(57)【要約】【課題】画像の鮮鋭度を示す焦点評価値に基づくコントラスト方式のオートフォーカスにおいて、撮影レンズのフォーカスを移動させる際の移動速度を撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて設定又は制限することにより、焦点距離や絞り値に応じた焦点評価値特性に適切に対応した移動速度でフォーカスを移動させることができ、フォーカスを迅速且つ安定した動作で確実に合焦位置に移動さ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】ＡＦ制御時においてレンズ装置１０のＣＰＵ４０は、ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから得られる焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズ１６を合焦位置に移動させる。このとき、ズームレンズ１８やアイリス２０の位置を検出し、それらの位置に基づいてフォーカスレンズ１６の移動速度を制御する。【選択図】　　　図１
2004085674.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撮像して映像信号を生成し、該映像信号から被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値が合焦を示す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、を備えたオートフォーカスシステムにおいて、
前記フォーカス制御手段は、前記撮影レンズのフォーカスを移動させる際の移動速度を前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて設定することを特徴とするオートフォーカスシステム。
【請求項２】
前記フォーカス制御手段は、前記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前記フォーカスを設定すると共に、前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて前記フォーカスの制限速度を設定し、前記設定したフォーカスの移動速度が前記制限速度を超えている場合には、前記フォーカスの移動速度を前記制限速度に制限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】
前記焦点評価値生成手段は、光路長が異なる位置に配置された複数の撮像面において前記撮影レンズに入射した被写体光を撮像して各撮像面に対する複数の焦点評価値を生成し、
前記フォーカス制御手段は、前記焦点評価値生成手段によって生成された複数の焦点評価値に基づいて前記フォーカスを合焦位置に移動させることを特徴とする請求項１又は２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、特にコントラスト方式によって撮影レンズのフォーカスを制御する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とし、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、合焦位置（焦点評価値の極大点）にフォーカスを設定する方法として、山登り方式と呼ばれるものが広く知られている。この方法は、フォーカスを動かしたときの異なる２点での焦点評価値の比較により焦点評価値が増加する方向を検出すると共に、その方向にフォーカスを動かし、焦点評価値が増加から減少に変わると、焦点評価値が減少する前の位置にフォーカスを戻してフォーカスを焦点評価値の極大点に設定するというものである。
【０００４】
また、上述の山登り方式の場合、フォーカスを実際に動かさないと焦点評価値の増加方向や合焦を判断することができないという欠点があるため、光路長の異なる位置に複数の撮像素子を配置してフォーカスを動かさなくても撮影レンズのピント状態（前ピン、後ピン、合焦）を検出できるようにしたピント状態検出方法が提案されている（特願２００１−１６８２４６号、特願２００１−１６８２４７号、特願２００１−１６８２４８号、特願２００１−１６８２４９号等）。このピント状態検出方法によれば、各撮像素子から得られる現時点の焦点評価値の大小関係により現時点のピント状態を即座に知ることができるため、フォーカスの移動方向や合焦をフォーカスを動かすことなく判断することができる。したがって、この方法を用いたオートフォーカスでは、フォーカスを合焦位置に迅速に設定することができる等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、同一被写体を撮影している場合であっても、撮影レンズの焦点距離や絞り値を変更すると、被写界深度や焦点深度が変化するため、焦点評価値の特性も変化する。しかしながら、従来は、このような事情を考慮することなくフォーカスを合焦位置に移動させるための制御を行っていたため、フォーカスの移動速度が遅く、合焦までに不要に長い時間を要する場合があった。一方、単にフォーカスを高速で移動させるようにした場合には、合焦位置を確実に検出することができず、オートフォーカスの動作が不安定になるというおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮影レンズのフォーカスを迅速に且つ安定した動作で確実に合焦位置に移動さ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。
