(57)【要約】【課題】ＡＦ及びＡＦ枠自動追尾で参照する映像信号を取得ためのＡＦ用撮像素子の撮影画角範囲を、記録／再生用の映像を撮影するための映像用撮像素子の撮影画角範囲よりも大きくすることにより、追尾対象の被写体が記録／再生用の撮影画面の外に移動した場合でも、ある程度の範囲内では、その被写体を追尾でき、撮影画面内に入ってきた際にピントずれが生じないようにしたオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】カメラ本体には、記録／再生用の映像を撮影するための映像用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられており、レンズ装置１２には、ＡＦ及びＡＦ枠自動追尾で参照する映像信号を取得するためのＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが設けられている。映像用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃには、撮像範囲のサイズが例えば２／３インチのものが使用されるのに対して、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃには、の撮像範囲のサイズが例えば１．２５インチのものが使用される。【選択図】図１
2010243774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録又は再生用の映像信号を取得するために映像用光学系により結像された被写体像を撮像する映像用撮像手段と、オートフォーカス用の映像信号を取得するために前記映像用光学系から分岐されたオートフォーカス用光学系により結像された被写体像を撮像するオートフォーカス用撮像手段と、前記オートフォーカス用撮像手段により得られた映像信号に基づいて、所定のＡＦ枠の範囲内の被写体に合焦するように前記映像用光学系のフォーカスを制御するオートフォーカス制御手段と、前記オートフォーカス用撮像手段の撮像範囲内における所定の追尾対象の被写体が前記ＡＦ枠の範囲内となるように前記オートフォーカス用撮像手段により得られた映像信号に基づいて前記ＡＦ枠の範囲を変更するＡＦ枠制御手段と、を備えたオートフォーカスシステムにおいて、
前記オートフォーカス用撮像手段が撮影する画角範囲が、前記映像用撮像手段が撮影する画角範囲よりも大きいことを特徴とするオートフォーカスシステム。
【請求項２】
前記オートフォーカス用撮像手段の撮像範囲が、前記映像用撮像手段の撮像範囲よりも大きい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。
【請求項３】
前記オートフォーカス用光学系により結像される被写体像が、前記映像用光学系により結像される被写体像よりも縮小され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。
【請求項４】
前記オートフォーカス用撮像手段は、光路長が異なる位置に撮像面が配置された複数の撮像手段からなり、前記映像用撮像手段の撮像面と光路長が等しくなる位置に前記ＡＦ枠制御手段において参照する映像信号を取得するための撮像手段が配置され、前記映像用撮像手段の撮像面よりも光路長が長くなる位置と短くなる位置に前記オートフォーカス制御手段において参照する映像信号を取得するための撮像手段が配置されたことを特徴とする請求項１、２、又は、３のオートフォーカスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特にオートフォーカス（ＡＦ）によりピントを合わせる範囲であるＡＦ枠（ＡＦエリア）が所定の追尾対象の被写体を自動で追尾するＡＦ枠自動追尾機能を備えたオートフォーカスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用又は業務用のテレビカメラにおいて、所望の被写体に自動でピントを合わせるオートフォーカス（ＡＦ）システムを搭載したものが知られている。この種のカメラシステムでは、一般にコントラスト方式のＡＦが採用されており、撮影映像のコントラストの高さを検出し、そのコントラストが最大（極大）となるように撮影光学系のフォーカスを制御することにより行われている。
【０００３】
