(57)【要約】【課題】撮影レンズの本線光路からＡＦ用被写体光を分岐し、そのＡＦ用被写体光をＡＦ用光路によってＡＦ用撮像素子に導くと共に、ＡＦ用被写体光によって結像された被写体画像をＡＦ用撮像素子によって撮像し、その被写体画像のコントラスト（焦点評価値）に基づいて撮影レンズのフォーカスを自動調整するオートフォーカスシステムにおいて、ＡＦ用光路にＩＲカットフィルターを挿脱可能に設けることによって、ＡＦ用撮像素子の撮像面に入射させるＡＦ用被写体光の波長領域を変更可能にし、合焦検出の際にＡＦ用被写体光の光量が不足するような場合にはＩＲカットフィルターをＡＦ用光路から退避させて合焦検出を確実に行えるようにし、一方、ＡＦ用被写体光の光量が十分な場合にはＩＲカットフィルターをＡＦ用光路に挿入して合焦精度の低下を防止するオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】撮影レンズの光軸Ｏの本線光路からハーフミラーＭ１によって分岐された光軸Ｏ'のＡＦ用光路にＩＲカットフィルターＣＦが挿脱可能に配置される。【選択図】      図１
2006084558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用又は再生用の被写体画像を撮像するための映像用撮像素子に被写体光を導く撮影レンズの本線光路からＡＦ用被写体光をＡＦ用撮像素子に導くＡＦ用光路を分岐し、前記ＡＦ用撮像素子によって撮像された被写体画像のコントラストに基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦状態となるように自動調整するオートフォーカスシステムにおいて、
前記ＡＦ用撮像素子の撮像面に入射させる前記ＡＦ用被写体光の波長領域を狭くする光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿脱可能に設けた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ＡＦ用撮像素子は、前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域のうち一部の領域又は全領域と、前記有効に使用される被写体光の波長領域と異なる波長領域との光に感度を有し、
前記光学的フィルターは、前記本線光路から前記ＡＦ用光路に導かれたＡＦ用被写体光から、前記ＡＦ用撮像素子が感度を有する波長領域のうちの一部の波長領域の光を遮断する特性を有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。
【請求項３】
前記光学的フィルターは、前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域と異なる波長領域の光を遮断する特性を有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。
【請求項４】
前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域を可視光の波長領域とし、前記ＡＦ用撮像手素子は、可視光と赤外光の波長領域の光に感度を有すると共に、前記光学的フィルターは赤外光の波長領域の光を遮断する特性を有することを特徴とする請求項３のオートフォーカスシステム。
【請求項５】
前記ＡＦ用撮像素子により撮像された被写体画像のコントラストの大きさを評価する焦点評価値検出手段と、該焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦状態となるように制御するフォーカス制御手段と、前記光学的フィルターを電動で前記ＡＦ用光路に挿脱するフィルター駆動手段と、前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値に基づいて前記フィルター駆動手段によって前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入又は前記ＡＦ用光路から退避させるフィルター制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載のオートフォーカスシステム。
【請求項６】
前記フィルター制御手段は、前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値が、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入した状態のときに所定値より小さくなる場合には、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路から退避させ、前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値が、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路から退避させた状態のときに所定値より大きくなる場合には、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入することを特徴とする請求項５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、特にコントラスト方式のオートフォーカスにより自動でピント調整を行うオートフォーカスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用テレビカメラ等のビデオカメラで採用されるオートフォーカス（ＡＦ）は、撮像素子により得られる映像信号に基づいて被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最大（極大）となるようにフォーカス（フォーカスレンズ）を制御するコントラスト方式が一般的である。