JP4438428B2

JP4438428B2 - ビデオカメラ、合焦点位置探索方法、カメラ本体部及び交換式レンズ部

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Publication number: JP4438428B2
Application number: JP2004017641A
Authority: JP
Inventors: 隆亀山; 秀和須藤; 誠司佐藤; 裕嗣寺田; 新治竹本; 仁志伊達; 吉川　　一勝; 泰行富田; 勝己柄沢
Original assignee: Canon Inc; Sony Corp
Current assignee: Canon Inc; Sony Corp
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: JP2005208526A

Description

本発明はビデオカメラ、合焦点位置探索方法、カメラ本体部及び交換式レンズ部に関し、例えばカメラ本体と交換用レンズとが着脱自在に取り付けられた放送・業務用ディジタルビデオカメラに適用して好適なものである。

従来、家庭用ビデオカメラにおいては、被写体との距離に応じてフォーカス調整用レンズの位置を自動的に変化させることにより当該被写体に対してフォーカスを合わせるオートフォーカス（ＡＦ）機能が搭載されており、手動によるフォーカス調整を行うことなく当該被写体に対してフォーカスを正確に合わせることができるようになされている（例えば、特許文献１参照）。

この家庭用ビデオカメラには、ＴＴＬ(Through the Lens)方式を採用しているものがあり、例えばフォーカスが合焦点から大きく外れている場合、撮像信号に含まれる高周波成分を抽出し、当該高周波成分のレベルが最大となる箇所を探索することにより、おおよその合焦点位置を探索（以下これを全体探索と呼ぶ）し得るようになされている。

例えば図１０（Ａ）に示すように、家庭用ビデオカメラは、フォーカス調整用レンズをｈ２側からｈ１側まで移動させながら、フィールド周期に対応して固定された１／６０秒の間隔毎に撮像した撮像信号を順次生成する。

続いて家庭用ビデオカメラは、各撮像信号に含まれる高周波成分（以下これを評価値ｖと呼ぶ）をそれぞれ抽出し、例えばフォーカス調整用レンズの位置ｘ３及びｘ４における連続した２つの当該評価値ｖ３及びｖ４が共に所定の閾値ｖｔ以上で、かつその差分値ｖｄ４が所定値以下となる位置ｘ４を当該評価値ｖの極大値近傍と見なし、このフォーカス調整用レンズの位置ｘ４をおおよその合焦点位置と判別するようになされている。

ところで家庭用ビデオカメラは、全体探索を行う際の時間を短縮するためにフォーカス調整用レンズの移動速度を速くすると、撮像間隔が１／６０秒に固定されていることから、撮像時におけるフォーカス調整用レンズのそれぞれの位置間隔（以下これを全体探索移動量ΔＸ´と呼ぶ）も大きくなるものの、絞り値が比較的大きく焦点深度が深いことにより評価値ｖの特性曲線が比較的緩やかに変化しているために、連続した２つの当該評価値ｖ（評価値ｖ３及びｖ４）が共に所定の閾値ｖｔ以上で、かつその差分値ｖｄ４が所定値以下となる位置ｘ４をおおよその合焦点位置として見逃すことなく検出することができる。

しかし家庭用ビデオカメラは、図１０（Ｂ）に示すように、絞り値が比較的小さく焦点深度が浅いときに、同様にフォーカス調整用レンズの移動速度が速く全体探索移動量ΔＸ´も大きいと、評価値ｖ１１〜ｖ１６によっては極大値を検出することができず、おおよその合焦点位置を見逃してしまうことになる。

そこで家庭用ビデオカメラは、全体探索を行う際のフォーカス調整用レンズの移動速度をそのときの焦点深度に応じて最適な値に変化させるようになされており、例えば図１０（Ｃ）に示すように、絞り値が小さく焦点深度が浅いときには、全体探索移動量ΔＸ´を小さくしてフォーカス調整用レンズの移動速度を遅くすることにより評価値ｖ３１を極大値として検出することができ、当該評価値ｖ３１に対応した位置ｘ３１をおおよその合焦点位置として認識することができる。

続いて家庭用ビデオカメラは、このおおよその合焦点位置と判断したフォーカス調整用レンズの位置ｘ３１に当該フォーカス調整用レンズを移動させ、さらに所定のフォーカス微調整を行うことによって最終的にフォーカスを合わせるようになされている。

ところで家庭用ビデオカメラは、カメラ本体からレンズ部が分離し得ないように構成されているため、当該レンズ部のフォーカス調整用レンズの移動可能範囲や当該フォーカス調整用レンズを駆動するアクチュエータの応答特性等に関する各種パラメータ（以下、これをレンズパラメータと呼ぶ）を固定的な値として扱うことができる。

従って家庭用ビデオカメラでは、このレンズパラメータに基づいて当該レンズ部におけるフォーカス調整用レンズの駆動制御を最適に行うことができ、合焦点位置の探索を短時間で実行し得るようになされている。

ところで、テレビジョン放送局で用いられる放送・業務用ビデオカメラにおいては、専門の撮像者（いわゆるカメラマン）が手動でフォーカスを正確に調整するようになされているためにオートフォーカス機能を搭載していなかった。

またこのような放送・業務用ビデオカメラでは、カメラ本体部とレンズ（以下これを交換式レンズと呼ぶ）とを分離可能に構成して当該交換式レンズを随時交換して用いることにより、様々な状況においてそれぞれ最適な交換式レンズを使用して最適な映像を撮像し得るようになされている。
特開平９−３３７９１号公報（第６頁、第２図）

しかしながら、近年では、従来の標準画質（SD:Standard Definition）方式による地上アナログ放送に加えて、解像度が高い高精細画質（HD：High Definition）方式を採用したBSディジタルテレビジョン放送や地上ディジタルテレビジョン放送が開始されているため、放送・業務用ビデオカメラで撮像する際にカメラマンの目視に頼ったフォーカス調整だけでは完全にフォーカスを合わせることができなかったときに、ピントずれの生じた映像が鮮明に表示されてしまう。

そこで、このような放送・業務用ビデオカメラにおいても従来の家庭用ビデオカメラ等と同様にオートフォーカス機能を搭載することにより、カメラマンのフォーカス調整だけに頼るのではなく当該オートフォーカス機能も駆使してフォーカスを正確に合わせる方式が提案されている。

