(57)【要約】【課題】撮影画像の水平方向及び垂直方向の両方向に対して画像の鮮鋭度（コントラスト）を示す焦点評価値を生成し、水平方向及び垂直方向の両方向の焦点評価値に基づいて両方向に対して合焦となるように撮影レンズのフォーカスを制御することにより、水平方向及び垂直方向のいずれか一方向のコントラストが低い被写体を撮影する場合であっても確実にピントを合わせることができるオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】ＣＰＵ５４は、ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから焦点評価値生成部５８を介して水平方向及び垂直方向の各方向に対する焦点評価値を取得し、両方向の焦点評価値が合焦とみなせる状態となるようにフォーカスモータ５０を駆動し、フォーカスレンズ１６の位置を制御する。【選択図】      図３
2004151608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段により得られる映像信号に基づいて該映像信号により形成される画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御し、該撮影レンズのピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムにおいて、
前記映像信号により形成される画像の水平方向に対する高域周波数成分を抽出し、該高域周波数成分に基づいて水平方向に対する画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する水平方向焦点評価値生成手段と、
前記映像信号により形成される画像の垂直方向に対する高域周波数成分を抽出し、該高域周波数成分に基づいて垂直方向に対する画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する垂直方向焦点評価値生成手段と、
前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された焦点評価値に基づいて合焦か否かを判定する水平方向合焦判定手段と、
前記垂直方向焦点評価値生成手段により生成された焦点評価値に基づいて合焦か否かを判断する垂直方向合焦判定手段と、
前記水平方向合焦判定手段と前記垂直方向合焦判定手段のいずれにおいても合焦と判定される状態となるように前記撮影レンズのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、
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】
前記撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置で撮像する複数の撮像手段を備え、
前記水平方向焦点評価値生成手段及び前記垂直方向焦点評価値生成手段は、前記複数の撮像手段からの各映像信号に基づいて各撮像手段に対応した焦点評価値を生成し、
前記水平方向合焦判定手段は、前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された前記各撮像手段に対応した焦点評価値を比較することによって合焦か否かを判定すると共に、合焦でないと判定した場合に合焦を得るためのフォーカスの動作方向を判定し、
前記垂直方向合焦判定手段は、前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された前記各撮像手段に対応した焦点評価値を比較することによって合焦か否かを判定すると共に、合焦でないと判定した場合に合焦を得るためのフォーカスの動作方向を判定し、
前記フォーカス制御手段は、前記水平方向合焦判定手段又は前記垂直方向合焦判定手段によって判定された合焦を得るためのフォーカスの動作方向に基づいて、前記水平方向合焦判定手段と前記垂直方向合焦判定手段のいずれにおいても合焦と判定される状態となるようにフォーカスを制御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。
【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、特に映像信号に基づくコントラスト方式のオートフォーカスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラなどのオートフォーカスは、コントラスト方式によるものが一般的である。このコントラスト方式は、撮像素子から得られた映像信号のうちある範囲（フォーカスエリア）内の映像信号の高域周波数成分を積算して焦点評価値を生成し、その焦点評価値が最大（極大）となるようにピント調整を自動で行うものである。これによって、撮像素子で撮像された画像の鮮鋭度（コントラスト）が最大となる最良ピント（合焦）が得られる。
【０００３】
また、従来、光路長の異なる位置に配置した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。これによれば、現在のフォーカス位置において、例えばフォーカスを前後に移動させたときの焦点評価値を、複数の撮像素子から得られた映像信号によって同時に知ることができ、その情報から現在のピント状態を検出することができる。また、検出したピント状態に基づいて合焦となるように撮影レンズのピント調整を自動で行うこともできる（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００１−１６８２４６
【０００５】
【特許文献２】
特願２００１−１６８２４７
【０００６】
【特許文献３】
特願２００１−１６８２４８
【０００７】
【特許文献４】
