surface 32B is such that the curve A and the curve B intersect in the vicinity of the middle of the mountain.

一方、ＡＦ用ＣＣＤ３２により撮影した映像は、ＡＦ制御用としてのみ使用されるため、合焦状態となったときに撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂから得られる映像は、両方とも合焦状態の映像となっている必要はない。従って、「背景技術」の欄で挙げた引用文献１のように撮像面３２Ａと撮像面３２Ｂの光路長差が焦点深度内に制限される必要はない。そのため、ＡＦ用ＣＣＤ３２の２つの撮像面３２Ａ、３２Ｂの光路長差は、ＡＦ制御用として好適な大きさとなっており、撮影レンズの焦点深度が最小となっている状態において、少なくともその焦点深度よりも大きな光路長差を有している。   On the other hand, since the image captured by the AF CCD 32 is used only for AF control, the images obtained from the imaging surface 32A and the imaging surface 32B when in the in-focus state are both in-focus images. It does not have to be. Therefore, the optical path length difference between the imaging surface 32A and the imaging surface 32B does not need to be limited within the depth of focus as in the cited reference 1 cited in the “Background Art” column. Therefore, the optical path length difference between the two imaging surfaces 32A and 32B of the AF CCD 32 is suitable for AF control, and at least from the focal depth in the state where the focal depth of the photographing lens is minimized. Has a large optical path length difference.

次に、ＣＰＵ１０におけるフォーカス制御の処理について説明する。図８は、ＣＰＵ１０におけるメインルーチンの処理手順を示したフローチャートである。ＣＰＵ１０は処理を開始すると、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の処理を繰り返し実行する。ステップＳ１２、ステップＳ１４では詳細な説明を省略するアイリス制御（絞りＩの制御）、ズーム制御（ズームレンズＺＬの制御）の処理を行う。続いて、ＡＦスイッチＳＷ１がオンされているか否かを判定する（ステップＳ１６）。   Next, focus control processing in the CPU 10 will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the processing routine of the main routine in the CPU 10. When the CPU 10 starts processing, it performs necessary initial settings (step S10), and then repeatedly executes the processing of the following steps S12 to S20. In step S12 and step S14, processing of iris control (control of the diaphragm I) and zoom control (control of the zoom lens ZL), which are not described in detail, is performed. Subsequently, it is determined whether or not the AF switch SW1 is turned on (step S16).

尚、図１に示されているようにＡＦスイッチＳＷ１は、そのオン／オフ状態がＣＰＵ１０によって読み取られるようになっており、フォーカスデマンド１８や撮影レンズの制御系の筐体等の所定位置に設置されている。また、ＡＦスイッチＳＷ１は、操作者がフォーカス制御をＡＦ制御とＭＦ制御とで切り替えるためのスイッチであり、本実施の形態では、自動復帰式の押しボタン型スイッチとして構成されたＡＦスイッチＳ１を一度オンすると、その後、ＡＦスイッチＳ１がオフとなった場合であっても合焦状態となるまではＡＦ制御が実行される。ＡＦ制御によって一旦合焦状態となると、その時点でＡＦスイッチＳ１がオフされていればＭＦ制御に切り替えられるようになっている。但し、フォーカス制御の切替えは他の任意の方法を用いることができる。   As shown in FIG. 1, the on / off state of the AF switch SW1 is read by the CPU 10, and is set at a predetermined position such as a focus demand 18 or a casing of a control system for the photographing lens. Has been. The AF switch SW1 is a switch for the operator to switch focus control between AF control and MF control. In the present embodiment, the AF switch S1 configured as an automatic return type push button switch is turned on once. After turning on, AF control is executed until the in-focus state is reached even when the AF switch S1 is turned off. Once in-focus state is achieved by AF control, if the AF switch S1 is turned off at that time, it is switched to MF control. However, other arbitrary methods can be used for switching the focus control.