ところが、交換式レンズ部を用いる放送・業務用ビデオカメラにおいては、様々な種類の交換式オートフォーカス（ＡＦ）レンズ部が装着された場合、各交換式ＡＦレンズ部のレンズパラメータが異なるために当該交換式ＡＦレンズ部におけるレンズパラメータの差をカメラ本体側で吸収しなければ、おおよその合焦点位置を短時間で探索することができないという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、任意の交換式レンズが装着された場合でもオートフォーカス機能を適正に機能させることができるようおおよその合焦点位置を確実に探索してフォーカスを正確に合わせ得るためのビデオカメラ、合焦点位置探索方法、カメラ本体部及び交換式レンズ部を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明のビデオカメラにおいては、カメラ本体部と、当該カメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部とを有するビデオカメラであって、カメラ本体部は、交換レンズ部を介して入射され撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を交換式レンズ部へ供給する制御部とを有し、交換式レンズ部は、カメラ本体部の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、カメラ本体部から供給される許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動手段とを有し、カメラ本体部の制御部は、許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を交換式レンズ部へ順次供給した結果、撮像手段により撮像間隔で順次撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させるようにした。

これによりカメラ本体部から許容錯乱円径と焦点深度に対する比率とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率と、絞りの絞り値とに基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

また本発明の合焦点位置探索方法においては、カメラ本体部に設けられた制御部により、当該カメラ本体部に設けられ所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段の撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を、カメラ本体部と着脱自在に設けられた交換式レンズ部へ供給する供給ステップと、交換式レンズ部に取り付けられた速度演算手段により、カメラ本体部から供給される許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに当該交換式レンズ部に設けられている絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する算出ステップと、交換式レンズ部に設けられた駆動手段により、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動ステップと、カメラ本体部の撮像手段により撮像間隔で映像を順次撮像する撮像ステップと、カメラ本体部の制御部により、撮像ステップにおいて撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別する判別ステップと、カメラ本体部の制御部により、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる合焦ステップとを設けるようにした。

さらに本発明のカメラ本体部においては、交換式レンズ部が着脱自在に取り付けられたビデオカメラのカメラ本体部であって、交換レンズ部を介して入射され撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を交換式レンズ部へ供給することにより、交換式レンズ部に対し、許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに当該交換式レンズ部が有する絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、カメラ本体部の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズの駆動速度を算出させると共に、当該フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ当該駆動速度に応じた速度で順次移動させ、撮像手段により撮像間隔で順次撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる制御部とを設けるようにした。

これによりカメラ本体部は、許容錯乱円径と焦点深度に対する比率とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率と、絞りの絞り値とに基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

さらに本発明の交換式レンズ部においては、ビデオカメラのカメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部であって、カメラ本体部に設けられた撮像手段の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、カメラ本体部から供給される撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させることにより、カメラ本体部に設けられた制御部に対し、カメラ本体部の撮像手段により所定の撮像間隔で順次撮像される映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別させ、焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えさせて当該フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる駆動手段とを設けるようにした。

これにより交換式レンズ部では、カメラ本体部から許容錯乱円径と焦点深度に対する比率とを受け取るだけで、許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率と、絞りの絞り値とに基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによってカメラ本体部でおおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

さらに本発明のビデオカメラにおいては、カメラ本体部と、当該カメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部とを有するビデオカメラであって、カメラ本体部は、設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、交換レンズ部を介して入射され絞りを介して撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞り値を交換式レンズ部へ供給する制御部とを有し、交換式レンズ部は、カメラ本体部の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、カメラ本体部から供給される許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動手段とを有し、カメラ本体部の制御部は、許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を交換式レンズ部へ順次供給した結果、撮像手段により撮像間隔で順次撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させるようにした。

これによりカメラ本体部から許容錯乱円径と焦点深度に対する比率と絞りの絞り値とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞りの絞り値に基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

さらに本発明の合焦点位置探索方法においては、カメラ本体部に設けられた制御部により、当該カメラ本体部に設けられ所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段の撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率、及び当該カメラ本体部に設けられた絞りの開閉状態を制御するための絞り値を、当該カメラ本体部と着脱自在に設けられた交換式レンズ部へ供給する供給ステップと、交換式レンズ部に取り付けられた速度演算手段により、カメラ本体部から供給される許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する算出ステップと、交換式レンズ部に設けられた駆動手段により、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動ステップと、カメラ本体部の撮像手段により撮像間隔で映像を順次撮像する撮像ステップと、カメラ本体部の制御部により、撮像ステップにおいて撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別する判別ステップと、カメラ本体部の制御部により、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる合焦ステップとを設けるようにした。

さらに本発明のカメラ本体部においては、交換式レンズ部が着脱自在に取り付けられたビデオカメラのカメラ本体部であって、設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、交換レンズ部を介して入射され絞りを介して撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞り値を交換式レンズ部へ供給することにより、交換式レンズ部に対し、許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞り値に基づいて、カメラ本体部の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズの駆動速度を算出させると共に、当該フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ当該駆動速度に応じた速度で順次移動させ、撮像手段により撮像間隔で順次撮像された映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、交換式レンズ部へ供給する焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えてフォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる制御部とを設けるようにした。

これによりカメラ本体部は、許容錯乱円径と焦点深度に対する比率と絞りの絞り値とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞りの絞り値に基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

さらに本発明の交換式レンズ部においては、ビデオカメラのカメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部であって、カメラ本体部に設けられた撮像手段の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、カメラ本体部から供給される撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに当該カメラ本体部に設けられた絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ駆動速度に応じた速度で順次移動させることにより、カメラ本体部に設けられた制御部に対し、カメラ本体部の撮像手段により所定の撮像間隔で順次撮像される映像を基に、フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別させ、焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えさせて当該フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる駆動手段とを設けるようにした。

これにより交換式レンズ部では、カメラ本体部から許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞りの絞り値を受け取るだけで、許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞りの絞り値に基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによってカメラ本体部でおおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

本発明によれば、カメラ本体部から許容錯乱円径と焦点深度に対する比率とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率と、絞りの絞り値とに基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

また本発明によれば、カメラ本体部から許容錯乱円径と焦点深度に対する比率と絞りの絞り値とを交換式レンズ部に供給するだけで、交換式レンズ部では許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び絞りの絞り値に基づいてそのときの焦点深度に対して最適なフォーカス調整用レンズの移動速度を算出することができ、その移動速度に応じてフォーカス調整用レンズを順次移動させることによっておおよその合焦点位置を確実に探索することができ、その後焦点深度に対する比率を小さな値とすることにより移動速度を低下させて確実に合焦させることができる。

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）オートフォーカス機能付ビデオカメラの全体構成
図１及び図２において、１は全体としてＨＤＶＳ(High Definition Video System)対応の放送・業務用に用いられる本発明のオートフォーカス機能付ビデオカメラを示し、カメラ本体部２と交換式ＡＦ(Auto Focus)レンズ部３とが着脱自在に取り付けられて構成されている。