特願２００１−１６８２４９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、映像信号は、各フレームの画像の上端から下端まで水平方向に順に走査して各画素の信号を走査した順に時系列で伝送する形態をとる。そのため、映像信号から高域周波数成分を抽出して積算することにより生成される焦点評価値は水平方向に対する画像のコントラストを示す値となる。従って、被写体のコントラストが垂直方向に対して高くても、水平方向に対して低い場合（例えば、横縞の模様）には、正常にピント合わせできないという不具合があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コントラスト方式のオートフォーカスにおいて、一方向、特に垂直方向にのみコントラストが高い被写体に対しても確実にピントを合わせ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。
【００１０】
【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、撮像手段により得られる映像信号に基づいて該映像信号により形成される画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御し、該撮影レンズのピント合わせを自動で行うオートフォーカスシステムにおいて、前記映像信号により形成される画像の水平方向に対する高域周波数成分を抽出し、該高域周波数成分に基づいて水平方向に対する画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する水平方向焦点評価値生成手段と、前記映像信号により形成される画像の垂直方向に対する高域周波数成分を抽出し、該高域周波数成分に基づいて垂直方向に対する画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する垂直方向焦点評価値生成手段と、前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された焦点評価値に基づいて合焦か否かを判定する水平方向合焦判定手段と、前記垂直方向焦点評価値生成手段により生成された焦点評価値に基づいて合焦か否かを判断する垂直方向合焦判定手段と、前記水平方向合焦判定手段と前記垂直方向合焦判定手段のいずれにおいても合焦と判定される状態となるように前記撮影レンズのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、を備えたことを特徴とするオートフォーカスシステム。
【００１１】
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、前記撮影レンズに入射した被写体光を光路長の異なる位置で撮像する複数の撮像手段を備え、前記水平方向焦点評価値生成手段及び前記垂直方向焦点評価値生成手段は、前記複数の撮像手段からの各映像信号に基づいて各撮像手段に対応した焦点評価値を生成し、前記水平方向合焦判定手段は、前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された前記各撮像手段に対応した焦点評価値を比較することによって合焦か否かを判定すると共に、合焦でないと判定した場合に合焦を得るためのフォーカスの動作方向を判定し、前記垂直方向合焦判定手段は、前記水平方向焦点評価値生成手段により生成された前記各撮像手段に対応した焦点評価値を比較することによって合焦か否かを判定すると共に、合焦でないと判定した場合に合焦を得るためのフォーカスの動作方向を判定し、前記フォーカス制御手段は、前記水平方向合焦判定手段又は前記垂直方向合焦判定手段によって判定された合焦を得るためのフォーカスの動作方向に基づいて、前記水平方向合焦判定手段と前記垂直方向合焦判定手段のいずれにおいても合焦と判定される状態となるようにフォーカスを制御することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、撮影画像の水平方向及び垂直方向の両方向に対して画像の鮮鋭度（コントラスト）を示す焦点評価値を生成し、水平方向及び垂直方向の両方向の焦点評価値に基づいて両方向に対して合焦となるように撮影レンズのフォーカスを制御するようにしたため、水平方向及び垂直方向のいずれか一方向のコントラストが低い被写体を撮影する場合であっても確実にピントを合わせることができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、本発明が適用されたテレビカメラシステムの光学系の構成を示したブロック図である。同図に示すテレビカメラシステムは、撮影レンズ１０を備えたレンズ装置とカメラ本体１２等から構成されており、カメラ本体１２には、再生用（放映用等）の映像を撮影し、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（以下、映像用撮像素子という）や所要の回路等が搭載されている。
【００１５】
撮影レンズ１０を備えたレンズ装置は、カメラ本体１２に着脱可能に装着され、主に光学系（撮影レンズ１０）と制御系（後述）とから構成されている。撮影レンズ１０には、光軸Ｏに沿ってフォーカスレンズ（群）１６、変倍系及び補正系（図示せず）からなるズームレンズ（群）１８、アイリス２０、前側リレーレンズ２２Ａ及び後側リレーレンズ２２Ｂからなるリレーレンズ（リレー光学系）等が配置されている。
【００１６】
リレー光学系の前側リレーレンズ２２Ａと後側リレーレンズ２２Ｂとの間には、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が配置されている。このハーフミラー２４は、撮影レンズ１０の光軸Ｏに対して略４５度傾斜して設置されており、前側リレーレンズ２２Ａを通過した被写体光の例えば１／３の光量を直角に反射して、映像用の被写体光から分岐する。
