(57)【要約】【課題】焦点距離が短い場合や、被写体距離が遠い場合は、被写体距離を精度よく測定することが難しかった。【解決手段】リレーレンズを基準位置とは異なる位置に設定して被写界深度を浅くし、コントラストAFにて対象被写体に合焦させ、合焦時のズーム・フォーカス位置から被写体距離を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合焦動作時固定のリレーレンズ群と、前記リレーレンズ群を駆動する駆動手段と、映像信号から抽出した高周波成分に基づいてフォーカスレンズ群を駆動し、合焦制御を行う合焦制御手段を有するカメラシステムにおいて、
前記リレーレンズ群を基準位置とは異なる位置に設定した状態にて、前記合焦制御手段を用いて合焦制御を実施し、１つまたは複数の移動可能なレンズ群の位置に基づいて合焦した被写体までの距離を演算することを特徴とするカメラシステム。
【請求項２】
測距情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
合焦動作時固定のリレーレンズ群と、前記リレーレンズ群を駆動する駆動手段と、映像信号から抽出した高周波成分に基づいてフォーカスレンズ群を駆動し、合焦制御を行う合焦制御手段と、パン・チルトを制御する雲台制御手段と、追尾モード設定手段とを有する追尾機能付き雲台システムにおいて、
追尾モード時は、前記リレーレンズ群を基準位置とは異なる位置に設定した状態にて、前記合焦制御手段を用いて合焦制御を実施し、１つまたは複数の移動可能なレンズ群の位置に基づいて合焦した被写体までの距離を演算することを特徴とする雲台システム。
【請求項４】
測距情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項３に記載の雲台システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距機能を有するカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビやモニターなどの大画面化および高画質化がすすみ、映し出される映像に対する高画質化要求が高まっていた。この高画質化要求に応えるべく、放送用ズームレンズでは像ぶれ補正機能やオートフォーカス機能を搭載した高機能ズームレンズが開発された。この高機能ズームレンズを用いることにより、ユーザは容易に高画質映像を撮影し、さまざまな映像効果を得ることが可能になった。とくに野球やサッカー、マラソンなどのスポーツ中継において効果が顕著であった。
【０００３】
さらに映像効果を高めるために、フォーカスレンズ群の位置に基づいて複数のマラソン選手間の距離を測定し、その距離情報を映像に重畳して表示する機能が提案されていた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-329915号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の距離測定方法では、フォーカスレンズ群の位置に基づいて被写体までの距離を測定していた。そのために使用しているズームレンズの焦点距離が短い場合や測距対象被写体までの距離が遠い場合は、被写界深度の影響により測定結果に誤差を生じる場合があり、それに対する対策が望まれていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、焦点距離が短い場合や対象被写体までの距離が遠い場合でも、正確に被写体までの距離を測定することを可能にしたカメラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための構成は、合焦動作時固定のリレーレンズ群と、前記リレーレンズ群を駆動する駆動手段と、映像信号から抽出した高周波成分に基づいてフォーカスレンズ群を駆動し、合焦制御を行う合焦制御手段を有するカメラシステムにおいて、
前記リレーレンズ群を基準位置とは異なる位置に設定した状態にて、前記合焦制御手段を用いて合焦制御を実施し、１つまたは複数の移動可能なレンズ群の位置に基づいて合焦した被写体までの距離を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、焦点距離が短い場合や測距対象被写体までの距離が遠い場合でも、正確に被写体までの距離を測定する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第1の実施例の構成図である。
【図２】第1の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】ＡＦ評価値とＡＦ基準評価値の関係を示す図である。