上記ステップＳ１６において、ＹＥＳと判定した場合には、AF STARTフラグをオンにし（ステップＳ１８）、フォーカス制御の処理を実行する（ステップＳ２０）。一方、ＮＯと判定した場合には、AF STARTフラグのオン／オフを変更することなく、フォーカス制御の処理を実行する（ステップＳ２０）。詳細を後述するフォーカス制御の処理が終了するとステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２からの処理を繰り返し実行する。   If it is determined as YES in step S16, the AF START flag is turned on (step S18), and focus control processing is executed (step S20). On the other hand, if NO is determined, the focus control process is executed without changing the ON / OFF state of the AF START flag (step S20). When the focus control process, which will be described in detail later, is completed, the process returns to step S12, and the process from step S12 is repeatedly executed.

次に、上記ステップＳ２０におけるフォーカス制御の処理について図９のフローチャートを用いて説明する。ＣＰＵ１０は、フォーカス制御の処理に移行すると、まず、AF STARTフラグがオンか否かを判定する（ステップＳ３０）。即ち、ＡＦスイッチＳＷ１がオンされ、かつ、その後のＡＦ制御で未だ合焦状態となっていない状態か否かを判定する。ここで、ＮＯと判定した場合、ＭＦ制御の処理に移行する。   Next, the focus control process in step S20 will be described with reference to the flowchart of FIG. When shifting to the focus control process, the CPU 10 first determines whether or not the AF START flag is on (step S30). That is, it is determined whether or not the AF switch SW1 is turned on and the AF control is not yet in focus in the subsequent AF control. Here, when it determines with NO, it transfers to the process of MF control.

ＭＦ制御の処理に移行すると、ＣＰＵ１０は、まず、フォーカスレンズＦＬの現在位置を示すフォーカス位置データをポテンショメータＦＰから取得し、その値を変数F_POSIの値として設定する（ステップＳ３２）。続いて、フォーカスデマンド１８からフォーカスレンズＦＬの目標位置を示すフォーカスマンドデータ（フォーカス指令信号の値）を取得し、その値を変数F_CTRLの値として設定する（ステップＳ３４）。そして、それらの値の差（F_POSI−F_CTRL）を求め、その値をフォーカスレンズＦＬの移動速度を示す変数F_SPEEDの値として設定する（ステップＳ３６）。続いて、その変数F_SPEEDの値をＤ／Ａ変換器１２に出力してモータＦＭを駆動し、フォーカスレンズＦＬをF_SPEEDの値に応じた速度で移動させる（ステップＳ５６）。そして、図８のメインルーチンの処理に戻る。以上のＭＦ制御の処理は、AF STARTフラグがオフの間（ステップＳ３０においてＮＯと判定されている間）、図８のメインルーチンのステップＳ２０におけるフォーカス制御の処理によって繰り返されるため、フォーカスデマンド１８によって指示された目標位置にフォーカスレンズＦＬが移動し、停止する。   When the process proceeds to the MF control process, the CPU 10 first acquires focus position data indicating the current position of the focus lens FL from the potentiometer FP, and sets the value as the value of the variable F_POSI (step S32). Subsequently, focus command data (the value of the focus command signal) indicating the target position of the focus lens FL is acquired from the focus demand 18, and the value is set as the value of the variable F_CTRL (step S34). Then, a difference (F_POSI−F_CTRL) between these values is obtained, and the value is set as a value of a variable F_SPEED indicating the moving speed of the focus lens FL (step S36). Subsequently, the value of the variable F_SPEED is output to the D / A converter 12, the motor FM is driven, and the focus lens FL is moved at a speed corresponding to the value of F_SPEED (step S56). Then, the process returns to the main routine of FIG. Since the above MF control process is repeated by the focus control process in step S20 of the main routine of FIG. 8 while the AF START flag is off (determined as NO in step S30), the focus demand 18 The focus lens FL moves to the instructed target position and stops.