【００１７】
ハーフミラー２４を透過した被写体光は、映像用の被写体光として撮影レンズ１０の後端側から射出されたのち、カメラ本体１２の撮像部１４に入射する。撮像部１４の構成については省略するが、撮像部１４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。なお、図中のピント面Ｐ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１０の光軸Ｏ上に示したものである。
【００１８】
一方、ハーフミラー２４で反射された被写体光は、ピント状態検出用の被写体光として光軸Ｏに対して垂直な光軸Ｏ′に沿って進行し、リレーレンズ２６に入射する。そして、このリレーレンズ２６で集光されてピント状態検出部２８に入射する。
【００１９】
ピント状態検出部２８は、光分割光学系を構成する２つのプリズム３０Ａ、３０Ｂと、ピント状態検出用の一対の撮像素子３２Ａ、３２Ｂ（以下、ピント状態検出用撮像素子という）とで構成されている。
【００２０】
上述したようにハーフミラー２４で反射した被写体光は、光軸Ｏ′に沿って進行し、まず、第１プリズム３０Ａに入射する。そして、第１プリズム３０Ａのハーフミラー面Ｍで反射光と透過光に等分割される。このうち反射光は一方のピント状態検出用撮像素子３２Ａの撮像面に入射され、透過光は他方のピント状態検出用撮像素子３２Ｂに入射される。このとき、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂの撮像面には、それぞれ撮影レンズ１０に入射した全被写体光のうちの約１／６の光量が入射する。
【００２１】
図２は、カメラ本体１２の映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂに入射する被写体光の光軸を同一直線上に表した図である。同図に示すように、一方のピント状態検出用撮像素子３２Ａ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撮像素子３２Ｂに入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、映像用撮像素子の撮像面（ピント面Ｐ）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、一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂ（の撮像面）は、それぞれ映像用撮像素子の撮像面（ピント面Ｐ）に対して前後等距離（ｄ）の位置に配置されている。
【００２２】
このように配置された一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより、撮影レンズ１０に入射した被写体光が映像用撮像素子の撮像面（ピント面Ｐ）に対して前後等距離の位置で撮像されるようになっている。尚、一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂは、映像用撮像通素子の撮像面に対して前後等距離の位置に撮像面を配置したときに撮像される映像を撮像するものであり、必ずしもピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂと映像用撮像素子との光路長の関係が図２のようになる場合に限らない。また、ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂは後述のようにピント状態検出（オートフォーカス制御）のための映像信号を取得するものであり、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】
次に、レンズ装置におけるオートフォーカス制御に関連する制御系について説明する。図３は、オートフォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。上記フォーカスレンズ１６は、図３に示すようにフォーカスモータ５０に連結されており、フォーカスモータ５０が駆動されると、フォーカスレンズ１６が光軸方向に移動しフォーカスが変更される。フォーカスモータ５０には、フォーカスモータ駆動回路５２から駆動電圧が与えられ、フォーカスモータ駆動回路５２にはＣＰＵ５４からの制御信号が与えられる。
【００２４】
ＣＰＵ５４からの制御信号は、例えば、フォーカスモータ５０の回転速度、即ち、フォーカスレンズ１６の移動速度に対応する電圧値を示しており、その電圧値がフォーカスモータ駆動回路５２に与えられると、フォーカスモータ駆動回路５２によって電圧増幅され、その増幅された電圧が駆動電圧としてフォーカスモータ５０に印加される。これによって、フォーカスモータ５０の回転速度がＣＰＵ５４によって制御される。
【００２５】
また、フォーカスレンズ位置検出器５６によってフォーカスレンズ１６の現在位置が検出され、その検出信号がＣＰＵ５４に与えられるようになっている。従って、ＣＰＵ５４の処理において、上述のようにフォーカスモータ５０の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ１６の動作速度を所望の速度に制御することができ、また、フォーカスレンズ位置検出器５６からフォーカスレンズ１６の現在位置を読み取りながらフォーカスモータ５０の回転速度を制御することにより、フォーカスレンズ１６の設定位置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。
【００２６】
