(57)【要約】【課題】光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子を用いたオートフォーカスの処理の全て又は一部を単一の処理部で時分割で行うことにより、回路規模や消費電力を縮小するオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】テレビカメラ等のオートフォーカス制御のため光路長が異なる３つの撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃが設けられる。各撮像素子から出力された映像信号に対して時分割で所要の処理をＡ／Ｄ変換器１００、ＨＰＦ５２、ゲート回路５４、加算器５６により施し画像のコントラストを示す焦点評価値を求める。ＣＰＵ８２は焦点評価値に基づいてフォーカスを制御し、ピント合わせを行う。【選択図】　　　図８
2004117492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子により撮像して各撮像素子により得られた映像信号に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを制御してピント合わせを自動で行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、
前記各撮像素子からの各映像信号に対して施される同一の処理の全て又は一部を各映像信号ごとに時分割で処理する単一の処理部を備え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】
前記撮影レンズの画角内においてピント合わせの対象とする範囲を特定する枠をＡＦ枠として、前記処理部は、１つの撮像素子からの映像信号のうち少なくとも前記ＡＦ枠内の映像信号に対する処理が終了するごとに、処理する対象の映像信号を他の撮像素子からの映像信号に切り替え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】
前記撮影レンズの画角内においてピント合わせの対象とする範囲を特定する枠をＡＦ枠として、前記処理部は、１つの撮像素子からの前記ＡＦ枠内の映像信号のうち一部の映像信号の処理が終了するごとに、処理する対象の映像信号を他の撮像素子からの映像信号に切り替え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】
前記各撮像素子からの映像信号を記憶する記憶手段を備え、前記処理部は、各撮像素子から同一時刻に出力された映像信号を前記記憶手段から読み出して処理することを特徴とする請求項２又は３のオートフォーカスシステム。
【請求項５】
処理する対象の映像信号の切替えは、水平同期信号を基準に行う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６】
前記各撮像素子からの映像信号の垂直同期信号が一定時間分ずれるようにした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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートフォーカスシステムに係り、特に光路長が異なる位置に撮像面が配置された複数の撮像素子を用いてコントラスト方式のオートフォーカスを行うオートフォーカスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光路長の異なる位置に撮像面を有する複数の撮像素子を用いて撮影レンズのピント状態（前ピン、後ピン、合焦）を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。例えば、映像用の画像を撮像する撮像素子（映像用撮像素子）に対して同一撮影範囲の画像を撮像する２つのピント状態検出用撮像素子を、それぞれ映像用撮像素子よりも光路長が長くなる位置と短くなる位置に配置する。そして、これらのピント状態検出用撮像素子によって撮像された画像（映像信号）から高域周波数成分を抽出し、これに基づいて、ピント状態検出用撮像素子の各撮像面に対する合焦の程度（画像のコントラスト）を示す焦点評価値を求め、比較する。これによって、焦点評価値の大小関係から映像用撮像素子の撮像面におけるピント状態の情報（ピント情報）、即ち、前ピン、後ピン、合焦のどの状態にあるかが検出される。このようなピント状態の検出方法を適用することによってオートフォーカスのための合焦検出を行うことができ、また、合焦か否かを判断できるだけでなく前ピンか後ピンかも判断できるため、合焦に対する反応速度も速いという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００１−１６８２４６
【０００４】
【特許文献２】
特願２００１−１６８２４７
【０００５】
【特許文献３】
特願２００１−１６８２４８
【０００６】
【特許文献４】
