(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の撮影装置の第１のフォーカス機構と第２の撮影装置の第２のフォーカス機構とを駆動し、撮影を行う撮影システムにおいて、
前記第１の撮影装置の映像信号から第１の合焦評価値を検出する第１の焦点検出手段と、
前記第２の撮影装置の映像信号から第２の合焦評価値を検出する第２の焦点検出手段と、
前記第１のフォーカス機構を駆動する第１の駆動手段と、
前記第２のフォーカス機構を駆動する第２の駆動手段と、
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の合焦評価値に基づいて、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の駆動を制御する位置追従モードと、前記第１の合焦評価値に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、前記第１の合焦評価値と、前記第２の駆動手段の位置と前記第２の合焦評価値との関係の履歴とに基づいて、前記第２の合焦評価値が前記第１の合焦評価値に追従するように前記第２の駆動手段の駆動を制御する、評価値追従モードと、で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを駆動可能である、
ことを特徴とする撮影システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記位置追従モードにおいては、前記第１のフォーカス機構と前記第２のフォーカス機構に同じ目標位置を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の撮影システム。
【請求項３】
前記第１の合焦評価値の履歴から合焦位置が検出されていない場合の前記第１の駆動手段、及び、前記第２の合焦評価値の履歴から合焦位置が検出されていない場合の前記第２の駆動手段、のそれぞれに対し、前記制御手段は、前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値のいずれかが所定の閾値よりも大きく且つ合焦方向へ変化中であることを示している場合は、前記評価値追従モードで制御し、その他の場合は、前記位置追従モードで制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記評価値追従モードの時、前記第１の合焦評価値が前記第２の合焦評価値より大きい場合は前記第２の駆動手段の速度を上げ、前記第２の合焦評価値が前記第１の合焦評価値より大きい場合は該第２の駆動手段の速度を下げる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記評価値追従モードの時、前記第１の合焦評価値が前記第２の合焦評価値より大きい場合は前記第２の駆動手段の速度を上げ、前記第２の合焦評価値が前記第１の合焦評価値より大きい場合は、前記第１の駆動手段の速度を上げる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記位置追従モードにおいて、前記第１の駆動手段を直前の駆動方向とは反対の方向へ所定量だけ駆動させた後、得られた前記第１の合焦評価値から合焦させるための前記第１の駆動手段の駆動方向を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮影システム。
【請求項７】
第１の撮影装置の第１のフォーカス機構と第２の撮影装置の第２のフォーカス機構とを駆動する制御装置であって、
前記第１の撮影装置の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、前記第１のフォーカス機構及び前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する位置追従モードと、前記第１の合焦評価値に基づいて前記第１のフォーカス機構を駆動し、前記第１の合焦評価値と、前記第２の撮影装置の映像信号に基づく第２の合焦評価値と前記第２のフォーカス機構のフォーカス位置との関係の履歴とに基づいて、前記第２の合焦評価値が前記第１の合焦評価値に追従するように、前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する評価値追従モードと、で前記第１及び第２のフォーカス機構を駆動可能である、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
第１のフォーカス機構を含む第１のレンズ装置と、該第１のレンズ装置に接続された第１のカメラ本体と、を備える撮影装置であって、
第２のフォーカス機構を含む第２のレンズ装置と、該第２のレンズ装置に接続された第２のカメラ本体とを有する別の撮影装置と通信する通信手段と、
前記第１のフォーカス機構を制御可能であると共に、前記通信手段を介して前記第２のフォーカス機構も制御可能である制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記第１のカメラ本体の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、前記第１のフォーカス機構及び前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する位置追従モードと、前記第１の合焦評価値に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、前記第１の合焦評価値と、前記第２のカメラ本体の映像信号に基づく第２の合焦評価値と前記第２のフォーカス機構のフォーカス位置との関係の履歴とに基づいて、前記第２の合焦評価値を前記第１の合焦評価値に追従させるように、前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する評価値追従モードと、で前記第１及び第２のフォーカス機構を制御可能である、
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