一方、上記ステップＳ３０においてＹＥＳ、即ち、AF STARTフラグがオンになっていると判定した場合、ＣＰＵ１０はＡＦ制御の処理に移行する。ＡＦ制御の処理に移行すると、ＣＰＵ１０は、まず、上記ＡＦ回路３０で算出されたｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をＡＦ用ＣＰＵ４２から取得し、ｃｈＡの焦点評価値を変数AFV_Aの値として設定し、ｃｈＢの焦点評価値を変数AFV_Bの値として設定する（ステップＳ３８、Ｓ４０）。次に、それらの値の比（AFV_A／AFV_B）を変数ΔAFVの値として設定する（ステップＳ４２）。そして、ΔAFVが１か否か、即ち、撮影レンズのピント状態が合焦状態かを判定する（ステップＳ４４）。ここで、ＮＯと判定した場合には続いて、ΔAFVが１より小さいか否か、即ち、撮影レンズのピント状態が後ピンの状態か否かを判定する（ステップＳ４０）。ＹＥＳと判定した場合には、フォーカスレンズＦＬの移動速度を示す変数F_SPEEDの値としてg・(AFV_B/AFV_A-1)により得られる値を設定する（ステップＳ４８）。尚、gは定数を示す。一方、ＮＯと判定した場合には、フォーカスレンズＦＬの移動速度を示す変数F_SPEEDの値としてg・(AFV_A/AFV_B-1)により得られる値を設定する（ステップＳ５０）。尚、ステップＳ４８により設定されるF_SPEEDの値とステップＳ５０により設定されるF_SPEEDの値とはフォーカスレンズＦＬの移動速度の大きさを示し、移動方向については、合焦状態となる方向にフォーカスレンズＦＬが移動するように例えばそれらの値に正負の符号が付される。ＣＰＵ１０は、このようにしてステップＳ４８、又は、ステップＳ５０により設定したF_SPEEDの値をＤ／Ａ変換器１２に出力し、フォーカスレンズＦＬをF_SPEEDの値に応じた速度で移動させる（ステップＳ５６）。そして、図８のメインルーチンの処理に戻る。   On the other hand, if YES in step S30, that is, if it is determined that the AF START flag is on, the CPU 10 proceeds to AF control processing. When the process proceeds to the AF control process, the CPU 10 first acquires the chA and chB focus evaluation values calculated by the AF circuit 30 from the AF CPU 42, sets the chA focus evaluation value as the value of the variable AFV_A, The focus evaluation value of chB is set as the value of the variable AFV_B (steps S38 and S40). Next, the ratio of these values (AFV_A / AFV_B) is set as the value of the variable ΔAFV (step S42). Then, it is determined whether or not ΔAFV is 1, that is, whether the photographing lens is in focus (step S44). If NO is determined, it is subsequently determined whether ΔAFV is smaller than 1, that is, whether the focus state of the taking lens is the rear focus state (step S40). If YES is determined, a value obtained by g · (AFV_B / AFV_A-1) is set as a value of a variable F_SPEED indicating the moving speed of the focus lens FL (step S48). G represents a constant. On the other hand, if NO is determined, a value obtained by g · (AFV_A / AFV_B-1) is set as the value of the variable F_SPEED indicating the moving speed of the focus lens FL (step S50). Note that the F_SPEED value set in step S48 and the F_SPEED value set in step S50 indicate the moving speed of the focus lens FL, and the moving direction of the focus lens FL is in the direction of focusing. For example, these values are given a positive or negative sign so that they move. The CPU 10 outputs the value of F_SPEED set in step S48 or S50 in this way to the D / A converter 12, and moves the focus lens FL at a speed corresponding to the value of F_SPEED (step S56). Then, the process returns to the main routine of FIG.