特願２００１−１６８２４９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記焦点評価値は、複数のピント状態検出用撮像素子からの映像信号に対してそれぞれ同一の処理を施すことによって求められる。しかしながら、その処理を各映像信号に対応して設けた処理回路で並列で行うようにすると、各撮像素子から同一時刻の画像が得られ、蛍光灯等のフリッカがある場合や、画面上で動く被写体からのピント情報に関しても高い精度で処理できる反面、回路のサイズや消費電力が大きくなる欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、光路長が異なる位置に撮像面を有する複数の撮像素子を用いてコントラスト方式のオートフォーカスを行うオートフォーカスシステムにおいて、各撮像素子の映像信号からピント情報を得るための処理部の小型化及び省電力化を図ると共に、低コスト化を図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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子により撮像して各撮像素子により得られた映像信号に基づいて前記撮影レンズのフォーカスを制御してピント合わせを自動で行うフォーカス制御手段を備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記各撮像素子からの各映像信号に対して施される同一の処理の全て又は一部を各映像信号ごとに時分割で処理する単一の処理部を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮影レンズの画角内においてピント合わせの対象とする範囲を特定する枠をＡＦ枠として、前記処理部は、１つの撮像素子からの映像信号のうち少なくとも前記ＡＦ枠内の映像信号に対する処理が終了するごとに、処理する対象の映像信号を他の撮像素子からの映像信号に切り替えることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記撮影レンズの画角内においてピント合わせの対象とする範囲を特定する枠をＡＦ枠として、前記処理部は、１つの撮像素子からの前記ＡＦ枠内の映像信号のうち一部の映像信号の処理が終了するごとに、処理する対象の映像信号を他の撮像素子からの映像信号に切り替えることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記各撮像素子からの映像信号を記憶する記憶手段を備え、前記処理部は、各撮像素子から同一時刻に出力された映像信号を前記記憶手段から読み出して処理することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、処理する対象の映像信号の切替えは、水平同期信号を基準に行うことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記各撮像素子からの映像信号の垂直同期信号が一定時間分ずれるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子を用いたオートフォーカスの処理の全て又は一部を単一の処理部で時分割で行うようにしたため、回路規模を小さくすることができ、また、消費電力を低減することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
図１は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの構成を示した構成図である。同図に示すテレビカメラシステムは、カメラ本体１０と、交換可能な撮影レンズ１２等からなり、カメラ本体１０には、記録再生用の映像を撮影し、所定形式の映像信号を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）や所要の回路等が内蔵されている。一方、撮影レンズ１２は、カメラ本体１０の前面側に着脱自在に装着され、同図に示すように撮影レンズ１２の光学系には、一般的に知られているように前端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、前側リレーレンズＲ１と後側リレーレンズＲ２とからなるリレーレンズ（リレー光学系）等が配置される。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】
また、同図に示すように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との間の被写体光の光路上には撮影レンズ１２の光軸Ｏに対して略４５度に傾斜し、ピント状態検出用の被写体光を映像用の被写体光から分岐するためのハーフミラー２４が配置される。
【００１９】
撮影レンズ１２の前端側から入射した被写体光のうちハーフミラー２４で分岐される光束以外、即ち、ハーフミラー２４を透過した映像用の被写体光は、撮影レンズ１２の後端側から射出され、カメラ本体１０の撮像部２０に入射する。撮像部２０の構成については省略するが、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、各色ごとの撮像素子（映像用撮像素子）の撮像面に入射する。これによって放映用のカラー映像が撮影される。尚、図中のピント面２２は、各映像用撮像素子の撮像面に対して光学的に等価な位置を撮影レンズ１２の光軸Ｏ上に示したものである。
【００２０】