カメラ本体部２にはハンドル状の把持部４が設けられると共に、音声集音用のマイクロフォン５及びビューファインダ６が設けられている。

交換式ＡＦレンズ部３では、フォーカス調整用レンズ（図示せず）が後玉の位置に内蔵され、鏡筒１１にフォーカスリング９が取り付けられた構成のレンズ部７と、当該フォーカスリング９に対するユーザの操作に応じて当該フォーカス調整用レンズを動かすことによりフォーカス調整するためのレンズコントロールユニット８によって構成されている。なおレンズ部７にはフード１２が取り付けられている。

また交換式ＡＦレンズ部３のレンズコントロールユニット８は、カメラ本体部２に対して取り付けられた状態で当該カメラ本体部２から電力の供給を受け、その電力を基にフォーカス調整等を実行するようになされている。

このような構成のオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、交換式ＡＦレンズ部３を着脱自在に取り外すことが可能な構成であるため、当該交換式ＡＦレンズ部３とはズーム比率の異なる他の交換式ＡＦレンズ部と容易に交換して用いることができるようになされている。

またオートフォーカス機能付ビデオカメラ１では、交換式ＡＦレンズ部３のレンズコントロールユニット８にオートフォーカスモードとマニュアルフォーカスモードとを交互に切り換えるために切換スイッチ１０が設けられており、これによりカメラマンの希望に応じてオートフォーカスモードとマニュアルフォーカスモードとを切り換えることができるようになされている。

オートフォーカス機能付ビデオカメラ１では、オートフォーカスモードに設定されている場合には、レンズコントロールユニット８の制御によって自動的にフォーカス調整を行うようになされているが、マニュアルフォーカスモードに設定されているときには、カメラマンによるフォーカスリング９の回転操作に応じて交換式ＡＦレンズ部３に内蔵されているフォーカス調整用レンズ（図示せず）を動かしてフォーカス調整するようになされている。

因みにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１では、ＨＤＶＳ対応で画質が従来のＳＤ(Standard Definition)方式よりも一段と鮮明になったために、わずかなピントずれであってもそれが映像に表れてしまうことを防止するべく、マニュアルフォーカスモードであってもカメラマンのフォーカス調整操作を補正するオートフォーカス機能が設けられている。

（２）オートフォーカス機能付ビデオカメラ１の回路構成
図３に示すように、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、カメラ本体部２に対して交換式ＡＦレンズ部３がチャッキングマウント（図示せず）を介して装着されると、電気的接続点２９を介して当該カメラ本体部２と交換式ＡＦレンズ部３との間に通信路３０が形成されるようになされている。

カメラ本体部２は、固体撮像素子２６、当該固体撮像素子２６によって得られる撮像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部２７及び交換式ＡＦレンズ部３によるフォーカス調整を制御するための制御部２８を有している。

一方、交換式ＡＦレンズ部３は、制御部２８の制御に応じてフォーカスコントローラ２５によりアクチュエータ２３を介してフォーカス調整用レンズ２１を矢印ｈ１又はｈ２方向へ駆動したり、モータ２４を介して絞り２２の開閉状態を制御するようになされている。

（３）フォーカス調整処理手順
オートフォーカス機能付ビデオカメラ１においては、図４に示すように、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のサブルーチンＳＲＴ１へ移り、最初にフォーカス調整用レンズ２１を微小範囲内で駆動させることにより合焦方向を認識する。

このときオートフォーカス機能付ビデオカメラ１では、フォーカス調整用レンズ２１が合焦位置とはかけ離れた位置に存在するために合焦方向を全く認識し得ないときには次のサブルーチンＳＲＴ２へ移り、フォーカス調整用レンズ２１が動き得る移動可能範囲内でおおよその合焦点位置がいずれに存在するのかを全体探索し、次のサブルーチンＳＲＴ３へ移る。

因みにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、サブルーチンＳＲＴ１で合焦方向を認識することができるときにはサブルーチンＳＲＴ４へ直接移行して最終的に合焦点位置を探索するようになされている。

サブルーチンＳＲＴ３においてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、全体探索によっておおよその合焦点位置を探索した後に、再度フォーカス調整用レンズ２１を微小駆動することにより合焦方向を認識し、次のサブルーチンＳＲＴ４へ移る。

サブルーチンＳＲＴ４においてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、最終的に合焦点位置を探索し、その合焦点位置にフォーカス調整用レンズ２１を位置させることにより、わずかなピントずれもないように被写体にピントを合わせ、フォーカス調整処理手順を終了するようになされている。

このようにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１においては、フォーカス調整処理手順として大きくサブルーチンＳＲＴ１〜ＳＲＴ４に分けることができ、以下、そのサブルーチンＳＲＴ１〜ＳＲＴ４についてそれぞれ説明する。

（４）微小レンズ駆動
サブルーチンＳＲＴ１における微小レンズ駆動すなわちウォブリングについて図５を用いて説明する。このカメラ本体部２においては、まず交換式ＡＦレンズ部３のフォーカス調整用レンズ２１及び絞り２２を介して固体撮像素子２６の撮像面に形成される許容錯乱円径ｄ及び焦点深度２Δｘに対する任意の比率ａを制御部２８により通信路３０経由で交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ送出するようになされている。

ここで許容錯乱円について簡単に説明する。一般的にレンズを通った光は焦点面上に点像を作るが、この点像はある直径をもった円でありボケ円とも呼ぶ。このボケ円の直径が小さい程、肉眼で見てピントが鮮鋭と認められ、直径があまり大きくなるとぼけた状態となり、人間に知覚されないボケ円の限界値を表すものが許容錯乱円であり、その直径を示したものが許容錯乱円径ｄである。なお許容錯乱円径ｄは、光学系や固体撮像素子２６の解像度により一意に決まる値でもある。

一方、焦点深度についても簡単に説明する。ある距離にピントを合わせたとき、ピントを合わせた被写体の前後の物も実用上差しつかえない程度に鮮明に写り、この被写体側のピントの合う範囲が被写界深度であるのに対し、焦点側でも焦点を境にして等間隔で前後に鮮明に結像する範囲があり、これが焦点深度２Δｘである。

この知覚限界のぼけが起こっている際の前側、後側における焦点はずれ量の和を２Δｘとするとき、レンズの収差を無視すると焦点はずれ量Δｘは、許容錯乱円径ｄと絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、次式

として算出することができる。

従ってフォーカスコントローラ２５は、カメラ本体部２の制御部２８から供給された許容錯乱円径ｄ及び焦点深度２Δｘに対する比率ａと、絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、次式

で示される焦点移動量Δｘ´を算出し、アクチュエータ２３によってフォーカス調整用レンズ２１を焦点移動量Δｘ´だけ微小駆動するようになされている。

因みに、焦点深度２Δｘに対する比率ａは、０＜ａ＜１の範囲で任意に決定される値であり、これにより焦点移動量Δｘ´が焦点はずれ量Δｘを超えてしまってピントはずれが生じることをカメラマンに認識させることがないようになされている。