第１のフォーカス機構を備え、第１のカメラ本体に接続可能なレンズ装置であって、
第２のカメラ本体に接続され、第２のフォーカス機構を含む第２のレンズ装置と通信する通信手段と、
前記第１のフォーカス機構を制御可能であると共に、前記通信手段を介して前記第２のフォーカス機構も制御可能である制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、該第１のカメラ本体の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、前記第１のフォーカス機構及び前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する位置追従モードと、前記第１の合焦評価値に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、前記第１の合焦評価値と、前記第２のカメラ本体の映像信号に基づく第２の合焦評価値と前記第２のフォーカス機構のフォーカス位置との関係の履歴とに基づいて、前記第２の合焦評価値を前記第１の合焦評価値に追従させるように、前記第２のフォーカス機構の駆動を制御する評価値追従モードと、で前記第１及び第２のフォーカス機構を制御可能である、
ことを特徴とするレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの撮影装置を使用して撮影する撮影システムに関し、特に、撮影された映像信号に基づいて２つの撮影装置のフォーカス機構を制御する撮影システム、及びそれに含まれる制御装置、撮影装置、レンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやビデオカメラ等の撮像装置における自動合焦（ＡＦ）技術として、様々な提案がなされている。例えば、結像光学系内の光路中に分岐手段を有し、分岐光束により合焦状態を検出しＡＦ制御を行うＴＴＬ(Through The Lens)方式の位相差ＡＦが提案されている。また、結像光学系内の光束とは別の外光による光束を用いる非ＴＴＬ方式の外測ＡＦも提案されている。さらに、撮像素子から出力される映像信号を用いて焦点評価値を算出し、所謂山登り方式による映像ＡＦが提案されている。
【０００３】
これらのＡＦ方式うち、映像ＡＦでは、映像信号から合焦判定に必要な帯域のフィルタにより抽出された高周波成分を映像ＡＦ評価値として抽出する。そして、映像ＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを移動制御して焦点調節を行う。通常、被写体を撮影した場合、映像ＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズの位置が合焦点となる。このように映像ＡＦ方式は、被写体を撮影する撮像素子からの出力信号に基づいて得られた映像信号を用いて合焦判定を行うので、高精度に合焦させることができる。
【０００４】
ところで、単体で利用可能な撮像装置を複数台利用し、立体撮影を行う撮影システムが知られている。この撮影システムでは、一方の撮像装置をマスタ、もう一方の撮像装置をスレーブとし、スレーブ側の撮像装置はマスタ側の撮像装置に同期して動作するシステムが一般的である。また、２つの撮像系を一体型にまとめ、同様に立体撮影を行う撮影システムも知られている。これら立体撮影に使用される一対の撮影装置は、ズーム、フォーカス、絞りなどの制御対象の状態（位置）によって変化する光学条件が常に一致するように同時に駆動することが必要である。これら撮像システムはレンズの製造誤差等により、電気的に等価な位置に駆動したとしても、光学的には等価な位置に駆動されるとは限らないことを意味する。例えば、フォーカス制御において、電気的に等価な位置に駆動したとすると、撮影された画像が一方で合焦していたとしても、もう一方が非合焦となる可能性があり、立体画像として合成した場合に、違和感を覚える可能性が高い。よって、各々のレンズのフォーカスレンズを光学的に等価な位置に駆動する必要がある。そこで、各々のレンズのフォーカスレンズを光学的に等価な位置に駆動させるために、映像ＡＦによる自動合焦機能を用いた先行例が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、複数の撮影レンズを個別に合焦制御することによって、各々の撮像装置における合焦位置を正確に決定する例が提案されている。また、特許文献２では、一方のレンズの映像ＡＦ評価値が最大値を迎えた時、各撮像系を非同期に切替えて、各々合焦処理を行う例が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４５７７１号公報
【特許文献２】特開平０８−０７９５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１で開示されている従来技術では、自動合焦中は２つの撮像系が非同期に駆動することとなる。そのため、動画撮影に適用した場合、ボケ状態から合焦状態に至るまで、異なる画像が立体合成されることとなり、違和感のある立体画像となってしまう可能性が高い。
【０００８】
また、特許文献２で開示されている従来技術では、一方の撮像系が合焦を迎えた時点で、もう一方の撮像系がボケ状態となる可能性がある。