一方、ハーフミラー２４で反射した被写体光は、ピント状態検出用の被写体光として光軸Ｏに対して略垂直な光軸Ｏ′に沿ってピント状態検出用の撮像部２６に導かれる。ここで、前側リレーレンズＲ１と後側リレーレンズＲ２の間では被写体光は略平行光の状態であり、ハーフミラー２４で反射した被写体光は、後側リレーレンズＲ２と同様の性質を有する集光のためのリレーレンズＲ３を通過してピント状態検出用の撮像部２６に入射する。
【００２１】
図２は、ピント状態検出用の撮像部２６の構成を示した構成図である。同図に示すように撮像部２６は、光分割光学系を構成する３つのプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３とピント状態検出用の３つの撮像素子（２次元ＣＣＤ）Ａ、Ｂ、Ｃから構成される。尚、撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃをカメラ本体１０に搭載された映像用撮像素子と特に区別していう場合にはピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃというものとする。
【００２２】
上述のようにハーフミラー２４で反射し、光軸Ｏ′に沿って進行した被写体光は、まず、第１プリズムＰ１に入射し、第１プリズムＰ１のハーフミラー面４０で反射光と透過光に分割される。このうち反射光は、撮像素子Ｃの撮像面に入射する。一方、透過光は、第２プリズムＰ２に入射し、第２プリズムＰ２のハーフミラー面４２で更に反射光と透過光に分割される。このうち反射光は撮像素子Ｂに入射される。一方、透過光は第３プリズムＰ３を通過して撮像素子Ａに入射する。尚、撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに入射する被写体光の光量が等しくなるように第１プリズムＰ１のハーフミラー面４０及び第２プリズムＰ２のハーフミラー面４２で被写体光が分割される。また、これらの撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃはカラー映像を撮像するものである必要はなく、本実施の形態では白黒画像を撮像するＣＣＤであるものとする。
【００２３】
各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射する被写体光の光軸（各撮像素子の光軸）を同一直線上で示すと、図３に示すように、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに入射するまでの被写体光に対して撮像素子Ｂの光路長が最も短く、撮像素子Ｃの光路長が最も長くなっており、撮像素子Ａの光路長は撮像素子Ｂと撮像素子Ｃの光路長の中間の長さとなっている。即ち、撮像素子Ａの撮像面に対して前後の等距離の位置に撮像素子Ｂと撮像素子Ｃの撮像面が平行に配置される。また、撮像素子Ａの撮像面は、カメラ本体１０のピント面２２（図１参照）と共役の関係にあり、撮影レンズ１２に入射した被写体光に対する光路長がカメラ本体１０の映像用撮像素子の撮像面と一致している。尚、撮像素子Ａは、映像用撮像素子の撮像面を結像面とする物体面と撮像素子Ａの撮像面を結像面とする物体面とが一致するように配置されており、必ずしも映像用撮像素子の撮像面と光路長が一致している場合に限らない。また、被写体光を撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに分割する光分割光学系は、上述のようなプリズムＰ１〜Ｐ３を使用した構成に限らない。
【００２４】
以上のように構成された光学系により、撮影レンズ１２に入射した被写体光のうちハーフミラー２４で分岐された被写体光が、カメラ本体１０のピント面２２と共役の位置の近傍に配置された光路長の異なる３つの撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃにより撮像される。
【００２５】
次に、ピント状態検出に基づくオートフォーカスの制御について概略を説明する。図１に示すようにピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃにより撮像された画像（映像信号）は、信号処理部２８に取り込まれる。信号処理部２８は、後述のように各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから取得した映像信号の高周波成分に基づいてカメラ本体１０のピント面２２に対して撮影レンズ１２のピント状態が合焦となるフォーカスレンズＦの位置（フォーカス位置）を求める。そして、そのフォーカス位置へのフォーカスレンズＦの移動を指令する制御信号をフォーカスモータ駆動回路３０に出力する。フォーカスモータ駆動回路３０は、図示しないフォーカスモータを駆動し、ギア等からなる動力伝達機構３２を介してフォーカスレンズＦを移動させ、フォーカスレンズＦを信号処理部２８によって指示されたフォーカス位置に設定する。このような処理が連続的に行われることによってオートフォーカスの制御が行われる。
【００２６】