ところでウォブリングする意味は、フォーカスが合焦状態であるのか否かはフォーカス調整用レンズ２１の現在位置から当該フォーカス調整用レンズ２１を前後に動かしてみて、その結果得られる撮像信号の変化を検出しなければ判断することができないからである。

その結果、カメラ本体部２の信号処理部２７は、交換式ＡＦレンズ部３の内部に設けられたフォーカス調整用レンズ２１及び絞り２２によって取り込まれた被写体像を固体撮像素子２６に結像し、その結果得られる撮像信号についてＡＦ検出部２７Ａで撮像信号の高周波成分を抽出し、その抽出結果を制御部２８へ送出する。

制御部２８は、ＴＴＬ(Through the Lens)山登り方式を前提とし、固体撮像素子２６からフィールド周期に対応した１／６０秒周期で得た撮像信号の高周波成分のレベルを評価値として抽出し、当該撮像信号の高周波成分のレベルがより大きくなる方向ｈ１又はｈ２に合焦点が存在すると判断することにより、合焦方向を認識し得るようになされている。

これにより制御部２８は、フォーカス調整用レンズ２１の現在位置からいずれの方向ｈ１又はｈ２に動かせば合焦状態が得られるのかの認識結果を基に、最終的にフォーカス調整用レンズ２１を所定の送り速度で駆動することにより合焦状態を得るようになされている。

これら一連の処理の流れを図６のシーケンスチャートで示すと、ステップＳＰ１においてカメラ本体部２は、まず焦点深度２Δｘに対する任意の比率ａと許容錯乱円径ｄを交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ通信路３０経由で送出し、次のステップＳＰ２へ移って処理を終了する。

一方、ステップＳＰ１１において交換式ＡＦレンズ部３は、カメラ本体部２から供給された焦点深度２Δｘに対する任意の比率ａ及び許容錯乱円径ｄと、当該交換式ＡＦレンズ部３が有する絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、（２）式に従って焦点移動量Δｘ´を算出し、次のステップＳＰ１２へ移る。

ステップＳＰ１２において交換式ＡＦレンズ部３は、実際のフォーカス調整用レンズ２１を駆動するアクチュエータ２３の駆動利得や光学系の利得を考慮した実際の駆動量Ｌ１を焦点移動量Δｘ´に基づいて計算し、次のステップＳＰ１３へ移る。

ステップＳＰ１３において交換式ＡＦレンズ部３は、駆動量Ｌ１に応じたパルスを生成してフィールド周期に対応した１／６０秒毎にアクチュエータ２３へ与えることによりフォーカス調整用レンズ２１をｈ１又はｈ２方向へウォブリングし、次のステップＳＰ１４へ移って処理を終了する。

このとき交換式ＡＦレンズ部３は、１／６０秒毎にフォーカス調整用レンズ２１をｈ１又はｈ２方向へウォブリングし、そのときフォーカス調整用レンズ２１及び絞り２２を介して取り込まれた被写体像をカメラ本体部２の固体撮像素子２６の撮像面に結像する。

カメラ本体部２の制御部２８は、固体撮像素子２６から１／６０秒毎に順次得られる撮像信号の高周波成分のレベルを比較し、当該撮像信号の高周波成分のレベルが大きくなるｈ１又はｈ２方向を合焦方向であると認識し得るようになされている。

なお交換式ＡＦレンズ部３は、このときフォーカス調整用レンズ２１を１／６０秒毎にｈ１又はｈ２方向へそれぞれ１度ずつウォブリングするのではなく、当該フォーカス調整用レンズ２１を１／６０秒毎にｈ１又はｈ２方向へ何度もウォブリングすることにより、カメラ本体部２の制御部２８で行う合焦方向の認識結果の精度を一段と向上し得るようになされている。

（５）合焦点位置の全体探索
ところでオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、上述したサブルーチンＳＲＴ１の微小レンズ駆動によって合焦方向を認識できなかった場合に、フォーカス調整用レンズ２１の現在位置付近に合焦点位置が存在しないと判断し、サブルーチンＳＲＴ２において当該フォーカス調整用レンズ２１の移動可能範囲の中からおおよその合焦点位置の探索（以下、これを全体探索と呼ぶ）を行うようになされている。

オートフォーカス機能付ビデオカメラ１の制御部２８についてもＴＴＬ山登り方式を前提として全体探索を行うようになされており、フォーカス調整用レンズ２１を移動可能範囲のｈ２方向（図３）における端点からｈ１方向における端点へ順次移動させ、フィールド周期に対応した１／６０秒周期で固体撮像素子２６から順次取得する撮像信号の高周波成分のレベル（評価値ｖ）をそれぞれ抽出して比較し、当該評価値ｖのレベルが最も高くなる極大値を示すフォーカス調整用レンズ２１の位置を、おおよその合焦点位置であると判定するようになされている。

ここでオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、全体探索を行う際に、フォーカス調整用レンズ２１の移動速度を上げることによって、できるだけ短い時間で当該合焦点位置を検出し、オートフォーカス機能の応答時間を短縮させる必要がある。

しかしながらオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、撮像間隔がフィールド周期に対応した１／６０秒毎に固定されているため、例えば図１０（Ｂ）に示したように、フォーカス調整用レンズ２１を移動させる際の移動速度を上げると、１回の撮像信号を取得してから次の撮像信号を取得するまでの当該フォーカス調整用レンズ２１の移動量、すなわち全体探索移動量ΔＸ´が大きくなって評価値ｖの極大値を見落とす可能性がある。

従ってオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、全体探索移動量ΔＸ´を最適な値にすることによってフォーカス調整用レンズ２１の移動速度を調整し、できるだけ短時間で全体探索を行って評価値ｖの極大値を見落とすことなくおおよその合焦点位置を確実に検出する必要がある。

ところで図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１が１／６０秒に固定された撮像間隔で取得した評価値ｖ１〜ｖ４と評価値ｖ１１〜ｖ１６とは、焦点深度が深い場合と浅い場合とでそれぞれ異なった値となる。

このためオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、例えば図１０（Ａ）に示したように焦点深度が比較的深い場合に、評価値ｖの極大値を見落とさない程度の移動速度でフォーカス調整用レンズ２１を動かすべく全体探索移動量ΔＸ´を調整しているが、図１０（Ｂ）に示したように焦点深度が比較的浅い場合に、評価値ｖ１１〜ｖ１６の特性曲線の変化が急峻であるため、当該全体探索移動量ΔＸ´に基づいた移動速度でフォーカス調整用レンズ２１を移動させると当該評価値ｖ１１〜ｖ１６だけでは極大値を見落としてしまう可能性がある。

ここでオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、このように焦点深度が比較的浅い場合には、図１０（Ｃ）に示したように全体探索移動量ΔＸ´を小さくすると、フォーカス調整用レンズ２１の移動速度を小さくすることができ、その場合探索時間が長くかかるものの、極大値近傍の評価値ｖ３１を見落とすことなく検出することができる。

すなわちオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、焦点深度に比例して全体探索移動量ΔＸ´を調整すればよいことになるので、ここで焦点深度に対する任意の比率ｂを用いた次式

に従って焦点深度（２Δｘ）の１／２となる焦点はずれ量Δｘと比率ｂとの積として当該全体探索移動量ΔＸ´を算出することができる。

ところでオートフォーカス機能付ビデオカメラ１においては、焦点深度（２Δｘ）の１／２の値である焦点はずれ量Δｘと、許容錯乱円径ｄ（図５）と、絞り２２の絞り値ＦNOとの間には、上述したような（１）式の関係が成立する。

ここで、上述した（３）式にこの（１）式の関係を適用することにより、全体探索移動量ΔＸ´は、次式

として表すことができる。

ところで、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１では、許容錯乱円径ｄが固定的な値であることにより、この全体探索移動量ΔＸ´は比率ｂの値及び絞り２２の絞り値ＦNOに比例することになる。

ここで、比率ｂは０＜ｂの範囲で任意に決定される値であるが、仮に比率ｂが比較的大きい場合、全体探索移動量ΔＸ´も大きくなるため、全体探索に必要な時間を短くすることができるものの、撮像間隔が１／６０秒であるため、極大値近傍の評価値ｖ３１を見落とす可能性が高くなってしまう。

反対に比率ｂが比較的小さい場合は、全体探索移動量ΔＸ´が小さくなるため、全体探索に必要な時間が長くなるものの、極大値近傍の評価値ｖ３１を見落とす可能性を低く抑えることができる。

また全体探索移動量ΔＸ´は、（４）式からも明らかなように比率ｂの値を固定したとしても絞り２２の絞り値ＦNOの変化に比例して変化する。

このためオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、絞り２２の絞り値ＦNOが最大・最小の範囲内で任意の値に設定されたとしても、全体探索を確実且つ短時間で実行し得るように、比率ｂを最適な値に設定するようになされている。

ちなみにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、この全体探索において、比率ｂとして上述した微小レンズ駆動における比率ａ（０＜ａ＜１）よりも大きな値（例えばｂ＝２０）に設定することにより、（４）式に従って得られる全体探索移動量ΔＸ´を、上述した（２）式に従って得られる焦点移動量Δｘ´よりも大きな値とすることができる。

そこでカメラ本体部２の制御部２８（図３）は、上述した許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂ（例えばｂ＝２０）を、全体探索移動量ΔＸ´を計算させるべく交換式ＡＦレンズ３のフォーカスコントローラ２５へ送出する。

フォーカスコントローラ２５は、カメラ本体部２の制御部２８から供給された許容錯乱円径ｄおよび焦点深度に対する比率ｂと、絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を算出し、アクチュエータ２３によって当該全体探索移動量ΔＸ´だけフォーカス調整用レンズ２１を移動させる。

続いてカメラ本体部２の信号処理部２７は、交換式ＡＦレンズ部３の内部に設けられたフォーカス調整用レンズ２１及び絞り２２によって取り込まれた被写体像を固体撮像素子２６に結像し、その結果撮像間隔（１／６０秒）毎に得られる撮像信号についてＡＦ検出部２７Ａで評価値ｖ（撮像信号の高周波成分のレベル）をそれぞれ抽出し、その抽出結果を制御部２８へ送出する。

そして制御部２８は、取得した評価値ｖを用いてフォーカス調整用レンズ２１の現在位置付近に合焦点位置があるか否かを判定し、当該現在位置付近に合焦点位置が無い場合は、当該評価値ｖの極大値を検出するまで、撮像間隔（１／６０秒）毎に交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５への許容錯乱円径ｄおよび焦点深度に対する比率ｂを繰り返して送出し、極大値近傍の評価値ｖを検出した時点でおおよその合焦点位置を検出できたと判別してこの全体探索を終了する。

例えば図１０（Ｃ）において、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、撮像間隔（１／６０秒）毎に、フォーカス調整用レンズ２１を最もｈ２側の位置ｘ２１から順次ｈ１側へ移動させながら評価値ｖ２１、ｖ２２、…を取得していく。

そしてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、フォーカス調整用レンズ２１を位置ｘ３１へ移動させて評価値ｖ３１を得た時点において連続する２つの評価値ｖ３０及びｖ３１が共に所定の閾値ｖｔ以上で、且つその差分値ｖｄ３１が所定値以下となるので、当該評価値ｖ３１が評価値ｖの極大値近傍の値であると判定し、当該評価値ｖ３１を取得した当該位置ｘ３１をおおよその合焦点位置であると判別する。

これら一連の処理を図７のシーケンスチャートで示すと、ステップＳＰ３１においてカメラ本体部２は、許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する任意の比率ｂを交換用ＡＦレンズ３のフォーカスコントローラ２５へ通信路３０経由で送出し、次のステップＳＰ３２へ移って処理を終了する。

一方、ステップＳＰ４１において交換用ＡＦレンズ３は、カメラ本体部２から供給された焦点深度に対する任意の比率ｂ及び許容錯乱円径ｄと、当該交換用ＡＦレンズ３が有する絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を算出し、次のステップＳＰ４２へ移る。

ステップＳＰ４２において交換用ＡＦレンズ３は、実際のフォーカス調整用レンズ２１を駆動するアクチュエータ２３の駆動利得や光学系の利得を考慮した実際の駆動量Ｌ２を全体探索移動量ΔＸ´に基づいて計算し、次のステップＳＰ４３へ移る。

ステップＳＰ４３において交換用ＡＦレンズ３は、駆動量Ｌ２に応じたパルスを生成してフィールド周期に対応した１／６０秒毎にアクチュエータ２３へ与えることによりフォーカス調整用レンズ２１を駆動して駆動量Ｌ２だけ移動させ、次のステップＳＰ４４へ移って処理を終了する。

そして交換用ＡＦレンズ３は、１／６０秒毎にフォーカス調整用レンズ２１を駆動量Ｌ２だけ移動させながら、当該フォーカス調整用レンズ２１及び絞り２２を介して取り込まれた被写体像をカメラ本体部２の固体撮像素子２６の撮像面に結像する。

カメラ本体部２の制御部２８は、フォーカス調整用レンズ２１を移動可能範囲のｈ２側の端点から順次移動させながら、固体撮像素子２６から１／６０秒毎に順次得られる撮像信号の高周波成分のレベル（すなわち評価値ｖ）をそれぞれ比較し、連続する２つの当該評価値ｖが共に所定の閾値ｖｔ以上で、且つその差分値が所定値以下となるフォーカス調整用レンズ２１の位置を、おおよその合焦点位置であると判別する。