一方、オートフォーカス制御は、上記ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂからの映像信号に基づいて行われるようになっており、一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂで撮像された画像（映像）は、１画面を構成する複数の走査線（水平ライン）にそって各画素値を順次伝送する映像信号として出力され、焦点評価値生成部５８に入力される。焦点評価値生成部５８の構成、処理については後述するが、焦点評価値生成部５８において、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから入力された映像信号から、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂで撮像された各画像のコントラスト（鮮鋭度）の高低を示す焦点評価値が生成され、それらの生成された焦点評価値がＣＰＵ５４に与えられるようになっている。尚、ピント状態検出用撮像素子３２Ａからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルＡ（ｃｈＡ）の焦点評価値といい、ピント状態検出用撮像素子３２Ｂからの映像信号に基づいて生成された焦点評価値を、チャンネルＢ（ｃｈＢ）の焦点評価値という。ＣＰＵ５４では、詳細を後述するように、焦点評価値生成部５８から取得したｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を取得し、その取得した焦点評価値に基づいて、撮影レンズ１０のピント状態（前ピン、後ピン、合焦）を検出すると共に、撮影レンズ１０のピント状態が合焦となるようにフォーカスレンズ１６の位置を制御する。
【００２７】
続いて、上記焦点評価値生成部５８の構成及び処理について図４の構成図で説明する。尚、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値は、同様に構成された処理部により生成されるため、図４にはｃｈＡについての処理部の構成のみを示し、ｃｈＢについての処理部の構成及び説明を省略する。同図に示すようにピント状態検出用撮像素子３２Ａから出力された映像信号は、焦点評価値生成部５８に入力されると、まず、Ａ／Ｄ変換器８０によりデジタル信号に変換される。尚、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａからの映像信号は、画像を構成する各画素の輝度値を示す輝度信号であるものとする。Ａ／Ｄ変換器８０によりデジタル信号に変換された映像信号は、続いて２つのラインａ、ｂに分岐される。ラインａは、水平方向の焦点評価値（水平方向焦点評価値）を生成するためのラインであり、ラインｂは、垂直方向の焦点評価値（垂直方向焦点評価値）を生成するためのラインである。水平方向焦点評価値は、ピント状態検出用撮像素子３２Ａからの映像信号によって形成される画像の水平方向に対するコントラストを示し、垂直方向焦点評価値は、ピント状態検出用撮像素子３２Ａからの映像信号によって形成される画像の垂直方向に対するコントラストを示す。尚、ピント状態検出用撮像素子３２Ａから出力される映像信号は、一般に知られている通り、画像の上端から下端まで水平方向に順に走査した画素の信号（輝度値）を、走査した順に時系列で伝送する形態をとるものとする。
【００２８】
ラインａに分岐された映像信号は、まず、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）８４Ａに入力され、ＨＰＦ８４Ａにより映像信号の高域周波数成分が抽出される。抽出された高域周波数成分の信号は、続いてゲート回路８６Ａに入力される。ゲート回路８６Ａでは、ピント状態検出用撮像素子３２Ａにより撮像された画像の１画面分（１フィールド分）の信号のうち所定のフォーカスエリア内（例えば、画面中央部分）の画素に対応する信号のみが抽出される。ゲート回路８６Ａによって抽出された信号は、続いて積算回路８８Ａに入力され、積算回路８８Ａによって１画面分の信号が積算される。これにより、フォーカスエリア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る。このように積算回路８８Ａで得られた値は、フォーカスエリア内における画像の水平方向に対する鮮鋭度（コントラストの高低）を示す焦点評価値であり、積算回路８８Ａで得られた焦点評価値はチャンネルＡ（ｃｈＡ）の水平方向焦点評価値としてＣＰＵ５４に与えられる。
【００２９】
一方、ラインｂに分岐された映像信号は、まず、メモリ８２Ｂに入力される。メモリ８２Ｂは、例えば、図５に示すように１画面分（１フィールド分）の映像信号で構成される画像の画素に対応して水平方向に７２０、垂直方向に２４３の配列を持つ２次元メモリであり、メモリ８２Ｂに入力した映像信号の各画素の信号（輝度値）が対応する画素のメモリに順に記憶される。そして、メモリ８２Ｂに記憶された各画素の信号は、例えば画面の左端から右端まで垂直方向に順に走査されて走査された順に時系列でメモリ８２Ｂから出力される。メモリ８２Ｂから出力された映像信号は、続いて、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）８４Ｂに入力され、ＨＰＦ８４Ｂによってその高域周波数成分が抽出された後、ゲート回路８６Ｂに入力される。そして、ゲート回路８６Ａと一致するフォーカスエリア内の画素に対応する信号のみが抽出され、積算回路８８Ｂによって１画面分の信号が積算される。これにより、フォーカスエリア内における映像信号の高周波成分の値の総和が求められる。このように積算回路８８Ｂで得られた値は、フォーカスエリア内における画像の垂直方向に対する鮮鋭度（コントラストの高低）を示す焦点評価値であり、積算回路８８Ｂで得られた焦点評価値はチャンネルＡ（ｃｈＡ）の垂直方向焦点評価値としてＣＰＵ５４に与えられる。