また、ＡＦによりピントを合わせる範囲であるＡＦ枠（ＡＦエリア）が所望の被写体（追尾対象）を自動で追尾するＡＦ枠自動追尾機能と搭載したオートフォーカスシステムも提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５８９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、ＡＦ枠自動追尾機能により所定の追尾対象を自動追尾する場合、その追尾対象が撮影画面（撮影画角範囲）の外に移動してしまった場合は、追尾対象の被写体を検出することができないため追尾不能となり、その間、ＡＦもピントを合わせる対象が無くなり正確に作動しない。そのため、追尾対象の被写体が再度撮影画面内に入ってきてもその追尾対象に対して大きなピントずれ（ピンぼけ）が生じる場合があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、追尾対象の被写体が撮影画面の外に移動した場合でも、ある程度の範囲内では、その被写体を追尾できるようにし、撮影画面内に入ってきた際にピントずれが生じないようにしたオートフォーカスシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に係るオートフォーカスシステムは、記録又は再生用の映像信号を取得するために映像用光学系により結像された被写体像を撮像する映像用撮像手段と、オートフォーカス用の映像信号を取得するために前記映像用光学系から分岐されたオートフォーカス用光学系により結像された被写体像を撮像するオートフォーカス用撮像手段と、前記オートフォーカス用撮像手段により得られた映像信号に基づいて、所定のＡＦ枠の範囲内の被写体に合焦するように前記映像用光学系のフォーカスを制御するオートフォーカス制御手段と、前記オートフォーカス用撮像手段の撮像範囲内における所定の追尾対象の被写体が前記ＡＦ枠の範囲内となるように前記オートフォーカス用撮像手段により得られた映像信号に基づいて前記ＡＦ枠の範囲を変更するＡＦ枠制御手段と、を備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記オートフォーカス用撮像手段が撮影する画角範囲が、前記映像用撮像手段が撮影する画角範囲よりも大きいことを特徴としている。
【０００８】
請求項２に係るオートフォーカスシステムは、請求項１に係る発明において、前記オートフォーカス用撮像手段の撮像範囲が、前記映像用撮像手段の撮像範囲よりも大きいことを特徴としている。
【０００９】
請求項３に係るオートフォーカスシステムは、請求項１に係る発明において、前記オートフォーカス用光学系により結像される被写体像が、前記映像用光学系により結像される被写体像よりも縮小されることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係るオートフォーカスシステムは、請求項１、２、又は、３に係る発明において、前記オートフォーカス用撮像手段は、光路長が異なる位置に撮像面が配置された複数の撮像手段からなり、前記映像用撮像手段の撮像面と光路長が等しくなる位置に前記ＡＦ枠制御手段において参照する映像信号を取得するための撮像手段が配置され、前記映像用撮像手段の撮像面よりも光路長が長くなる位置と短くなる位置に前記オートフォーカス制御手段において参照する映像信号を取得するための撮像手段が配置されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、追尾対象の被写体が撮影画面の外に移動した場合でも、ある程度の範囲内では、その被写体を追尾でき、撮影画面内に入ってきた際にピントずれが生じないようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの全体構成を示した構成図である。
【図２】図２は、ＥＮＧタイプの撮影レンズにおけるＡＦ用光学系の具体的構成を示したよう構成図である。
【図３】図３は、上記レンズ装置の制御系、及び、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニットの構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニットの外観を示した外観図である。
【図５】図５は、ＡＦ用撮像素子の配置を示した説明図である。
【図６】図６は、フォーカス位置とＡＦ用撮像素子から得られる焦点評価値（コントラスト）との関係を示した図である。
【図７】図７は、ＡＦ用撮像素子と映像用撮像素子の撮像範囲とＡＦ枠との説明にしようした説明図である。
【図８】図８は、操作ユニットＣＰＵにおけるＡＦ枠自動追尾モードの処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るオートフォーカスシステムを実施するための形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの全体構成を示した構成図である。同図のテレビカメラシステムは、撮影レンズ（光学系）を有するレンズ装置１２と、そのレンズ装置１２が着脱可能に装着されるカメラ本体１４とから構成された放送用又は業務用のテレビカメラ１０と、レンズ装置１２にケーブルにより電気的に接続されるフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６と、ズームデマンド１８とを備えている。
【００１５】
レンズ装置１２は、被写体像を結像するための撮影レンズ（光学系）と、光学系を構成する各種レンズ、絞りを制御するための制御系とから構成されており、カメラ本体１４は、レンズ装置１２の光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する撮像部２０や撮像部２０から出力された信号に所定の処理を施し、記録／再生用の所定方式の映像信号を生成する信号処理部等を備えている。