被写体画像のコントラストは、例えば、撮像素子により得られた映像信号から高域周波数成分の信号を抽出し、その高域周波数成分の信号を１画面（１フィールド）分ずつ積算した積算値によって定量的に検出される。尚、その積算値は、被写体画像のコントラストの高低を示すと共に、合焦の程度を示す値であり、本明細書では焦点評価値というものとする。
【０００３】
また、従来、ＡＦ用撮像素子を備えたレンズ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンズ装置では、その光学系（撮影レンズ）の光路上にハーフミラー等の光分割手段が配置され、カメラ本来の撮像素子（映像用撮像素子）に導かれる被写体光からＡＦ用被写体光が分岐されるようになっている。光分割手段によって分岐されたＡＦ用被写体光は、ＡＦ用に配置されたＡＦ用撮像素子の撮像面に結像され、その結像された被写体画像がＡＦ用撮像素子によって撮像される。そして、その被写体画像のコントラストに基づいてピント合わせが行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１１７４９２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可視光のみを受光して得られた映像信号によって焦点評価値を検出する場合、被写体が暗い（可視光の光量が少ない）と、焦点評価値が小さく、特に非合焦の状態では合焦位置を検出することが困難となる。即ち、フォーカスが合焦位置付近にあるときにはある程度の大きさの焦点評価値が得られる場合であっても合焦位置から大きくずれている場合には焦点評価値が小さくなり特に被写体光の光量が少ないと合焦方向（焦点評価値が増加する方向）の検出も困難となる。更に被写体光の光量が少ない場合には合焦位置付近でも焦点評価値が極めて小さくなり、焦点評価値から合焦位置を判断することが困難となる。
【０００５】
一方、上述のようにＡＦ用撮像素子を使用する場合、映像用撮像素子から得られる記録又は再生用の映像信号とは無関係にＡＦ用の映像信号を得ることができるため、可視光から赤外光までの波長領域の被写体光を受光してＡＦ用の映像信号を得ることが可能である。これによって得られたＡＦ用の映像信号から焦点評価値を検出した場合には、被写体が暗い場合でも、また、合焦位置から大きくずれている場合であっても赤外光によって合焦位置の検出が可能な大きさの焦点評価値を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、一般に広い波長領域の被写体光を合焦検出に利用すると、合焦精度が低下するという問題があり、被写体が明るく可視光のみで十分な大きさの焦点評価値が得られるような場合に、赤外光まで受光して焦点評価値を検出することは合焦精度の低下を招くため適切ではない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦ用に配置されたＡＦ用撮像素子で受光する被写体光の波長領域を変更可能にすることによって合焦検出を確実に行えるようにすると共に、できるだけ合焦精度の低下を防止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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、記録用又は再生用の被写体画像を撮像するための映像用撮像素子に被写体光を導く撮影レンズの本線光路からＡＦ用被写体光をＡＦ用撮像素子に導くＡＦ用光路を分岐し、前記ＡＦ用撮像素子によって撮像された被写体画像のコントラストに基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦状態となるように自動調整するオートフォーカスシステムにおいて、前記ＡＦ用撮像素子の撮像面に入射させる前記ＡＦ用被写体光の波長領域を狭くする光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿脱可能に設けたことを特徴としている。本発明によれば、光学的フィルターをＡＦ用光路に挿脱することによってＡＦ用撮像素子に入射させるＡＦ用被写体光の波長領域を変更することができ、ＡＦ用被写体光の光量が不足するような状況では光学的フィルターをＡＦ用光路から退避させることによって合焦検出を確実に行えるようにすることができ、ＡＦ用被写体光の光量が十分な状況では光学的フィルターをＡＦ用光路に挿入することによって合焦精度の高くすることができる。
【０００９】
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、前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域のうち一部の領域又は全領域と、前記有効に使用される被写体光の波長領域と異なる波長領域との光に感度を有し、前記光学的フィルターは、前記本線光路から前記ＡＦ用光路に導かれたＡＦ用被写体光から、前記ＡＦ用撮像素子が感度を有する波長領域のうちの一部の波長領域の光を遮断する特性を有することを特徴としている。本発明は、映像用撮像素子で撮像する被写体光の波長領域よりもＡＦ用撮像素子が感度を有する波長領域を広くした態様である。
