(57)【要約】【課題】光路長の異なる位置に配置されたピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面によって撮像した被写体画像のコントラストに基づいてピント状態を検出し、例えばオートフォーカスを可能にするピント状態検出用撮像装置において、ピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を変更するためのブロックを交換可能にしたことによって撮影レンズの種類やピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じて撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更できるようにしたピント状態検出用撮像装置を提供する。【解決手段】カメラ１０と撮影レンズ１４との間にピント状態検出用アダプタ３０を装着するとピント状態の検出（光路長差方式のＡＦ）が可能となる。そのアダプタ３０のＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂが配置されたＣＣＤブロック４２は、撮像面が所望の光路長差となるように交換できるようになっている。【選択図】      図２
2006215283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズに入射して本線光路を通過し、カメラの映像用撮像素子の撮像面に入射する被写体光を光分割手段によって分割し、該分割して得られた一方の被写体光を前記本線光路と異なるピント状態検出用光路に導き、該ピント状態検出用光路の光路長が異なる位置に配置されたピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面に入射させ、該複数の撮像面の各々によって前記撮影レンズのピント状態を検出するための被写体画像を撮像するピント状態検出用撮像装置において、
前記ピント状態検出用光路に配置された複数の撮像面を構成するピント状態検出用撮像素子を一体のブロックとして前記ピント状態検出用光路に対して着脱可能にし、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面が所望の光路長差となるように構成された前記ブロックを前記ピント状態検出用光路に装着できるようにしたことを特徴とするピント状態検出用撮像装置。
【請求項２】
前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面は、各々異なる撮像素子の撮像面であって、前記ピント状態検出用光路に配置された光分割手段によって分割された各被写体光が通過する光路上に配置されることを特徴とする請求項１のピント状態検出用撮像装置。
【請求項３】
前記ブロックは、前記ピント状態検出用撮像素子と、前記ピント状態検出用光路に配置される光分割手段とを備えたことを特徴とする請求項２のピント状態検出用撮像装置。
【請求項４】
前記本線光路に配置される前記光分割手段は、前記撮影レンズと前記カメラの間に着脱可能に装着されるアダプタに配置されることを特徴とする請求項１、２、又は、３のピント状態検出用撮像装置。
【請求項５】
前記アダプタは、装着された撮影レンズの種類を検出する検出手段と、該検出した種類に適合する前記ブロックの種類を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする請求項４のピント状態検出用撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピント情報検出用撮像装置に係り、特に光路長差方式のオートフォーカス（ＡＦ）においてピント状態を検出するための映像を撮影するピント状態検出用撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用のテレビカメラ等のビデオカメラで好適なオートフォーカス（ＡＦ）として、光路長差方式と称するＡＦ方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。この光路長差方式のＡＦでは、例えば、撮影レンズに入射した被写体光がカメラの撮像素子（映像用撮像素子）へと導かれる本線光路にハーフミラー等の光分割光学系（光分割手段）が配置され、その光分割光学系によって、本線光路の被写体光が、そのまま本線光路を進行する被写体光と本線光路から分岐されたピント状態検出用光路を進行する被写体光に分割される。
【０００３】
ピント状態検出用光路には、ピント状態検出用に配置された撮像素子（ピント状態検出用撮像素子）の複数の撮像面が光路長差を有して配置される。例えば、ピント状態検出用光路に被写体光を更に２つに分割する光分割光学系が配置され、その光分割光学系によって分割された各被写体光が進行する各光路にピント状態検出用撮像素子が配置される。そして、それらのピント状態検出用撮像素子の撮像面は、映像用撮像素子の撮像面に対して光路長が等距離分だけ短くなる位置と長くなる位置に配置される。尚、ピント状態検出用撮像素子の光路長差を有する複数の撮像面は、異なる撮像素子によって構成される場合に限らず、同一の撮像素子に光路長差を有するように形成された複数の撮像面によって構成される場合もある。
【０００４】