【００１６】
レンズ装置１２の光学系は、カメラ本体１４の撮像部２０に映像用（記録／再生用）の被写体像を結像する映像用光学系と、詳細を後述するオートフォーカス（ＡＦ）用の被写体像を結像するＡＦ用光学系とから構成されている。
【００１７】
映像用光学系は、同図のレンズ装置１２に示すように前面側（被写体側）から固定フォーカスレンズＦ’、移動可能なフォーカスレンズＦ、変倍系と補正系とからなるズームレンズＺ、アイリスＩ、リレーレンズ（リレー光学系）を構成する前側リレーレンズＲ１、ハーフミラー２４、及び、後側リレーレンズＲ２とから構成されている。尚、図中の各レンズの構成は簡略化しており、複数のレンズから成るレンズ群を１つのレンズで示したものもある。
【００１８】
映像用光学系の前面側から入射した被写体光は、映像用光学系を通過して後面側から射出され、カメラ本体１４の撮像部２０に入射する。カメラ本体１４の撮像部２０に入射した被写体光は、例えば色分解光学系により、赤色光、緑色光、青色光の３色に分解され、各色ごとの映像用撮像素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ（例えばＣＣＤ）の撮像面に入射する。これによって記録／再生用のカラー映像が撮像部２０により撮影されるようになっている。
【００１９】
一方、リレー光学系の前側リレーレンズＲ１と後側リレーレンズＲ２との間には映像用光学系の光軸Ｏに対して略４５度に傾斜したハーフミラー２４が配置されており、このハーフミラー２４により、カメラ本体１４の撮像部２０に導かれる映像用被写体光からＡＦ用の被写体像を結像するためのＡＦ用被写体光が分岐され、そのＡＦ用被写体光が映像用光学系の光軸Ｏと略直交する光軸Ｏ’のＡＦ用光学系に導かれるようになっている。
【００２０】
ＡＦ用光学系には、映像用光学系の後側リレーレンズＲ２と同様の性質を有するリレーレンズＲ３と、ＡＦ用の撮像部２６とから構成されており、ＡＦ用光学系に導かれたＡＦ用被写体光は、リレーレンズＲ３を通過してＡＦ用の撮像部２６の各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ（例えばＣＣＤ）の撮像面に結像されるようになっている。詳細は省略するが、撮像部２６は、３つのプリズム（光分割光学系）と３つの撮像素子 Ａ 、Ｂ 、Ｃ から構成されており、光分割光学系に入射したＡＦ用被写体光が光量が等価な３つ被写体光に分割され、分割された各被写体光により、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像面に映像用撮像素子２２（２２Ａ 、２２Ｂ、２２Ｃ）と略同等に距離の被写体にピントが合わせられた被写体像（ＡＦ用被写体像）が結像されるようになっている。尚、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃを映像用撮像素子２２（２２Ａ 、２２Ｂ、２２Ｃ）と区別するためにＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃというものとする。また、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃは、カラー映像を撮像するものである必要はなく、白黒画像を撮像するもの（被写体像の輝度信号を取得するもの）であれば良いが、本実施の形態では特にいずれのタイプかは限定せずに説明する。ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃについての詳細は後述する。
【００２１】
図２は、ＥＮＧタイプの撮影レンズにおけるＡＦ用光学系の具体的構成を示した構成図である。同図の撮影レンズ３０には図１と同様の映像用光学系が配置されており、移動可能なフォーカスレンズＦ及びズームレンズＺ、開閉動作可能なアイリスＩ（図示せず）は、鏡胴の周部に回動可能に設けられた操作リングで駆動することができ、それらの操作リングは、鏡胴の側部に設置されるドライブユニットであって（図示せず）、レンズ装置１２に具備される制御系を搭載したドライブユニットのモータにより電動で駆動されるようになっている。ただし、手動で操作リングを回動させることも可能である。
【００２２】
その撮影レンズ３０の後端部には、上記後側リレーレンズＲ２が配置されており、その前段に上記ハーフミラー２４が配置されている。そして、そのハーフミラー２４で反射したＡＦ用被写体光が導かれる光路（ＡＦ用光路）には、ＡＦ用光学系を構成する上記リレーレンズＲ３、全反射ミラー２８、上記撮像部２６が配置されている。全反射ミラー２８は、撮影レンズ３０を小型化するためにＡＦ用被写体光を前方に全反射させるためのものである。
【００２３】
図３は、上記レンズ装置１２の制御系、及び、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の構成を示したブロック図である。
【００２４】