【０００７】
【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撮像して映像信号を生成し、該映像信号から被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を生成する焦点評価値生成手段と、該焦点評価値生成手段により生成される焦点評価値が合焦を示す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、を備えたオートフォーカスシステムにおいて、前記フォーカス制御手段は、前記撮影レンズのフォーカスを移動させる際の移動速度を前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて設定することを特徴としている。
【０００８】
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、前記フォーカス制御手段は、前記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前記フォーカスを設定すると共に、前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて前記フォーカスの制限速度を設定し、前記設定したフォーカスの移動速度が前記制限速度を超えている場合には、前記フォーカスの移動速度を前記制限速度に制限することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記焦点評価値生成手段は、光路長が異なる位置に配置された複数の撮像面において前記撮影レンズに入射した被写体光を撮像して各撮像面に対する複数の焦点評価値を生成し、前記フォーカス制御手段は、前記焦点評価値生成手段によって生成された複数の焦点評価値に基づいて前記フォーカスを合焦位置に移動させることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、画像の鮮鋭度を示す焦点評価値に基づくコントラスト方式のオートフォーカスにおいて、撮影レンズのフォーカスを移動させる際の移動速度を撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて設定又は制限するようにしたため、焦点距離や絞り値に応じた焦点評価値特性に適切に対応した移動速度でフォーカスを移動させることができ、フォーカスを迅速且つ安定した動作で確実に合焦位置に移動させることができるようになる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用されたテレビカメラシステムのブロック図である。同図に示すように、このテレビカメラシステムは、レンズ装置１０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、放映用の映像を撮影し、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（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。
【００１３】
レンズ装置１０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）と制御系とから構成されている。まず、撮影レンズの構成について説明すると、撮影レンズには、フォーカスレンズ（群）１６、ズームレンズ（群）１８、アイリス２０、前側リレーレンズ２２Ａと後側リレーレンズ２２Ｂと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。そして、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、撮影レンズに入射した被写体光からピント状態検出用の被写体光を分岐するためのハーフミラー２４が配置されている。
【００１４】
ハーフミラー２４は、撮影レンズの光軸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一部（例えば１／３の光量）がピント状態検出用の被写体光として直角に反射するようになっている。
【００１５】
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の光軸Ｏ上に示したものである。
【００１６】
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。
【００１７】
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３２Ａ、３２Ｂという）とで構成されている。
【００１８】
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の撮像面に入射し、透過光は他方のピント状態検出用撮像素子３２Ｂに入射する。尚、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの撮像面には、例えば、撮影レンズに入射した全被写体光のうちの１／６の光量が入射する。