【００１０】
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、前記光学的フィルターは、前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域と異なる波長領域の光を遮断する特性を有することを特徴としている。本発明は、光学的フィルターをＡＦ用光路に挿入した場合に、ＡＦ用撮像素子の撮像面に入射させる被写体光の波長領域を映像用撮像素子に対する波長領域と略同等となるにした態様である。
【００１１】
請求項４に記載のオートフォーカスシステムは、請求項３に記載の発明において、前記映像用撮像素子によって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域を可視光の波長領域とし、前記ＡＦ用撮像手素子は、可視光と赤外光の波長領域の光に感度を有すると共に、前記光学的フィルターは赤外光の波長領域の光を遮断する特性を有することを特徴としている。例えば、可視光の映像を撮影する通常のカメラに対して好適な態様であり、ＡＦ用撮像素子では可視光から赤外光までの広い波長領域のＡＦ用被写体光に感度を有するようにし、可視光の光量が不足する場合に赤外光によって光量の不足を補えるようにすると共に、可視光の光量が十分な場合には光学的フィルルーをＡＦ用光路に挿入して赤外光を遮断し、合焦精度の低下を防止する。
【００１２】
請求項５に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１に記載の発明において、前記ＡＦ用撮像素子により撮像された被写体画像のコントラストの大きさを評価する焦点評価値検出手段と、該焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを合焦状態となるように制御するフォーカス制御手段と、前記光学的フィルターを電動で前記ＡＦ用光路に挿脱するフィルター駆動手段と、前記焦点評価値検出手段により検出された焦点評価値に基づいて前記フィルター駆動手段によって前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入又は前記ＡＦ用光路から退避させるフィルター制御手段とを備えたことを特徴としている。本発明は、光学的フィルターを焦点評価値に基づいて自動的に制御する場合の態様である。
【００１３】
請求項６に記載のオートフォーカスシステムは、請求項５に記載の発明において、前記フィルター制御手段は、前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値が、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入した状態のときに所定値より小さくなる場合には、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路から退避させ、前記焦点評価値検出手段により検出される焦点評価値が、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路から退避させた状態のときに所定値より大きくなる場合には、前記光学的フィルターを前記ＡＦ用光路に挿入することを特徴としている。本発明は、焦点評価値に基づいて光学的フィルターを制御する場合の一態様である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、合焦検出の確実性が向上すると共に、合焦精度の不要な低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に従って本発明に係るオートフォーカスシステムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムにおける光学系の構成を示した図である。同図には、例えば、テレビ放送用のカメラ（カメラ本体）１２とカメラ１２に装着されるレンズ装置１０の各々において構成される光学系が示されており、レンズ装置１０の光学系（撮影レンズ）には、本線光路の光軸Ｏに沿って前段側からフォーカスレンズ群ＦＬ、ズームレンズ群ＺＬ、絞りＩ、マスターレンズ群ＭＬ等が配置されている。フォーカスレンズ群ＦＬやズームレンズ群ＺＬは光軸Ｏに沿って前後移動可能に配置されており、フォーカスレンズ群ＦＬの位置を調整することによってフォーカス調整（撮影距離（被写体距離）の調整）が行われ、ズームレンズ群ＺＬの位置を調整することによってズーム調整（焦点距離の調整）が行われる。また、絞りＩの開口量を調整することによって光量調整が行われる。撮影レンズに入射してこれらのレンズ群等を通過した被写体光は、カメラ１２の光学系に入射する。
【００１７】