【００３０】
以上のように構成された焦点評価値生成部５８によりｃｈＡとｃｈＢの水平方向焦点評価値と垂直方向焦点評価値が生成され、それらの値がＣＰＵ５４に与えられる。
【００３１】
次にＣＰＵ５４におけるオートフォーカスの処理について説明する。ＣＰＵ５４は、ｃｈＡ及びｃｈＢからそれぞれ得られた水平方向焦点評価値を比較し、又は、ｃｈＡ及びｃｈＢからそれぞれ得られた垂直方向焦点評価値を比較することによって、映像用撮像素子の撮像面（ピント面Ｐ）に対する撮影レンズ１０のピント状態（前ピン、後ピン、合焦）を検出する。
【００３２】
ここで、まず、ｃｈＡ及びｃｈＢの水平方向焦点評価値又は垂直方向焦点評価値のいずれか一方の焦点評価値に基づいてピント状態を検出する原理を図６を用いて説明する。尚、本説明では、水平方向焦点評価値又は垂直方向焦点評価値のいずれに一方の方向に対する焦点評価値を単に焦点評価値という。
【００３３】
図６は、横軸に撮影レンズ１０のフォーカスレンズ１６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に対する焦点評価値の様子を示した図である。図中点線で示す曲線Ｃは、映像用撮像素子（又は映像用撮像素子と共役の位置に配置された撮像素子）からの映像信号により焦点評価値を求めたと仮定した場合にそ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、図中実線で示す曲線Ａ、Ｂは、それぞれピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂ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たものである。同図において、曲線Ｃの焦点評価値が最大（極大）となる位置Ｆ３が合焦位置を示している。
【００３４】
撮影レンズのフォーカス位置が同図のＦ１に設定された場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ１は、曲線Ａの位置Ｆ１に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ１は、曲線Ｂの位置Ｆ１に対応する値となる。そして、この場合、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、フォーカス位置が合焦位置（Ｆ３）よりも至近側に設定された状態、すなわち、前ピンの状態であることが分かる。
【００３５】
一方、撮影レンズのフォーカス位置が同図のＦ２に設定された場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ２は、曲線Ａの位置Ｆ２に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ２は、曲線Ｂの位置Ｆ２に対応する値となる。そして、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、フォーカス位置が合焦位置（Ｆ３）よりも無限遠側に設定された状態、すなわち、後ピンの状態であることが分かる。
【００３６】
これに対して、撮影レンズ１０のフォーカス位置がＦ３、すなわち合焦位置に設定された場合、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ３は、曲線Ａの位置Ｆ３に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＶＢ３は、曲線Ｂの位置Ｆ３に対応する値となる。このとき、ｃｈＡの焦点評価値ＶＡ３とｃｈＢの焦点評価値ＶＢ３は等しくなる。このことから、フォーカス位置が合焦位置（Ｆ３）に設定された状態であることが分かる。
【００３７】
このように、焦点評価値生成部５８から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値により、撮影レンズ１０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することができる。
【００３８】
従って、焦点評価値生成部５８から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ１６の位置を制御することにより、フォーカスレンズ１６を合焦位置に移動させることができる。即ち、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値が、前ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ１６を無限遠方向に移動させ、後ピンであると判断される状態の場合には、フォーカスレンズ１６を至近方向に移動させ、合焦であると判断される状態となった場合には、フォーカスレンズ１６をその位置で停止させることによって、フォーカスレンズ１６を合焦位置に移動させることができる。
【００３９】
次にｃｈＡ及びｃｈＢの水平方向焦点評価値及び垂直方向焦点評価値の両方を用いてフォーカスレンズ１６を合焦位置に移動させる際のＣＰＵ５４の処理手順について図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ＣＰＵ５４は、焦点評価値生成部５８からｃｈＡの水平方向焦点評価値ＦＨ１及び垂直方向焦点評価値ＦＶ１を取得する（ステップＳ１０）。また、焦点評価値生成部５８からｃｈＢの水平方向焦点評価値ＦＨ２及び垂直方向焦点評価値ＦＶ２を取得する（ステップＳ１２）。
【００４０】
次にＣＰＵ５４は、次の条件式、
【００４１】
【数１】
ＦＨ１＞ＦＨ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００４２】