各ピント状態検出用撮像素子から得られた映像信号（被写体画像）は、所定の信号処理部によって処理され、それらの撮像面で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が算出される。各ピント状態検出用撮像素子の撮像面で撮像された被写体画像は、撮像レンズのフォーカスを現在位置に対して至近側と無限遠側に微小に動かした際のカメラの映像用撮像素子によって撮像される被写体画像に等価であるため、それらのコントラストを示す焦点評価値を比較することによって撮影レンズの現在位置でのピント状態（合焦、前ピン、後ピン）が検出される。そのピント状態に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御することによって自動でピント合わせが行われる。
【０００５】
また、特許文献２には、ＡＦ機能を搭載していない撮影レンズにおいて、上述のような光路長差方式のＡＦを可能にするピント状態検出用アダプタが提案されている。これによれば、ピント状態検出用アダプタは、撮影レンズとカメラとの間に装着され、そのアダプタには、本線光路に挿入される上記光分割手段、上記ピント状態検出用光路に配置される光分割手段やピント状態検出用撮像素子等が配置される。
【０００６】
尚、上述のように検出されるピント状態の情報は、光路長差方式のＡＦの用途以外にも、ピント情報の表示等の他の用途にも使用可能である。
【特許文献１】特開２００２−３６５５１７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ピント状態検出用撮像素子の撮像面の適切な光路長差は、撮影レンズの焦点距離によって異なる。例えば、ある光路長差を有するピント状態検出用撮像素子の２つの撮像面の各々によって撮像される被写体画像は、フォーカスを現在位置に対して至近側と無限遠側とに所定量変位させたときにカメラの映像用撮像素子によって撮像される被写体画像に相当する。そのとき、撮影レンズの焦点距離が小さいほど、そのフォーカスの変位量が大きくなり、撮影レンズの焦点距離が大きいほど、フォーカスの変位量が小さくなる。フォーカスの変位量があまりに大きくなる状況では、至近側と無限遠側での両方の被写体画像のピントが大きくずれているか、又は、少なくとも一方のピントが大きくずれているため、それらの被写体画像のコントラスト（焦点評価値）の有効な比較ができず、ピント状態を検出することができない。逆にフォーカスの変位量があまりに小さくなる状況では、至近側と無限縁側での被写体画像に殆ど差が生じないため、この場合もそれらの被写体画像のコントラスト（焦点評価値）の有効な比較ができず、ピント状態を検出することができない。
【０００８】
従って、ピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を固定する場合には、ピント状態を良好に検出することができる焦点距離の範囲があり、撮影レンズの焦点距離が可変な場合には、その全範囲でピント状態を良好に検出することができるような光路長差に設定しておくか、又は、焦点距離の可変範囲が余りに大きく全範囲でピント状態を良好に検出することができない場合にはどの範囲でピント状態を良好に検出できるようにするかによって光路長差を設定しておく必要がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献２のようにアダプタによって撮影レンズにＡＦ機能を付加するような場合、アダプタを装着する撮影レンズにおいてピント状態を良好に検出する焦点距離の可変範囲に応じてアダプタ内のピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を設定する必要があるため、そのようにして光路長差が設定されたアダプタを使用できる撮影レンズの種類が特定のものに限定されてしまうという問題がある。従って、ユーザは所有する撮影レンズの種類ごと（ピント状態を良好に検出する焦点距離の範囲ごと）にアダプタを用意しなければならず運用コストの負担となる。
【００１０】
また、アダプタの場合に限らず、撮影レンズに上述のようなピント状態検出用光路やピント状態検出用撮像素子が組み込まれている場合においても、撮影レンズの焦点距離の全可変範囲に対してピント状態を良好に検出することができない場合等には、撮影状況等に応じてピント状態を良好に検出することができる焦点距離の範囲を変更したい場合がある。例えば、ピント状態を良好に検出できる焦点距離の可変範囲を、撮影ごとに使用予定の焦点距離の範囲に合わせて変更したいという場合や、ＡＦを使用する予定の焦点距離の範囲に合わせて変更したいという場合がある。仮に、ズームをテレ側に設定しているときにはＡＦを使用し、ワイド側に設定しているときにはＡＦが使用できなくてもマニュアルフォーカスでよいという場合にはズームがテレ側のときの焦点距離に合わせてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を大きくし、逆の場合にはズームがワイド側のときの焦点距離に合わせてピント状態検出撮像素子の撮像面の光路長差を小さくするというような変更が要求される。従来では、このような要求を応えてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を容易に変更することができないという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影レンズの種類又はピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができるピント状態検出用撮像装置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】