カメラ１２の光学系には簡略して示した３色分解光学系１４が配置されており、この３色分解光学系によって被写体光がＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の波長ごとに分解されてそれぞれＲ、Ｇ、Ｂごとの撮像素子の撮像面に入射する。尚、Ｒ、Ｇ、Ｂごとの撮像素子を同図に示すように１つの撮像素子Ｐで表すものとする。カメラ１２に配置された撮像素子Ｐによって撮像された被写体画像は、カメラ１２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に成形される。尚、カメラ１２に配置されている撮像素子を映像用撮像素子というものとする。
【００１８】
また、上記レンズ装置１０の光学系において絞りＩとマスターレンズ群ＭＬとの間には光軸Ｏに対して略４５度に傾斜した角度でハーフミラーＭ１（ビームスプリッタ）が配置されている。これによって、フォーカスレンズ群ＦＬ、ズームレンズ群ＺＬ、絞りＩを通過してハーフミラーＭ１に入射した被写体光が、ハーフミラーＭ１を透過する被写体光とハーフミラーＭ１で反射する被写体光とに分割されるようになっている。尚、ハーフミラーＭ１では可視光以外にも赤外光も分割される。また、本レンズ装置１０が装着可能なカメラ１２として可視光の映像（被写体画像）を撮影するカメラのみの使用に限定し、赤外光の映像を撮影するいわゆる赤外線カメラの使用を除く場合にはハーフミラーＭ１で赤外光を全反射させてもよい。
【００１９】
ハーフミラーＭ１を透過した被写体光は上述のように本線光路の光軸Ｏに沿ってカメラ１２へと導かれ、映像用撮像素子Ｐの撮像面に被写体像を結像する。
【００２０】
一方、ハーフミラーＭ１で反射した被写体光は、ＡＦ用被写体光として光軸Ｏに対して略直交する光軸Ｏ'のＡＦ用光路に導かれる。ＡＦ用光路には、ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬ、プリズムＭ２、ＡＦ用撮像素子１６が配置され、また、ＩＲカットフィルターＣＦがＡＦ用光路に挿脱可能に配置されている。
【００２１】
ハーフミラーＭ１で反射して本線光路からＡＦ用光路に分岐されたＡＦ用被写体光は、上記マスターレンズ群ＭＬと同様に結像作用のあるＡＦマスターレンズ群ＡＭＬを通過し、プリズムＭ２によって直角に反射された後、ＡＦ用の映像信号を取得するためのＡＦ用撮像素子１６の撮像面に被写体像を結像する。
【００２２】
ＩＲカットフィルターＣＦは、ＡＦ用光路（ＡＦ用光路の光軸Ｏ'上）に電動で挿脱可能になっており、詳細を後述するようにＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入すると、このＩＲカットフィルターＣＦに入射したＡＦ用被写体光から赤外光が遮断され、可視光のみが通過してＡＦ用撮像素子１６の撮像面に入射する。一方、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させると、ＡＦ用被写体光に含まれる可視光と赤外光の両方がＡＦ用撮像素子１６の撮像面に入射するようになっている。
【００２３】
ＡＦ用撮像素子１６は、ＡＦ用被写体光によって撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換してＡＦ用の映像信号を出力する。ＡＦ用撮像素子１６の撮像面は、カメラ１２の映像用撮像素子Ｐの撮像面と光学的に等価な距離に配置されており、映像用撮像素子Ｐによって撮像される被写体画像と実質的に等価な被写体画像（合焦している被写体が一致している被写体画像）がＡＦ用撮像素子１６によって撮像されるようになっている。また、ＡＦ用撮像素子１６は、可視光の波長領域（約３８０〜７８０ｎｍ）からそれよりも長波長側の赤外光（近赤外）の波長領域まで及ぶ光に感度を有しており、ＩＲカットフィルターＣＦがＡＦ用光路から退避している状態では、可視光と赤外光の両方の波長領域のＡＦ用被写体光によって結像された被写体画像が撮像され、その映像信号が出力される。
【００２４】
図２は、上記レンズ装置１０の光学系を制御すると共に、本発明に係るオートフォーカスシステムが構築される制御部の構成を示したブロック図である。同図において、図１に示したフォーカスレンズ群ＦＬ、ズームレンズ群ＺＬ、絞りＩ、ＡＦマスターレンズＡＭＬ、ＩＲカットフィルターＣＦが示されており、それぞれ対応するフォーカス用モータＦＭ、ズーム用モータＺＭ、絞り用モータＩＭ、ＡＦマスター用モータＭＭ、フィルター用モータＣＭによって駆動されるようになっている。各モータＦＭ、ＺＭ、ＭＭ、ＩＭ、ＣＭは、それぞれＣＰＵ２６からＤ／Ａ変換器２８を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれフォーカス用アンプＦＡ、ズーム用アンプＺＡ、ＡＦマスター用アンプＭＡ、絞り用アンプＩＡ、フィルター用アンプＣＡによって駆動される。
【００２５】
また、各モータＦＭ、ＺＭ、ＭＭ、ＩＭにはそれらの回転位置を検出するポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＭＰ、ＩＰが設置され、各ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＭＰ、ＩＰの出力信号がＡ／Ｄ変換器２４を介してＣＰＵ２６に与えられるようになっている。ＣＰＵ２６は各ポテンショメータＦＰ、ＺＰ、ＭＰ、ＩＰの出力信号によってフォーカスレンズ群ＦＬ、ズームレンズ群ＺＬ、ＡＦ用マスターレンズ群ＡＭＬ、絞りＩの現在位置の情報を取得することができるようになっている。
【００２６】