同図において、レンズ装置１２の光学系を構成するフォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩが示されており、これらはモータＦＭ、ＺＭ、ＩＭにより駆動されるようになっている。レンズ装置１２は、レンズ装置１２の制御系の構成要素として、全体を統括的に制御するレンズＣＰＵ５０を備えており、そのレンズＣＰＵ５０から各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭの各アンプＦＡ、ＺＡ、ＩＡには、Ｄ／Ａ変換器５２を介して駆動信号が与えられ、その駆動信号の電圧に対応した速度で各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭが駆動されるようになっている。従って、レンズＣＰＵ５０により、フォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩを所望の動作速度となるように制御することができるようになっている。
【００２５】
また、各モータＦＭ、ＺＭ、ＩＭの回転位置を示す位置信号が、ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＩＰから出力され、Ａ／Ｄ変換器５４を介してレンズＣＰＵ５０に与えられるようになっている。これにより、レンズＣＰＵ５０は、フォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩの位置を読み取ることができる。従って、レンズＣＰＵ５０は、フォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩの位置を読み取りながらフォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩの動作速度を制御することによって、フォーカスレンズＦ、ズームレンズＺ、アイリスＩを所望の位置となるように制御することができるようになっている。
【００２６】
一方、レンズＣＰＵ５０における上記制御は、例えば、フォーカスレンズＦに関しては、詳細を後述するフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６から与えられる指示信号、又は、ＡＦ処理に従って行われ、ズームレンズＺに関しては、操作者がマニュアル操作する操作部材の操作に基づいてズームデマンド１８からＡ／Ｄ変換器５４を介して与えられる指示信号に従って行われ、アイリスＩに関しては、カメラ本体１４から与えられる指示信号（図示せず）に従って行われるようになっている。
【００２７】
フォーカスレンズＦの制御（フォーカス制御）について説明すると、フォーカス制御の制御モードとして、上記ＡＦによりフォーカス制御を行うＡＦモードと、マニュアルフォーカス（ＭＦ）によりフォーカス制御を行うＭＦモードとがある。
【００２８】
ここで、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６は、フォーカスをマニュアル操作するための操作部材（フォーカスリング）等を備えたフォーカスデマンドと呼ばれる従来のコントローラと、後述のＡＦ枠の制御を行うＡＦ枠制御装置とを併合したものであり、図３のフォーカス・ＡＦ枠操作ユニットにおいて、フォーカスデマンド８２として示されているブロックは、その従来のフォーカスデマンドを示している。図４は、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の外観を示した外観図であり、本体部１６ａには、回動可能にフォーカスリング１２０が設けられている。このフォーカスリング１２０はフォーカスデマンド８２を構成する操作部材であり、フォーカスリング１２０の回転位置に対応した位置へのフォーカスレンズＦの移動を指示する指示信号がフォーカスデマンド８２から出力され、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の操作ユニットＣＰＵ８０が、その指示信号を例えばシリアル通信によりレンズＣＰＵ５０に送信するようになっている。また、フォーカスデマンド８２には、ＡＦモードとＭＦモードのいずれの制御モードでフォーカス制御を行うかを操作者が選択するモード選択スイッチが設けられており（図示せず）、このモード選択スイッチの状態に基づいて選択された制御モードを示す信号が操作ユニットＣＰＵ８０を介してレンズＣＰＵ５０に送信されるようになっている。
【００２９】
レンズＣＰＵ５０は、操作ユニットＣＰＵ８０からＭＦモードが選択されたことを示す信号を受信した場合、ＭＦによるフォーカス制御を行うための処理（ＭＦ処理）を実行する。即ち、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６（フォーカスデマンド８２）のフォーカスリング１２０の回転位置に基づいて、操作ユニットＣＰＵ８０から与えられる指示信号が指示する位置（目標位置）となるようにフォーカスレンズＦの位置を制御する。
【００３０】