続いて、信号処理部２８の構成及びピント状態検出の処理について説明する。図４は、信号処理部２８の構成を示したブロック図である。尚、図４に示す信号処理部２８の構成は、信号処理部２８での処理内容を説明するための基本的構成を示したもので、便宜上、図４の構成を従来構成といい、本発明に係る構成については後述する。同図に示すようにピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで撮像された被写体の画像は所定形式の映像信号として出力され、それぞれ各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃに対して個別に配置されたＡ／Ｄ変換器５０、６０、７０、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５２、６２、７２、ゲート回路５４、６４、７４、及び、加算器５６、６６、７６を通じて画像の鮮鋭度（画像のコントラスト）を示す焦点評価値の信号に変換されてＣＰＵ８２に入力されるようになっている。
【００２７】
焦点評価値を求めるまでの処理を撮像素子Ａに対して配置された回路で説明すると、撮像素子Ａから出力された映像信号は、例えば、同期信号発生回路８０から与えられる約１／１５．７５ｋＨｚの水平同期信号と約１／６０Ｈｚの垂直同期信号が付加された各画素の輝度を示す輝度信号であり、その映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５０によってデジタル信号に変換された後、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５２に入力され、その映像信号の高域周波数成分が抽出される。ＨＰＦ５２で抽出された高域周波数成分の信号は次にゲート回路５４に入力され、１画面分（１フィールド分）の映像信号のうち、オートフォーカスの対象となる所定のＡＦ枠内（例えば、画面中央部分）の画素に対応する信号のみがゲート回路５４によって抽出される。尚、ＡＦ枠は、例えば図５に示すように画面（撮影レンズ１２の画角）の中央部に設定される。そして、ゲート回路５４によって抽出された１画面分におけるＡＦ枠内の信号の値が加算器５６によって加算される。
【００２８】
これにより、ＡＦ枠内における映像信号の高域周波数成分の値の総和が求められ、その加算器５６によって得られた値は、ＡＦ枠内における画像の鮮鋭度の高低を示す焦点評価値としてＣＰＵ８２によって読み取られる。
【００２９】
尚、同図に示す同期信号発生回路８０から各種同期信号が撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃ、ＣＰＵ８２等の各回路に与えられ、各回路の処理の同期が図られている。また、以下の説明において撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られた焦点評価値をそれぞれチャンネル（ｃｈ）Ａ、Ｂ、Ｃの焦点評価値という。また、信号処理部２８にはＣＰＵ８２によってデータの読出し／書込み可能なＥＥＰＲＯＭ８４等が配置されている。
【００３０】
ＣＰＵ８２は、上述のようにしてｃｈＡ、Ｂ、Ｃの焦点評価値を読み取ると、それらの焦点評価値に基づいて、カメラ本体１０のピント面２２に対する撮影レンズ１２の現在のピント状態を検出する。図６は、横軸に撮影レンズ１２のフォーカス位置、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に対する焦点評価値の様子を示した図である。図中実線で示す曲線ａは、カメラ本体１０のピント面２２と共役の位置にあるピント状態検出用撮像素子Ａから得られるｃｈＡの焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものであり、図中点線で示す曲線ｂ、ｃは、それぞれピント状態検出用撮像素子Ｂ、Ｃから得られるｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値をフォーカス位置に対して示したものである。
【００３１】
同図において、曲線ａに示すｃｈＡの焦点評価値が最大（極大）となるフォーカス位置Ｆ３が合焦位置であるが、今、撮影レンズ１２のフォーカス位置が図中Ｆ１の位置に設定されているとする。この場合、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣのそれぞれの焦点評価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ１に対応する値である。このとき、少なくともｃｈＢの焦点評価値の方がｃｈＣの焦点評価値よりも大きいことから、合焦位置であるフォーカス位置Ｆ３よりフォーカス位置が至近側に設定された状態、即ち、前ピンの状態であることが分かる。
【００３２】
一方、撮影レンズ１２のフォーカス位置が図中Ｆ２の位置に設定されているとすると、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣのそれぞれの焦点評価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ２に対応する値である。この場合、少なくともｃｈＣの焦点評価値の方がｃｈＢの焦点評価値よりも大きいことから、合焦位置であるフォーカス位置Ｆ３よりフォーカス位置が無限遠側に設定された状態、即ち、後ピンの状態であることが分かる。
【００３３】