そして、一方の撮像系の合焦位置を中心とした所定の範囲内で、もう一方のレンズが非同期に駆動する方法を提案しており、合焦近辺から合焦に至るまでの過程において、違和感のある立体画像が合成される可能性が高い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、立体撮影システムにおける自動合焦機能において、ボケ状態から合焦状態に至るまでのフォーカスレンズ駆動方法を改善し、従来よりも２つの撮像系の同期精度を向上させ、かつ高精度に合焦させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮影システムは、第１の撮影装置の第１のフォーカス機構と第２の撮影装置の第２のフォーカス機構とを駆動し、撮影を行う撮影システムであって、前記第１の撮影装置の映像信号から第１の合焦評価値を検出する第１の焦点検出手段と、前記第２の撮影装置の映像信号から第２の合焦評価値を検出する第２の焦点検出手段と、前記第１のフォーカス機構を駆動する第１の駆動手段と、前記第２のフォーカス機構を駆動する第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の合焦評価値に基づいて、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の駆動を制御する位置追従モードと、前記第１の合焦評価値に基づいて前記第１の駆動手段の駆動を制御し、前記第１の合焦評価値と、前記第２の駆動手段の位置と前記第２の合焦評価値との関係の履歴とに基づいて、前記第２の合焦評価値が前記第１の合焦評価値に追従するように前記第２の駆動手段の駆動を制御する、評価値追従モードと、で前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを駆動可能である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、映像ＡＦ評価値を用いて合焦近辺か否かを予測し、合焦近辺において、各々の撮像系の映像ＡＦ評価値を同期させるようにフォーカスレンズを駆動する。そのため、ボケ状態から合焦状態に至るまで、高精度に同期可能な自動合焦機能を有する立体撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例における撮影システムの構成図
【図２】被写体を立体撮影した時の左右の撮影画像のイメージ図
【図３】立体撮影装置における左右のレンズ装置の一般的な電気的なフォーカスレンズの位置と映像ＡＦ評価値との関係
【図４】実施例における自動合焦処理のフローチャート
【図５】図４中の通信受信処理のサブルーチン
【図６】図４中の映像ＡＦ評価値算出のサブルーチン
【図７】図４中のＡＦ状態判定のサブルーチン
【図８】３サンプル分の映像ＡＦ評価値の関係
【図９】図４中の第１のフォーカスレンズの位置の目標値更新のサブルーチン
【図１０】図４中の通信送信処理のサブルーチン
【図１１】図４中の第２のフォーカスレンズの位置の目標値更新のサブルーチン
【図１２】図１１中の第２のフォーカスレンズの駆動量ΔＦ算出のサブルーチン
【図１３】本発明の別の実施形態における撮影システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレンズ装置の構成図である。
【実施例】
【００１４】
図１に本発明の実施例の自動合焦装置の構成図を示す。
第１のレンズ装置１００は、第１のフォーカスレンズ１１１を含む第１の撮像光学系を有し、第１のフォーカスレンズ１１１は第１のモータ１１２により光軸方向に駆動可能な機構で構成されている。第１のモータ１１２は第１のドライバ１１３によって駆動される。また、第１のフォーカスレンズ１１１の位置は第１の位置検出器１１４によって検出される。第１のフォーカスレンズ１１１、第１のモータ１１２、第１のドライバ１１３、第１の位置検出器１１４で、第１のフォーカス機構を構成している。
【００１５】
第１のレンズ装置１００は、レンズ装置によって結像される被写体像を撮像する第１の撮像装置２００に取り外し可能に装着され、第１のレンズ装置１００と第１の撮像装置２００で、第１の撮影装置としての撮像システムを構成している。第１の撮影装置の焦点調節部材である第１のフォーカスレンズ１１１を通った光束は第１の撮像素子２０１上に結像される。第１の画像処理部２０２は、第１の撮像素子２０１から信号を取得した後に映像信号に変換し、第１の撮像装置２００の外部へ出力する。第１の撮像装置２００の外部へ出力された映像信号は、第１のレンズ装置１００へ入力される。
【００１６】
第１のレンズ装置１００は第１のＣＰＵ１３０を有し、第１のＣＰＵ１３０内には、第１の通信制御部１３１、第１の焦点検出部１３２、第１の制御部１３３、第１のレンズ制御部１３４から成り立っている。
【００１７】
本発明の立体撮影装置の第１の焦点検出手段である第１の焦点検出部１３２は、第１の撮像装置２００からの映像信号の入力に基づいて、得られた映像信号から高周波成分を抽出するフィルタ演算を行う。該フィルタ演算の後、焦点検出に必要な第１の映像ＡＦ評価値（第１の合焦評価値）を算出する。第１の制御部１３３は、第１の映像ＡＦ評価値を用いて第１のフォーカスレンズ１１１の第１のフォーカス目標位置を算出する。第１のフォーカス目標位置の算出方法についての詳細は後述する。第１のレンズ制御部１３４は、第１の制御部１３３によって算出されたフォーカス目標位置へ第１のフォーカスレンズ１１１を駆動する。また、第１のレンズ制御部１３４は、第１の位置検出器１１４から第１のフォーカスレンズ１１１の位置を取得し記憶する。
【００１８】
第２のレンズ装置３００は、第１のレンズ装置１００と同様に、第２の撮像装置４００に取り外し可能に装着され、第２のレンズ装置３００と第２の撮像装置４００で、第２の撮影装置としての撮像システムを構成している。第２の撮像装置４００は第１の撮像装置２００と同様に、第２の撮像素子４０１、第２の画像処理部４０２を構成している。第２のレンズ装置３００の内部構成は、第１のレンズ装置１００と同様である。第２のレンズ装置３００の撮像光学系は、第２の撮影装置の焦点調節部材である第２のフォーカスレンズ３１１、第２のモータ３１２、第２のドライバ３１３、第２の位置検出器３１４から構成される。また、第１のＣＰＵ１３０と同様に、第２のレンズ装置３００は第２のＣＰＵ３３０を有する。第２のＣＰＵ３３０内には、第２の通信制御部３３１、第２の焦点検出手段である第２の焦点検出部３３２、第２の制御部３３３、第２のレンズ制御部３３４から成り立っている。これら第２のＣＰＵ３３０内の各要素は、第１のＣＰＵ１３０内の各要素と同様の役割を担っている。本実施例において、第１の制御部１３３と第２の制御部３３３は共同して本発明の制御手段を構成している。
【００１９】