【００１９】
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示したものである。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。
【００２０】
従って、ハーフミラー２４で分岐されたピント形態検出用の被写体光は、一対のピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより、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。尚、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。
【００２１】
続いて、レンズ装置１０の制御系について説明すると、上記フォーカスレンズ１６、ズームレンズ１８、アイリス２０は、それぞれ図１に示すフォーカスモータ４２、ズームモータ４６、アイリスモータ５０と図示しない動力伝達機構を介して連結されており、フォーカスモータ４２を駆動すると、フォーカスレンズ１６が光軸方向に移動して撮影レンズの焦点位置（撮影距離）が変更され、ズームモータ４６を駆動すると、ズームレンズ１８が光軸方向に移動して撮影レンズのズーム倍率が変更され、アイリスモータ５０を駆動すると、アイリス２０の絞り羽根が開閉動作して絞り径（絞り値）が変更されるようになっている。
【００２２】
各モータ４２、４６、５０には、それぞれフォーカスモータ駆動回路４４、ズームモータ駆動回路４８、アイリスモータ駆動回路５２から駆動電圧が与えられ、各駆動回路４４、４８、５２には、Ｄ／Ａ変換器５４を介してレンズ装置１０に搭載されたＣＰＵ４０から出力された制御信号が与えられるようになっている。
【００２３】
ＣＰＵ４０から出力される上記制御信号は、例えば、駆動するモータの回転速度、即ち、駆動する対象（フォーカスレンズ１６、ズームレンズ１８、アイリス２０）の動作速度に対応する電圧値を示しており、その電圧値がＤ／Ａ変換器５４によってアナログ信号に変換されて対応する駆動回路４４、４８、５２に与えられると、各駆動回路４４、４８、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対応するモータ４２、４６、５０に印加される。これによって、各モータ４２、４６、５０の回転速度がＣＰＵ４０によって制御される。
【００２４】
また、フォーカスレンズ１６、ズームレンズ１８、アイリス２０の現在位置がそれぞれポテンショメータ等のフォーカスレンズ位置検出器５６、ズームレンズ位置検出器５８、アイリス位置検出器６０によって検出されており、それらの位置検出器５６、５８、６０から出力された検出信号がＡ／Ｄ変換器６８を介してＣＰＵ４０に与えられるようになっている。
【００２５】
従って、ＣＰＵ４０の処理において、上述のように各モータ４２、４６、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、ズームレンズ１８、アイリス２０の動作速度を所望の速度に制御することができると共に、各位置検出器５６、５８、６０からの検出信号によりフォーカスレンズ１６、ズームレンズ１８、アイリス２０の現在位置を読み取りながら、各モータ４２、４６、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、ズームレンズ１８、アイリス２０の設定位置を所望の位置に制御することができる。
【００２６】
撮影レンズのフォーカスやズームは、一般にフォーカスデマンド６２やズームデマンド６４等のコントローラをレンズ装置１０に接続することによって操作者がマニュアル操作することができるようになっており、例えば、フォーカスデマンド６２からは、マニュアル操作部材（フォーカスリング）の回動位置に対応した電圧のフォーカス指令信号（フォーカスデマンドデータ）が出力され、Ａ／Ｄ変換器６８を介してＣＰＵ４０に与えられる。ＣＰＵ４０は、例えば、そのフォーカスデマンドデータの値をフォーカスレンズ１６の移動目標位置を示す値として、その移動目標位置と、フォーカスレンズ位置検出器５６から取得される現在位置（フォーカス位置データ）との差に応じた移動速度での移動を指令する制御信号を上述のようにＤ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する。これによりフォーカスレンズ１６がフォーカスデマンド６２によって指令された移動目標位置に移動し、停止する。
【００２７】
尚、ズームデマンド６４からは、一般に、操作部材（サムリング）の回動位置に対応した電圧がズームレンズ１８の移動目標速度を示す値としてＣＰＵ４０に与えられ、ＣＰＵ４０は、その移動目標速度での移動を指令する制御信号をズームモータ駆動回路４８に出力し、ズームレンズ１８をズームデマンド６４によって指令された移動目標速度で移動させる。また、アイリス２０については、一般にカメラ本体１２からアイリス２０の動作目標位置を指令する指令信号がＣＰＵ４０に与えられ、その動作目標位置となるようにアイリス２０の位置がＣＰＵ４０によって制御される。
【００２８】