【図４】第1の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】ＡＦ評価値と合焦評価値の関係を示す図である。
【図７】第３の実施例の構成図である。
【図８】第３の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明を適用できる第1の実施例におけるカメラシステムの構成図である。
【００１２】
１００は後述するカメラ１５０に着脱可能なズームレンズであり、１０１は被写体像の焦点を調節するためのフォーカス部、１０２はフォーカス部１０１の位置を検出するためのフォーカス位置検出部である。１０３はフォーカス部１０１を駆動するためのフォーカスモータ、１０４はフォーカスモータ１０３を回転するためのフォーカス駆動回路である。
【００１３】
１０５は変倍作用をもつズーム部であり、１０６はズーム部１０５の位置を検出するためのズーム位置検出部、１０７はズーム部を駆動するためのズームモータ、１０８はズームモータ１０７を回転するためのズーム駆動回路である。
【００１４】
つぎに１０９はアイリス部であり、１１０はアイリス部１０９の位置を検出するためのアイリス位置検出部、１１１はアイリス部を駆動するためのアイリスモータ、１１２はアイリスモータ１１１を回転するためのアイリス駆動回路である。
【００１５】
１１３はフランジバックを調整するためのリレー部であり、１１４はリレー部１１３の位置を検出するためのリレー位置検出部、１１５はリレー部を駆動するためのリレーモータ、１１６はリレーモータ１１５を回転するためのリレー駆動回路である。
【００１６】
そして１１７はズーム部１０５等の位置データから被写体までの距離を演算するためのデータを格納する不揮発性メモリ、１１８はフォーカス部１０１等の制御を行うためのレンズ制御部である。１１９はズーム部１０５等の位置データおよび不揮発性メモリ１１７内のデータを用いて、被写体までの距離を演算する被写体距離演算部である。１２０は後述するカメラ１５０と通信をするための通信部、１２１は測距モードと通常モードの設定を行う測距モード設定手段である。
【００１７】
つづいて１５０は、ズームレンズ１００が取り付け可能なカメラである。１５１はズームレンズ１００を通して結像される被写体像を光電変換するための撮像素子であり、１５２は撮像素子から出力される撮像信号を映像信号に変換するための画像処理部である。１５３は映像信号から高周波成分を抽出し、被写体像の鮮鋭度を示すAF評価値を算出する評価値演算部であり、１５４はズームレンズ１００と通信をするための通信部である。
【００１８】
さらに１５５は、被写体までの距離をテキストデータに変換した測距データを映像信号と合成するための画像合成部であり、１５６は画像合成部の出力映像を表示するための表示部である。
【００１９】
本実施例では、レンズ制御部１１８と被写体距離演算部１１９をレンズＣＰＵ１３０で、画像処理部１５２と評価値演算部１５３、画像合成部１５５をカメラＣＰＵ１６０で実現している。
【００２０】
以下に図２のフローチャートに沿って、レンズＣＰＵ１３０の動作を説明する。
【００２１】
カメラ１５０の電源を投入し、カメラ１５０よりズームレンズ１００に電源が供給されると、レンズＣＰＵ１３０はS101にすすみ、フォーカス部１０１およびズーム部１０５など、ズームレンズ１００の各部を初期化する。S102では、カメラ１５０との通信を初期化し、S103にすすむ。ここまでが初期化作業となる。
【００２２】
つぎにS103においてレンズＣＰＵ１３０は、測距モード設定部１２１の状態を判断する。測距モード設定部１２１が測距モードに設定されている場合は、S104にすすみズーム部１０５をワイド端まで駆動し、S105ではフォーカス部１０１を無限端まで駆動、S106にすすむ。S106では、アイリス部１０９を開放端まで駆動し、S107にてリレー部１１３を測距用位置まで駆動する。
【００２３】
次にレンズＣＰＵ１３０は、S108においてＡＦ基準評価値を不揮発性メモリ１１７から読み込み、Ev(0)に設定する。図３にＡＦ評価値とＡＦ基準評価値との関係を示す。図３に示すようにＡＦ基準評価値は、被写体に対してフォーカスがある程度合った状態において得られる評価値である。ＡＦ評価値が、ＡＦ基準評価値より大きい場合は、大ボケ状態では無く、ＡＦ評価値のピーク位置を検出することが十分可能な状態であると判断できる。
【００２４】
フローチャートの説明に戻る。S109ではズーム部１０５をテレ方向に駆動し、S110でカメラ１５０から現在のＡＦ評価値valueを受信、バッファEv(t)に設定する。S111ではEv(t)をEv(0)と比較し、Ev(t)がEv(0)より小さい場合は、まだフォーカスが十分に合っていないと判断して、S109に戻りズーム部１０５をさらにテレ方向に駆動する。一方S111において、Ev(t)がEv(0)以上の場合は、被写体に対してある程度フォーカスが合ってきたと判断し、頂上判定のためにS112にすすみ再度ズーム部１０５をテレ方向に駆動し、S113にすすむ。