第１のレンズ装置１００の第１の通信制御部１３１と、第２のレンズ装置３００の第２の通信制御部３３１は、通信ケーブルで接続されており、双方向での通信が可能となっている。例えば、双方向で各光学部材の目標位置を送受信し、第１のレンズ装置１００と第２のレンズ装置３００の同期動作が可能である。第１のレンズ装置１００および第２のレンズ装置３００は、それぞれ第１の通信制御部１３１および第２の通信制御部３３１を通じて、フォーカス目標位置やフォーカス位置、映像ＡＦ評価値、映像ＡＦ評価値を元に判定したＡＦ状態情報等がやり取りされる。第１の通信制御部１３１および第２の通信制御部３３１は、これらの情報を通信メッセージとしてエンコード処理して送信を行い、また、通信メッセージを受信してデコード処理を行う。
【００２０】
これら第１のレンズ装置１００、第１の撮像装置２００、第２のレンズ装置３００、第２の撮像装置４００を組み合わせて立体撮影を行う。例えば、第１のレンズ装置１００と第１の撮像装置２００を左側に、第２のレンズ装置３００と第２の撮像装置４００を右側に配置して一対の立体撮影システムを構成し、被写体を撮影すると、図２に示すように、それぞれの画像が得られる。これら画像を公知の手法で立体合成することにより、立体画像が得られる。
【００２１】
冒頭の背景技術の項で述べた通り、第１のレンズ装置１００や第２のレンズ装置３００はレンズの製造誤差等による個体差により、電気的に等価な位置に駆動したとしても、光学的には等価な位置に駆動されるとは限らない。例えば、図２に示す被写体を撮影し、合焦させた場合、各レンズの光学的位置は等価となる。これについて図３を用いて説明する。
【００２２】
図３では、縦軸を映像ＡＦ評価値とし、横軸を第１のフォーカスレンズ１１１および第２のフォーカスレンズ３１１の電気的な位置とし、第１及び第２の撮像装置２００、４００それぞれの映像ＡＦ評価値をプロットした例を示している。図３の映像ＡＦ評価値がピークとなる位置が合焦点であり、それぞれ第１のフォーカスレンズ１１１に対して合焦位置１、第２のフォーカスレンズ３１１に対して合焦位置２とした。この時、両レンズの合焦位置において、光学的には等価である一方で、グラフに横軸で示された電気的な位置は異なることを示している。また、電気的な位置が等価である場合、光学的には等価ではないこととなる。例えば、両レンズ共に合焦位置１に相当する電気的位置に駆動すると、第１のフォーカスレンズ１１１は合焦している一方で、第２のフォーカスレンズ３１１は非合焦状態となる。
【００２３】
本実施例では、異なるレンズ装置でフォーカスレンズの同期を行い、合焦点および合焦に至るまでの動きを含めて光学的に同期させる例について説明する。
【００２４】
図４は、第１のレンズ装置１００における自動合焦処理の流れを示したフローチャートである。後述するが、第１のレンズ装置１００と第２のレンズ装置３００には同じプログラムがロードされており、後述する一部のサブルーチンのみ処理が異なる。第１のレンズ装置１００の第１のＣＰＵ１３０および第２のレンズ装置３００の第２のＣＰＵ３３０は、これらの処理をそれぞれ不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムにしたがって制御する。第１のレンズ装置１００と第２のレンズ装置３００は不図示の切替手段によって、基準側と追従側と処理を切り替えることが可能である。本実施例では、第１のレンズ装置１００を基準側とし、第２のレンズ装置３００を追従側として説明する。
【００２５】
まず第１のレンズ装置１００における処理について説明する。第１のレンズ装置１００に電源が入ると、第１のＣＰＵ１３０の処理は、図４のステップＳ１１０から順番に処理を実行していく。図４のフローチャートはＳ１１０からＳ１９０まで実行すると、再びＳ１１０に戻って実行する。これらは、第１のＣＰＵ１３０内に備わっている不図示のタイマ等を用いて周期的に処理される。本実施例では、第１の撮像装置２００から入力される映像のＶ周期（１フレームを描画する時間周期）と同じ周期で、図４のフローチャートを実行する例を述べるが、実行周期は限定されず、Ｖ周期と異なる任意の周期で実行しても良い。
【００２６】
図４のステップＳ１１０において、第１のＣＰＵ１３０は、第２のレンズ装置３００から受信した通信メッセージのデコード処理を行う。図４のステップＳ１１０のサブルーチンを図５に示す。図５において、まずステップＳ１１１において、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態をデコードする。次に、ステップＳ１１２において、第２のレンズ装置３００が算出した第２の映像ＡＦ評価値（第２の合焦評価値）をデコードする。次にステップＳ１１３に進み、第２のレンズ装置３００の第２のフォーカスレンズ３１１の目標値をデコードする。さらに、ステップＳ１１４に進み、第２のレンズ装置３００の第２のフォーカスレンズ３１１の位置をデコードする。ステップＳ１１４を実行すると、図５のサブルーチンを終了し、図４のステップＳ１２０へ進む。
【００２７】
図４のステップＳ１２０では、第１のフォーカスレンズ１１１の位置を取得し記憶する。本実施例では、第１のフォーカスレンズ１１１の位置を３周期分記憶することとし、現在位置をＦ（ｋ）、前回位置をＦ（ｋ−１）、前々回位置をＦ（ｋ−２）とする。次に、ステップＳ１３０に進み、第１の焦点検出部１３２によって、第１の映像ＡＦ評価値が算出される。ステップＳ１３０のサブルーチンを図６に示す。
【００２８】
図６のステップＳ１３１において、第１の焦点検出部１３２は、第１の撮像装置２００から入力される映像信号に基づいて、第１の映像ＡＦ評価値Ｖを算出する。第１の焦点検出部１３２は、算出した第１の映像ＡＦ評価値を記憶する。本実施例では３サンプル分記憶する例を示すが、記憶するサンプル数は３サンプルに限定されない。Ｖ（ｋ）を現在時刻の第１の映像ＡＦ評価値を記憶する。Ｖ（ｋ−１）は前回処理時点での第１の映像ＡＦ評価値を記憶する。また、Ｖ（ｋ−２）は前々回処理時点での第１の映像ＡＦ評価値を記憶する。ステップＳ１３２では、Ｖ（ｋ−１）をＶ（ｋ−２）に代入する。ステップＳ１３３では、Ｖ（ｋ）をＶ（ｋ−１）に代入する。そして、ステップＳ１３４にてＶ（ｋ）にＶを代入する。このようにして、サブルーチンＳ１３１〜Ｓ１３４が実行されるたびに、記憶している３サンプル分の映像ＡＦ評価値を更新する。ステップＳ１３４を実行すると、図４のステップＳ１４０に進む。
【００２９】