また、撮影レンズのフォーカスの制御には、上記フォーカスデマンド６２を用いたマニュアルフォーカス（ＭＦ）制御と、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くオートフォーカス（ＡＦ）制御とがあり、このようなＭＦ制御とＡＦ制御を切り替えるＡＦスイッチ６６がレンズ装置１０又はフォーカスデマンド６２等に設けられている。ＡＦスイッチ６６のオン／オフ状態は、ＣＰＵ４０によって検出され、ＡＦスイッチ６６がオフの場合にはＭＦ制御が行われ、上述のようにフォーカスデマンド６２からのフォーカス指令信号（フォーカスデマンドデータ）に基づいてフォーカスレンズ１６が制御される。
【００２９】
一方、ＡＦスイッチ６６がオンされた場合には、ＡＦ制御が行われる。即ち、上記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、その各画素値を１画面を構成する複数の走査線（水平ライン）にそって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７０に入力される。焦点評価値生成部７０の構成、処理については後述するが、焦点評価値生成部７０において、その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ＣＰＵ４０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。ＣＰＵ４０では、詳細を後述するように、焦点評価値生成部７０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。
【００３０】
以上の如く構成されたカメラシステムにおけるＡＦの制御について以下詳説する。まず、焦点評価値生成部７０の構成及び処理について説明する。図３に示すように、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから出力された映像信号は、焦点評価値生成部７０のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）８０Ａ、８０Ｂに入力される。ここでピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂは、いずれも白黒画像を撮影するＣＣＤであることから、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂから出力される映像信号は、それぞれの画面を構成する各画素の輝度値を示す輝度信号である
ＨＰＦ８０Ａ、８０Ｂに入力された映像信号は、それぞれＨＰＦ８０Ａ、８０Ｂによってその高域周波数成分が抽出され、その高域周波数成分の信号は、続いてＡ／Ｄ変換器８２Ａ、８２Ｂによってデジタル信号に変換される。そして、ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより撮像された画像の１画面分（１フィールド分）のデジタル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）の画素に対応するデジタル信号のみがゲート回路８４Ａ、８４Ｂによって抽出され、抽出された範囲のデジタル信号の値が加算器８６Ａ、８６Ｂによって加算される。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。加算器８６Ａ、８６Ｂによって得られた値は、フォーカスエリア内における画像の鮮鋭度の高低を示す焦点評価値であり、加算器８６Ａで得られた焦点評価値はチャンネルＡ（ｃｈＡ）の焦点評価値として、加算器８６Ｂで得られた焦点評価値はチャンネルＢ（ｃｈＢ）の焦点評価値としてＣＰＵ４０に与えられる。
【００３１】
尚、同図に示す同期信号発生回路８８からは、各種同期信号が各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂやゲート回路８４Ａ、８４Ｂ等の各回路に与えられており、各回路の処理の同期が図られている。また、同期信号発生回路８８からＣＰＵ４０には、映像信号の１フィールドごとの垂直同期信号（Ｖ信号）が与えられている。
【００３２】
次に、上記焦点評価値に基づくピント状態の検出及びフォーカス（フォーカスレンズ１６）の制御について説明する。上記のように焦点評価値生成部７０から取得されるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値により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の現在のピント状態を検出することができる。
【００３３】
図４は、横軸に撮影レンズ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が合焦位置である。
【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よりも大きくなり、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よりも小さくなり、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は等しくなり、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７０から得られるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値により、撮影レンズ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７０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】