【００２５】
つづいてレンズＣＰＵ１３０はS113において、Ev(t)の値をバッファEv(t-1)に格納し、S114にて再びカメラ１５０から現在のＡＦ評価値valueを受信し、Ev(t)に設定、S115においてEv(t)とEv(t-1)を比較する。S115においてEv(t)がEv(t-1)より大きい場合は、S112に戻り、さらにズーム部１０５の駆動を継続する。一方S115においてEv(t)がEv(t-1)以下の場合は、頂上検出したと判断してS116にすすみ、ズーム部１０５をワイド方向に駆動し、ＡＦ評価値Ev(t)が最大となる位置までズーム部１０５を戻して、S117にすすむ。
【００２６】
そしてS117では、ズーム位置をズーム位置検出部１０６から、およびフォーカス位置をフォーカス位置検出部１０２から読み込み、それぞれバッファZposおよびFposに設定し、S118にすすむ。S118では、ZposおよびFposに応じた被写体距離データObjを不揮発性メモリ１１７から読み込み、S119にすすみ、被写体距離データObjをカメラ１５０に送信する。
【００２７】
一方S103において測距モード設定手段１２１が通常モードの場合は、S120にすすみズーム部制御演算を、S121ではフォーカス部制御演算を、S122ではアイリス部制御演算を、S123ではリレー部制御演算を行い、S103にジャンプする。以下、カメラ１５０の電源が切断されるまで、レンズＣＰＵ１３０はS103からS123までを繰り返し実行する。
【００２８】
つぎに、以下に図３のフローチャートに沿って、カメラＣＰＵ１６０の動作を説明する。
【００２９】
カメラ１５０に電源が投入されるとカメラCPU１６０はS201にすすみ、画像処理部１５２および評価値演算部１５３、画像合成部１５５を初期化し、S202ではカメラ−ズームレンズ間通信を初期化する。S203においては、撮像素子１５１に結像した被写体からの光を光電変換し、撮像信号を入力する。つづいてS204では、入力した撮像信号をサンプルホールドおよびレベル増幅、Ａ／Ｄ変換を行い、映像信号に変換する。そしてS205では、フィルタを用いて映像信号から高周波成分を抽出し、映像の鮮鋭度を示すＡＦ評価値valueを算出し、S206において合焦制御を行うためにレンズＣＰＵ１３０にＡＦ評価値valueを送信する。
【００３０】
さらにS207では、被写体距離表示のために測距データObjをレンズから受信し、S208では映像信号と測距データObjを合成し、S209において合成信号を表示部１５６に表示する。
【００３１】
以下、カメラ１５０の電源が切断されるまで、S203からS209を繰り返し実行する。
【００３２】
このように、まずリレー部を基準位置とは異なる位置に設定し、被写界深度を浅くした測距モードに設定をする。そして、コントラストＡＦを用いて合焦動作を行い、合焦時のズーム部およびフォーカス部の位置に基づいて被写体距離を演算することにより、よりよい精度の被写体距離を得ることが可能となる。
【実施例２】
【００３３】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
本実施例における構成は、第1の実施例と同様であるので説明を省略する。以下に図５のフローチャートに沿って、レンズＣＰＵ１３０の動作を説明する。図５において、図２と同じ処理については、同じ符号を付した。
【００３５】
カメラ１５０の電源を投入し、カメラ１５０よりズームレンズ１００に電源が供給されると、レンズＣＰＵ１３０はS101にすすむ。S101よりS103までは図２と同じであるので、説明を省略する。
【００３６】
S103において測距モード設定部１２１が測距モードに設定されている場合は、S301にすすみカメラ１５０より現在のAF評価値valueを受信する。そしてバッファEv(t)の値をEv(t-1)に、ＡＦ評価値valueをEv(t)に格納し、通常モードで距測対象被写体（以下、被写体）に合焦させる。S302では、被写体に合焦している現在のフォーカス位置Fposと不揮発性メモリ１１７に記憶されたデータに基づいて、被写体距離Objを演算する。S303では、測距モード時に距離Objに合焦させるためのズーム部１０５およびフォーカス部１０１・アイリス部１０９の位置データZc・Fc・Icを演算する。
【００３７】
つぎにS304にてリレー部１１３を測距用位置まで駆動し、S305ではズーム部１０５およびフォーカス部１０１・アイリス部１０９をそれぞれS303のおいて算出したZc・Fc・Icの位置まで駆動する。このようにすることにより、通常モード時より被写体深度の浅い被写体とその近傍のみ合焦している状態となる。