【００１２】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のピント状態検出用撮像装置は、撮影レンズに入射して本線光路を通過し、カメラの映像用撮像素子の撮像面に入射する被写体光を光分割手段によって分割し、該分割して得られた一方の被写体光を前記本線光路と異なるピント状態検出用光路に導き、該ピント状態検出用光路の光路長が異なる位置に配置されたピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面に入射させ、該複数の撮像面の各々によって前記撮影レンズのピント状態を検出するための被写体画像を撮像するピント状態検出用撮像装置において、前記ピント状態検出用光路に配置された複数の撮像面を構成するピント状態検出用撮像素子を一体のブロックとして前記ピント状態検出用光路に対して着脱可能にし、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面が所望の光路長差となるように構成された前記ブロックを前記ピント状態検出用光路に装着できるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、撮影レンズの種類やピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができる。
【００１４】
請求項２に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記ピント状態検出用撮像素子の複数の撮像面は、各々異なる撮像素子の撮像面であって、前記ピント状態検出用光路に配置された光分割手段によって分割された各被写体光が通過する光路上に配置されることを特徴としている。複数の撮像面が一つの撮像素子によって構成される場合ではない場合、各撮像面に被写体光を分割する光分割手段が必要となる。
【００１５】
請求項３に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項２に記載の発明において、前記ブロックは、前記ピント状態検出用撮像素子と、前記ピント状態検出用光路に配置される光分割手段とを備えたことを特徴としている。各撮像面に被写体光を分割する光分割手段と、ピント状態検出用撮像素子とを一体のブロックとして構成することによって、ブロックを交換すれば所望の光路長差に容易に変更できるようにしたものである。
【００１６】
請求項４に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項１、２、又は、３の発明において、前記本線光路に配置される前記光分割手段は、前記撮影レンズと前記カメラの間に着脱可能に装着されるアダプタに配置されることを特徴としている。本発明は、撮影レンズにアダプタ（付属装置）を装着することによってピント状態検出を行うことができる態様に限定したものであり、前記ブロックはアダプタに着脱可能に装着される。
【００１７】
請求項５に記載のピント状態検出用撮像装置は、請求項４に記載の発明において、前記アダプタは、装着された撮影レンズの種類を検出する検出手段と、該検出した種類に適合する前記ブロックの種類を表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。本発明によれば、アダプタを装着した撮影レンズの種類に適合するブロックの種類が表示されるため、ユーザは適切なブロックを容易に選択することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るピント状態検出用撮像装置によれば、撮影レンズの種類又はピント状態を良好に検出しようとする焦点距離の範囲に応じてピント状態検出用撮像素子の撮像面の光路長差を適切な大きさに容易に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に従って本発明に係るピント状態検出用撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２０】
図１は、本発明に係るピント状態検出用撮像装置をアダプタ（ピント状態検出用アダプタ）として構成した場合にそのアダプタが組み込まれたテレビカメラシステムの外観を示した側面図である。同図において、カメラ（カメラ本体）１０は、放送用に記録又は再生する映像を撮影し、その映像を所定形式の映像信号として出力又は記録媒体に記録するための撮像素子（映像用撮像素子）や所要の処理回路等を搭載した携帯用のＥＮＧカメラである。このカメラ１０の前面には、通常の場合に撮影レンズ１４を装着するバヨネットマウント部１２が設けられており、同図のシステムでは、後述のオートフォーカスを可能にするため、そのバヨネットマウント部１２によりカメラ１０の前面にピント状態検出用アダプタ３０が装着されている。
【００２１】
一方、ピント状態検出用アダプタ３０の前面側にはカメラ１０と同様のバヨネットマウント部３２が設けられており、このバヨネットマウント部３２により撮影レンズ１４がピント状態検出用アダプタ３０の前面に装着されている。
【００２２】
撮影レンズ１４の鏡胴周部には、図では省略するフォーカス調整用のフォーカスリング、ズーム調整用のズームリング、絞り調整用のアイリスリングが回動可能に配設されており、撮影レンズの側部には、それらの操作リングを内蔵のモータによって回動操作するためのドライブユニット１６が装着されている。そのドライブユニット１６とピント状態検出用アダプタ３０とはケーブル３４で接続されており、各種情報のやり取りが行われるようになっている。
【００２３】
このようにピント状態検出用アダプタ３０は、カメラ１０と撮影レンズ１４との間に着脱可能に装着することができ、これによって、後述のオートフォーカス（ＡＦ）を使用することができるようになっている。尚、ピント状態検出用アダプタ３０（本発明に係るピント状態検出用撮像装置）は、ＡＦを可能にする場合に限らず、ピント状態の情報を表示する場合等のピント状態の検出を行う場合に使用することができが、本実施の形態ではＡＦを可能にするために使用されるものとする。