撮影レンズ１２のフォーカス位置が図中Ｆ３の合焦位置に設定されているとすると、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣのそれぞれの焦点評価値は、曲線ａ、ｂ、ｃによりフォーカス位置Ｆ３に対応する値である。このとき、ｃｈＢの焦点評価値とｃｈＣの焦点評価値とが等しいことから、フォーカス位置が合焦位置Ｆ３に設定された状態、即ち、合焦の状態であることが分かる。
【００３４】
このように、撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれから得られるｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣのそれぞれの焦点評価値に基づいて、撮影レンズ１２の現在のフォーカス位置におけるピント状態が前ピン、後ピン、合焦のいずれかを検出することができる。そして、本実施の形態では、３つの撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから得られるｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点表価値に基づいて合焦となるフォーカス位置を以下のように検出する。
【００３５】
上記図６において、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣのそれぞれの焦点評価値分布を示す曲線ａ、ｂ、ｃは、略同一形状となることから、あるフォーカス位置におけるｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値は、そのフォーカス位置から所定のシフト量分だけ変位させたフォーカス位置におけるｃｈＡの焦点評価値を示している。例えば、図７に示すｃｈＡの焦点評価値の曲線ａにおいて、フォーカス位置が図中Ｆ４に設定されているものとする。このとき、ｃｈＡの焦点評価値は、曲線ａ上の点ＰＡの値を示す。一方、ｃｈＢの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ４よりも無限遠側に所定シフト量分だけ変位させたフォーカス位置Ｆ５における曲線ａ上の点ＰＢの値を示し、ｃｈＣの焦点評価値は、フォーカス位置Ｆ４よりも至近側に所定シフト量分だけ変位させたフォーカス位置Ｆ６における曲線ａ上の点ＰＣの値を示す。尚、フォーカス位置Ｆ４とフォーカス位置Ｆ５との差、即ち、ｃｈＢの焦点評価値についてのシフト量は、例えば、図５において、曲線ｂの最大点のフォーカス位置と曲線ａと最大点のフォーカス位置の差に等しく、また、フォーカス位置Ｆ４とフォーカス位置Ｆ６との差、即ち、ｃｈＣの焦点評価値についてのシフト量は、図６において、曲線ｃの最大点のフォーカス位置と曲線ａと最大点のフォーカス位置の差に等しい。
【００３６】
一方、曲線ａは所定関数（例えば２次曲線）で近似することができる。従って、各ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの３点ＰＡ、ＰＢ、ＰＣにおける焦点評価値から曲線ａを具体的に特定することができ、その曲線ａにおいて焦点評価値が最大となる合焦位置Ｆ３を求めることができる。
【００３７】
図４のＣＰＵ８２は、以上のようにｃｈＡ、Ｂ、Ｃの焦点評価値に基づいて合焦となるフォーカス位置を求めると、そのフォーカス位置となるように、フォーカスモータ駆動回路３０に制御信号を送信し、フォーカスレンズＦを移動させる。
【００３８】
次に、図４に示した信号処理部２８の従来構成に対して本発明が適用された信号処理部２８の構成について説明する。図８は、本発明が適用された信号処理部２８の構成の第１の形態を示した構成図である。尚、図８において、図４の従来構成と同一符号を付したブロックは図４と同一又は類似の処理を行うブロックである。図８の第１の形態を図４の従来構成と比較して説明すると、従来構成では、ピント状態検出用撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃからの映像信号（以下、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号という）をそれぞれ個別の回路で並列処理してｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値を求めるようにしたが、図８の第１の形態では、共通の処理部（回路）がｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号を時分割で処理するようになっている。
【００３９】
即ち、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号は、３つのチャンネルを有するＡ／Ｄ変換器１００に入力される。Ａ／Ｄ変換器１００は、垂直同期信号により１フィールドごとにチャンネルを切り替えてｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号をＡ／Ｄ変換処理し、そのデジタル信号に変換したｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号を１フィールド分ずつ順にＨＰＦ５２に出力する。尚、本形態では、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号における垂直同期信号のタイミングは一致しているものとする。
