(57)【要約】【課題】コントラスト方式のオートフォーカスにより撮影レンズの自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムにおいて、映像信号から高域周波数成分の信号を抽出するＨＰＦの低域側カットオフ周波数を撮影レンズの焦点距離や絞り値に基づいて変更することにより、好適な特性の焦点評価値を取得し、ＡＦの精度や迅速性等の向上を図るオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】光路長差方式のＡＦを実行するシステムにおいて２つの撮像素子３２Ａ、３２Ｂから得られた映像信号からコントラストの高低を示す焦点評価値を生成する焦点評価値生成部５８には映像信号から高域周波数成分の信号を抽出するＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂが配置される。これらのＨＰＦのカットオフ周波数はＣＰＵ５４の指示信号によって変更され、撮影レンズの設定状態に応じて好適な特性の焦点評価値が生成される。【選択図】      図４
2005156736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズにより結像された像を撮像手段により撮像し、該撮像手段により得られた映像信号から電気的フィルター手段により高域周波数成分の信号を抽出し、該高域周波数成分の信号に基づいて前記像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカス位置を制御して自動でピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、
前記フォーカス位置の変化量に対する前記焦点評価値の変化の割合を示すフォーカス感度が適切となるように前記撮影レンズの設定状態に基づいて前記電気的フィルター手段における低域側のカットオフ周波数を変更するフィルター特性調整手段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】
前記撮影レンズはズーム機能及び絞り機能を備え、前記フィルター特性調整手段は、前記撮影レンズの設定状態として前記撮影レンズのズーム位置及び絞り位置を検出し、該検出したズーム位置及び絞り位置に基づいて前記電気的フィルター手段における低域側のカットオフ周波数を変更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】
前記撮像手段は光路長が異なる複数の撮像面を備え、前記オートフォーカスシステムは、前記撮影レンズにより結像された像を前記複数の撮像面により撮像し、各撮像面により撮像して得られた各々の映像信号から前記電気的フィルター手段により高域周波数成分の信号を抽出して焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカス位置を制御して自動でピント合わせを行う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】
【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（以下、ＡＦという）において映像信号の高域周波数成分に基づいて撮影レンズの自動ピント調整を行うコントラスト方式のオートフォーカス（以下、ＡＦという）を採用したオートフォーカスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラやビデオカメラで採用されるＡＦの方式はコントラスト方式が一般的である。コントラスト方式のＡＦでは、例えば被写体を撮影して得られる映像信号からフィルター（電気的フィルター）により高域周波数成分の信号が抽出され、その高域周波数成分の信号に基づいて被写体画像のコントラストの高低（鮮鋭度）が評価される。そして、その評価値（本明細書では焦点評価値という）が最大（極大）となるように撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズ）位置が制御される。
【０００３】
また、焦点評価値は、フォーカス位置との関係を表したグラフ（フォーカス位置−焦点評価値グラフ）において、ピーク点付近で山型の分布を示し、フォーカスをそのピーク点に設定する方法として、焦点評価値が増加を示す方向にフォーカスを動かして行き、焦点評価値が増加から減少に切り替わるところでフォーカスを停止させる、いわゆる山登り方式が一般的に知られている。
【０００４】
尚、例えば特許文献１，２にはコントラスト方式のＡＦに関して記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−７４２７３号公報
【特許文献２】特開平３−２９７２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フォーカス（フォーカスレンズ）位置の変化量に対する焦点評価値の変化の割合（本明細書では、フォーカス感度という）は、被写体の条件だけではなく、撮影レンズの光学的な設定状態によって異なる。例えば、リヤフォーカスタイプの撮影レンズでは絞り値によって、フロントフォーカスタイプのズーム機能付き撮影レンズでは焦点距離と絞り値によって異なる。もし、後者の撮影レンズで絞り値を一定とし、フォーカスを全域で動かしたとすると、ズームがワイド側（焦点距離が短い側）のとき程、フォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線が平らに近く、フォーカス感度が低くなる。一方、テレ側（焦点距離が長い側）のとき程、フォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線がピーク点付近で急峻な山型を描く曲線となり、フォーカス感度が高くなる。焦点距離を一定とし、フォーカスを全域で動かしたとすると、絞りが開放側（絞り値（Ｆナンバー）が最小値となる側）に近くなる程、フォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線がピーク点付近で急峻な山型を描く曲線となる。
【０００６】
一般にフォーカス位置−焦点評価値グラフでのグラフ曲線が平らに近い状況、即ち、フォーカス感度が低い場合には、真のベストピント位置を検出するのが難しく、ピント合わせの精度が低くなる。一方、グラフ曲線が急峻な状況、即ち、フォーカス感度が高い場合には、フォーカスをベストピント位置、即ち、グラフ曲線のピーク点に合わせる際に、フォーカス動作速度を相当に遅くしないとピーク点を通りすぎる可能性が大きくなり、不安定な動作となるおそれがあった。もし、これを回避するためにフォーカス動作速度を遅くすることだけで対処すると、ピント合わせに時間を要することになり、動体に対するＡＦの追従性能が低下する等の問題が生じる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影レンズの光学的な設定状態に応じて好適な特性の焦点評価値を取得できるようにし、ＡＦの精度や迅速性等の向上を図るオートオーカスシステムを提供すること目的とする。