同図のシステムでは、コントローラとしてフォーカスデマンド２０とズームデマンド２２が接続されている。フォーカスデマンド２０やズームデマンド２２には操作者によってマニュアル操作される操作部材が設けられており、それらの操作部材の操作に基づいてフォーカスデマンド２０やズームデマンド２２からフォーカスレンズ群ＦＬやズームレンズ群ＺＬの目標位置や目標速度を指令する指令信号がＡ／Ｄ変換器２４を介してＣＰＵ２６に与えられるようになっている。
【００２７】
フォーカスレンズ群ＦＬの制御（フォーカス制御）は、所定箇所（レンズ装置１０の本体やフォーカスデマンド２０等）に設置されたＡＦスイッチＳ１の操作によってマニュアルフォーカス（ＭＦ）の制御とオートフォーカス（ＡＦ）の制御とで切り替えられるようになっている。ＣＰＵ２６にはそのＡＦスイッチＳ１のオン／オフ状態を示す信号が与えられており、ＣＰＵ２６は後述のようにＡＦスイッチＳ１のオン／オフ状態に基づいてＭＦとＡＦの制御とを切り替えている。ＭＦの制御時の場合、ＣＰＵ２６は、フォーカスデマンド２０から与えられた指令信号に基づいてフォーカスレンズ群ＦＬを制御する。例えば、ＣＰＵ２６は、フォーカスデマンド２０から与えられた指令信号が指令する目標位置又は目標速度となるようにフォーカス用モータＦＭを駆動するための駆動信号をフォーカス用アンプＦＡに出力する。一方、ＡＦの制御時の場合、ＣＰＵ２６は、詳細を後述するように焦点評価値検出部４０から与えられる焦点評価値情報に基づいてフォーカスレンズＦＬを制御する。
【００２８】
ズームレンズＺＬの制御（ズーム制御）は、ズームデマンド２２から与えられる指令信号に基づいて制御され、ＣＰＵ２６は、ズームデマンド２２から与えられた指令信号が指令する目標位置又は目標速度となるようにズーム用モータＺＭを駆動するための駆動信号をズーム用アンプＺＡに出力する。
【００２９】
絞りＩの制御（絞り制御）は、図１に示したカメラ１２から与えられる指令信号に基づいて制御され、ＣＰＵ２６は、その指令信号が指令する設定位置（絞り値）となるように絞り用モータＩＭを駆動するための駆動信号を絞り用アンプＩＡに出力する。
【００３０】
ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬやＩＲカットフィルターＣＦは、ＡＦ時にＣＰＵ２６によって制御され、ＣＰＵ２６は、ＡＦマスター用モータＭＬを駆動するための駆動信号をＡＦマスター用アンプＭＡに出力し、例えばＡＦマスターレンズ群ＡＭＬにワブリングの動作を行わせる。ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬによるワブリングの動作は、ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬを光軸Ｏ'に沿って微小に前後移動させることによって撮影レンズのフォーカスを至近側と無限遠側に微小に変化させるのと同様の効果を得るもので、後述のように合焦状態か否か、または、合焦方向を検出するために行われる。
【００３１】
尚、本レンズ装置１０が装着されるカメラ１２が赤外線カメラの場合、その赤外線カメラによって撮影される赤外光の被写体画像と等価な被写体画像（合焦している被写体が一致している被写体画像）をＡＦ用撮像素子１６によって撮像する必要がある。これに対して光学系の特性は、可視光と赤外光とでは相違する。従って、赤外線カメラの被写体画像と等価な被写体画像を可視光を用いてＡＦ用撮像素子１６で撮像するためにはＡＦ用光路の補正が必要である。ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬはワブリング以外にその補正の用途でも使用することができ、例えば、ズームレンズ群ＺＬ等の位置に応じてＡＦマスタ−レンズ群ＡＭＬの位置を変位させてＡＦ用光路を補正することによって、赤外線カメラの被写体画像と等価な被写体画像をＡＦ用撮像素子１６で撮像することができる。その補正のためのＡＦマスターレンズ群ＡＭＬの位置のデータは事前に作成されてＲＯＭ３０に記憶されている。
【００３２】
また、ＡＦ時においてＣＰＵ２６は、ＡＦ用撮像素子１６によって撮像された被写体画像のコントラストの大きさを示す焦点評価値を詳細を後述する焦点評価値検出部４０から取得し、その焦点評価値に基づいて、フィルター用モータＣＭを駆動するための駆動信号をフィルター用アンプＣＡに出力して、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入し、又は、ＡＦ用光路から退避させる。
【００３３】
ＩＲカットフィルターＣＦの制御に関する具体的な処理手順について後述するが、例えば、合焦検出（合焦状態か否かの検出、又は、合焦方向の検出）が可能な焦点評価値の値の範囲内に上側判定値Ａと下側判定値Ｂ（Ａ＞Ｂ）を設定する。上側判定値Ａは例えばそれ以上大きな焦点評価値が得られる場合には合焦検出に十分な大きさの値であり、ＩＲカットフィルターＣＦで光量を低減しても適切に合焦検出を行うことができる値として設定することができる。一方、下側判定値Ｂは例えば焦点評価値がそれ以下になると合焦検出できない値として設定することができる。
【００３４】