【００４０】
例えば、Ａ／Ｄ変換器１００は、ある垂直同期信号（第１の垂直同期信号）から次の垂直同期信号（第２の垂直同期信号）までの期間でｃｈＡの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力すると、次に、第２の垂直同期信号から次の垂直同期信号（第３の垂直同期信号）までの期間でｃｈＢの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力する。続いて、第３の垂直同期信号から次の垂直同期信号（第４の垂直同期信号）までの期間でｃｈＣの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力する。このように第１の垂直同期信号から第４の垂直同期信号までの間のチャンネルの切り替えを繰り返すことによって、デジタル信号に変換されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号が１フィールド分ずつＨＰＦ５２に出力される。尚、Ａ／Ｄ変換器１００において垂直同期信号は同期信号発生回路８０から直接取得してもよいし、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから入力される映像信号から取得してもよい。
【００４１】
このようにＡ／Ｄ変換器１００からＨＰＦ５２に出力されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号は、図４の従来構成で説明したのと同様にＨＰＦ５２により高域周波数成分が抽出され、ゲート回路５４によりＡＦ枠内（図５参照）の信号のみが抽出され出力される。そして、加算器５６でゲート回路５４から出力された１フィールド分の信号が加算される。これによって、ＣＰＵ８２には、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値がＡ／Ｄ変換器１００で処理されるチャンネルの順に１フィールドごとに切り替えて与えられる。
【００４２】
このように共通の処理部によって時分割で各チャンネルの映像信号を処理することによって信号処理部２８の回路規模や消費電力を小さくすることができる。特に回路規模が大きいＨＰＦ５２を各チャンネルの処理に共用したことの効果が大きい。
【００４３】
図９は、本発明が適用された信号処理部２８の構成の第２の形態を示した構成図である。尚、図４の従来構成及び図８の第１の形態と同一符号を付したブロックは図４及び図８と同一又は類似の処理を行うブロックである。図９の第２の形態では、ＨＰＦ５２から後段の処理は図８の第１の形態におけるＨＰＦ５２から後段の処理と一致している。一方、図９の第２の形態では、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから出力されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号は、図４の従来構成と同様にそれぞれ個別に設けられたＡ／Ｄ変換器５０、６０、７０によりデジタル信号に変換される。そしてその後、同時刻に撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから出力された例えば１フィールド分の映像信号がそれぞれＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、１０４、１０６に記憶される。各ＳＲＡＭ１０２、１０４、１０６に記憶された１フィールド分の映像信号は、それぞれ所定の順序でＨＰＦ５２に出力される。
【００４４】
例えば、初めにＳＲＡＭ１０２に記憶されたｃｈＡの１フィールド分の映像信号がＨＰＦ５２に出力され、続いてＳＲＡＭ１０４に記憶されたｃｈＢの１フィールド分の映像信号がＨＰＦ５２に出力される。そして次に、ＳＲＡＭ１０６に記憶されたｃｈＣの１フィールド分の映像信号がＨＰＦ５２に出力される。このように各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから同時刻に出力された映像信号をメモリに記憶しておくことにより、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで同時刻に撮像されて得られた映像信号に基づくｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値を取得することができる。即ち、図８の第１の形態では、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから出力されるリアルタイムの映像信号を時分割で処理するため、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで同一時刻に撮像された画像に対する焦点評価値を取得することはできないが、図９の第２の形態では各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで同一時刻に撮像された画像に対する焦点評価値を取得することができる。