【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に記載の発明は、撮影レンズにより結像された像を撮像手段により撮像し、該撮像手段により得られた映像信号から電気的フィルター手段により高域周波数成分の信号を抽出し、該高域周波数成分の信号に基づいて前記像のコントラストの高低を評価する焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカス位置を制御して自動でピント合わせを行うオートフォーカスシステムにおいて、前記フォーカス位置の変化量に対する前記焦点評価値の変化の割合を示すフォーカス感度が適切となるように前記撮影レンズの設定状態に基づいて前記電気的フィルター手段における低域側のカットオフ周波数を変更するフィルター特性調整手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
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、前記撮影レンズはズーム機能及び絞り機能を備え、前記フィルター特性調整手段は、前記撮影レンズの設定状態として前記撮影レンズのズーム位置及び絞り位置を検出し、該検出したズーム位置及び絞り位置に基づいて前記電気的フィルター手段における低域側のカットオフ周波数を変更することを特徴としている。
【００１０】
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、前記撮像手段は光路長が異なる複数の撮像面を備え、前記オートフォーカスシステムは、前記撮影レンズにより結像された像を前記複数の撮像面により撮像し、各撮像面により撮像して得られた各々の映像信号から前記電気的フィルター手段により高域周波数成分の信号を抽出して焦点評価値を求め、該焦点評価値に基づいて前記撮影レンズのフォーカス位置を制御して自動でピント合わせを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るオートフォーカスシステムによれば、映像信号から高域周波数成分の信号を抽出する電気的フィルター手段の低域側カットオフ周波数を撮影レンズの設定状態に基づいて変更することにより、好適な特性の焦点評価値を取得し、フォーカス感度を適正化する。これにより、ＡＦの精度や迅速性等の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。尚、同図ではＡＦの方式としてコントラスト方式を採用し、且つ、光路長が異なる複数の撮像面（本実施の形態では２つの撮像面）で撮像した複数の画像（映像信号）のコントラストに基づいてピント合わせを行ういわゆる光路長差方式を採用した場合の構成を示している。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、放送用の映像を撮影し、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。
【００１４】
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、絞り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をピント状態検出用光路に分岐するためのハーフミラー２４が配置されている。
【００１５】
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光路に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。
【００１６】
ハーフミラー２４を透過した被写体光は、映像用（被写体画像取得用）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。これによって放送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。
【００１７】
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（ＡＦ用）の被写体光として光軸Ｏに対して垂直な光軸Ｏ′に沿ってピント状態検出用光路を進行し、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
従って、ハーフミラー２４で分岐されたピント状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。
【００２２】
次に、レンズ装置１０におけるＡＦ制御に関連する制御系について説明する。図３は、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撮影レンズの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ようになっている。
【００２３】
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（フォーカス指示速度）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によってその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。
【００２４】
また、ＣＰＵ５４には、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の現在位置に対応した値のフォーカス位置信号が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の移動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からのフォーカス位置信号を取得し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。
【００２５】
尚、フォーカスの制御は、図示しない所定のスイッチによってマニュアルフォーカス制御に切り替えることも可能であり、マニュアルフォーカス制御の場合には、操作者のマニュアル操作に従ってフォーカスデマンド等からの指令信号がＣＰＵ５４に与えられ、その指令信号に基づいてフォーカスレンズ１６の位置等が上述のように制御される。
【００２６】
一方、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、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により得られた映像信号から、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより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。