上記説明に対応するＣＰＵ４０の処理について具体的に説明すると、焦点評価値生成部７０から取得されるｃｈＡの焦点評価値をＡＦＶ＿Ａ、ｃｈＢの焦点評価値をＡＦＶ＿Ｂとすると、ＡＦＶ＿Ａ＞ＡＦＶ＿Ｂの場合には前ピンの状態であることからＣＰＵ４０は、現在設定されているフォーカスレンズ１６の移動目標位置を無限遠側に後述する移動量分（正の値）だけ変化させ、その新たな移動目標位置にフォーカスレンズ１６を移動させる制御信号を上記Ｄ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する。反対にＡＦＶ＿Ａ＜ＡＦＶ＿Ｂの場合には後ピンの状態であることから、現在設定されているフォーカスレンズ１６の移動目標位置を至近側に後述する移動量分（負の値）だけ変化させ、その新たな移動目標位置にフォーカスレンズ１６を移動させる制御信号を上記Ｄ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する。このような処理を繰り返し、ＡＦＶ＿Ａ＝ＡＦＶ＿Ｂとなった場合にはフォーカスレンズ１６の移動を停止させる。これによってフォーカスレンズ１６が合焦位置に移動する。
【００４０】
ここで、フォーカスレンズ位置検出器５６から取得されるフォーカスレンズ１６の現在位置を示す検出信号の値（フォーカス位置データ）をＦ＿ＰＯＳＩとし、上述のように設定されるフォーカスレンズ１６の移動目標位置をＡＦ＿ＣＴＲＬとすると、ＣＰＵ４０は移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬから現在位置Ｆ＿ＰＯＳＩを引いた値、即ち、ＡＦ＿ＣＴＲＬ−Ｆ＿ＰＯＳＩをフォーカスモータ駆動回路４４に出力する制御信号の値Ｆ＿ＳＰＥＥＤとする。フォーカスモータ駆動回路４４に出力される制御信号は、フォーカスモータ駆動回路４４に指令するフォーカスモータ４２の回転速度（フォーカスレンズ１６の移動速度）に対応した値であり、上述のように設定した制御信号の値Ｆ＿ＳＰＥＥＤをフォーカスモータ駆動回路４４に出力することで、移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬと現在位置Ｆ＿ＰＯＳＩとの差（ＡＦ＿ＣＴＲＬ−Ｆ＿ＰＯＳＩ）に対応した速度でフォーカスレンズ１６が移動することになる。
【００４１】
次に、上述のようにフォーカスレンズ１６を合焦位置に移動させる際のフォーカスレンズ１６の移動速度について説明する。上述のようにフォーカスレンズ１６の現在位置Ｆ＿ＰＯＳＩと移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬとの差は、フォーカスレンズ１６の移動速度に対応しており、新たな移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬを設定する際に現在の移動目標位置に加算する上記移動量が大きいほど、フォーカスレンズ１６の移動速度が速くなる。
【００４２】
ＣＰＵ４０は、上記ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の差ΔＡＦＶ（＝ＡＦＶ＿Ａ−ＡＦＶ＿Ｂ）に所定のＡＦゲインＡＦＧをかけた値ΔＡＦＶ＊ＡＦＧを上記移動量として設定しており、焦点評価値の差ΔＡＦＶが０（ＡＦＶ＿Ａ＝ＡＦＶ＿Ｂ）、即ち、フォーカスレンズ１６が合焦位置に到達した場合には、上記移動量ΔＡＦＶ＊ＡＦＧが０となり、フォーカスレンズ１６が合焦位置で停止するようになっている。従って、ＡＦゲインＡＦＧの値を変更することによって焦点評価値の差ΔＡＦＶが同一値の場合における移動量ΔＡＦＶ＊ＡＦＧの大きさを変更することができ、移動量を変更することによってフォーカスレンズ１６の移動速度を変更することができる。
【００４３】
そこで、ＣＰＵ４０は、ＡＦゲインＡＦＧを、撮影レンズの焦点距離や絞り値（Ｆ値）に基づいて設定する。即ち、撮影レンズの焦点距離や絞り値（Ｆ値）が変化すると、被写界深度や焦点深度が変化し、同一の被写体であっても焦点評価値の特性（形状等）が変化するため、撮影レンズの焦点距離や絞り値（Ｆ値）を考慮してＡＦゲインＡＦＧの値を設定し、フォーカスレンズ１６の移動速度を変更する。
【００４４】
例えば、撮影レンズの焦点距離が長い場合（ズームレンズ１８がワイド側にある場合）と、焦点距離が短い場合（ズームレンズ１８がテレ側にある場合）とを比較すると、焦点距離が短い場合の方が被写界深度が短く、焦点評価値のピーク幅が小さくなるため、焦点距離が長い場合に比べてフォーカスレンズ１６を低速で移動させることが適切である。
【００４５】
同様に、撮影レンズの絞り径が小さく、Ｆ値が大きい場合と、絞り径が大きく、Ｆ値が小さい場合とを比較すると、Ｆ値が小さい場合の方が被写界深度が短いため、Ｆ値が大きい場合に比べてフォーカスレンズ１６を低速で移動させることが適切である。
【００４６】
従って、焦点距離が短くなる程、又、Ｆ値が小さくなる程、フォーカスレンズ１６の移動速度が遅くなるようにＡＦゲインＡＦＧを小さい値に設定する。
【００４７】