一方、レンズＣＰＵ５０は、操作ユニットＣＰＵ８０からＡＦモードが選択されたことを示す信号を受信した場合、ＡＦによるフォーカス制御を行うための処理（ＡＦ処理）を実行し、自動でピント調整を行う。
【００３１】
ＡＦについて説明すると、本実施の形態では、図１乃至図３に示したＡＦ用光学系のＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂを用いた光路長差方式のＡＦが採用されている。ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂは、図５に示すように、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂの光軸を同一直線上で示すと、各ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂの撮像面に被写体光が入射するまで光路長が相違しており、カメラ本体１４の映像用撮像素子２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）の撮像面と一致する光路長となる位置に配置されるＡＦ用撮像素子Ｃの撮像面に対して前後等距離となる位置にＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂの撮像面が配置されている。尚、ＡＦ用撮像素子Ｃは、後述のＡＦ枠自動追尾に使用される。
【００３２】
このとき、フォーカスレンズＦの位置（フォーカス位置）を無限遠側から至近側まで変化させながら状態の変化しない被写体を撮影したとすると、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂの各々により撮像される画像のコントラスト（焦点評価値）が、図６に示すように変化する。
【００３３】
詳細は省略するが、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂで撮像される画像の焦点評価値を比較した場合に、それらの焦点評価値が一致した場合には映像用光学系の映像用撮像素子２２に対するピント状態が合焦状態であると判断することができる。
【００３４】
一方、ＡＦ用撮像素子Ａの焦点評価値の方が大きい場合には、前ピン状態、ＡＦ用撮像素子Ｂの焦点評価値の方が大きい場合には、後ピン状態と判断することができる。
【００３５】
レンズＣＰＵ５０は、ＡＦモードの場合、後述のようにＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂにより撮像される画像の焦点評価値をＡＦ用ＣＰＵ６０から取得してピント状態を検出し、そのピント状態に基づいてフォーカスレンズＦを移動させ、合焦状態となる位置にフォーカスレンズＦを設定する。
【００３６】
図３において、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂで撮影された映像（ＡＦ用映像）の映像信号（輝度信号）は、Ａ／Ｄ変換器６２Ａ、６２Ｂ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６４Ａ、６４Ｂ、ゲート回路６６Ａ、６６Ｂ、加算回路６８Ａ、６８Ｂを通過し、１コマ単位（１画面単位）で焦点評価値が求められ、ＡＦ用ＣＰＵ６０に読み込まれるようになっている。
【００３７】
即ち、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂで撮影されたＡＦ用映像の映像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換器６２Ａ、６２Ｂによりデジタル信号に変換された後、ＨＰＦ６４Ａ、６４Ｂにより高域周波数成分のみが抽出される。そして、その高域周波数成分の映像信号のうち、ＡＦによりピントを合わせる被写体の範囲（ＡＦの対象範囲）である後述のＡＦ枠内（ＡＦエリア内）の映像信号がゲート回路６６Ａ、６６Ｂにより抽出され、そのＡＦ枠内の映像信号の値が１コマ毎に加算回路６８Ａ、６８Ｂにより加算されて焦点評価値が求められるようになっている。
【００３８】
尚、ゲート回路６６Ａ、６６Ｂにおいて映像信号を抽出するＡＦ枠の範囲は、ＡＦ用ＣＰＵ６０により設定されるようになっており、ＡＦ用ＣＰＵ６０は、そのＡＦ枠の範囲を、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６からレンズＣＰＵ５０を介して与えられるＡＦ枠情報に基づいて設定するようになっている。
【００３９】