そして、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させている状態で焦点評価値が上側判定値Ａより大きい状態となった場合にはＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入する。これによって、ＡＦ用撮像素子１６の撮像面へと通過させるＡＦ用被写体光の波長領域を可視光のみに狭め、赤外光を遮断して合焦精度を高くする。また、焦点評価値が上側判定値Ａを超えるような場合には焦点評価値は十分大きいため、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入してもその時点で焦点評価値が下側判定値Ｂ以下になることは殆どなく適切に合焦検出を行うことができる。
【００３５】
一方、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入している状態で焦点評価値が下側判定値Ｂ以下となった場合には、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させる。これによって、ＡＦ用撮像素子１６の撮像面に入射する被写体光の波長領域を可視光と赤外光の両方の波長領域に拡大し、ＡＦ用撮像素子１６の撮像面に入射するＡＦ用被写体光の光量を増加させて焦点評価値を下側判定値Ｂより大きくなるようにする。この場合、合焦検出を確実に行えるようにすることが優先されるため合焦精度が低下する可能性がある。しかしながら、ＡＦによってフォーカスレンズ群ＦＬが合焦位置に近づいて焦点評価値が大きリ、焦点評価値が上側判定値Ａを超えた場合には、ＩＲカットフィルターＣＦがＡＦ用光路に挿入され、その状態で合焦検出が行われてフォーカスレンズ群ＦＬが合焦位置に設定されるため、結果的に合焦精度が低下することにはならない。
【００３６】
また、上述の状態以外に考えられる状態として、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入している状態で焦点評価値が上側判定値Ａより大きい状態や、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させている状態で焦点評価値が下側判定値Ｂ以下となる状態がある。前者の場合には、合焦検出が可能で、かつ、合焦精度が高い状態であるためそのままの状態で維持される。後者の場合には、合焦検出が困難（下側判定値Ｂは、それ以下の焦点評価値の場合に必ずしも合焦検出が不能という値に設定される場合に限らない）であるが、ＩＲカットフィルターＣＦの状態を変えても焦点評価値が減少し、より合焦検出が困難な状態となるため、そのままの状態で維持される。
【００３７】
尚、ＩＲカットフィルターを挿入する位置は、本実施の形態のようにＡＦ用撮像素子１６の撮像面の直前でなくても、ＡＦ用光路（光軸Ｏ'）であればどの位置であってもよい。
【００３８】
また、ＩＲカットフィルターＣＦの制御は、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入すると、焦点評価値が小さすぎて合焦検出が不能になる場合にだけＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させるようにすることもできる。但し、その場合、例えば、焦点評価値が合焦検出が不能となる所定値Ｃより小さくなり、一旦、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路から退避させると、その後、焦点評価値が増加したときにＩＲカットフィルターＣＦを実際にＡＦ用光路に挿入し、ＩＲカットフィルターＣＦを挿入しても合焦検出が可能か否かを確認してからＩＲカットフィルターＣＦを挿入するか否かを決める必要があるため動作が煩雑となる。
【００３９】
図２に示す焦点評価値検出部４０は、ＡＦ用撮像素子１６から得られる映像信号（輝度信号）に基づいて被写体画像のコントラストの大きさ（鮮鋭度）、即ち、合焦の程度を評価する焦点評価値を検出する処理部である。ＡＦ時においてＣＰＵ２６は、焦点評価値検出部４０から取得される焦点評価値が最大（極大）となるようにフォーカスレンズ群ＦＬを制御することによって撮影レンズを合焦状態に設定する。
【００４０】
焦点評価値検出部４０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２、Ａ／Ｄ変換器３４、ゲート回路３６、加算回路３８等から構成されている。上記ＡＦ用撮像素子１６から出力された映像信号は、まず、ＨＰＦ３２に入力され、その映像信号から高域周波数成分の映像信号のみが抽出される。ＨＰＦ３２から出力された高域周波数成分の映像信号は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に入力された映像信号は、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば、画面中央部の矩形状のエリア）内のみの信号を抽出され、そのＡＦエリア内の映像信号が加算回路３８に入力される。加算回路３８では入力された映像信号が１画面分（１フィールド）ずつ積算され、その積算値が加算回路３８から出力される。加算回路３８から出力される積算値はＡＦエリア内の被写体画像のコントラストの大きさを示す焦点評価値としてＣＰＵ２６に読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値を検出する方法は周知であり、本実施の形態以外の方法を用いてもよい。
【００４１】