尚、実際の処理においてＣＰＵ４０は、撮影レンズの焦点距離やＦ値を求めてＡＦゲインＡＦＧを設定するのではなく、撮影レンズの焦点距離やＦ値に関係する値、即ち、上記ズームレンズ位置検出器５８から取得されるズームレンズ１８の現在位置を示す値（ズーム位置データ）Ｚ＿ＰＯＳＩ、アイリス位置検出器６０から取得されるアイリスの現在位置を示す値（アイリス位置データ）Ｉ＿ＰＯＳＩに基づいてＡＦゲインＡＦＧを設定する。
【００４８】
尚、上記説明では、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の差ΔＡＦＶを上記移動量を設定する際の要素としたが、これに限らずｃｈＡの焦点評価値ＡＦＶ＿ＡとｃｈＢの焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂの比ΔＡＦＶ＝ＡＦＶ＿Ａ／ＡＦＶ＿Ｂをその要素とすることができる。尚、この場合の具体的な処理内容については後述する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ４０におけるＡＦ制御の処理手順について説明する。まず、ＣＰＵ４０における処理全体の流れについて図５のフローチャートで説明すると、ＣＰＵ４０は、所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、カメラ本体１２から与えられるアイリス指令信号に基づいてアイリス制御を行う（ステップＳ１２）。次いで、ズームデマンド６４からのズーム指令信号に基づいてズーム制御を行う（ステップＳ１４）。
【００５０】
次に、ＣＰＵ４０はＡＦスイッチ６６がＯＮになっているか否かを判定し（ステップＳ１６）、ＹＥＳと判定した場合には、ＡＦスタートフラグをＯＮにした後（ステップＳ１８）、フォーカス制御の処理を実行する（ステップＳ２０）。一方、ステップＳ１６においてＮＯと判定した場合にはＡＦスタートフラグをＯＮにすることなく、フォーカス制御の処理を実行する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０のフォーカス制御の処理が終了すると、ステップＳ１２の処理に戻り、ステップＳ１２からステップＳ２０までの処理を繰り返し実行する。
【００５１】
図６は、上記ステップＳ２０におけるフォーカス制御の処理を示したフローチャートである。フォーカス制御の処理を実行する場合、まず、ＣＰＵ４０は、焦点評価値生成部７０からピント状態検出用撮像素子３２Ａ（ｃｈＡ）の焦点評価値ＡＦＶ＿Ａを取得する（ステップＳ３０）と共に、ピント状態検出用撮像素子３２Ｂ（ｃｈＢ）の焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂを取得する（ステップＳ３２）。
【００５２】
次に、ＣＰＵ４０は、ＡＦスタートフラグがＯＮに設定されているか否かを判定する（ステップＳ３４）。ＮＯと判定した場合はＭＦの処理を実行する。
【００５３】
ＭＦの処理の場合、ＣＰＵ４０は、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の現在位置を示すフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩを取得するとともに（ステップＳ３６）、フォーカスデマンド６２からフォーカスレンズ１６の移動目標位置を示すフォーカスデマンドデータＦ＿ＣＴＲＬを取得する（ステップＳ３８）。そして、取得したフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩとフォーカスデマンドデータＦ＿ＣＴＲＬとの差Ｆ＿ＰＯＳＩ−Ｆ＿ＣＴＲＬを求め、その値を、フォーカスデマンド６２により指令された移動目標位置にフォーカスレンズ１６を移動させるための移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤとして設定する（ステップＳ４０）。そして、その移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤを制御信号としてＤ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する。（ステップＳ４４）。
【００５４】
一方、ステップＳ３４においてＹＥＳ、即ち、ＡＦスタートフラグがＯＮと判定された場合には、ＣＰＵ４０はＡＦの処理を実行する（ステップＳ４２）。
【００５５】
図７は、ステップＳ４２におけるＡＦの処理手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ４０は、パラメータＦ＿ＭＥＭＯ＿ＦＬＧが１に設定されているか否かを判断する（ステップＳ５０）。ＭＦ制御からＡＦ制御に移行した最初の処理では、ＮＯと判定され、その場合、フォーカスデマンド６２から現在の移動目標位置を示すフォーカスデマンドデータを取得し、そのデータ値を初期（現在）の移動目標位置Ｆ＿ＣＴＲＬとして設定する（ステップＳ５２）。次に、上記パラメータＦ＿ＭＥＭＯ＿ＦＬＧを１に設定する（ステップＳ５４）。上記ステップＳ５０においてＹＥＳと判定した場合には、これらのステップＳ５２、ステップＳ５４の処理は行わない。
【００５６】