【００２４】
ＡＦ時においてドライブユニット１６は、ピント状態検出用アダプタ３０から得られる情報に基づいて撮影レンズ１４の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リングを回動駆動することによって、鏡胴内のフォーカスレンズを光軸方向に前後移動させ、撮影被写体に合焦するように撮影レンズのピント調整を自動で行う。
【００２５】
ピント状態検出用アダプタ３０は、本体部４０とＣＣＤブロック４２とから構成されており、ＣＣＤブロック４２は、本体部４０に対して着脱可能に装着されるようになっている。ＣＣＤブロック４２には、後述のようにＡＦ用（ピント状態検出用）の映像を撮像するために光路長が異なる位置に撮像面を有する２つのＣＣＤ（ピント状態検出用ＣＣＤ）が搭載されており、撮影レンズ１４の種類等に応じて、それらの光路長差が適切な大きさのＣＣＤブロック４２を本体部４０に付け替えることができるようになっている。また、本体部４０の筐体側面には、ＬＣＤ等の表示部４４が配置されており、例えば、撮影レンズ１４の種類に適合するＣＣＤブロックの種類を示す情報等がその表示部４４に表示されるようになっている。
【００２６】
図２は、図１の如く構成されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示した図である。同図に示すように撮影レンズ１４の鏡胴内にはフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、アイリスＩ、リレーレンズ（群）ＲＬが本線光路の光軸Ｏに沿って順に配置されている。フォーカスレンズＦＬやズームレンズＺＬは、上記ドライブユニット１６のモータ又は手動によってフォーカスリングやズームリングが回動操作されると、それに連動して光軸Ｏに沿って前後移動するようになっており、フォーカスレンズＦＬが移動することによってピント位置（ピントが合う被写体距離）が変化し、ズームレンズＺＬが移動するとズーム倍率（焦点距離）が変化する。アイリスＩは、ドライブユニット１６のモータ又は手動によってアイリスリングが回動操作されると、それに連動して開閉動作し、開口量が変化する。
【００２７】
撮影レンズ１４の後側に配置される上記ピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０には、光軸Ｏ上に略４５度傾斜した角度で挿入されるハーフミラー（光分割光学系）６０が配置されており、このハーフミラー６０によって、本線光路の光軸Ｏに対して略直交する光軸Ｏ’に沿ったピント状態検出用光路が分岐されるようになっている。尚、ハーフミラー６０は、入射光の光量を透過光と反射光に等分割するものに限らない。
【００２８】
ピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０の後側に配置されるカメラには、入射した被写体光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の波長に分解する色分解光学系５０と、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用撮像素子（例えばＣＣＤ）５２が配置されている。尚、光学的に等価な光路長の位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの映像用撮像素子を同図に示すように１つの映像用撮像素子５２で表すものとする。
【００２９】
撮影レンズ１４に入射してフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、アイリスＩ、リレーレンズＲＬを通過した被写体光は、続いて、ピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０に入射し、ハーフミラー６０によって透過光と反射光とに分割される。ハーフミラー６０を透過した被写体光は、光軸Ｏの本線光路をそのまま進行し、カメラ１０の入射する。そして、色分解光学系５０によって色分解されて各色用の映像用撮像素子５２の撮像面に入射する。映像用撮像素子５２の撮像面に入射した被写体光によって結像された被写体画像は、映像用撮像素子５２によって光電変換されてカメラ１０の所定の信号処理回路によって信号処理される。これによって記録又は再生用の映像信号が生成される。
【００３０】
ピント状態検出用アダプタ３０のＣＣＤブロック４２には、キューブ型のビームスプリッター６２と、２つのＣＣＤ（ピント状態検出用ＣＣＤ）６４Ａ、６４Ｂが配置されている。本体部４０のハーフミラー６０によって反射されて光軸Ｏ’のピント状態検出用光路へと導かれた被写体光（ピント状態検出用被写体光）は、ＣＣＤブロック４２のビームスプリッター６２に入射し、そのハーフミラー面６２Ｍによって光量の等しい反射光と透過光に分割される。ハーフミラー面６２Ｍによって反射された被写体光は一方のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａの撮像面に入射し、ハーフミラー面６２Ｍを透過した被写体光は他方のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ｂの撮像面に入射する。尚、ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４ＢはＣＣＤ以外の撮像素子であってもよい。
【００３１】