一方、上記ステップＳ４４においてＹＥＳ、即ち、撮影レンズのピント状態が合焦状態であると判定した場合には、AF STARTフラグをオフにする（ステップＳ５２）。即ち、撮影レンズが合焦状態となった場合に、ＡＦスイッチＳＷ１がオフの状態であれば、次に本フローチャートのフォーカス制御の処理を実行する際にはＭＦ制御の処理に移行するようにしておく。   On the other hand, if YES in step S44, that is, if it is determined that the shooting lens is in focus, the AF START flag is turned off (step S52). That is, if the AF switch SW1 is in an off state when the taking lens is in focus, the next time the focus control process of this flowchart is executed, the process shifts to the MF control process. deep.

次に、ＣＰＵ１０は、フォーカスデマンドデータの値を設定すべき変数F_CTRLの値として、フォーカスレンズＦＬの現在位置を示すフォーカス位置データの値F_POSIを設定する（F_CTRL=F_POSI）。これによってＭＦ制御に移行した際に、フォーカスデマンド１８が無操作であるにもかかわらずフォーカスレンズＦＬが移動する不具合を防止する。続いて、ＣＰＵ１０は、ステップＳ５６の処理において、F_SPEEDの値として０の値をＤ／Ａ変換器１２に出力し（信号を出力せず）、フォーカスレンズＦＬを停止させる。そして、図８のメインルーチンの処理に戻る。   Next, the CPU 10 sets the value F_POSI of focus position data indicating the current position of the focus lens FL as the value of the variable F_CTRL to set the value of focus demand data (F_CTRL = F_POSI). This prevents a problem that the focus lens FL moves when the focus demand 18 is not operated when shifting to MF control. Subsequently, in the process of step S56, the CPU 10 outputs 0 as the value of F_SPEED to the D / A converter 12 (no signal is output), and stops the focus lens FL. Then, the process returns to the main routine of FIG.

以上のＡＦ制御の処理は、AF STARTフラグがオンの間（ステップＳ３０においてＹＥＳと判定されている間）、図８のメインルーチンのステップＳ２０におけるフォーカス制御の処理によって繰り返されるため合焦状態となる位置にフォーカスレンズＦＬが移動し、停止する。   The above AF control processing is repeated while the AF START flag is on (while it is determined YES in Step S30), and is in focus because it is repeated by the focus control processing in Step S20 of the main routine of FIG. The focus lens FL moves to the position and stops.

以上、上記実施の形態では、ＡＦ用撮像素子の撮像面としてＡＦ用ＣＣＤ３２が光路長の異なる２つの撮像面を有する場合について説明したが、本発明は、ＡＦ用撮像素子が光路長の異なる３つ以上の撮像面を有する場合であってもよい。その場合に、所望の２つの撮像面で得られた画像（映像）のコントラスト（焦点評価値）を比較して適切にＡＦ制御を行うことを考慮すると最も光路長差が大きくなる撮像面間での光路長差は、少なくとも、ＡＦ用撮像素子に被写体光を導くＡＦ用光学系の焦点深度が最小となっている状態での焦点深度よりもよりも大きくなる（少なくともいずれかの撮像面に対して最小の焦点深度よりも光路長差が大きくなる撮像面を有する）。尚、３つ以上の撮像面を有する場合、実際には、最も近い撮像面の間の光路長差が最小の焦点深度よりも大きいと好適である。   In the above embodiment, the case where the AF CCD 32 has two imaging surfaces with different optical path lengths as the imaging surface of the AF imaging device has been described. However, in the present invention, the AF imaging device has different optical path lengths. It may be a case having two or more imaging surfaces. In that case, the contrast (focus evaluation value) of the images (video images) obtained on the two desired imaging surfaces is compared and the AF control is appropriately performed. Is at least larger than the focal depth in the state where the focal depth of the AF optical system that guides the subject light to the AF imaging device is minimized (at least for any imaging surface). And having an imaging surface in which the optical path length difference is larger than the minimum depth of focus. In the case of having three or more imaging surfaces, it is actually preferable that the optical path length difference between the nearest imaging surfaces is larger than the minimum depth of focus.