次に、ＡＦ枠の制御について説明する。図７に示すように、ＡＦ枠２０２は、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂに撮像範囲（撮影画面）２００に対して、四角形状の領域（ＡＦエリア）の輪郭として設定され、ＡＦモード時においてそのＡＦ枠２０２の範囲内の被写体にピントが合わせられる。図３において、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６には、上記のようにＡＦ枠の制御を行うＡＦ枠制御装置が組み込まれており、全体を統括的に制御する操作ユニットＣＰＵ８０が具備されている。操作ユニットＣＰＵ８０は、位置、大きさ、及び、形状（縦横比）を要素とするＡＦ枠の範囲を決定し、そのＡＦ枠の範囲を示すＡＦ枠情報をレンズＣＰＵ５０にシリアル通信により送信する。これにより、上記のようにそのＡＦ枠の範囲がレンズＣＰＵ５０からＡＦ用ＣＰＵ６０に与えられ、ゲート回路６６Ａ、６６Ｂにおいて抽出する映像信号の範囲がフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の操作ユニットＣＰＵ８０から与えられたＡＦ枠の範囲に設定される。
【００４０】
一方、ＡＦ枠の制御として、操作者がマニュアル操作でＡＦ枠を撮影画面内の所望の位置に設定するためのマニュアルモードと、撮影画面内における所定の追尾対象の被写体の位置（範囲）にＡＦ枠の範囲を自動で変更するＡＦ枠自動追尾モードとが選択できるようになっている。図３においてフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６にはモードスイッチ８６が設けられており、操作ユニットＣＰＵ８０は、そのモードスイッチ８６の状態によってマニュアルモードと、ＡＦ枠自動追尾モードとを切り替える。尚、モードスイッチ８６は、図４のようにフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の本体部１６ａに設けられる。
【００４１】
マニュアルモードの場合、操作ユニットＣＰＵ８０は、図４のＡＦ枠操作部８４に含まれる操作部材のマニュアル操作に従ってＡＦ枠の範囲を決定する。図４においてフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の本体部１６ａに設けられている位置操作部材１００（トラックボール）、サイズ操作部材１０２（つまみ）、形状操作部材１０４（つまみ）は、図３のＡＦ枠操作部８４に含まれる操作部材であり、各々、ＡＦ枠の位置、大きさ、形状を操作者がアニュアル操作で設定するための操作部材である。操作ユニットＣＰＵ８０は、これらの操作部材１００、１０２、１０４の設定状態に基づいてＡＦ枠の範囲を決定する。尚、現在設定されているＡＦ枠の範囲は、例えばカメラ本体１４にその情報が与えられ、カメラ本体に設置されているモニタに撮影映像に重畳表示されるようになっており、これによって操作者は現在のＡＦ枠の範囲を確認しながらＡＦ枠に関する操作Ｗ行うことができるようになっている。
【００４２】
一方、ＡＦ枠自動追尾モードの場合、図１乃至図３に示したＡＦ用撮像素子Ｃにより撮影された映像に基づいて追尾対象の被写体の範囲が検出され、操作ユニットＣＰＵ８０はその範囲をＡＦ枠の範囲として決定する。尚、ＡＦ枠自動追尾モードにおいてもマニュアルモードと同様にＡＦ枠の範囲をマニュアル操作する操作部材１００、１０２、１０４が操作された場合には、その操作に従ってＡＦ枠の範囲が設定される。
【００４３】
ＡＦ用撮像素子Ｃ（ＡＦ用撮像素子Ｃの撮像面）は、図５に示したようにカメラ本体１４の映像用撮像素子２２（映像用撮像素子２２の撮像面）と同じ光路長となる位置に配置されており、映像用撮像素子２２と同じピント状態の映像が撮影されるようになっている。ＡＦ用撮像素子Ｃから出力された信号はＡ／Ｄ変換器６２Ｃによりデジタル信号に変換された後、信号処理回路７０により所要の処理が施され、所定形式の映像信号としてフォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６に伝送される。そして、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の画像メモリ８８に順次１コマ分の画像が記憶されるようになっている。
【００４４】
画像処理回路９０は、画像メモリ８８に記憶された画像の中から予め登録した基準パターンの画像に一致する範囲をパターンマッチング処理により検出する。本実施の形態では、ＡＦ枠自動追尾モードに設定した際の初期のＡＦ枠の範囲内の被写体画像が基準パターンとして設定され、その被写体が追尾対象として設定されるようになっている。操作ユニットＣＰＵ８０は、画像処理回路９０により基準パターンが検出された範囲を追尾対象の被写体の範囲として、その範囲をＡＦ枠の範囲として決定する。この処理を順次繰り返すことによってＡＦ枠が追尾対象の被写体を追尾するように変更されるようになっている。
【００４５】
図８は、操作ユニットＣＰＵ８０におけるＡＦ枠自動追尾モードの処理手順を示したフローチャートである。
【００４６】
操作ユニットＣＰＵ８０は、まず、モードスイッチ８６の状態を読み込む（ステップＳ１０）。このとき、ＡＦ枠自動追尾モードが選択されているものとする。続いて、フォーカスデマンド８２の操作（フォーカスリング１２０の操作）が行われたか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＹＥＳと判定した場合には、フォーカスリング１２０の回転位置に対応した位置へのフォーカスレンズＦの移動を指示する指示信号を生成し（ステップＳ１４）、その情報をレンズ装置１２のレンズＣＰＵ５０に送信する（ステップＳ３８）。そして、ステップＳ１０に戻る。尚、ＡＦ枠自動追尾モードではＡＦモードに自動的に設定されるが、フォーカスリング１２０が操作された場合には、フォーカスリング１２０の操作に従ってフォーカスレンズＦが移動する。