図３は、カメラ１０の映像撮像素子５２とピント状態検出用アダプタ３０のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂとを同一の光軸上に示し、各撮像面の光路長の関係を示した図である。同図に示すように、一方のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａの撮像面に入射する被写体光の光路長は、他方のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ｂの撮像面に入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、映像用撮像素子５２の撮像面に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。すなわち、１対のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面は、それぞれ映像用撮像素子５２の撮像面に対して前後等距離ｄの位置となるように配置されている。
【００３２】
このように１対のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂによって、撮影レンズ１４に入射した被写体光を映像用撮像素子５２の撮像面に対して前後の等距離の位置の撮像面で撮像した場合と等価な映像信号が得られるようになっている。尚、ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂはカラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の形態ではピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂから白黒の映像信号（輝度信号）が取得されるものとする。
【００３３】
図４は、主にピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０に搭載される制御系の構成と、ドライブユニット１６に搭載されるＡＦを実行するための制御系の構成を示したブロック図である。まず、ＡＦに関連する構成部について説明すると、同図において、ピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０には、焦点評価値検出部７０、ＣＰＵ８０等が搭載されており、ピント状態検出用アダプタ３０のＣＣＤブロック４２に配置された上記ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂによって撮像された映像（被写体画像）の映像信号が焦点評価値検出部７０に入力されようになっている。尚、ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａから得られる映像信号をｃｈＡの映像信号といい、ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ｂから得られる映像信号をｃｈＢの映像信号という。
【００３４】
焦点評価値検出部７０は、ｃｈＡの映像信号を処理するためのＡ／Ｄ変換器７２Ａ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）７４Ａ、ゲート回路７６Ａ、加算回路７８Ａと、ｃｈＢの映像信号を処理するためのＡ／Ｄ変換器７２Ｂ、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）７４Ｂ、ゲート回路７６Ｂ、加算回路７８Ｂとから構成されている。ｃｈＡの映像信号を処理するための各回路７２Ａ〜７８Ａと、ｃｈＢの映像信号を処理するための各回路７２Ｂ〜７８Ｂとでは同一の処理が施されるため、ｃｈＡの映像信号に対する各回路７２Ａ〜７８Ａの処理のみを説明すると、焦点評価値検出部７０に入力されたｃｈＡの映像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換器７２Ａによりデジタル信号に変換される。次に、その映像信号は、ＨＰＦ７４Ａによって高域周波数成分の信号のみが抽出される。その高域周波数成分の映像信号は続いてゲート回路７６Ａに入力され、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば画面中央の矩形エリア）に対応する範囲内の映像信号のみが抽出される。そして、ゲート回路７６Ａによって抽出されたＡＦエリア内の映像信号は加算回路７８Ａに入力され、１フィールド分（１画面分）ずつ積算される。
【００３５】
このようにして各加算回路７８Ａ、７８Ｂで得られる積算値は、それぞれピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂで撮像された被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値であり、それぞれ、ＣＰＵ８０に読み込まれる。尚、ｃｈＡの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＡの焦点評価値といい、ｃｈＢの映像信号から得られた焦点評価値をｃｈＢの焦点評価値という。
【００３６】
ドライブユニット１６にはＣＰＵ９０が搭載されており、そのＣＰＵ９０と、ピント状態検出用アダプタ３０のＣＰＵ８０とは、図示しない通信回路によって通信を行えるようになっている。アダプタ３０のＣＰＵ８０は、焦点評価値検出部７０から取得したｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を、ドライブユニット１６のＣＰＵ９０に送信する。ドライブユニット１６のＣＰＵ９０は、ＡＦ実行時（ＡＦモード時）において、ピント状態検出用アダプタ３０のＣＰＵ８０から取得したｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいて映像用撮像素子５２に対する撮影レンズ１４のピント状態を検出する。ピント状態の検出は、次のような原理で行われる。