また、このように３つ以上の撮像面を有する場合、上記実施の形態のようにＡＦ制御に使用する２つの撮像面を状況に応じて好適なものに変更することができる。例えば、映像用撮像素子の撮像面に対して±0.05mm、±0.1mmの光路長差となる４つの撮像面を有するＡＦ用撮像素子をＡＦ用光路に配置したとする。この場合に、撮影レンズの焦点深度を求め。その求めた焦点深度が所定の基準値未満の場合には映像用撮像素子の撮像面に対して±0.05mmの光路長差となる２つの撮像面（光路長差の小さい２つの撮像面）を用いてＡＦ制御を行い、焦点深度が前記基準値以上の場合には映像用撮像素子の撮像面に対して±0.1mmの光路長差となる２つの撮像面（光路長差が大きい２つの撮像面）を用いてＡＦ制御を行うようにすると好適である。尚、焦点深度を求めてその焦点深度の値によってＡＦ制御に使用する撮像面を切り替えるのではなく、絞り値によって切り替えるようにしてもよいし、撮影光学系の焦点距離によって切り替えるようにしてもよい。例えば、撮影光学系の焦点距離が所定の基準値未満の場合には、光路長差の小さい２つの撮像面を用いてＡＦ制御を行い、焦点距離が前記基準値以上の場合には光路長差が大きい２つの撮像面を用いてＡＦ制御を行うようにしてもよい。   Further, when three or more imaging surfaces are provided as described above, the two imaging surfaces used for AF control can be changed to a suitable one according to the situation as in the above embodiment. For example, it is assumed that an AF imaging device having four imaging surfaces with optical path length differences of ± 0.05 mm and ± 0.1 mm with respect to the imaging surface of the image pickup device is arranged in the AF optical path. In this case, find the depth of focus of the photographic lens. When the determined depth of focus is less than a predetermined reference value, two imaging planes (two imaging planes with a small optical path length difference) having an optical path length difference of ± 0.05 mm with respect to the imaging plane of the imaging device for video are displayed. AF control is performed, and when the depth of focus is equal to or greater than the reference value, two imaging surfaces having two optical path length differences with respect to the imaging surface of the imaging device for video (two imagings having a large optical path length difference) It is preferable to perform the AF control using the surface. It should be noted that instead of obtaining the focal depth and switching the imaging surface used for AF control according to the value of the focal depth, it may be switched according to the aperture value, or may be switched according to the focal length of the photographing optical system. . For example, when the focal length of the photographing optical system is less than a predetermined reference value, AF control is performed using two imaging surfaces having a small optical path length difference. When the focal length is equal to or greater than the reference value, the optical path length difference The AF control may be performed using two imaging surfaces having large values.

また、他の例として、所定の２つの撮像面により得られる画像間でのコントラスト（焦点評価値）の差が不十分でＡＦ制御が適切に行えない場合に、ＡＦ制御に用いる２つの撮像面のうちの一方又は両方を、それらの２つの撮像面の光路長差よりも大きくなる撮像面に変更するようにしてもよい。更に、合焦状態に対して前ピンとなるフォーカス位置で焦点評価値がピークとなる撮像面同士又は後ピンとなるフォーカス位置で焦点評価値がピークとなる撮像面同士で焦点評価値を比較して合焦方向を判断しフォーカスレンズＦＬの移動方向を決めるようにしてよい。   As another example, two imaging surfaces used for AF control when the contrast (focus evaluation value) difference between images obtained by two predetermined imaging surfaces is insufficient and AF control cannot be performed appropriately. One or both of them may be changed to an imaging surface that is larger than the optical path length difference between the two imaging surfaces. Furthermore, the focus evaluation values are compared and compared between the imaging surfaces that have the peak focus evaluation value at the focus position that is the front pin with respect to the in-focus state or between the imaging surfaces that have the peak focus evaluation value at the focus position that is the rear pin. The moving direction of the focus lens FL may be determined by determining the focal direction.