この結果オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、最適に設定された比率ｂ（例えばｂ＝２０）を用いた場合、絞り２２の絞り値ＦNOが大きく焦点深度が深いときに（図１０（Ａ））、（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を比較的大きい値とすることによって、フォーカス調整用レンズ２１の移動速度を速くして、１／６０秒に固定された比較的少ない撮像間隔（すなわち比較的短い時間）でおおよその合焦点位置ｘ４を検出することができる。

またオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、同じ比率ｂ（ｂ＝２０）を用いた場合でも、絞り２２の絞り値ＦNOが小さく焦点深度が浅いときに（図１０（Ｃ））、（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を比較的小さい値とすることによって、フォーカス調整用レンズ２１の移動速度を遅くして、１／６０秒に固定された比較的多い撮像間隔（すなわち比較的長い時間）によりおおよその合焦点位置ｘ３１を確実に検出することができる。

（６）再度の微小レンズ駆動
オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、サブルーチンＳＲＴ２の全体探索によっておおよその合焦点位置を検出した後、サブルーチンＳＲＴ３において再度上述のサブルーチンＳＲＴ１の微小レンズ駆動を実行することにより合焦方向を判別する。

（７）合焦点位置探索
そしてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、上述した微小レンズ駆動によってフォーカス調整用レンズ２１の現在位置からの合焦方向を認識すると、合焦点位置探索サブルーチンＳＲＴ４に従って、当該フォーカス調整用レンズ２１を合焦点位置に正確に移動させる。

合焦点位置探索サブルーチンＳＲＴ４では、上述した合焦点位置の全体探索サブルーチンＳＲＴ２と同様に、図７のシーケンスチャートに従った処理を行うが、このときの焦点深度に対する比率ｂの値は、上述した合焦点位置の全体探索における比率ｂの値（ｂ＝２０）よりも小さい値（例えばｂ＝２）に設定される。

このため、フォーカスコントローラ２５が上述した（４）式に従って算出した全体探索移動量ΔＸ´は、上述した合焦点位置の全体探索の場合よりも小さい値となり、すなわちフォーカス調整用レンズ２１を駆動する際の移動速度も小さくなる。

例えばカメラ本体部２の制御部２８は、図１０（Ｃ）の場合、上述した合焦点位置の全体探索サブルーチンＳＲＴ２によっておおよその合焦点位置を位置ｘ３１であると判別し、さらに微小レンズ駆動サブルーチンＳＲＴ３によって合焦方向が当該位置ｘ３１よりもｈ２側であると認識する。

次に交換式レンズ部３のフォーカスコントローラ２５は、図１０（Ｃ）の評価値ｖの極大値付近を拡大した図８に示すように、制御部２８から取得した許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂの値（ｂ＝２）に基づいて全体探索移動量ΔＸ´を計算して、フォーカス調整用レンズ２１を撮像間隔である１／６０秒の間に位置ｘ３１よりも当該全体探索移動量ΔＸ´だけｈ２側の位置ｘ４１へ移動させる。

このとき制御部２８は、フォーカス調整用レンズ２１の現在の位置ｘ４１において取得した評価値ｖ４１と直前の評価値ｖ３１との差分値ｖｄ４１を算出し、当該評価値ｖ４１及び当該直前の評価値ｖ３１が共に所定の閾値ｖｔ以上であって、かつ当該差分値ｖｄ４１が所定値以下であるか否かの判定を逐次行う。

この場合、評価値ｖ４１及び直前の評価値ｖ３１が共に所定の閾値ｖｔ以上であるものの差分値ｖｄ４１が所定値以下ではないため、制御部２８は、現在のフォーカス調整用レンズ２１の位置（ｘ４１）は合焦点位置では無いと判定する。

その後制御部２８は、撮像間隔である１／６０秒毎に上述した一連の処理を繰り返すことにより、当該制御部２８から送出する許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂ（ｂ＝２）に基づいて、フォーカスコントローラ２５によってフォーカス調整用レンズ２１を位置ｘ４１から位置ｘ４４へと順次移動させていく。

そして制御部２８は、フォーカス調整用レンズ２１を位置ｘ４４まで移動させた時点において、信号処理部２７のＡＦ検出部２７Ａから取得した現在の評価値ｖ４４と直前の評価値ｖ４３とが共に所定の閾値ｖｔ以上であり、且つその差分値ｖｄ４４が所定値以下となるので、当該評価値ｖ４４を取得した現在の位置ｘ４４が合焦点位置であると判別し、最終的な合焦点位置探索を終了する。

このようにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、フォーカスコントローラ２５によって、撮像間隔である１／６０秒毎にフォーカス調整用レンズ２１を少しずつ移動させながら合焦点位置を探索していくことができるので、最終的に当該フォーカス調整用レンズ２１を正確に合焦点位置に移動させることができ、その結果、被写体に対して正確にピントを合わせることができる。

（８）動作及び効果
以上の構成において、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、おおよその合焦点位置の全体探索を行う際に、カメラ本体部２の制御部２８から許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂを交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ送出し、当該フォーカスコントローラ２５によって、当該許容錯乱円径ｄ及び当該焦点深度に対する比率ｂと、絞り２２の絞り値ＦNOとを基に、上述した（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を算出し、撮像間隔である１／６０秒の間に、アクチュエータ２３によってフォーカス調整用レンズ２１を当該全体探索移動量ΔＸ´だけ移動させる。

続いてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、固体撮像素子２６によって撮像間隔（１／６０秒）毎に得られる撮像信号について信号処理部２７のＡＦ検出部２７Ａによって評価値ｖをそれぞれ抽出して制御部２８へ送出し、当該制御部２８において、取得した評価値ｖの極大値を検出するか否かを判別し、当該評価値ｖの極大値を検出することによってフォーカス調整用レンズ２１の現在位置付近におおよその合焦点位置があることを判別するまで、交換式ＡＦレンズ３のフォーカスコントローラ２５への許容錯乱円径ｄおよび焦点深度に対する比率ｂを撮像間隔毎に繰り返して送出する。

従ってオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、カメラ本体部２から許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂを送出することにより、交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５において（４）式に従った全体探索移動量ΔＸ´を算出することができ、すなわちフォーカス調整用レンズ２１を移動させる際の、固定された撮像間隔（１／６０秒）毎の移動速度を得ることができる。

またオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、カメラ本体部２から交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂを送出し、当該フォーカスコントローラ２５で（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´、すなわちフォーカス調整用レンズ２１の移動速度を算出させるようにしたことにより、絞り２２の絞り値ＦNOの値に応じて当該全体探索移動量ΔＸ´を変化させることができる。

つまりオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、焦点深度に対する比率ｂの値を変化させないにもかかわらず、絞り２２の絞り値ＦNOの値が大きくなったときには、おおよその合焦点位置を見落とさない程度にフォーカス調整用レンズ２１の移動速度を速く設定することができ、当該絞り２２の絞り値ＦNOの値が小さくなったときには、おおよその合焦点位置を見落とさない程度にフォーカス調整用レンズ２１の移動速度を遅く設定することができる。

さらにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、カメラ本体部２から許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂを送出するだけで、おおよその合焦点位置を見落とさない全体探索移動量ΔＸ´を算出することができるので、種類の異なる交換式ＡＦレンズ部３の詳細なレンズパラメータを当該カメラ本体部２が把握する必要なく、当該カメラ本体部２から異なる種類の交換式ＡＦレンズ３に対して常に正確なオートフォーカス制御を行うことができる。

かくしてオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、カメラ本体部２でどのような種類の交換式ＡＦレンズ３に対しても正確にオートフォーカス制御を行うことができるので、当該カメラ本体部２でレンズパラメータの範囲を予め制約する必要がないために、交換式ＡＦレンズ３に対する設計上の自由度を一段と向上することができる。

さらにオートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、（４）式において、焦点深度に対する比率ｂの値を変化させるだけで全体探索移動量ΔＸ´を変化させてフォーカス調整用レンズ２１の移動速度を変化させることができるので、当該焦点深度に対する比率ｂを大きい値（例えば比率ｂ＝２０）とすることによって、当該フォーカス調整用レンズ２１を高速に移動させながら全体探索を行うことができると共に、当該焦点深度に対する比率ｂを小さい値（例えば比率ｂ＝２）とすることによって、当該フォーカス調整用レンズ２１をゆっくり移動させながら合焦点位置探索を行うことができる。

以上の構成によれば、オートフォーカス機能付ビデオカメラ１は、おおよその合焦点位置の全体探索を行う際に、カメラ本体部２から許容錯乱円径ｄ及び焦点深度に対する比率ｂを送出することにより、交換式ＡＦレンズ部３によってそのときの絞り２２の絞り値ＦNOに応じた最適な全体探索移動量ΔＸ´を算出することができるので、様々な種類の交換式ＡＦレンズ部３が装着された場合でも、常に焦点深度の深さ・浅さに応じた最適な移動速度でフォーカス調整用レンズ２１を移動させることができ、おおよその合焦点位置を確実に検出することができる。

（９）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、図３に示したように交換式ＡＦレンズ部３の中に絞り２２を有するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図９に示すようにカメラ本体部２の中に絞り２２を有するようにしても良い。

この場合、カメラ本体部２の制御部２８は、許容錯乱円径ｄ、焦点深度２Δｘに対する比率ｂに加えて絞り２２の絞り値ＦNOを交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ通信路３０経由で送信することにより、交換式ＡＦレンズ部３ではフォーカスコントローラ２５により（４）式に従って全体探索移動量ΔＸ´を算出し、当該全体探索移動量ΔＸ´に応じた移動速度でフォーカス調整用レンズ２１を移動させて全体探索を行うことができる。

また上述の形態においては、許容錯乱円径ｄ及び焦点深度２Δｘに対する任意の比率ｂを制御部２８から電気的接続点２９及び通信路３０経由で交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ送出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ブルートゥース通信方式やIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11g等の無線通信方式により交換式ＡＦレンズ部３のフォーカスコントローラ２５へ送出するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、固体撮像素子２６からフィールド周期に対応した１／６０秒周期で取得した撮像信号の高周波成分のレベルを評価値ｖとして用いることにより合焦方向を判別するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フレーム周期に対応した１／３０秒周期で取得した撮像信号の高周波成分のレベルを評価値ｖとして用いることにより合焦点位置の全体探索を行うようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、全体探索を行う際にフォーカス調整用レンズ２１を移動可能範囲のｈ２側の端点からｈ１側の端点へ順次移動させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全体探索を行う際に当該フォーカス調整用レンズ２１を移動可能範囲のｈ１側の端点からｈ２側の端点へ順次移動させるようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、連続する２つの評価値ｖが共に所定の閾値ｖｔ以上で、且つその差分値が所定値以下となるときを当該評価値ｖの極大値近傍であると検出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、連続する２つの評価値ｖの変化が「増加」から「減少」に転じるときを当該評価値ｖの極大値近傍であると検出するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、駆動手段としてのアクチュエータ２３と、速度演算手段としてのフォーカスコントローラ２５と、絞りとしての絞り２２とによってビデオカメラの交換式レンズ部を構成し、制御部としての制御部２８によってビデオカメラのカメラ本体部を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の回路構成でなる駆動手段と、速度演算手段と、絞りとによってビデオカメラの交換式レンズ部を構成し、その他種々の回路構成でなる制御部によってビデオカメラのカメラ本体部を構成するようにしても良い。

本発明は、交換式ＡＦレンズを装着可能な家庭用ビデオカメラや監視用ビデオカメラ等にも利用できる。

本発明のオートフォーカス機能付ビデオカメラの外観構成を示す略線的斜視図である。オートフォーカス機能付ビデオカメラの側面構成を示す略線図である。オートフォーカス機能付ビデオカメラの回路構成を示す略線的ブロック図である。フォーカス調整処理手順を示すフローチャートである。焦点深度の説明に供する略線図である。フォーカス調整用レンズの微小駆動制御処理シーケンスを示す略線図である。合焦点位置の全体探索処理シーケンスを示す略線図である。合焦点位置探索の様子の説明に供する略線図である。他の実施の形態におけるオートフォーカス機能付ビデオカメラの回路構成を示す略線図である。合焦点位置の全体探索の様子の説明に供する略線図である。

符号の説明

１……オートフォーカス機能付ビデオカメラ、２……カメラ本体部、３……交換式ＡＦレンズ部、２１……フォーカス調整用レンズ、２２……絞り、２３……アクチュエータ、２５……フォーカスコントローラ、２７……信号処理部、２８……制御部、３０……通信路。