【数２】
｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ１４）。尚、条件式の閾値は、｜ＦＨ１−ＦＨ２｜がそれ以下であれば合焦と判断される値を示す。以下の判定処理における閾値もこれと同様である。このステップＳ１４でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも至近側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカス（フォーカスレンズ１６）を無限遠側に移動させる（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【００４３】
ステップＳ１４でＮＯと判定した場合には、続いて、次の条件式、
【００４４】
【数３】
ＦＨ１＜ＦＨ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００４５】
【数４】
｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ１８）。このステップＳ１４でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも無限遠側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを至近側に移動させる（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【００４６】
ステップＳ１８においてＮＯと判定した場合、即ち、水平方向焦点評価値によるピント状態の検出においては合焦と判断される場合には、続いて、次の条件式、
【００４７】
【数５】
ＦＶ１＞ＦＶ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００４８】
【数６】
｜ＦＶ１−ＦＶ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも至近側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを無限遠側に移動させる（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【００４９】
ステップＳ２２でＮＯと判定した場合には、続いて、次の条件式、
【００５０】
【数７】
ＦＶ１＜ＦＶ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００５１】
【数８】
｜ＦＶ１−ＦＶ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも無限遠側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを至近側に移動させる（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ１０に戻る。
【００５２】
ステップＳ２６でＮＯと判定した場合には、水平方向及び垂直方向のいずれに関しても焦点評価値が合焦の状態を示しているため、フォーカスを動かすことなく、ステップＳ１０に戻る。
【００５３】
以上のように、水平方向及び垂直方向の画像のコントラストを示す水平方向焦点評価値及び垂直方向焦点評価値の両方が合焦状態を示すようにフォーカスを制御することにより、例えば、一方向にのみコントラストが高い被写体（例えば横縞、縦縞）に対しても適切にピントを合わせることができるようになる。
【００５４】
以上、上記図７のフローチャートに示した処理では、水平方向焦点評価値と垂直方向焦点評価値に基づくフォーカス制御を順に行うようにしたが、図８のフローチャートに示すようにｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の差がいずれの方向に関して大きいかを判断し、差が大きい方向に関する焦点評価値に基づいてフォーカスを制御するようにしてもよい。図８のフローチャートの処理を説明すると、まず、ＣＰＵ５４は、焦点評価値生成部５８からｃｈＡの水平方向焦点評価値ＦＨ１及び垂直方向焦点評価値ＦＶ１を取得する（ステップＳ４０）。また、焦点評価値生成部５８からｃｈＢの水平方向焦点評価値ＦＨ２及び垂直方向焦点評価値ＦＶ２を取得する（ステップＳ４２）。
【００５５】
次にＣＰＵ５４は、｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞｜ＦＶ１−ＦＶ２｜か否かを判定する（ステップＳ４４）。このときＹＥＳと判定した場合には、次の条件式、
【００５６】
【数９】
ＦＨ１＞ＦＨ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００５７】
【数１０】
｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ４６）。このステップＳ４６でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも至近側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカス（フォーカスレンズ１６）を無限遠側に移動させる（ステップＳ４８）。そして、ステップＳ４０に戻る。
【００５８】
ステップＳ４６でＮＯと判定した場合には、続いて、次の条件式、
【００５９】
【数１１】
ＦＨ１＜ＦＨ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００６０】
【数１２】
｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ５０）。このステップＳ５０でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも無限遠側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを至近側に移動させる（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ４０に戻る。
【００６１】
ステップＳ５０においてＮＯと判定した場合には、閾値≧｜ＦＨ１−ＦＨ２｜＞｜ＦＶ１−ＦＶ２｜が成り立ち、水平方向及び垂直方向のいずれに関しても焦点評価値が合焦の状態を示しているため、フォーカスを動かすことなく、ステップＳ４０に戻る。
【００６２】
ステップＳ４４においてＮＯと判定した場合には、続いて、次の条件式、
【００６３】
【数１３】
ＦＶ１＞ＦＶ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００６４】
【数１４】
｜ＦＶ１−ＦＶ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ５４）。このステップＳ５４でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも至近側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを無限遠側に移動させる（ステップＳ５６）。そして、ステップＳ４０に戻る。
【００６５】
ステップＳ５４でＮＯと判定した場合には、続いて、次の条件式、
【００６６】
【数１５】
ＦＶ１＜ＦＶ２
が成り立ち、且つ、次の条件式、
【００６７】
【数１６】
｜ＦＶ１−ＦＶ２｜＞閾値
が成り立つか否かを判定する（ステップＳ５８）。このステップＳ５８でＹＥＳと判定した場合には、図６で説明したように現在のフォーカス位置は合焦位置よりも無限遠側にあるため、ＣＰＵ５４は、フォーカスを至近側に移動させる（ステップＳ６０）。そして、ステップＳ４０に戻る。
【００６８】
ステップＳ５８でＮＯと判定した場合には、閾値≧｜ＦＶ１−ＦＶ２｜＞｜ＦＨ１−ＦＨ２｜が成り立ち、水平方向及び垂直方向のいずれに関しても焦点評価値が合焦の状態を示しているため、フォーカスを動かすことなく、ステップＳ４０に戻る。
【００６９】
尚、上記実施の形態では、ＡＦ用として２つのピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから２つの焦点評価値を取得してＡＦ制御を行う場合について説明したが、これに限らず、ＡＦ用の撮像素子が１つ又は３つ以上の場合においても本発明を適用できる。即ち、本発明は、コントラスト方式を採用するオートフォーカスの制御に適用できる。
【００７０】
また、上記実施の形態では、本発明をテレビカメラシステムに適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、ビデオカメラや静止画を撮影するスチルカメラにも適用することができる。
【００７１】
【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、撮影画像の水平方向及び垂直方向の両方向に対して画像の鮮鋭度（コントラスト）を示す焦点評価値を生成し、水平方向及び垂直方向の両方向の焦点評価値に基づいて両方向に対して合焦となるように撮影レンズのフォーカスを制御するようにしたため、水平方向及び垂直方向のいずれか一方向のコントラストが低い被写体を撮影する場合であっても確実にピントを合わせることができる。
【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光学系の構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、映像用撮像素子に入射する被写体光の光軸と一対のピント状態検出用撮像素子に入射する被写体光の光軸を同一直線上に表示した図である。
【図３】図３は、オートフォーカス制御に関連する制御系の構成を示したブロック図である。
【図４】図４は、焦点評価値生成部の構成を示したブロック図である。
【図５】図５は、焦点評価値生成部におけるメモリの説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、横軸に撮影レンズのフォーカス位置、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７】図７は、レンズ装置のＣＰＵにおけるオートフォーカス制御の処理手順について一実施の形態を示したフローチャートである。
【図８】図８は、レンズ装置のＣＰＵにおけるオートフォーカス制御の処理手順について一実施の形態を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…撮影レンズ、１２…カメラ本体、１４…撮像部、１６…フォーカスレンズ（群）、１８…ズームレンズ（群）、２０…アイリス、２２Ａ…前側リレーレンズ、２２Ｂ…後側リレーレンズ、２４…ハーフミラー、２６…リレーレンズ、２８…ピント状態検出部、３０Ａ…第１プリズム、３０Ｂ…第２プリズム、３２Ａ、３２Ｂ…ピント状態検出用撮像素子、５０…フォーカスモータ、５２…フォーカスモータ駆動回路、５４…ＣＰＵ、５６…フォーカスレンズ位置検出器、５８…焦点評価値生成部、８０…Ａ／Ｄ変換器、８２Ｂ…メモリ、８４Ａ、８４Ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、８６Ａ、８６Ｂ…ゲート回路、８８Ａ、８８Ｂ…積算回路
【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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