また、上記実施の形態のように光路長が異なる複数の撮像面を有するＡＦ用撮像素子であって、光路長差が異なる複数種のものを、ＡＦ用光路に配置して状況に応じてＡＦ制御に使用するＡＦ用撮像素子を切り替えるようにしてもよい。例えば、光路長差が異なる２つの撮像面をそれぞれ有する２種類のＡＦ用撮像素子をＡＦ用光路に配置し、ＡＦ用光路に導かれた被写体光をハーフミラー等の光分割手段によって各ＡＦ用撮像素子に入射させるようにしておく。これによって撮影レンズの焦点距離等に応じてＡＦ制御に使用するＡＦ用撮像素子を好適な光路長差を有するものに変更することができる。   Further, as in the above-described embodiment, an AF imaging element having a plurality of imaging surfaces with different optical path lengths, and a plurality of types having different optical path length differences are arranged in the AF optical path, and AF is performed according to the situation. You may make it switch AF image pick-up element used for control. For example, two types of AF imaging elements each having two imaging planes with different optical path length differences are arranged in the AF optical path, and subject light guided to the AF optical path is used for each AF by a light dividing means such as a half mirror. It is made to enter into an image sensor. As a result, the AF image sensor used for AF control can be changed to one having a suitable optical path length difference in accordance with the focal length of the photographing lens.

図１は、本発明のオートフォーカスシステムが適用されたレンズシステムの構成を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a lens system to which the autofocus system of the present invention is applied. 図２は、撮影レンズの構成を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the photographing lens. 図３は、ＡＦ用ＣＣＤにおける光路長が異なる２つの撮像面の画素領域を例示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating pixel regions of two imaging surfaces having different optical path lengths in the AF CCD. 図４は、ＡＦ用ＣＣＤの構造を示した側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing the structure of the AF CCD. 図５は、ＡＦ用ＣＣＤにおける光路長が異なる２つの撮像面の画素領域の他の形態を例示した図である。FIG. 5 is a diagram exemplifying another form of the pixel area of two imaging surfaces having different optical path lengths in the AF CCD. 図６は、ＡＦ用ＣＣＤの光路長差の説明に用いた図である。FIG. 6 is a diagram used for explaining the optical path length difference of the AF CCD. 図７は、撮影レンズのフォーカス位置と一対のＡＦ用ＣＣＤにより得られた焦点評価値との関係を例示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the focus position of the photographing lens and the focus evaluation value obtained by the pair of AF CCDs. 図８は、ＣＰＵにおけるメインルーチンの処理手順を示したフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the main routine in the CPU. 図９は、ＣＰＵにおけるフォーカス制御の処理手順を示したフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing a focus control processing procedure in the CPU.

符号の説明Explanation of symbols

ＦＬ…フォーカスレンズ、ＺＬ…ズームレンズ、Ｉ…絞り、ＦＡ、ＺＡ、ＩＡ…アンプ、ＦＭ、ＺＭ、ＩＭ…モータ、１０…ＣＰＵ、１８…フォーカスデマンド、２０…ズームデマンド、３０…ＡＦ回路、３２…ＡＦ用ＣＣＤ、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…ゲート回路、３８…ハイパスフィルタ、４０Ａ、４０Ｂ…加算回路、４２…ＡＦ用ＣＰＵ、５０…撮影レンズ、５２…ハーフミラー、５４…光分割光学系、５６…カメラ本体、５８…色分解光学系、６０…映像用ＣＣＤ、ＳＷ１…ＡＦスイッチ FL: Focus lens, ZL: Zoom lens, I: Aperture, FA, ZA, IA ... Amplifier, FM, ZM, IM ... Motor, 10 ... CPU, 18 ... Focus demand, 20 ... Zoom demand, 30 ... AF circuit, 32 ... AF CCD, 34 ... A / D converter, 36 ... Gate circuit, 38 ... High pass filter, 40A, 40B ... Adder circuit, 42 ... AF CPU, 50 ... Shooting lens, 52 ... Half mirror, 54 ... Light splitting Optical system 56 ... Camera body 58 ... Color separation optical system 60 ... Image CCD, SW1 AF switch