次に、ＣＰＵ４０は、ズームレンズ位置検出器５８からズームレンズ１８の現在位置を示すズーム位置データＺ＿ＰＯＳＩを読み込むと共に（ステップＳ５６）、アイリス位置検出器６０からアイリス２０の現在位置を示すアイリス位置データＩ＿ＰＯＳＩを読み込む（ステップＳ５８）。そして、ステップＳ５６及びステップＳ５８で読み込んだズーム位置データＺ＿ＰＯＳＩ及びアイリス位置データＩ＿ＰＯＳＩに基づいて、即ち、撮影レンズの焦点距離及びＦ値に基づいてＡＦゲインＡＦＧを設定する（ステップＳ６０）。尚、上述のように焦点距離が短い程、ＡＦゲインＡＦＧを小さく、Ｆ値が小さい程、ＡＦゲインＡＦＧを小さくする。
【００５７】
続いて、ＣＰＵ４０は、上記図６のステップＳ３０及びステップＳ３２で取得したｃｈＡの焦点評価値ＡＦＶ＿ＡとｃｈＢの焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂとの差ΔＡＦＶ＝ＡＦＶ＿Ａ−ＡＦＶ＿Ｂを求める（ステップＳ６２）。
【００５８】
そして、上記ΔＡＦＶにＡＦゲインＡＦＧをかけた値（移動量）ΔＡＦＶ＊ＡＦＧを現在の移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬに加算し、その値を新たな移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬとする（ステップＳ６４）。即ち、ＡＦ＿ＣＴＲＬ＝ＡＦ＿ＣＴＲＬ＋ΔＡＦＶ＊ＡＦＧとする。
【００５９】
次にＣＰＵ４０は、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の現在位置を示すフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩを読み込み（ステップＳ６６）、そのフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩと、ステップＳ６４で設定した移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬとの差ＡＦ＿ＣＴＲＬ−Ｆ＿ＰＯＳＩを、フォーカスレンズ１６を移動させるための移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤとして設定する（ステップＳ６８）。そして、図６のフローチャートに戻り、その移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤを制御信号としてＤ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する（ステップＳ４４）。
【００６０】
以上の処理により撮影レンズの焦点距離及びＦ値に応じた移動速度でフォーカスレンズ１６が合焦位置に移動する。
【００６１】
次に、図７に示したＡＦ処理のようにｃｈＡの焦点評価値ＡＦＶ＿ＡとｃｈＢの焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂとの差ΔＡＦＶ＝ＡＦＶ＿Ａ−ＡＦＶ＿Ｂを上記移動量を設定する際の要素とするのではなく、上述のようにｃｈＡの焦点評価値ＡＦＶ＿ＡとｃｈＢの焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂの比ΔＡＦＶ＝ＡＦＶ＿Ａ／ＡＦＶ＿Ｂを上記移動量を設定する際の要素とする場合のＡＦ処理を図８のフローチャートで説明する。尚、図８のフローチャートにおけるステップＳ８０〜ステップＳ９０の処理は図７のステップＳ５０〜ステップＳ６０の処理と全く同じであるため図８のステップＳ９２の処理から説明する。
【００６２】
ＣＰＵ４０は、ステップＳ８０〜ステップＳ９０までの処理を行った後、次に上記図６のステップＳ３０及びステップＳ３２で取得したｃｈＡの焦点評価値ＡＦＶ＿ＡとｃｈＢの焦点評価値ＡＦＶ＿Ｂとの比ΔＡＦＶ＝ＡＦＶ＿Ａ／ＡＦＶ＿Ｂを求める（ステップＳ９２）。
【００６３】
そして、ＣＰＵ４０は、焦点評価値の比ΔＡＦＶが１．０より大きいか否かを判定する（ステップＳ９４）。ＹＥＳと判定した場合には、ΔＡＦＶ＝（ΔＡＦＶ−１．０）＊ＡＦＧとする（ステップＳ９６）。一方、ＮＯと判定した場合には、−ΔＡＦＶ＝（１／ΔＡＦＶ−１．０）＊ＡＦＧとする（ステップＳ９８）。そして、ＣＰＵ４０は、上記求めた値（移動量）ΔＡＦＶを現在の移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬに加算し、その値を新たな移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬとする（ステップＳ１００）。即ち、ＡＦ＿ＣＴＲＬ＝ＡＦ＿ＣＴＲＬ＋ΔＡＦＶとする。
【００６４】
次にＣＰＵ４０は、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の現在位置を示すフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩを読み込み（ステップＳ１０２）、そのフォーカス位置データＦ＿ＰＯＳＩと、ステップＳ１００で設定した移動目標位置ＡＦ＿ＣＴＲＬとの差ＡＦ＿ＣＴＲＬ−Ｆ＿ＰＯＳＩを、フォーカスレンズ１６を移動させるための移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤとして設定する（ステップＳ１０４）。そして、図６のフローチャートに戻り、その移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤを制御信号としてＤ／Ａ変換器５４を介してフォーカスモータ駆動回路４４に出力する（ステップＳ４４）。