【００４５】
尚、図８の第１の形態及び図９の第２の形態において、１フィールドごとにチャンネルを切り替えて１つの処理部で映像信号を処理するようにしたが、焦点評価値を求める際に少なくとも必要な範囲の映像信号、即ち、ＡＦ枠内（図５参照）の映像信号に対する処理が終了するごとにチャンネルを切り替えるようにしてもよい。また、１つの処理部で時分割処理する処理内容は第１、第２の形態と異なる場合であってもよく、映像信号に対して施す処理の全て又は一部を１つの処理部で時分割処理する場合であれば本発明を適用できる。特にＨＰＦ５２の処理だけを１つの処理部で時分割処理し、それ以外の処理は、チャンネルごとの個別の処理部で行うようにしても効果がある。
【００４６】
図１０は、本発明が適用された信号処理部２８の構成の第３の形態を示した構成図である。尚、図４の従来構成及び図８の第１の形態と同一符号を付したブロックは図４及び図８と同一又は類似の処理を行うブロックである。図８の第１の形態におけるＡ／Ｄ変換器１００は、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号を１フィールドごとに切り替えてＡ／Ｄ変換処理していたが、図１０の第３の形態におけるＡ／Ｄ変換器１００は、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号を１水平走査期間ごとに切り替えてＡ／Ｄ変換処理する。例えば、ある水平同期信号（第１の水平同期信号）から次の水平同期信号（第２の水平同期信号）までの期間でｃｈＡの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力すると、次に、第２の水平同期信号から次の水平同期信号（第３の水平同期信号）までの期間でｃｈＢの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力する。続いて、第３の水平同期信号から次の水平同期信号（第４の水平同期信号）までの期間でｃｈＣの映像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してＨＰＦ５２に出力する。このように第１の水平同期信号から第４の水平同期信号までの間のチャンネルの切り替えを繰り返すことによって、デジタル信号に変換されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号が１水平走査期間分ずつＨＰＦ５２に出力される。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器１００から１水平走査期間分ずつ出力されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号は、図４の従来構成で説明したのと同様にＨＰＦ５２により高域周波数成分が抽出され、ゲート回路５４によりＡＦ枠内（図５参照）の信号のみが抽出され出力される。そして、ｃｈＡの映像信号に対して処理が施されてゲート回路５４から出力された信号は加算器５６に入力され、ｃｈＢの映像信号に対して処理が施されてゲート回路５４から出力された信号は加算器６６に入力される。ｃｈＣの映像信号に対して処理が施されてゲート回路５４から出力された信号は加算器７６に入力される。これにより、ゲート回路５４から出力された１フィールド分の信号が加算器５６、６６、７６のそれぞれで加算され、加算器５６ではｃｈＡの焦点評価値、加算器６６ではｃｈＢの焦点評価値、加算器７６ではｃｈＣの焦点評価値が求められる。そして、各加算器５６、６６、７６でそれぞれ求められたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値が毎フィールドごとにＣＰＵ８２に与えられる。
【００４８】
このように共通の処理部によって１水平走査期間ごとに時分割で各チャンネルの映像信号を処理することもでき、第１の形態等と同様に信号処理部２８の回路規模を小さくすることができる。
【００４９】
尚、第３の形態のように１水平走査期間ごとに時分割で各チャンネルの映像信号を処理する場合、ｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号に対して実際に処理される水平走査線の位置が異なる。そこで、これを防止するために、Ａ／Ｄ変換器１００で処理するチャンネルの順序に合わせて、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの垂直同期信号の時間を１水平走査期間ずつずらすようにして、いずれのチャンネルの映像信号についても同一の水平走査線位置に対して処理が施されるようにしてもよい。即ち、時分割処理のために、あるチャンネルの映像信号に対して他のチャンネルの映像信号の処理が遅れる時間分だけその映像信号の垂直同期信号のタイミングを遅らせることにより、時分割処理において処理される走査線位置と処理されない走査線位置とがチャンネルごとに異ならないようにしてもよい。
【００５０】