図４のステップＳ１４０では、ステップＳ１３０にて算出・記憶した第１の映像ＡＦ評価値に基づいて、現在のＡＦ状態を判定する。ステップＳ１４０のサブルーチンを図７に示す。
【００３０】
図７のサブルーチンでは、図６のステップＳ１３１〜Ｓ１３４で記憶した第１の映像ＡＦ評価値３サンプル分に基づいて、ＡＦ状態を判定する。ここでのＡＦ状態とは、現在合焦中であるか、所謂山登り中であるか、山登りを完了状態であるか、合焦から外れた状態であるか、等の判定を行う。まず、図７のステップＳ１４１にて、ステップＳ１３４で記憶したＶ（ｋ）に基づいて、合焦中の状態であるかどうかを判定する。後述するＶinfocusにて、合焦値を決定し、Ｖ（ｋ）がＶinfocus近傍であるかどうかを判定する。例えば、任意の閾値T1を用いて、
Ｖinfocus−T1 ≦ V(k) ≦ Ｖinfocus＋T1
が満たされるかどうかを判定しても良い。合焦判定については、この方法に限定されないが、その他に公知の方法を用いて合焦判定を行っても良い。例えば、一般的に合焦状態にある場合には、映像ＡＦ評価値は高い値にあるので、ある任意の閾値よりも高い場合には合焦であると判定しても良い。合焦中であるかどうかを判定する前提として、映像ＡＦ評価値での合焦判定によって、映像ＡＦ評価値が極大値を通過した経緯があるので、この映像ＡＦ評価値の極大値を有効なダイナミックレンジとして、その９０％以上である場合に合焦と判断してもよい。ステップＳ１４１が真である場合には、ステップＳ１４２に進み、偽である場合にはステップＳ１４３に進む。ステップＳ１４２では、ＡＦ状態を合焦中状態に設定して、図７のサブルーチンを終了する。ステップＳ１４３では、まず、
V(k−1)＜V(k−2)、又は
V(k)＜α  （αは任意の合焦閾値）
であるかどうかを判定する。ここで、任意の合焦閾値αは、一旦設定されたＶinfocusがある場合はその１０％の値としてもよいし、まだ、合焦判定において映像ＡＦ評価値の極大値を検出していない場合は、撮影条件に応じた所定の値を任意の合焦閾値αの初期値として設定してもよい。
【００３１】
ここで、図８に映像ＡＦ評価値の３サンプル分の関係性を示す。図８中のＴは本実施例の冒頭で述べた映像信号の更新周期である。Ｔ（ｋ）は現在時刻であり、Ｔ（ｋ−１）は前回時刻、Ｔ（ｋ−２）は前々回時刻である。それぞれ時刻Ｔ（ｋ）、Ｔ（ｋ−１）、Ｔ（ｋ−２）時点で取得された映像ＡＦ評価値をＶ（ｋ）、Ｖ（ｋ−１）、Ｖ（ｋ−２）としている。また、この時のフォーカスレンズ１１１の位置はＦ（ｋ）、Ｆ（ｋ−１）、Ｆ（ｋ−２）となる。図８（ｃ）に示すように、判定式、
V(k−1)＜V(k−2)
が真である場合には、映像ＡＦ評価値は前回時刻に至るまでに減少し、時刻Ｔ（ｋ−１）において極大値を検出することはないことを示しており、非合焦であることがわかる。また、判定式、
V(k)＜α  （αは任意の合焦閾値）
が真である場合は、非合焦であると判定することができる。ステップＳ１４３にて真と判定された場合は、ステップＳ１４５へと進み、ＡＦ状態を初期状態に設定して、図７のサブルーチンを終了する。ステップＳ１４３が偽である場合には、ステップＳ１４６へと進む。
【００３２】
ステップＳ１４６では、
V(k)＞V(k−1)
であるかを判定し、図８（ａ）に示すように、この条件が真である場合には、映像ＡＦ評価値が増加傾向にあり、合焦点に近づいている（映像ＡＦ評価値は合焦方向に変化中である）ことがわかる。所謂山登り中である。ステップＳ１４６が真である場合には、ステップＳ１４７へと進み、ＡＦ状態を山登り中状態に設定して図７のサブルーチンを終了する。図７のステップＳ１４６にて偽と判定された場合には、ステップＳ１４８へと進む。図８（ｂ）に示すように、Ｖ（ｋ−１）をピークとして、Ｖ（ｋ−２）やＶ（ｋ）がＶ（ｋ−１）よりも小さい場合には、映像ＡＦ評価値がピークを迎え、所謂山登りし合焦点を迎えたと判定することができる。この時、図７のステップＳ１４８において、前述のＶinfocusに映像ＡＦ評価値のピーク値であるＶ（ｋ−１）を代入する。次にステップＳ１４９にて、ＡＦ状態を山登り完状態に設定して図７のサブルーチンを終了する。図７のサブルーチンを終了すると、図４のステップＳ１５０へと進む。
【００３３】
図４のステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で判定した第１のレンズ装置１００のＡＦ状態及びステップＳ１１０で取得した第２のレンズ装置３００のＡＦ状態に基づいて、第１のフォーカスレンズ１１１の目標値Ｆnextを算出する。第１のフォーカスレンズ１１１の目標値は、ステップＳ１５０のサブルーチンを図９に示す。
【００３４】
図９のステップＳ１５１において、ステップＳ１４０で決定した第１のレンズ装置１００のＡＦ状態に基づいて処理を分岐する。第１のレンズ装置１００のＡＦ状態が合焦中の状態である場合はステップＳ１５３に進む。また、第１のレンズ装置１００のＡＦ状態が山登り完了の状態である場合はステップＳ１５４に進む。第１のレンズ装置１００のＡＦ状態が山登り中の状態又は初期状態である場合はステップＳ１５２に進む。ステップＳ１５２では、第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００のＡＦ状態が山登り中の状態かどうかに基づいて分岐する。ステップＳ１５２にて、第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００のいずれかのＡＦ状態が山登り中である場合はステップＳ１５５に進み、いずれも山登り中ではない場合には、ステップＳ１５６に進む。また、装置の起動直後で映像ＡＦ評価値の履歴がない場合や、撮影シーンが変更されて、新たに自動焦点調整を開始する場合なども、ステップＳ１５６に分岐する。
【００３５】
図９のステップＳ１５３では、第１のフォーカスレンズ１１１の目標値Ｆnextに、ステップＳ１２０で記憶した第１のフォーカスレンズ１１１の現在位置Ｆ（ｋ）を設定し、図９のサブルーチンを終了する。ステップＳ１５３が実行されるケースでは、合焦中の状態であるため、第１のフォーカスレンズ１１１の位置を変更する必要がない。
【００３６】