【００４７】
ステップＳ１２においてＮＯと判定した場合、つぎにＡＦ枠のマニュアル操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１６）。即ち、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６の位置操作部材１００、サイズ操作部材１０２、又は、形状操作部材１０４が操作されたか否かを判定する。ＹＥＳと判定した場合には、ＡＦ枠の範囲をそれらの操作部材の操作に従って決定し（ステップＳ１８）、その情報（ＡＦ枠情報）をレンズ装置１２のレンズＣＰＵ５０に送信する（ステップＳ３８）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【００４８】
ステップＳ１６においてＮＯと判定した場合には、次に、ＡＦ枠自動追尾モードか否かを判定する（ステップＳ２０）。この判定は、モードスイッチ８６によってＡＦ枠自動追尾モードが選択されてから、本ステップＳ２０からステップＳ２６までの処理を既に行っているか否かの判定に等しい。ＮＯと判定した場合には、ＡＦ自動追尾モードに設定し、ステップＳ２０の再度の判定時にＹＥＳと判定するようにしておく（ステップＳ２２）。続いて、ＡＦ用撮像素子Ｃにより撮影されてレンズ装置１２から伝送される映像信号から１画面分（１コマ分）の画像を画像メモリ８８に取り込む（ステップＳ２４）。そして、画像メモリ８８に取り込んだ画像のうち、現在のＡＦ枠の範囲内の画像を追尾対象の被写体画像を示す基準パターンとして設定する（ステップＳ２６）。
【００４９】
ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ２２〜ステップＳ２６の処理を行わずにステップＳ２８に移行する。
【００５０】
ステップＳ２０においてＮＯと判定してステップＳ２６の処理が終了した場合、又は、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した場合、次に、ＡＦ用撮像素子Ｃにより撮影されてレンズ装置１２から伝送される映像信号から１画面分（１コマ分）の画像を画像メモリ８８に取り込む（ステップＳ２８）。そして、画像処理回路９０におけるパターンマッチング処理より、画像メモリ８８に取り込んだ画像のうち、基準パターンと一致する画像範囲を検出する（ステップＳ３０）。
【００５１】
続いて、検出した画像範囲が前回検出した位置と相違するか否かで追尾対象の被写体が移動したか否かを判定する（ステップＳ３２）。尚、検出した画像範囲の大きさ（及び形状）が前回検出した大きさ（及び形状）と相違する場合も追尾対象の被写体が移動したと判定する。
【００５２】
ステップＳ３２において、ＹＥＳと判定した場合には、ＡＦ枠の範囲をステップＳ３０において検出した画像範囲に更新すると共に（ステップＳ３４）、基準パターンをその画像範囲の画像に更新する（ステップＳ３６）。続いて、更新したＡＦ枠の範囲の情報をレンズＣＰＵ５０に送信し（ステップＳ３８）、ステップＳ１０に戻る。
【００５３】
ところで、図１乃至図３に示したＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃは、カメラ本体１４の映像用撮像素子２２の撮像範囲のサイズより大きいものが使用されており、映像用撮像素子２２の撮像範囲のサイズが２／３インチであるとすると、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲のサイズは１．２５インチのものが使用されている。従って、図７に示すように映像用光学系及びＡＦ用光学系により結像される同一の被写体像に対して、映像用撮像素子２２の撮像範囲２０４よりもＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００の方が大きくなっている。即ち、映像用撮像素子２２が撮影する画角範囲よりもＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが撮影する画角範囲の方が大きい。
【００５４】
設定可能なＡＦ枠２０２の範囲は、例えばマニュアルモードでは映像用撮像素子２２の撮像範囲２０４内に制限されるが、ＡＦ枠自動追尾モードの際には、これに制限されず、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００内で変更されるようになっている。従って、ＡＦ枠自動追尾が行われている際に、追尾対象の被写体が映像用撮像素子２２の撮像範囲２０４から外れた場合であっても、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００内であれば、ＡＦ枠２０２の自動追尾が継続して行われると共に、ＡＦによりＡＦ枠２０２内の被写体にピントが合わせられるようになっている。そして、その追尾対象の被写体が映像用撮像素子の撮像範囲２０４内に再度入ってきた場合に、追尾対象の被写体に対してピントがずれているという不具合が防止される。