図１１は、本発明が適用された信号処理部２８の構成の第４の形態を示した構成図である。尚、図９の第２の形態及び図１０の第３の形態と同一符号を付したブロックは図９及び図１０と同一又は類似の処理を行うブロックである。図１１の第４の形態では、ＨＰＦ５２から後段の処理は図１０の第３の実施の形態におけるＨＰＦ５２から後段の処理と一致している。一方、図１１の第４の形態では、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから出力されたｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの映像信号は、図９の第２の形態と同様（図４の従来構成と同様）にそれぞれ個別に設けられたＡ／Ｄ変換器５０、６０、７０によりデジタル信号に変換される。そしてその後、同時刻に撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから出力された１水平走査期間分の映像信号がそれぞれＳＲＡＭ１０２、１０４、１０６に記憶される。各ＳＲＡＭ１０２、１０４、１０６に記憶された１水平走査期間分の映像信号は、それぞれ所定の順序でＨＰＦ５２に出力される。尚、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃの垂直同期信号のタイミングは一致しているものとする。
【００５１】
例えば、初めにＳＲＡＭ１０２に記憶されたｃｈＡの１水平走査期間分の映像信号がＨＰＦ５２に出力され、続いてＳＲＡＭ１０４に記憶されたｃｈＢの１水平走査期間分の映像信号がＨＰＦ５２に出力される。そして次に、ＳＲＡＭ１０６に記憶されたｃｈＣの１水平走査期間分の映像信号がＨＰＦ５２に出力される。このように各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃから同時刻に出力された映像信号をメモリに記憶しておくことにより、各撮像素子Ａ、Ｂ、Ｃで同時刻に撮像されて得られた映像信号であって、同一水平走査線位置の映像信号に基づくｃｈＡ、ｃｈＢ、ｃｈＣの焦点評価値を取得することができる。
【００５２】
尚、図１０の第３の形態及び図１１の第４の形態において、１水平走査期間ごとにチャンネルを切り替えて１つの処理部で映像信号を処理するようにしたが、焦点評価値を求める際に少なくとも必要な範囲の映像信号、即ち、ＡＦ枠内（図５参照）の映像信号に対する処理が終了するごとにチャンネルを切り替えるようにしてもよい。また、１つの処理部で時分割処理する処理内容は第３、第４の形態と異なる場合であってもよく、映像信号に対して施す処理の全て又は一部を１つの処理部で時分割処理する場合であれば本発明を適用できる。特にＨＰＦ５２の処理だけを１つの処理部で時分割処理し、それ以外の処理は、チャンネルごとの個別の処理部で行うようにしても効果がある。
【００５３】
以上、上記実施の形態では、ピント状態検出用の撮像素子を３つ備えた場合の信号処理部２８の構成に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ピント状態検出用の撮像素子が３つの場合に限らず複数の場合に適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子を用いたオートフォーカスの処理の全て又は一部を単一の処理部で時分割で行うようにしたため、回路規模を小さくすることができ、また、消費電力を低減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの構成を示した構成図である。
【図２】図２は、ピント状態検出用の撮像部の構成を示した構成図である。
【図３】図３は、ピント状態検出用撮像素子を同一光軸上で示した図である。
【図４】図４は、ピント状態検出の処理を行う信号処理部の構成を示したブロック図である。
【図５】図５は、画面に対してＡＦ枠の例を示した図である。
【図６】図６は、ある被写体を撮影した際のフォーカス位置に対する各ピント状態検出用の撮像素子における焦点評価値の様子を示した図である。
【図７】図７は、３つのピント状態検出用撮像素子によるピント状態検出の処理の説明に使用した説明図である。
【図８】図８は、本発明が適用された信号処理部の構成の第１の形態を示した構成図である。
【図９】図９は、本発明が適用された信号処理部の構成の第２の形態を示した構成図である。
【図１０】図１０は、本発明が適用された信号処理部の構成の第３の形態を示した構成図である。
【図１１】図１１は、本発明が適用された信号処理部の構成の第４の形態を示した構成図である。
【符号の説明】
１０…カメラ本体、１２…撮影レンズ、Ｆ…フォーカスレンズ、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、２４…ハーフミラー、２６…撮像部、Ａ、Ｂ、Ｃ…撮像素子、２８…信号処理部、３０…フォーカスモータ駆動回路、５０、６０、７０、１００…Ａ／Ｄ変換器、５２、６２、７２…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、５４、６４、７４…ゲート回路、５６、６６、７６…加算器、８０…同期信号発生回路、８２…ＣＰＵ、１０２、１０４、１０６…ＳＲＡＭ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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