【００２７】
ＣＰＵ５４は、詳細を後述するように、焦点評価値生成部５８から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が合焦となるようにフォーカスレンズ１６を制御する。
【００２８】
ここで、焦点評価値生成部５８の構成及び処理について説明する。図４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、それぞれ焦点評価値生成部５８のＡ／Ｄ変換器８０Ａ、８０Ｂに入力され、デジタル信号に変換される。尚、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であり、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。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器８０Ａ、８０Ｂによってデジタル信号に変換された映像信号は次にハイパスフィルター（ＨＰＦ）８２Ａ、８２Ｂに入力され、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂによって各映像信号に含まれる高域周波数成分の信号が抽出される。そして、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂによりそれぞれ抽出された高域周波数成分の信号は、ゲート回路８４Ａ、８４Ｂに入力される。
【００３０】
ゲート回路８４Ａ、８４Ｂに入力された高域周波数成分の信号は、画面上の所定のフォーカスエリア内（例えば、画面中央部）の画素に対応する範囲の信号のみを抽出され、それぞれ加算回路８６Ａ、８６Ｂに入力される。そして、加算回路８６Ａ、８６Ｂにより１フィールド（又は１フレーム）分ずつ加算される。これにより、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂによって映像信号から抽出された高域周波数成分の信号のうち、フォーカスエリア内における信号の値の総和が求められる。加算回路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コントラスト（鮮鋭度）の高低を示す焦点評価値であり、加算回路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、加算回路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ＣＰＵ５４に与えられる。
【００３１】
続いて、上記焦点評価値に基づくピント状態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。上述のように焦点評価値生成部５８からｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値を取得することにより、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。
【００３２】
図５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と焦点評価値との関係を示したフォーカス位置−焦点評価値グラフである。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。
【００３３】
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ＦＶＡ１は、曲線Ａの位置Ｆ１に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ１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ＦＶＡ１の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ１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。
【００３４】
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ＦＶＡ２は、曲線Ａの位置Ｆ２に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ２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ＦＶＡ２の方が、ｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ２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。
【００３５】
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ＦＶＡ３は、曲線Ａの位置Ｆ３に対応する値となり、ｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ３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ＦＶＡ３とｃｈＢの焦点評価値ＦＶＢ３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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
そこで、ＣＰＵ５４は、ｃｈＡ、ｃｈＢの焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ１６を次のように制御する。まず、焦点評価値生成部５８から取得されるｃｈＡの焦点評価値をＦＶＡ、ｃｈＢの焦点評価値をＦＶＢとすると、ＦＶＡ＞ＦＶＢの場合（ＦＶＡ／ＦＶＢ＞１の場合）には前ピンの状態であることから、フォーカスレンズ１６の駆動方向を無限遠方向に設定するとともに、フォーカスレンズ１６の移動速度（フォーカス指示速度）ＣＶを次式(1)、
ＣＶ＝ｋ＊（ＦＶＡ／ＦＶＢ−１）…(1)
により設定する。但し、係数ｋは後述する所定の定数である。一方、ＦＶＡ＜ＦＶＢの場合（ＦＶＡ／ＦＶＢ＜１の場合）には後ピンの状態であることから、フォーカスレンズ１６の駆動方向を至近方向に設定するとともに、フォーカスレンズ１６の移動速度ＣＶを次式(2)、
ＣＶ＝ｋ＊（ＦＶＢ／ＦＶＡ−１）…(2)
により設定する。但し、(2)式の係数ｋは(1)式の係数ｋと同一値を示す。また、ＦＶＡ＝ＦＶＢの場合（ＦＶＡ／ＦＶＢ＝１）には合焦状態であることから、フォーカスレンズ１６の移動速度ＣＶを０（停止）に設定する。