【００３７】
図５は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズＦＬの位置（フォーカス位置）、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置と焦点評価値との関係を例示した図である。図中実線で示す曲線Ａ、Ｂは、それぞれｃｈＡ、ｃｈＢの映像信号から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。一方、図中点線で示す曲線Ｃは、映像用撮像素子５２から得られた映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合の焦点評価値をフォーカス位置に対して示している。
【００３８】
同図において、ピント状態が合焦となるのは、曲線Ｃで示す映像用撮像素子５２の焦点評価値が最大（極大）となるときのフォーカス位置Ｆ０にフォーカス（フォーカスレンズＦＬ）が設定された場合である。もし、撮影レンズ１４のフォーカスがその合焦位置Ｆ０よりも至近側のフォーカス位置Ｆ１に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ａの値ＶＡ１となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ１に対応する曲線Ｂの値ＶＢ１となる。この場合、図から分かるようにｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１よりも大きい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも至近側に設定されている状態、すなわち、前ピンの状態であることが分かる。
【００３９】
一方、撮影レンズ１４のフォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側のフォーカス位置Ｆ２に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ａの値ＶＡ２となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ２に対応する曲線Ｂの値ＶＢ２となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２よりも小さい場合には、フォーカスが合焦位置Ｆ０よりも無限遠側に設定されている状態、すなわち、後ピンの状態であることが分かる。
【００４０】
これに対して、撮影レンズ１４のフォーカスがフォーカス位置Ｆ０、即ち、合焦位置に設定されている場合には、ｃｈＡの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ａの値ＶＡ０となり、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ０に対応する曲線Ｂの値ＶＢ０となる。この場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０は等しくなる。このことから、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ０とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ０とが等しい場合にはフォーカスが合焦位置Ｆ０に設定されている状態、すなわち、合焦状態であることが分かる。
【００４１】
撮影レンズ１４のフォーカスレンズＦＬは、上述のようにフォーカスリングの回動に連動して光軸方向に前後移動すると共に、フォーカスリングに連結された図４に示すドライブユニット１６のフォーカス用モータ９４によって電動で駆動されるようになっている。ドライブユニット１６のＣＰＵ９０は、フォーカス用アンプ９２に駆動信号を出力してフォーカス用モータ９４を駆動することによって、フォーカスレンズＦＬを駆動すると共に、フォーカスレンズＦＬの位置を位置センサ９６から取得しながら、フォーカスレンズＦＬを駆動することによってフォーカスレンズＦＬを所望の位置に制御することができるようになっている。
【００４２】
ＡＦ実行時において、ＣＰＵ９０は、上述のようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値によって撮影レンズ１４の現在のピント状態が前ピン、後ピン、合焦のいずれの状態であるかを検出しながらフォーカスレンズＦＬを制御する。これによってピント状態が合焦となる位置にフォーカスレンズＦＬを設定する。例えば、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値から検出したピント状態が前ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを無限遠方向に移動させ、ピント状態が後ピンの場合にはフォーカスレンズＦＬを至近方向に移動させる。そして、ピント状態が合焦となった場合には、フォーカスレンズＦＬをその位置で停止させる。これによって、撮影レンズ１４のピント状態が合焦状態となる位置にフォーカスレンズＦＬが移動して停止する。
【００４３】