次にＡＦ時におけるＣＰＵ２６の処理について説明する。図３は、ＣＰＵ２６において行われる一連の処理のうち主にＡＦ時の処理手順を示したフローチャートである。ＣＰＵ２６は電源がオンされると、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からの処理を繰り返し実行する。まず、ＣＰＵ２６は、ＡＦ以外の処理を実行する（ステップＳ１２）。例えば、ズーム制御や絞り制御、ＭＦ時のフォーカス制御等を行う。続いて、ＡＦスイッチＳ１がオンか否かを判定する（ステップＳ１４）。ＮＯと判定した場合にはステップＳ１２に戻る。一方、ＹＥＳと判定した場合には以下のステップＳ１６からステップＳ３８までのＡＦ時の処理を実行する。
【００４２】
ＡＦ時の処理を開始すると、ＣＰＵ２６は、焦点評価値検出部４０から焦点評価値を読み取る（ステップＳ１６）。そして、その焦点評価値が所定の基準値Ｘより大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００４３】
基準値Ｘは、後述する処理によって、ＩＲカットフィルターＣＦがＡＦ用光路（ＡＦ用光路の光軸Ｏ'（図１参照））から退避している状態（フィルター無効状態）のときには、上述の上側判定値Ａに設定され、ＩＲカットフィルターＣＦがＡＦ用光路に挿入されている状態（フィルター有効状態）のときには、上述の下側判定値（Ａ＞Ｂ）に設定されるようになっている。ステップＳ１８の初回の判定処理時では、ステップＳ１０の初期設定により、フィルター無効状態に設定され、基準値Ｘが上側判定値Ａに設定されているものとする。但し、初期設定においてフィルター有効状態としてもよく、その場合には、基準値Ｘは下側判定値Ｂに設定される。
【００４４】
本ステップＳ１８においてＹＥＳと判定した場合、続いて、ＣＰＵ２６は、ＩＲカットフィルターがＡＦ用光路に挿入されているか（フィルター有効状態か）否かを判定する（ステップＳ２０）。ＮＯと判定した場合には、基準値Ｘを下側判定値Ｂに変更し（ステップＳ２２）、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入（フィルター有効状態）する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ３０に移行する。即ち、焦点評価値が十分に大きいため、ＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入して赤外光を遮断し、可視光のみよって得られる被写体画像（映像信号）をＡＦ用撮像素子１６から取得する。これによって合焦精度を高くする。
【００４５】
一方、ステップＳ２０においてＹＥＳと判定した場合、即ち、既にフィルター有効状態の場合には、ステップＳ２２、及び、ステップＳ２４の処理を行わずにステップＳ３０に移行する。このように、フィルター有効状態で焦点評価値が下側判定値Ｂよりも大きい場合には、焦点評価値が適切な大きさであり、かつ、合焦精度が高い状態であるため、ＩＲカットフィルターＣＦの状態の切替えを行わない。
【００４６】
上記ステップＳ１８においてＮＯと判定した場合、即ち、焦点評価値が基準値Ｘ以下の場合、ＣＰＵ２６は、ＩＲカットフィルターをＡＦ用光路から退避させ（フィルター無効状態にする）（ステップＳ２６）、基準値Ｘを上側判定値Ａに変更する（ステップＳ２８）。そして、ステップＳ３０に移行する。尚、ステップＳ１８の判定時において、既にフィルター無効状態の場合には、これらのステップＳ２６、ステップＳ２８の処理は実質的に行わない。
【００４７】
即ち、ステップＳ１８の判定時においてフィルター有効状態で焦点評価値が基準値Ｘ（Ｂ）より小さい場合には、焦点評価値が小さく合焦検出が困難となるためフィルター無効状態に切替え、合焦検出を確実に行えるようにする。一方、ステップＳ１８の判定時においてフィルター無効状態で焦点評価値が基準値Ｘ（Ａ）より小さい場合には、フィルター有効状態に比べて合焦精度は低下するが合焦検出が可能な状態であり、かつ、フィルター有効状態に切り替えるには焦点評価値が小さいため、この場合にはＩＲカットフィルターＣＦの状態の切替えを行わない。
【００４８】
以上のようにしてＩＲカットフィルターＣＦに関する制御を行ってステップＳ３０に移行すると、ＣＰＵ２６は、ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬをワブリングし、ワブリング中の各位置において焦点評価値を読み込む（ステップＳ３０）。そして、ワブリング時に読み込んだ各位置での焦点評価値に基づいて合焦しているか否かを判定する（ステップＳ３２）。尚、各位置での焦点評価値が所定値以上で略一定値となる場合に焦点評価値が最大となる合焦状態と判定される。ＹＥＳと判定した場合には、ステップＳ１２に戻る。一方、ステップＳ３２においてＮＯ（非合焦）と判定した場合には、ワブリング時に読み込んだ各位置での焦点評価値に基づいて、ピント方向（合焦方向）が無限遠方向か否かを判定する（ステップＳ３４）。即ち、ワブリング時においてフォーカスを無限遠側の変化させたときの焦点評価値が至近側に変化させたときの焦点評価値より増加したか否かを判定する。ＹＥＳと判定した場合には、フォーカスレンズ群ＦＬを無限遠方向に所定速度で又は所定量移動させ（ステップＳ３６）、ステップＳ１２に戻る。ＮＯと判定した場合にはフォーカスレンズ群ＦＬを至近方向に所定速度で又は所定量移動させ（ステップＳ３８）、ステップＳ１２に戻る。