Claims

カメラ本体部と、当該カメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部とを有するビデオカメラであって、
上記カメラ本体部は、
上記交換レンズ部を介して入射され撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、
上記撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を上記交換式レンズ部へ供給する制御部と
を有し、
上記交換式レンズ部は、
上記カメラ本体部の上記撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、
設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、
上記カメラ本体部から供給される上記許容錯乱円径及び上記焦点深度に対する比率並びに上記絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、
上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動手段と
を有し、
上記カメラ本体部の上記制御部は、
上記許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を上記交換式レンズ部へ順次供給した結果、上記撮像手段により上記撮像間隔で順次撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる
ビデオカメラ。
上記制御部は、
上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率を、上記フォーカス調整用レンズを移動させるときよりも小さい値に切り替えて、上記フォーカス調整用レンズを微小駆動させることにより上記フォーカス調整用レンズを移動させるべき方向を認識した後、上記駆動手段により上記フォーカス調整用レンズを上記駆動速度に応じた速度で移動させる
請求項１に記載のビデオカメラ。
上記制御部は、
上記フォーカス調整用レンズを上記微小駆動させたときに上記撮像手段から順次得られる撮像信号の高周波成分を比較することにより、上記フォーカス調整用レンズを移動させるべき方向を認識する
請求項２に記載のビデオカメラ。
上記制御部は、上記交換式レンズ部の上記駆動手段によって上記フォーカス調整用レンズを順次移動させたことにより上記撮像手段から順次得られる撮像信号の高周波成分を比較し、当該高周波成分のレベルが最も高くなる上記フォーカス調整用レンズの位置を上記おおよその合焦点位置であると判別する
請求項１に記載のビデオカメラ。
上記焦点深度に対する比率は、
上記絞り値が最大及び最小の範囲内で変動した場合に上記交換式レンズ部の上記速度算出手段によって算出される上記駆動速度で上記フォーカス調整用レンズが駆動された際に、上記撮像間隔毎に上記撮像手段により得られる上記映像を基に上記おおよその合焦点位置を判別し得る値に定められている
請求項１に記載のビデオカメラ。
カメラ本体部に設けられた制御部により、当該カメラ本体部に設けられ所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段の撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を、上記カメラ本体部と着脱自在に設けられた交換式レンズ部へ供給する供給ステップと、
上記交換式レンズ部に取り付けられた速度演算手段により、上記カメラ本体部から供給される上記許容錯乱円径及び上記焦点深度に対する比率並びに当該交換式レンズ部に設けられている絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する算出ステップと、
上記交換式レンズ部に設けられた駆動手段により、上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動ステップと、
上記カメラ本体部の上記撮像手段により上記撮像間隔で映像を順次撮像する撮像ステップと、
上記カメラ本体部の上記制御部により、上記撮像ステップにおいて撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別する判別ステップと、
上記カメラ本体部の上記制御部により、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる合焦ステップと
を有する合焦点位置探索方法。
交換式レンズ部が着脱自在に取り付けられたビデオカメラのカメラ本体部であって、
上記交換レンズ部を介して入射され撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、
上記撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を上記交換式レンズ部へ供給することにより、上記交換式レンズ部に対し、上記許容錯乱円径及び上記焦点深度に対する比率並びに当該交換式レンズ部が有する絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、上記カメラ本体部の上記撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズの駆動速度を算出させると共に、当該フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ当該駆動速度に応じた速度で順次移動させ、上記撮像手段により上記撮像間隔で順次撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる制御部と
を有するカメラ本体部。
ビデオカメラのカメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部であって、
上記カメラ本体部に設けられた撮像手段の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、
設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、
上記カメラ本体部から供給される上記撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに上記絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、
上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させることにより、上記カメラ本体部に設けられた制御部に対し、上記カメラ本体部の上記撮像手段により所定の撮像間隔で順次撮像される映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別させ、上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えさせて当該フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる駆動手段と
を有する交換式レンズ部。
カメラ本体部と、当該カメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部とを有するビデオカメラであって、
上記カメラ本体部は、
設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、
上記交換レンズ部を介して入射され上記絞りを介して撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、
上記撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び上記絞り値を上記交換式レンズ部へ供給する制御部と
を有し、
上記交換式レンズ部は、
上記カメラ本体部の上記撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、
上記カメラ本体部から供給される上記許容錯乱円径、上記焦点深度に対する比率及び上記絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、
上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動手段と
を有し、
上記カメラ本体部の上記制御部は、
上記許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率を上記交換式レンズ部へ順次供給した結果、上記撮像手段により上記撮像間隔で順次撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる
ビデオカメラ。
カメラ本体部に設けられた制御部により、当該カメラ本体部に設けられ所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段の撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率、及び当該カメラ本体部に設けられた絞りの開閉状態を制御するための絞り値を、当該カメラ本体部と着脱自在に設けられた交換式レンズ部へ供給する供給ステップと、
上記交換式レンズ部に取り付けられた速度演算手段により、上記カメラ本体部から供給される上記許容錯乱円径、上記焦点深度に対する比率及び上記絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する算出ステップと、
上記交換式レンズ部に設けられた駆動手段により、上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させる駆動ステップと、
上記カメラ本体部の上記撮像手段により上記撮像間隔で映像を順次撮像する撮像ステップと、
上記カメラ本体部の上記制御部により、上記撮像ステップにおいて撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別する判別ステップと、
上記カメラ本体部の上記制御部により、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる合焦ステップと
を有する合焦点位置探索方法。
交換式レンズ部が着脱自在に取り付けられたビデオカメラのカメラ本体部であって、
設定される絞り値に応じて開閉状態を制御する絞りと、
上記交換レンズ部を介して入射され上記絞りを介して撮像面上に形成される像を基に、所定の撮像間隔で映像を順次撮像する撮像手段と、
上記撮像面における許容錯乱円径、焦点深度に対する比率及び上記絞り値を上記交換式レンズ部へ供給することにより、上記交換式レンズ部に対し、上記許容錯乱円径、上記焦点深度に対する比率及び上記絞り値に基づいて、上記カメラ本体部の上記撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズの駆動速度を算出させると共に、当該フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ当該駆動速度に応じた速度で順次移動させ、上記撮像手段により上記撮像間隔で順次撮像された上記映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別し、上記交換式レンズ部へ供給する上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えて上記フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる制御部と
を有するカメラ本体部。
ビデオカメラのカメラ本体部と着脱自在に取り付けられた交換式レンズ部であって、
上記カメラ本体部に設けられた撮像手段の撮像面における像の合焦状態を調整するフォーカス調整用レンズと、
上記カメラ本体部から供給される上記撮像面における許容錯乱円径及び焦点深度に対する比率並びに当該カメラ本体部に設けられた絞りの開閉状態を制御するための絞り値に基づいて、上記フォーカス調整用レンズの駆動速度を算出する速度演算手段と、
上記フォーカス調整用レンズを移動可能範囲の一端から他端へ上記駆動速度に応じた速度で順次移動させることにより、上記カメラ本体部に設けられた制御部に対し、上記カメラ本体部の上記撮像手段により所定の撮像間隔で順次撮像される映像を基に、上記フォーカス調整用レンズのおおよその合焦点位置を判別させ、上記焦点深度に対する比率をより小さな値に切り替えさせて当該フォーカス調整用レンズを移動させて合焦させる駆動手段と
を有する交換式レンズ部。