続いて、ピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０におけるＣＣＤブロック４２に関する処理について説明する。図４に示すように、図１にも示した表示部４４にＣＰＵ８０が指示する情報が表示されるようになっており、その表示部４４に本ピント状態検出用アダプタ３０が装着された撮影レンズ１４の種類に適合するＣＣＤブロック４２の種類が表示されるようになっている。
【００４４】
ＣＣＤブロック４２の１対のピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂは、各撮像面が光路長差を有すると共に図３に示したように映像用撮像素子５２の撮像面に対して前後に所定量ｄだけ光路長が短くなる位置と長くなる位置とに配置される。ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの光路量差２ｄは、撮影レンズ１４の焦点距離が大きいときほど大きくなるようにした方が図５に示したようなｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値のグラフＡ、Ｂのピーク点の間隔が適切となり、それらのグラフＡ、Ｂが交差する合焦位置Ｆ０での焦点評価値の大きさが適切となる。即ち、ピント状態の検出を良好に行うことができる。
【００４５】
撮影レンズ１４の焦点距離が可変の場合に、その可変範囲の全範囲でピント検出を可能にするには、その可変範囲に応じてピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面の光路長差２ｄを変更することが必要となる。また、焦点距離の可変範囲が大きくなると全範囲でピント状態を良好に検出することが困難な場合があるが、その場合にも、ピント状態の検出を良好に行えるようにする範囲を変更するためにピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面の光路長差２ｄを変更することが必要となる。
【００４６】
そのため、既に市販されている各種撮影レンズに対して最も適合するような光路長差２ｄでピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面が配置されたＣＣＤブロックを製造しユーザに提供しておくか、又は、ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面の光路長差２ｄが異なる何種類かのＣＣＤブロックを製造しユーザに提供しておく。各ユーザは、所有する撮影レンズの種類に適合するＣＣＤブロックを事前に所有しておき、実際にピント状態検出用アダプタ３０を装着して使用する撮影レンズ１４に適合するＣＣＤブロックを選んでピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０に取り付ければ、容易にピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面の光路長差２ｄを適切な大きさに変更することができる。
【００４７】
撮影レンズの種類に対してどの種類のＣＣＤブロックが適合するかを示すデータは、事前にテーブル化されて図４に示すように本体部４０のＣＰＵ８０によって参照可能なメモリ８２に記憶される。
【００４８】
図６は、ピント状態検出用アダプタ３０が装着された撮影レンズ１４の種類に適合するＣＣＤブロック４２の種類を表示する際のＣＰＵ８０の処理手順を示したフローチャートである。電源投入時やピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０とドライブユニット１６が図１のようにケーブル３４によって通信可能に接続されたとき、又は、ＣＣＤブロック４２が本体部４０から取り外された時（後述する識別センサ８４によって検出可能）などの所定のタイミングにおいて、本体部４０のＣＰＵ８０は、まず、撮影レンズ１４の種類を識別する情報（撮影レンズ１４の名称等）をドライブユニット１６のＣＰＵ９０から取得する（ステップＳ１０）。そして、その撮影レンズ１４の種類に対して適合するＣＣＤブロック４２の種類をメモリ８２のテーブルを参照して特定する（ステップＳ１２）。適合するＣＣＤブロック４２の種類を特定すると、その種類を示す情報を表示部４４に表示する。これによって、ユーザは撮影レンズ１４の種類に適合するＣＣＤブロック４２の種類を容易に知ることができるそれを本体部４０に装着することによってピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂの撮像面の光路長差２ｄを撮影レンズ１４の種類に適合させることができる。
【００４９】
尚、撮影レンズ１４の焦点距離の可変範囲が大きく、その全範囲でピント状態の検出を良好に行うことができない場合、一般にＡＦを使用する頻度が高いテレ側においてピント状態の検出を良好に行うことができるＣＣＤブロックを適合するものとして表示するようにしてもよいし、又は、焦点距離の可変範囲を幾つかに分け（例えば、テレ端を含むテレ側の範囲とワイド端を含むワイド側の範囲、又は、それらの範囲と中間の範囲等）、各範囲に対してピント状態の検出を良好に行うことができるＣＣＤブロックの種類を複数表示し、その中からユーザが使用目的にあったものを選択するようにしてもよい。
【００５０】
一方、ＣＰＵ８０は、本体部４０に実際に装着されたＣＣＤブロック４２の種類に応じて次のような処理を行う。図４に示すように本体部４０には、本体部４０に装着されたＣＣＤブロック４２の種類を識別する識別センサ８４が設けられている。例えば、識別センサ８４に所定数の端子を設け、装着されたＣＣＤブロック４２の種類に応じて特定の端子に接続される端子が異なるようにすればその接続された端子を検出することによってＣＣＤブロック４２の種類を検出することができる。尚、識別センサ８４によってＣＣＤブロック４２が本体部４０に装着されているか否かも検出することができる。