図９のステップＳ１５４では、第１のフォーカスレンズ１１１の目標値ＦnextにステップＳ１２０で記憶した第１のフォーカスレンズ１１１の前回の位置Ｆ（ｋ−１）を設定し、図９のサブルーチンを終了する。ステップＳ１５４が実行されるケースでは、山登りが完了した状態である。図８（ｂ）に示したように、山登り完状態では、本実施例で例示した３つＡＦ評価値、Ｖ（ｋ−２）、Ｖ（ｋ−１）、Ｖ（ｋ）の中でＶ（ｋ−１）が映像ＡＦ評価値のピークであり、この時、第１のフォーカスレンズ１１１の位置はＦ（ｋ−１）である。そのため、映像ＡＦ評価値がピークとなる位置へ第１のフォーカスレンズ１１１の目標値を設定する。
【００３７】
図９のステップＳ１５５では、第１のフォーカスレンズ１１１の目標値Ｆnextには、第１のフォーカスレンズ１１１の現在位置Ｆ（ｋ）にΔＦを加えた位置を設定する。ステップＳ１５５が実行されるケースは、第１のフォーカスレンズ１１１又は第２のフォーカスレンズ３１１の少なくとも一方のＡＦ評価値において、山登りが始まっているので、フォーカスレンズの駆動方向は正しいことが確認できた状態である。このため、現在の駆動方向と同じ方向に駆動することによって合焦点に近づくことが確認された状態である。ΔＦは任意であるが、公知の手法を用いてΔＦを可変としても良い。例えば、所定の閾値に対して映像ＡＦ評価値Ｖ（ｋ）が小さい値の場合のΔＦを、前記所定の閾値に対して映像ＡＦ評価値Ｖ（ｋ）が大きい値の場合のΔＦよりも大きい値として設定しても良い。また、第１のレンズ装置１００及び第２のレンズ装置３００の内で山登りが確認された側のフォーカスレンズの駆動量とＡＦ評価値の変化量の履歴に基づいて、ΔＦを決定してもよい。
【００３８】
図９のステップＳ１５６では、第１のフォーカスレンズ１１１を微小な所定量だけ駆動して、合焦点の方向判定を行うための微小駆動量Ｆwobを設定する。Ｆwobは、ウォブリングと呼ばれる公知の動作を行うための駆動量である。ここでは駆動方向も含めて記憶し、直前の第１のフォーカスレンズ１１１の駆動において無限方向に駆動したのであれば、今回はそれと反対方向である至近方向に駆動するようにＦwobを設定する。一方、直前の第１のフォーカスレンズ１１１の駆動において至近方向に駆動したのであれば、今回はそれとは反対方向である無限方向に駆動するようにＦwobを設定する。ステップＳ１５６が実行されると、ステップＳ１５７へと進む。ステップＳ１５７において、第１のフォーカスレンズ１１１の目標値Ｆnextには、第１のフォーカスレンズ１１１の現在位置Ｆ（ｋ）にステップＳ１５６で設定したＦwobを加えた量を設定する。Ｓ１５７でフォーカスレンズの目標値を設定してフォーカスレンズを駆動する制御を複数回繰り返しても、その結果の映像ＡＦ評価値が所定の閾値以上の値とならない場合は、それを考慮し、合焦方向特定のために設定するＦwobの方向と移動量を変更させてもよい。
【００３９】
図９のサブルーチンが実行されると、再び図４のフローチャートのＳ１８０へと進む。ステップＳ１８０では、第１のレンズ装置１００の接続先である第２のレンズ装置３００へ送信する通信メッセージのエンコード処理と送信処理が第１の通信制御部１３１によって行われる。図４のステップＳ１８０のサブルーチンを図１０に示す。
【００４０】
図１０のステップＳ１８１において、まずステップＳ１８１において、第１のレンズ装置１００のＡＦ状態をエンコードする。次に、ステップＳ１８２において、第１のレンズ装置１００が算出したＡＦ評価値をエンコードする。次にステップＳ１８３に進み、第１のレンズ装置１００の第１のフォーカスレンズ１１１の目標値をエンコードする。さらに、ステップＳ１８４に進み、第１のレンズ装置１００の第１のフォーカスレンズ１１１の位置をエンコードする。次に、ステップＳ１８５へと進み、ステップＳ１８１からＳ１８４でエンコードされたデータを第２のレンズ装置３００へ送信する。ステップＳ１８５が実行されると図５のサブルーチンを終了し、図４のステップＳ１９０へ進む。
【００４１】
図４のフローチャートのステップＳ１９０では、ステップＳ１５０で設定したフォーカスレンズ目標値Ｆnextへ第１のフォーカスレンズ１１１を駆動する。
【００４２】
以上、第１のレンズ装置１００が実行する処理の流れを説明した。次に、第２のレンズ装置３００が実行する処理の流れについて説明する。
【００４３】
第２のレンズ装置３００は、前述の通り、基準側である第１のレンズ装置１００に対し追従するレンズ装置となる。本発明では、前述のＡＦ状態が初期状態の場合は、第１のフォーカスレンズ１１１の目標位置に対して第２のフォーカスレンズ３１１の位置を追従させる。また、ＡＦ状態が山登り中状態においては、第１のフォーカスレンズ１１１の目標位置に第２のフォーカスレンズ３１１の目標位置を追従させない。そして、第１のレンズ装置１００で算出された第１の映像ＡＦ評価値（第１の合焦評価値）を第２のレンズ装置３００で算出する第２の映像ＡＦ評価値（第２の合焦評価値）が追従するように、第２のフォーカスレンズ３１１を駆動する。このように第１のレンズ装置１００と第２のレンズ装置３００の映像ＡＦ評価値を追従させるように第１のフォーカスレンズ１１１と第２のフォーカスレンズ３１１の駆動を制御する制御モードを、評価値追従モードと定義する。また、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態が、山登り完状態及び合焦中状態においては、第２のフォーカスレンズ３１１の駆動目標位置に基づいて第２のフォーカスレンズ３１１を駆動する。このように第２のフォーカスレンズ３１１を制御することによって、非合焦状態から合焦に至るまでに光学的に第１のフォーカスレンズ１１１と第２のフォーカスレンズ３１１を同期させることが可能となる。
【００４４】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１０では、第１のレンズ装置１００から受信した通信メッセージのデコード処理を行う。ステップＳ１１０のサブルーチンは図５で述べた通りであるため、説明を省略する。ステップＳ１１０が実行されるとステップＳ１２０へと進む。
【００４５】