【００３９】
尚、本実施の形態においてフォーカスレンズ１６の移動速度ＣＶを求める具体的方法は、まず、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の比Ｒ＝ＦＶＡ／ＦＶＢを求め、その比Ｒが１より小さい（Ｒ＜１）か否かを判定する。そして、この条件を満たす場合には、焦点評価値の比Ｒの逆数をＲの値に設定し直す（即ち、Ｒ＝１／Ｒとする）。上記条件を満たさない場合には焦点評価値の比Ｒの値をそのままにする。この焦点評価値の比Ｒを用いて、フォーカスレンズ１６の移動速度ＣＶを次式(3)、
ＣＶ＝ｋ＊（Ｒ−１）…(3)
により求める。尚、ＦＶＡ＝ＦＶＢの場合にはＲ＝１であるから上式によりＣＶ＝０となる。
【００４０】
ＣＰＵ５４は、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値ＦＶＡ、ＦＶＢを取得し、焦点評価値ＦＶＡ、ＦＶＢに基づいて上述のようにフォーカスレンズ１６の移動方向及び移動速度ＣＶを設定すると、その設定した移動方向及び移動速度ＣＶでフォーカスレンズ１６を駆動するための制御信号を図３のフォーカスモータ駆動回路５２に出力する。そして、この処理を繰り返し実行することにより、撮影レンズのフォーカスを合焦状態に設定する。
【００４１】
次に、上記焦点評価値生成部５８において各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより得られた映像信号から高域周波数成分を抽出するＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂ（図４参照）のカットオフ周波数の切替えについて説明する。ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂはいずれも図６に示すような周波数特性を示し、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂを通過する映像信号のうち（低域側）カットオフ周波数ｆｃより低域周波数成分の信号が遮断され、カットオフ周波数ｆｃより高域周波数成分の信号が通過するような特性を示す。
【００４２】
ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂは例えばデジタルフィルターのように設定パラメータを変更することによって周波数特性を変更することができる電気的フィルターであり、これらのＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃはＣＰＵ５４からの指示信号（パラメータの指示等）により所望の値に設定、変更できるようになっている。ＣＰＵ５４は、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを例えば、ｆｃ０、ｆｃ１、ｆｃ２（ｆｃ１＜ｆｃ０＜ｆｃ２）の３つの値のうちで切り替える。また、ＣＰＵ５４は、図３に示す撮影レンズのズームレンズ及び絞りの位置を検出するズームレンズ位置検出器１００及び絞り位置検出器１０２からの検出信号を取得しており、それらの検出信号に基づいてＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃをｆｃ０、ｆｃ１、ｆｃ２のうちのどの値に設定するかを決定する。即ち、ズームレンズ及び絞りの位置（検出信号の値）により決まる撮影レンズの焦点距離（ズーム倍率）及び絞り値（Ｆナンバー）に応じてカットオフ周波数ｆｃの値を上記３つの値のうちで切り替える。尚、カットオフ周波数ｆｃの値として設定される上記３つの値ｆｃ０、ｆｃ１、ｆｃ２のうちｆｃ０を標準的な値を示す基準値とする。
【００４３】
ここで、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０に設定した状態で、フォーカスレンズを至近端から無限遠端まで動かしたとすると、焦点評価値生成部５８により生成されるｃｈＡ及びｃｈＢの焦点評価値は一般的に図７（Ａ）、（Ｂ）のフォーカス位置−焦点評価値グラフに示すような形状のグラフ曲線で表される。尚、図７（Ａ）、（Ｂ）には略同形状となるｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値のグラフ曲線のうち一方のみを示す（以下説明する図８においても同様）。図７（Ａ）は、撮影レンズの焦点距離が長い場合（長焦点距離の場合）を示しており、グラフ曲線がピーク点付近で急峻な山型を描く曲線となり、フォーカスレンズの変化量に対する焦点評価値の変化の割合を示すフォーカス感度が高くなる。一方、図７（Ｂ）は、撮影レンズの焦点距離が短い場合（短焦点距離の場合）を示しており、グラフ曲線が平らに近くなり、フォーカス感度が低くなる。焦点距離ではなく絞り値（Ｆナンバー）が異なる場合も同様にＦナンバーが小さい程、図７（Ａ）のようにグラフ曲線が急峻な山型を描く曲線となりフォーカス感度が高くなり、Ｆナンバーが大きい程、図７（Ｂ）のようにグラフ曲線が平らに近くなりフォーカス感度が低くなる。
【００４４】
グラフ曲線のピーク点（ベストピント位置）近傍でのフォーカス感度（グラフ曲線の傾き）は、一般に焦点距離（ズーム倍率）の２乗に比例し、Ｆナンバーに反比例して高くなるという性質があり、
（フォーカスの感度）＝Ｃ＊（ズーム倍率）＾２／（Ｆナンバー）：（Ｃは定数）  …(4)
という式でフォーカス感度を定量的に表すことができる。フォーカス感度は、被写体の条件によっても異なるが、被写体の条件を一定と考えて定数Ｃを妥当な値に固定し、上式(4)でフォーカス感度を評価すると、現在の撮影レンズの設定状態において、フォーカス感度が高くなりやすい条件にあるか又は低くなりやすい条件にあるかを判断することができる。
【００４５】
一方、撮影レンズの焦点距離を一定にした状態で、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを例えばｆｃ１とｆｃ２で切り替えてフォーカスレンズを至近端から無限遠端まで動かしたとすると、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値は一般的に図８（Ａ）、（Ｂ）のフォーカス位置−焦点評価値グラフに示すような形状のグラフ曲線で表される。図８（Ａ）は、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数が高い周波数ｆｃ２の場合を示しており、グラフ曲線がピーク点付近で急峻な山型を描く曲線となり、フォーカスの感度が高くなる。一方、図８（Ｂ）は、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数が低い周波数ｆｃ１の場合を示しており、グラフ曲線が平らに近くなり、フォーカスの感度が低くなる。
【００４６】