【００５５】
尚、マニュアルモードで操作者がマニュアル操作で設定可能なＡＦ枠２０２の範囲は、映像用撮像素子２２の撮像範囲２０４内に制限しなくてもよいＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００内の任意の範囲に設定できるようにしてもよい。
【００５６】
また、ＡＦ用撮像素子Ｃにより撮影された映像と共に、現在設定されているＡＦ枠の範囲をモニタに表示できるようにしてもの良く、例えば、フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット１６にその映像信号を出力する出力端子を設け、その端子にケーブルでモニタ（小型の液晶モニタなど）を接続してＡＦ用撮像素子Ｃにより撮影されている映像とＡＦ枠をモニタに表示できるようにすればよい。
【００５７】
また、映像用光学系及びＡＦ用光学系が結像する被写体像の大きさ（イメージサークル）は、ズームレンズＺがテレ側に設定されている状態ほど大きく、仮にワイド側において映像用撮像素子の撮像範囲２０４程度の大きさのイメージサークルであったとしてもテレ側ではＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００と同等以上の大きさのイメージサークルとなり、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００全体で被写体画像を撮像することができる。一方、ワイド側においてＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲２００全体で被写体画像を撮像することができない場合であっても、ワイド側では追尾対象の被写体が映像用撮像素子２２の撮像範囲２０４を外れるという事態が少ないため、大きな問題とならない。
【００５８】
以上、上記実施の形態では、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲が映像用撮像素子２２よりも大きいものを採用したが、ＡＦ用光学系において映像用光学系よりも被写体像を縮小させるようにし、映像用撮像素子２２とＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの撮像範囲が同一の大きさの場合であっても、ＡＦ用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが撮影する撮影画角が、映像用撮像素子２２が撮影する撮影画角よりも広範囲となるようにすればよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、ＡＦ枠自動追尾をパターンマッチング処理により行う場合について説明したが、ＡＦ枠自動追尾の方法は任意の方法を採用することができる。
【００６０】
また、上記実施の形態では、光路長が異なる位置に撮像面が配置された複数のＡＦ用撮像素子により光路長差方式のＡＦを行う態様について説明したが、ＡＦの方式はこれに限らない。１つのＡＦ用撮像素子を使用してＡＦを行うものであってもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、ＡＦ枠自動追尾のために参照する映像信号を専用のＡＦ用撮像素子Ｃにより取得するようにしたが、ＡＦのためのＡＦ用撮像素子で得られた映像信号を参照してＡＦ枠自動追尾を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１０…テレビカメラ、１２…レンズ装置、１４…カメラ本体、１６…フォーカス・ＡＦ枠操作ユニット、１８…ズームデマンド、２０、２６…撮像部、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ…映像用撮像素子、２４…ハーフミラー、３０…撮影レンズ、５０…レンズＣＰＵ、６０…ＡＦ用ＣＰＵ、８０…操作ユニットＣＰＵ、８２…フォーカスデマンド、８４…ＡＦ枠操作部、８６…モードスイッチ、１２０…フォーカスリング、Ｆ…フォーカスレンズ、Ｚ…ズームレンズ、Ｉ…アイリス、Ｒ１…前側リレーレンズ、Ｒ２…後側リレーレンズ、Ｒ３…リレーレンズ、Ａ、Ｂ、Ｃ…ＡＦ用撮像素子
【図１】
2010243774.tif 000003
【図２】
2010243774.tif 000004
【図３】
2010243774.tif 000005
【図４】
2010243774.tif 000006
【図５】
2010243774.tif 000007
【図６】
2010243774.tif 000008
【図７】
2010243774.tif 000009
【図８】
2010243774.tif 000010