図４のステップＳ１２０では、第１のレンズ装置１００と同様に、第２のフォーカスレンズ３１１の位置を取得し、記憶する。次にステップＳ１３０へと進み、前述と同様に第２の映像ＡＦ評価値を算出する。次にステップＳ１４０へと進み、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態を前述と同様に判定する。さらに、ステップＳ１５０へと進み、第２のフォーカスレンズ３１１の目標値を更新する。第２のレンズ装置３００におけるステップＳ１５０のサブルーチンを図１１に示す。
【００４６】
図１１のサブルーチンのステップＳ１６１において、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態に基づいて分岐する。ステップＳ１６１において、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態は合焦中の状態であると判定された場合はステップＳ１６３へと進む。また、ステップＳ１６１にて、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態は山登りが完了した状態と判定された場合は、ステップＳ１６４へと進む。さらに、ステップＳ１６１にて、第２のレンズ装置３００のＡＦ状態が山登り中または初期状態であると判定された場合はステップＳ１６２へと進む。
【００４７】
ステップＳ１６２では、第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００のＡＦ状態が山登り中の状態かどうかに基づいて分岐する。ステップＳ１６２にて、第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００のＡＦ状態のいずれかが山登り中である場合はステップＳ１６５に進み、いずれも山登り中ではない場合はステップＳ１６７へと進む。
【００４８】
図１１のステップＳ１６３では、図９のステップＳ１５３と同様に、第２のフォーカスレンズ３１１の位置Ｆ（ｋ）を第２のフォーカスレンズ３１１の目標位置Ｆnextに設定する。この時、第２のフォーカスレンズ３１１の目標位置は、第１のフォーカスレンズ１１１の目標位置とは非同期となる。ステップＳ１６３を実行すると、図１１のサブルーチンを終了する。
【００４９】
図１１のステップＳ１６４では、図９のステップＳ１５４と同様に、第２のフォーカスレンズ３１１の前回位置Ｆ（ｋ−１）を目標値Ｆnextへ設定する。ステップＳ１６４を実行すると、図１１のサブルーチンを終了する。
【００５０】
図１１のステップＳ１６５では、第２のフォーカスレンズ３１１を駆動するための駆動量ΔＦを算出する。第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００において、映像ＡＦ評価値の所謂山登りが始まると、各フォーカスレンズ各フォーカスレンズの駆動目標位値ではなく映像ＡＦ評価値を同期させることは前に述べた。ここでは、その詳細な設定方法について述べる。図１１のステップＳ１６５のサブルーチンを図１２に示す。
【００５１】
図１２のステップＳ１７１にて、第２のレンズ装置３００は、第１のレンズ装置１００の次回の映像ＡＦ評価値Ｖｍ（ｋ＋１）の推定値を演算する。Ｖｍとは、接続先の基準側である第１のレンズ装置１００が算出した映像ＡＦ評価値である。図５で述べた通り、第２のレンズ装置３００は第１のレンズ装置１００の第１の映像ＡＦ評価値や第１のフォーカスレンズ１１１の目標値を受信している。ここでは、第１のレンズ装置１００の第１の映像ＡＦ評価値と第１のフォーカスレンズ１１１の目標値の軌跡から第１のレンズ装置１００の次回の映像ＡＦ評価値の推定値としてＶｍ（ｋ＋１）を算出する。次に、ステップＳ１７２に進み、第２のレンズ装置３００の第２の映像ＡＦ評価値の軌跡Ｖ（ｋ）〜Ｖ（ｋ−２）と、第２のフォーカスレンズ３１１の位置軌跡Ｆ（ｋ）〜Ｆ（ｋ−２）を用いて、第２のレンズ装置３００の次回の第２の映像ＡＦ評価値Ｖ（ｋ＋１）が、Ｖｍ（ｋ＋１）と等しくなるように、第２のフォーカスレンズ３１１の駆動量ΔＦを算出する。ΔＦの算出方法は公知の方法で良い。例えば、前回値と今回値から次回の値を線形近似して求めても良い。
【００５２】
図１２のステップＳ１７２が実行されると、図１１のステップＳ１６６へと進む。ステップＳ１６６では、第２のフォーカスレンズ３１１の目標値Ｆnextには、第２のフォーカスレンズ３１１の現在位置にステップＳ１６５で算出したΔＦを加算した値を設定する。ステップＳ１６６が実行されると、図１１のサブルーチンを終了する。
【００５３】
図１１のステップＳ１６７では、第２のフォーカスレンズ３１１の目標値Ｆnextに、第１のレンズ装置１００から受信した第１のフォーカスレンズ１１１の目標値Ｆｍ（ｋ）を設定する。ここでは、現在のフォーカス状態が合焦状態から大きく離れた状態であることを示し、第２のレンズ装置３００の第２のフォーカスレンズ３１１は第１のレンズ装置１００の第１のフォーカスレンズ１１１に同期して動作することとなる。すなわち、第１のレンズ装置１００又は第２のレンズ装置３００のいずれか一方で山登りが検出されたときに実行される評価値追従モードでの制御に対し、第１のフォーカスレンズ１１１に第２のフォーカスレンズ３１１の位置を追従させる位置追従モードで制御される。
【００５４】
図１１のサブルーチンが実行されると、図４のフローチャートのステップＳ１８０を実行する。ステップＳ１８０では図１０と同様に、第１のレンズ装置１００への通信メッセージのエンコード処理と送信処理を行う。
図４のステップＳ１８０が実行されると、ステップＳ１９０へと進み、第２のフォーカスレンズ３１１を駆動する。ステップＳ１９０が実行されると、再びＳ１１０から順番に処理が繰返し実行される。
【００５５】
評価値追従モードで制御している時の具体的な第１のフォーカスレンズ１１１及び第２のフォーカスレンズ３１１の駆動は、第１の映像ＡＦ評価値が第２の映像ＡＦ評価値より大きい場合は第２の駆動手段の速度を上げ、第２の映像ＡＦ評価値が第１の映像ＡＦ評価値より大きい場合は第２の駆動手段の速度を下げるように、制御してもよい。または、第１の映像ＡＦ評価値が第２の映像ＡＦ評価値より大きい場合は第２の駆動手段の速度を上げ、第２の映像ＡＦ評価値が第１の映像ＡＦ評価値より大きい場合は第１の駆動手段の速度を上げるように制御してもよい。
【００５６】