【００５１】
ＣＰＵ８０は識別センサ８４からの信号によってＣＣＤブロック４２の種類を識別し、その種類に応じて動作処理を選択する。例えば、仮に撮影レンズ１４の種類に適合するとして表示部４４に表示されるＣＣＤブロック以外の種類のＣＣＤブロックが本体部４０に装着された場合であっても、焦点評価値検出部７０から取得したｃｈＡ、ｃｈＢの焦点評価値に対するゲイン調整を行ってドライブユニット１６のＣＰＵ９０に与えることによって適切にピント状態の検出を行える場合がある。その場合にはゲインを変更する。また、撮影レンズ１４の焦点距離の可変範囲に対して一部の範囲でしかピント状態の検出を良好に行うことができないＣＣＤブロックが装着された場合には、ピント状態の検出を良好に行うことができる焦点距離の可変範囲でのみＡＦを実行するような制限をドライブユニット１６のＣＰＵ９０に与えることも可能である。更に、装着されたＣＣＤブロック４２の種類に応じてＡＦ時のフォーカスの動作速度を変更する指示をドライブユニット１６のＣＰＵ９０に与えることも可能である。
【００５２】
図７は、ＣＰＵ８０の動作処理選択の処理手順を示したフローチャートである。電源投入時やピント状態検出用アダプタ３０の本体部４０とドライブユニット１６が図１のようにケーブル３４によって通信可能に接続されたとき、又は、ＣＣＤブロック４２が本体部４０に装着されたときなどの所定のタイミングにおいて、ＣＰＵ８０は、識別センサ８４からの信号に基づいて本体部４０に装着されたＣＣＤブロック４２の種類を識別する（ステップＳ２０）。そして、事前に作成されてメモリ８２に記憶されたテーブルを参照して（ステップＳ２２）、そのＣＣＤブロック４２に対して最適な動作処理を選択する（ステップＳ２４）。これによって、仮に本体部４０に装着されたＣＣＤブロック４２が撮影レンズ１４の種類に対して最適な種類でない場合であっても、ある程度の適正な動作を確保することができる。
【００５３】
以上、上記実施の形態では、ピント状態検出用アダプタ３０として本線光路から被写体光をピント状態検出用光路に分岐するハーフミラー６０（光分割光学系）やピント状態検出用光路の光学系（ピント状態検出用ＣＣＤ６４Ａ、６４Ｂ）を撮影レンズ１４に着脱可能にした場合について説明したが、本発明はこれに限らず、本線光路から被写体光をピント状態検出用光路に分岐するハーフミラー６０（光分割光学系）やピント状態検出用光路の光学系の一部が撮影レンズに一体的に構成されている場合であっても上記実施の形態と同様にＣＣＤブロックを着脱可能にすることができる。
【００５４】
また、上記実施の形態では、撮影レンズ１４の種類に対応付けてそれに適合するＣＣＤブロック４２の種類を選択できるように表示等を行うようにしたが、これに限らず、ピント状態の検出を良好に行うことができる焦点距離の可変範囲に対応付けてそれに適合するＣＣＤブロック４２の種類を選択できるように表示等を行うようにしてもよい。また、必ずしも適合するＣＣＤブロック４２の種類を表示する必要はなく、例えば、ＣＣＤブロック４２の種類がどの種類の撮影レンズに適合するのか、又は、どの範囲の焦点距離で良好にピント状態の検出を行うことができるのかが事前にわかるようにしておけばよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ピント状態検出用光路に光路長差を有する２つの撮像面を配置する場合について説明したが、ピント状態検出用の被写体画像（映像）を撮像する撮像面がピント状態検出用光路に２つよりも多く配置される場合であっても本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明が適用されたピント状態検出用アダプタが組み込まれたテレビカメラシステムの外観を示した側面図である。
【図２】図２は、図１のテレビカメラシステムの光学系の構成を示した図である。
【図３】図３は、カメラの映像用撮像素子とピント状態検出用アダプタのピント状態検出用ＣＣＤとを同一の光軸上に示し、各撮像面の光路長の関係を示した図である。
【図４】図４は、主にピント状態検出用アダプタの本体部に搭載される制御系の構成と、ドライブユニット１６に搭載されるＡＦを実行するための制御系の構成を示したブロック図である。
【図５】図５は、横軸に撮影レンズのフォーカスレンズＦＬの位置（フォーカス位置）、縦軸に焦点評価値をとり、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置と焦点評価値との関係を例示した図である。
【図６】図６は、ピント状態検出用アダプタが装着された撮影レンズの種類に適合するＣＣＤブロックの種類を表示する際の本体部のＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、ピント状態検出用アダプタの本体部に装着されたＣＣＤブロックの種類に応じた動作処理選択の処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…カメラ、１４…撮影レンズ、１６…ドライブユニット、３０…ピント状態検出用アダプタ、４０…本体部、４２…ＣＣＤブロック、４４…表示部、５２…映像用撮像素子、６０…ハーフミラー、６２…ビームスプリッター、６４Ａ、６４Ｂ…ピント状態検出用ＣＣＤ、７０…焦点評価値検出部、８０、９０…ＣＰＵ、８２…メモリ、８４…識別センサ、９４…フォーカス用モータ、ＦＬ…フォーカスレンズ、ＺＬ…ズームレンズ
【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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