Claims (4)

記録又は再生用の画像を結像する撮影光学系の光路からオートフォーカス用の被写体光を分岐してオートフォーカス用の画像を結像するＡＦ用光学系と、
前記ＡＦ用光学系により結像された画像を撮像する撮像素子であって、１つの撮像素子において光路長が異なる複数の撮像面を有すると共に、前記ＡＦ用光学系の焦点深度が最小となっている状態において、少なくともいずれかの撮像面に対して前記焦点深度よりも大きな光路長差となる撮像面を有するＡＦ用撮像素子と、
前記撮像素子の複数の撮像面により取得された画像のコントラストに基づいて、合焦状態となるように前記撮像光学系のフォーカス制御を行うＡＦ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。 An optical system for AF that forms an image for autofocus by branching subject light for autofocus from an optical path of a photographing optical system that forms an image for recording or reproduction;
An image pickup device for picking up an image formed by the AF optical system, wherein the image pickup device has a plurality of image pickup surfaces having different optical path lengths, and the depth of focus of the AF optical system is minimized. An imaging element for AF having an imaging surface that has a larger optical path length difference than the depth of focus with respect to at least one of the imaging surfaces;
AF control means for performing focus control of the imaging optical system so as to be in focus based on contrast of images acquired by a plurality of imaging surfaces of the imaging element;
An autofocus system characterized by comprising 前記ＡＦ用撮像素子は、光路長が異なる３つ以上の複数の撮像面を有し、前記ＡＦ制御手段は、前記複数の撮像面のうちいずれか２つの撮像面からなる一対の撮像面により取得された画像のコントラストに基づいて前記フォーカス制御を行うと共に、該一対の撮像面として用いる撮像面を、所定の条件に基づいて変更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。   The AF imaging device has three or more imaging surfaces having different optical path lengths, and the AF control means is acquired by a pair of imaging surfaces including any two imaging surfaces of the plurality of imaging surfaces. The autofocus system according to claim 1, wherein the focus control is performed based on the contrast of the captured image, and an imaging surface used as the pair of imaging surfaces is changed based on a predetermined condition. 前記ＡＦ制御手段は、前記撮影光学系の焦点距離が所定の基準値未満の場合と該基準値以上の場合とで前記一対の撮像面として用いる撮像面を変更し、前記複数の撮像面のうち前記焦点距離が所定の基準値未満の場合には光路長差が小さい２つの撮像面を前記一対の撮像面として用い、前記焦点距離が前記基準値以上の場合には光路長差が大きい２つの撮像面を前記一対の撮像面として用い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。   The AF control unit changes an imaging surface to be used as the pair of imaging surfaces when the focal length of the imaging optical system is less than a predetermined reference value and when the focal length is greater than the reference value, and among the plurality of imaging surfaces When the focal length is less than a predetermined reference value, two imaging surfaces having a small optical path length difference are used as the pair of imaging surfaces, and when the focal length is equal to or greater than the reference value, two optical path length differences having a large optical path length difference are used. The autofocus system according to claim 2, wherein an imaging surface is used as the pair of imaging surfaces. 前記ＡＦ制御手段は、所定の２つの撮像面を前記一対の撮像面として用いている場合に、該２つの撮像面により得られる画像間でのコントラストの差が不十分な場合に、該２つの撮像面の光路長差よりも大きくなる２つの撮像面を前記一対の撮像面として変更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。   The AF control unit uses the two imaging surfaces when the difference in contrast between images obtained by the two imaging surfaces is insufficient when the two imaging surfaces are used as the pair of imaging surfaces. 3. The autofocus system according to claim 2, wherein two imaging surfaces that are larger than the optical path length difference between the imaging surfaces are changed as the pair of imaging surfaces.
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