【００３８】
そしてS306では、バッファEv(t)の値をバッファEv(t-1)に格納し、現在のAF評価値valueをカメラ１５０より受信し、Ev(t)に格納する。S307では、ＡＦ再起動時のズーム部１０５の駆動方向をワイド方向に設定し、S308にすすむ。S308では、Ev(t)とEv(t-1)を比較し、Ev(t)とEv(t-1)が異なっている場合は、被写体が移動したと判断し、合焦動作を開始するためにS309にすすみ、ズーム部１０５を駆動し、S311にすすむ。このときのズーム部１０５の駆動方向はワイド方向であり、駆動量はウォブリング相当の微小量とする。一方S308においてEv(t)とEv(t-1)が等しい場合は、S310にすすみ、合焦状態を判断するための合焦評価値Ev(a)[以下、Ev(a)]を不揮発性メモリから読み込み、Ev(t)と比較する。
【００３９】
図６にＡＦ評価値と合焦評価値との関係を示す。図６に示すように合焦評価値は、被写体に対してフォーカスがほぼ合った状態において得られる評価値である。ＡＦ評価値が、合焦評価値より大きい場合は、合焦であると判断できる状態である。
【００４０】
フローチャートの説明に戻る。S310においてEv(t)がEv(a)より小さい場合は、被写体に対して十分に合焦していないと判断し、S309にジャンプし、合焦動作を開始する。またS310において、Ev(t)がEv(a)以上の場合は、被写体に合焦している状態であると判断し、AFを開始することなく、S318にジャンプする。
【００４１】
S311においてレンズＣＰＵ１３０は、バッファEv(t)の値をバッファEv(t-1)に格納し、再度現在のAF評価値valueをカメラ１５０より受信し、Ev(t)に格納し、S312において
Ev(t-1)とEv(t)を比較する。S312においてEv(t)がEv(t-1)より小さい場合は、被写体の移動方向が反対であると判断し、S313でズーム部１０５の駆動方向をテレ方向に反転し、S309にジャンプし、ズーム部１０５をテレ方向に駆動する。一方S312においてEv(t)がEv(t-1)以上の場合は、S314にすすみズーム部１０５を同じ方向に駆動し、S315でバッファEv(t)をバッファEv(t-1)に格納し、AF評価値valueをカメラ１５０より受信し、Ev(t)に格納する。
【００４２】
つづいてレンズＣＰＵ１３０は、S316においてEv(t)とEv(t-1)を比較し、Ev(t)がEv(t-1)以上の場合は、S314にもどり引き続きズーム部１０５を駆動する。一方でS316においてEv(t)がEv(t-1)より小さい場合は、合焦位置を越えたと判断し、S317にてズーム部１０５をEv(t)が最大となる位置まで戻し、S318にすすむ。
【００４３】
さらにS318においてレンズＣＰＵ１３０は測距モード設定部１２１の状態を判断し、測距モードが継続している場合は、Ｓ306にジャンプし、Ｓ306から処理を繰り返し実行する。一方S318において測距モード設定部１２１が通常モードに変更された場合は、S319においてEv(t)の値をEv(t-1)に格納し、再度AF評価値valueをカメラ１５０より受信し、Ev(t)に格納し、S120にジャンプする。
【００４４】
またS103において、測距モード設定部１２１が通常モードの場合は、Ｓ120すすむ。S120からS123は図２と同じであるので説明を省略する。S123につづいてS320でレンズＣＰＵ１３０は、再び測距モード設定部１２１の状態を判断し、通常モードが継続してる場合は、S319から通常モードの処理を繰り返し実行する。一方S320において、測距モード設定部１２１が測距モードに変更された場合は、S301にジャンプし、測距モードの処理を開始する。
【００４５】
以下、カメラ１５０の電源が切断されるまで、レンズＣＰＵ１３０はS120〜S123およびS301〜S320までを繰り返し実行する。
【００４６】
このように、まず通常モードにおいて被写体に合焦動作を実施後、被写界深度を浅くした測距モードに設定し、コントラストＡＦを用いて合焦動作を行う。その結果、被写体への合焦状態を維持しながら、よりよい精度の被写体距離を得ることが可能となる。
【実施例３】
【００４７】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００４８】
図７は、本発明を適用できる第３の実施例における測距機能付雲台装置の構成図である。
【００４９】
図１と同じ要素には、同じ符号を付した。２００は後述するカメラ２５０に着脱可能なズームレンズであり、２０１は後述するカメラ２５０および雲台３００と通信をするための通信部である。２５０はズームレンズ２００が取り付け可能なカメラであり、２５１は画像データを雲台３００に送信するための画像送信部である。