そこで、ＣＰＵ５４は、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０としたときに、現在の撮影レンズの焦点距離又（ズーム倍率）及び絞り値（Ｆナンバー）ではフォーカス感度が高くなりやすい条件であると判定した場合、例えば、上式(4)の値が所定のしきい値ＳＨより大きい場合には、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０より小さい値のｆｃ１とする。これによってフォーカス感度が高くなりすぎる不具合が防止される。
【００４７】
一方、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０としたときに、現在の撮影レンズの焦点距離又（ズーム倍率）及び絞り値（Ｆナンバー）ではフォーカス感度が低くなりやすい条件であると判定した場合、例えば、上式(4)の値が所定のしきい値ＳＬ（＜ＳＨ）より小さい場合には、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０より大きい値のｆｃ２とする。これによってフォーカス感度が低くなりすぎる不具合が防止される。
【００４８】
上記条件のいずれにも該当しない場合、例えば、上式(4)の値が上記しきい値ＳＬ以上で、かつ、上記しきい値ＳＨ以下の場合には、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを基準値ｆｃ０とする。
【００４９】
以上のようにＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを変更することにより、適切なフォーカス感度が得られるようになる。
【００５０】
尚、上記実施の形態では、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数ｆｃを３つのレベルで切り替えるようにしたが、上式(4)で算出されるフォーカスの感度の値に応じてカットオフ周波数ｆｃを更に多くのレベル（又は連続的な値）で切り替えられるようにしてもよいし、又は、２つのレベルで切り替えるようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、例として上式(4)によりフォーカス感度を算出するようにしたが、他の式を用いてフォーカス感度を算出してもよいし、また、フォーカス感度を算出してカットオフ周波数ｆｃの値を設定するのではなく、ズームレンズと絞りの位置に対して設定すべきカットオフ周波数ｆｃの値として予めメモリに記憶しておいた表データを参照してカットオフ周波数ｆｃの値を設定するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、各ピント状態検出用撮像素子３２Ａ、３２Ｂにより得られた映像信号から高域周波数成分を抽出する電気的フィルターとしてハイパスフィルター（ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂ）を使用したが、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）であってもよく、その場合においても上記実施の形態と同様にＢＰＦの低域側カットオフ周波数を変更することによって適切なフォーカス感度が得られるようになる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂにデジタルフィルターのように設定パラメータの値を変更してカットオフ周波数を変更できる電気的フィルターを用いてカットオフ周波数を変更するようにしたが、これに限らずカットオフ周波数が異なる複数のＨＰＦを組み合わせ、各ＨＰＦのフィルター処理の重み付けを変更するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態ではフォーカスレンズ１６が光学系の前側に配置されたフロントフォーカスタイプの撮影レンズを使用した場合について説明したが、例えば光学系の後側にフォーカスレンズが配置されたリヤフォーカスタイプの撮影レンズを使用した場合には、フォーカス感度はズームレンズの位置にはあまり影響を受けず絞り値のみに変化するため、ＨＰＦ８２Ａ、８２Ｂのカットオフ周波数も絞り値のみに基づいて変更すればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、いわゆる光路長差方式のオートフォーカスにおいて本発明を適用する場合について説明したが、光路長差方式ではなく、一般に知られているコントラスト方式のオートフォーカス（例えば、１つの撮像面により撮像された映像信号により焦点評価値を取得し、その焦点評価値が最大（極大）となるようにフォーカスを制御するＡＦ方式）においても本発明を適用できる。
【００５６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【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、フォーカス制御に関連するレンズ装置の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、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６】図６は、ＨＰＦの周波数特性を示した図である。
【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）は、撮影レンズの焦点距離（又は絞り値）の相違による焦点評価値の相違を示した図である。
【図８】図８（Ａ）、（Ｂ）は、ＨＰＦのカットオフ周波数の相違による焦点評価値の相違を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
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…絞り、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、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、８０Ａ、８０Ｂ…Ａ／Ｄ変換器、８２Ａ、８２Ｂ…ハイパスフィルター（ＨＰＦ）、８４Ａ、８４Ｂ…ゲート回路、８６Ａ、８６Ｂ…加算回路、１００…ズームレンズ位置検出器、１０２…絞り位置検出器
【図１】
2005156736.tif 000003
【図２】
2005156736.tif 000004
【図３】
2005156736.tif 000005
【図４】
2005156736.tif 000006
【図５】
2005156736.tif 000007
【図６】
2005156736.tif 000008
【図７】
2005156736.tif 000009
【図８】
2005156736.tif 000010