【００４９】
以上のステップＳ１２からステップＳ３８までの処理を繰り返し実行することによってＡＦスイッチＳ１がオンされている間、ＡＦの処理が実行されると共に、可視光だけでは合焦検出が困難となるような状況では赤外光も使用して合焦検出が適切に行われるように、かつ、可視光だけで合焦検出が適切に行えるような状況ではできるだけ赤外光を使用せずに合焦検出を行い合焦精度が高くなるようにＩＲカットフィルターＣＦの制御が行われる。
【００５０】
以上、上記実施の形態ではレンズ装置１０が装着されるカメラ１２が可視光の映像を撮影する通常のカメラであることを想定し、ＡＦ用撮像素子１６が可視光の波長領域とそれ以外の赤外光の波長領域に感度を有すると共に、赤外光を遮断するＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿脱可能にすることによってＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿入した場合にカメラ１２が撮影する映像と同様に可視光の映像をＡＦ用撮像素子１６によって撮像して合焦検出を行うようにしたが、レンズ装置１０が装着されるカメラ１２が赤外光の映像を撮影する赤外線カメラであっても上述のようにＡＦマスターレンズ群ＡＭＬによってＡＦ用光路を補正すれば、赤外線カメラで撮影する赤外光の映像をＡＦ用撮像素子１６で撮像する可視光の映像によって得ることができるため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、レンズ装置１０を赤外線カメラに装着した場合にＡＦマスターレンズ群ＡＭＬによる補正を不要とする方法として、ＩＲカットフィルターＣＦの代わりに可視光を遮断する光学的フィルターをＡＦ用光路に挿脱可能にし、上記実施の形態と同様にその光学的フィルターを制御するようにしてもよい。更に、その光学的フィルターと、ＩＲカットフィルターＣＦの両方をＡＦ用光路に挿脱可能に設けておき、レンズ装置１０が装着されたカメラのタイプに応じて使用するフィルターを選択するようにしてもよい。
【００５２】
また、本発明は、上記実施の形態に限らず、ＡＦ用被写体光として得られる波長領域の範囲であってＡＦ用撮像素子１６が感度を有する波長領域の範囲のうち短波長側又は長波長側等の所望の一部の波長領域を遮断する光学的フィルターをＡＦ用光路に挿脱可能に設けるようにすればよい。合焦検出が困難なほど焦点評価値が小さい場合には、光学的フィルターをＡＦ用光路から退避させてＡＦ用被写体光の光量を増加させて合焦検出を確実に行えるようにし、焦点評価値が十分大きい場合には、光学的フィルターをＡＦ用光路に挿入してＡＦ用被写体光の波長領域を狭くすることによって合焦精度を高くすることができる。また、上記実施の形態ではＡＦ用撮像素子１６が感度を有する波長領域は、カメラ１２の映像用撮像素子Ｐによって被写体画像を撮像するために有効に使用される被写体光の波長領域よりも広いものとしたが必ずしも広くなくてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態では、ＩＲカットフィルターＣＦを焦点評価値に基づいてＡＦ用光路に挿入するか否かを自動で切り替えるようにしたが、これに限らず、手動によってＩＲカットフィルターＣＦをＡＦ用光路に挿脱するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、１つのＡＦ用撮像素子１６から得られるＡＦ用の映像信号（被写体画像）に基づいて合焦検出を行うオートフォーカスシステムに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の方式のオートフォーカスシステムにも適用できる。例えば、ＡＦ用の映像信号（被写体画像）を光路長差を有する位置に配置された複数の撮像面から得ると共に、それらの映像信号から得られた複数の焦点評価値に基づいて合焦検出を行う、いわゆる光路長差方式のオートフォーカスシステムにおいても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムにおける光学系の構成を示した図である。
【図２】図２は、上記レンズ装置１０の光学系を制御すると共に、本発明に係るオートフォーカスシステムが構築される制御部の構成を示したブロック図である。
【図３】図３は、レンズ装置のＣＰＵにおける処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１０…レンズ装置、１２…カメラ（カメラ本体）、１６…ＡＦ用撮像素子、２６…ＣＰＵ、２０…フォーカスデマンド、３２…ハイパスフィルタ、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…ゲート回路、３８…加算回路、４０…焦点評価値検出部、Ｐ…映像用撮像素子、ＦＬ…フォーカスレンズ群、ＺＬ…ズームレンズ群、Ｉ…絞り、ＣＦ…ＩＲカットフィルタ、ＡＦマスターレンズ群ＡＭＬ、プリズムＭ２、ＩＲカットフィルターＣＦ、ＦＭ…フォーカス用モータ、ＭＭ…ＡＦマスター用モータ、ＣＭ…フィルター用モータ、Ｓ１…ＡＦスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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