【００５０】
つぎに３００はパン・チルト動作可能な雲台であり、３０１はズームレンズ２００と通信するための通信部、３０２は不図示のパンおよびチルト部を制御するための雲台制御部である。３０３はカメラ２５０より受信した画像データを記憶するための画像メモリであり、３０４は画像メモリの画像データに基づいて被写体の動きを検出する動き検出部である。そして３０５は被写体映像の特徴をあらかじめ記憶しているテンプレートメモリであり、S３０６は追尾モードと通常モードを設定するための追尾モード設定部である。本実施例では、雲台制御部３０２と動き検出部３０４を雲台ＣＰＵ３１０で実現している。
【００５１】
レンズＣＰＵ１３０の動作は図２と、カメラＣＰＵ１６０の動作は図４と同じであるので説明を省略する。以下に図８のフローチャートに沿って、雲台ＣＰＵ３１０の動作を説明する。
【００５２】
雲台３００に電源が投入されると雲台３００はカメラ２５０およびレンズ２００へ電源を供給する。雲台ＣＰＵ３１０は、S401にて不図示のパン部/チルト部等の初期化を行い、S402では雲台−ズームレンズ間および雲台−カメラ間の通信を初期化し、S403にすすむ。
【００５３】
S403では、追尾モード設定手段３０６の状態を判断し、追尾モードの場合はS404にてズームレンズ２００を測距モードに設定し、測距対象被写体までの距離Objを入力する。S405では、ズームレンズ２００を通常モードに再設定し、S406においてカメラ２５０より受信した画像データを画像メモリ３０３から読み込み、S407ではテンプレートメモリ３０５から被写体の特徴を示すテンプレート画像データを読み込む。
【００５４】
つぎにS408にて画像メモリから読み込んだ画像データと、テンプレート画像データを比較し、追尾対象となる被写体（以下、被写体）の画面内の位置を演算し、S409では画像データを比較して、被写体の動きベクトルを演算する。
【００５５】
そしてS410では動きベクトルから水平方向の被写体の動きを抽出し、不図示のパン部制御信号を演算し、被写体の動きに応じて不図示のパン部を制御する。同様にS411では動きベクトルから垂直方向の被写体の動きを抽出し、不図示のチルト部制御信号を演算し、被写体の動きに応じて不図示のチルト部を制御し、S412にすすむ。
【００５６】
つづいてS412において被写体サイズを判断し、被写体サイズに変化がある場合は、被写体が光軸方向に移動したと判断してS413にすすみ、画像データから被写体サイズ比Cを演算する。S414では被写体距離Objと被写体サイズ比Cから被写体距離Objを再計算し、S415において被写体サイズを合わせるためのズーム位置Zposを演算し、S416では被写体にピントを合わせるためのフォーカス位置Fposを演算しする。
【００５７】
さらにS417においてズームレンズ２００にズーム位置Zposおよびフォーカス位置Fposを送信し、所定の位置までズームレンズ２００を駆動する。
【００５８】
一方S412において被写体サイズに変化が無い場合は、何もせずS403にジャンプする。
またS403において、追尾モード設定部が通常モードの場合は、S418にすすみ不図示のパン部を制御し、S419では不図示のチルト部を制御する。
【００５９】
以下雲台３００の電源が切断されるまで、S403からS419を繰り返し実行する。
【００６０】
このように、被写界深度を浅くした測距モードにより得られた高精度な被写体距離情報を用いて被写体追尾を行うことにより、より正確な追尾動作が可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  ズームレンズ
１０１  フォーカス部
１０２  フォーカス位置検出部
１０３  フォーカスモータ
１０４  フォーカス駆動回路
１０５  ズーム部
１０６  ズーム位置検出部
１０７  ズームモータ
１０８  ズーム駆動回路
１０９  アイリス部
１１０  アイリス位置検出部
１１１  アイリスモータ
１１２  アイリス駆動回路
１１３  リレー部
１１４  リレー位置検出部
１１５  リレーモータ
１１６  リレー駆動回路
１１７  不揮発性メモリ
１１８  レンズ制御部
１１９  被写体距離演算部
１２０  通信部
１２１  測距モード設定部
１３０  レンズＣＰＵ
１５０  カメラ
１５１  撮像素子
１５２  画像処理部
１５３  評価値演算部
１５４  通信部
１５５  画像合成部
１５６  表示部
１６０  カメラＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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