このように、本実施例では、合焦点から大きく離れた位置では、第１のレンズ装置１００と第２のレンズ装置３００の各フォーカスレンズが同期するように駆動させた。また、映像ＡＦ評価値の山登りが始まったところで、映像ＡＦ評価値を同期させるように各フォーカスレンズを非同期に駆動させた。このように構成することによって、ボケ状態から合焦状態に至るまで、高精度に同期可能な自動合焦機能を有する立体撮影装置を提供することができる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５８】
例えば、上記の実施例では、第１のレンズ装置１００、第１の撮像装置２００，第２のレンズ装置３００、第２の撮像装置４００というように、独立して使用可能な撮影装置を２つ組み合わせて立体撮影装置を構成したが、図１３に示すように、一体型で構成しても良い。この場合、装置は、大きくレンズ装置５００と撮像装置６００から構成される。レンズ装置５００は、第１のフォーカスレンズ１１１を含む第１の撮像光学系、第２のフォーカスレンズ３１１を含む第２の撮像光学系を有する。第１のフォーカスレンズ１１１を含むフォーカス機構、第２のフォーカスレンズ３１１を含む第２のフォーカス機構の構成は、図１を参照しながら説明した構成と同様である。この構成においては、制御部５３３（制御手段）は、第１の制御部１３３、第２の制御部３３３の機能を含む。また、レンズ装置が一体で構成されているため、第１の通信制御部１３１と第２の通信制御部３３１を必要とすることなく、第１のフォーカス機構と第２のフォーカス機構を同期させて制御することができる。
【００５９】
この時、図４〜図１２に示したフローチャートを図１３のＣＰＵ５３０内で同時に処理しても同様の効果が得られる。
また、本発明は、第１の撮影装置の第１のフォーカス機構と第２の撮影装置の第２のフォーカス機構とを駆動する制御装置（コントローラ）であって、第１の撮影装置及び第２の撮影装置とは別に構成された制御装置に適用することができる。この制御装置においては、第１の撮影装置の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する位置追従モードと、第１の合焦評価値に第２の撮影装置の映像信号に基づく第２の合焦評価値が追従するように、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する評価値追従モードと、で第１及び第２のフォーカス機構を駆動可能である構成を有するものである。
【００６０】
さらに、本発明は、第１のフォーカス機構を含む第１のレンズ装置と、該第１のレンズ装置に接続された第１のカメラ本体と、を備える撮影装置に適用することができる。この撮影装置は、第２のフォーカス機構を含む第２のレンズ装置と、該第２のレンズ装置に接続された第２のカメラ本体とを有する別の撮影装置と通信する通信手段と、第１のフォーカス機構を制御可能であると共に、通信手段を介して第２のフォーカス機構も制御可能である制御手段と、を備える。また、制御手段は、第１のカメラ本体の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する位置追従モードと、第１の合焦評価値に第２のカメラ本体の映像信号に基づく第２の合焦評価値を追従させるように、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する評価値追従モードと、で第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を制御可能な構成を有する。
【００６１】
さらに、本発明は、第１のフォーカス機構を備え、第１のカメラ本体に接続可能なレンズ装置に適用できる。このレンズ装置は、第２のカメラ本体に接続され、第２のフォーカス機構を含む第２のレンズ装置と通信する通信手段と、第１のフォーカス機構を制御可能であると共に、通信手段を介して第２のフォーカス機構も制御可能である制御手段と、を備える。また、制御手段が、第１のカメラ本体の映像信号に基づく第１の合焦評価値に基づいて、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する位置追従モードと、第１の合焦評価値に第２のカメラ本体の映像信号に基づく第２の合焦評価値を追従させるように、第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を駆動する評価値追従モードと、で第１のフォーカス機構及び第２のフォーカス機構を制御可能な構成を有する。
【符号の説明】
【００６２】
１００    第１のレンズ装置
１１１    第１のフォーカスレンズ
１１２    第１のモータ
１３０    第１のＣＰＵ
１３１    第１の通信制御部
１３２    第１の焦点検出部（第１の焦点検出手段）
１３３    第１の制御部
１３４    第１のレンズ制御部
２００    第１の撮像装置
３００    第２のレンズ装置
３１１    第２のフォーカスレンズ
３１２    第２のモータ
３３０    第２のＣＰＵ
３３１    第２の通信制御部
３３２    第２の焦点検出部（第２の焦点検出手段）
３３３    第２の制御部
３３４    第２のレンズ制御部
４００    第２の撮像装置
５００    レンズ装置
５３０    ＣＰＵ
５３３    制御部
６００    撮像装置
【図１】
0005941327.tif 000002
【図２】
0005941327.tif 000003
【図３】
0005941327.tif 000004
【図４】
0005941327.tif 000005
【図５】
0005941327.tif 000006
【図６】
0005941327.tif 000007
【図７】
0005941327.tif 000008
【図８】
0005941327.tif 000009
【図９】
0005941327.tif 000010
【図１０】
0005941327.tif 000011
【図１１】
0005941327.tif 000012
【図１２】
0005941327.tif 000013
【図１３】
0005941327.tif 000014