【００６５】
以上、上記実施の形態では、２つのピント検出用撮像素子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、光路長が異なる位置に配置された３つ以上の撮像素子から得られる３つ以上の焦点評価値に基づいてＡＦ制御を行う場合でもいずれか２つの焦点評価値を上記ｃｈＡ、ｃｈＢの焦点評価値として扱うことにより本発明を適用することができる。また、１つの撮像素子から得られる１つの焦点評価値に基づいてＡＦ制御を行う場合においても、上述のように撮影レンズの焦点距離やＦ値を考慮してフォーカスレンズの移動速度を設定するようにして本発明を適用することができる。
【００６６】
また、上記実施の形態では、ＡＦ制御において、撮影レンズの焦点距離やＦ値に基づいてフォーカスレンズ１６の移動目標位置を設定し、その移動目標位置と現在位置との差に対応した移動速度でフォーカスレンズ１６を移動させるようにしたが、これに限らず、撮影レンズの焦点距離やＦ値に基づいて直接移動速度を設定し、その移動速度でフォーカスレンズ１６を移動させるようにしてもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、撮影レンズの焦点距離やＦ値に基づいてＡＦゲインＡＦＧを設定することによって、撮影レンズの焦点距離やＦ値に適応したフォーカスレンズ１６の移動速度を設定するようにしたが、撮影レンズの焦点距離やＦ値に適応したフォーカスレンズ１６の移動速度を設定する方法はこれに限らない。例えば、上記ＡＦゲインＡＦＧの値は、撮影レンズの焦点距離やＦ値を考慮することなく、フォーカスレンズ１６を最高速度で移動させる場合に対応する値とすることを前提とし、そのときのフォーカスレンズ１６の移動速度（最高速度）が、撮影レンズの焦点距離やＦ値を考慮した場合に適切なフォーカスレンズ１６の移動速度（制限速度）を越えた場合に、フォーカスレンズ１６の移動速度をその制限速度に制限するようにしてもよい。制限速度に制限する方法としては、撮影レンズの焦点距離やＦ値を考慮せずに予め決められたＡＦゲインＡＦＧの値が、フォーカスレンズ１６の移動速度が上記制限速度を越えないように撮影レンズの焦点距離やＦ値に基づいて決められた制限値を超えた場合には、ＡＦゲインＡＦＧの値をその制限値に制限（設定）する方法や、また、撮影レンズの焦点距離やＦ値を考慮せずに予め決められたＡＦゲインＡＦＧに基づいて上記制御信号の値（移動速度）Ｆ＿ＳＰＥＥＤを求めた場合に、その移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤが、撮影レンズの焦点距離やＦ値に基づいて決められた上記制限速度を超えた場合には、移動速度Ｆ＿ＳＰＥＥＤをその制限速度に制限（設定）する方法等を用いることができる。
【００６８】
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。
【００６９】
【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、画像の鮮鋭度を示す焦点評価値に基づくコントラスト方式のオートフォーカスにおいて、撮影レンズのフォーカスを移動させる際の移動速度を撮影レンズの焦点距離又は絞り値に基づいて設定又は制限するようにしたため、焦点距離や絞り値に応じた焦点評価値特性に適切に対応した移動速度でフォーカスを移動させることができ、フォーカスを迅速且つ安定した動作で確実に合焦位置に移動させ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、本発明に係るオートフォーカスシステムが適用されたテレビカメラシステムのブロック図である。
【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、焦点評価値生成部の構成を示したブロック図である。
【図４】図４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５】図５は、ＣＰＵにおける処理全体の流れを示したフローチャートである。
【図６】図６は、図５におけるフォーカス制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、図６におけるＡＦ処理の処理手順を示したフローチャートである。
【図８】図８は、ＡＦ処理の他の形態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】
１０…レンズ装置、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、４０…ＣＰＵ、４２…フォーカスモータ、４４…フォーカスモータ駆動回路、５６…フォーカスレンズ位置検出器、６２…フォーカスデマンド、６６…ＡＦスイッチ、７０…焦点評価値生成部、８０Ａ、８０Ｂ…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、８２Ａ、８２Ｂ…Ａ／Ｄ変換器、８４Ａ、８４Ｂ…ゲート回路、８６Ａ、８６Ｂ…加算器
【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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