(57)【要約】【課題】ＡＦの対象範囲であるＡＦエリアを撮影画面内の所定の基準エリアと、基準エリアを分割した複数の分割エリアのうちのいずれかのエリアに限定して変更可能にすることによって、ＡＦエリアの変更操作を簡易にし、また、状況に応じて好適なＡＦエリアを設定できるようにしたオートフォーカスシステムを提供する。【解決手段】撮影画面５０においてＡＦエリアは、画面中央部の基準エリア５２と、基準エリア５２を左右に分割した左分割エリア５４と右分割エリア５６のいずれかに変更することができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画面内に設定されるＡＦエリア内の被写体に自動でピントを合わせるオートフォーカスシステムにおいて、
前記撮影画面内の所定の基準エリアと該基準エリアを分割した複数の分割エリアのうちのいずれかのエリアに前記ＡＦエリアを変更可能にし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】
前記基準エリア及び前記複数の分割エリアのうちのいずれかのエリアをＡＦエリアとして指示する指示手段と、
前記指示手段により指示されたエリアをＡＦエリアとして設定するＡＦエリア設定手段と、
前記ＡＦエリア設定手段により設定されたＡＦエリア内の被写体画像に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御し、ＡＦエリア内の被写体にピントを合わせるフォーカス制御手段と、
を備えた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、特に撮影画面のうちオートフォーカスの対象範囲として設定されるＡＦエリア内の被写体に自動ピント調整を行うオートフォーカスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用テレビカメラ等のビデオカメラでは、オートフォーカス（以下、ＡＦと記す）の方式として、コントラスト方式が採用されている。コントラスト方式のＡＦは、撮影レンズによって結像された被写体画像を撮像素子によって取得し、その被写体画像のコントラストが最大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ものである。
【０００３】
また、コントラスト方式のＡＦでは、撮影画面（撮影範囲）全体をＡＦの対象範囲とするのではなく、撮影画面のうち例えば矩形状の一部のエリア（ＡＦエリア）をＡＦの対象範囲とすることが一般的である。従来、撮影画面上でのＡＦエリアの位置を変更できるようにし、撮影範囲内の所望の被写体にＡＦによりピント合わせを行えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７３９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＡＦエリアが大きい場合には、ピントを合わせる対象被写体をＡＦエリア内に収め易く、対象被写体が画面内である程度動いても撮影範囲やＡＦエリアの位置を変更することなくその対象被写体にピントを追従させることができるという利点がある。一方、ＡＦエリアが大きいと、状況によっては所望の対象被写体以外にピント合わせの対象となり得る他の被写体がＡＦエリア内に含まれる可能性が高く、対象被写体にピントが合わないおそれがあるという欠点がある。
【０００５】
これに対して、ＡＦエリアが小さい場合には大きい場合とは反対に、ピント合わせの対象となり得る被写体が撮影範囲内に多数存在する場合にも所望の対象被写体のみをＡＦエリアに収めることが容易であり、所望の対象被写体に確実にピントを合わせることができるという利点がある。一方、ＡＦエリアが小さいと、対象被写体の位置や動きに合わせて撮影範囲やＡＦエリアの位置を変更しなければならないという欠点がある。
【０００６】
このようにＡＦエリアの好適な位置や大きさは状況によって相違するため、ＡＦエリアの位置や大きさを状況に応じて迅速に変更できるようにすることが望ましい。しかしながら、カメラマンは、撮影中にレンズ操作等の多くの操作を同時に行っており、ＡＦエリアの位置や大きさを変更するために複雑な操作を行うことは難しい。そのため、ＡＦエリアの位置や大きさの選択の自由度をある程度制限してでもＡＦエリアの変更操作を簡易にすることが望ましい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦエリアの位置や大きさの変更を簡易な操作で行えるようにし、状況に応じて好適なＡＦエリアを設定することができるオートフォーカスシシテム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】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のオートフォーカスシステムは、撮影画面内に設定されるＡＦエリア内の被写体に自動でピントを合わせるオートフォーカスシステムにおいて、前記撮影画面内の所定の基準エリアと該基準エリアを分割した複数の分割エリアのうちのいずれかのエリアに前記ＡＦエリアを変更可能にしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、ＡＦの対象範囲であるＡＦエリアを所定の基準エリアと基準エリアを分割した複数の分割エリアのうちのいずれかに限定して変更できるようにしたことによってＡＦエリアを簡易な操作で変更することができると共に、基準エリアと分割エリアとでＡＦエリアの大きさも変更できると共にＡＦエリアを小さくする場合に必要となるＡＦエリアの位置も変更することができるため、状況に応じて好適なＡＦエリアを設定することができる。
【００１０】
請求項２に記載のオートフォーカスシステムは、請求項１に記載の発明において、前記基準エリア及び前記複数の分割エリアのうちのいずれかのエリアをＡＦエリアとして指示する指示手段と、前記指示手段により指示されたエリアをＡＦエリアとして設定するＡＦエリア設定手段と、前記ＡＦエリア設定手段により設定されたＡＦエリア内の被写体画像に基づいて撮影レンズのフォーカスを制御し、ＡＦエリア内の被写体にピントを合わせるフォーカス制御手段と、を備えたことを特徴としている。被写体画像に基づいてピント合わせのためのフォーカス制御を行う場合に、ＡＦエリアの変更と共にピント合わせの対象とする被写体画像の範囲が変更される。
【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、ＡＦエリアの位置や大きさの変更を簡易な操作で行うことができ、状況に応じて好適なＡＦエリアを設定することができる。
【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、本発明のオートフォーカスシステムを適用した撮影システムの構成を示したブロック図である。同図の撮影システムは、例えば放送用テレビカメラのカメラ本体１０（カメラヘッド）と、カメラ本体１０にマウントによって装着される撮影レンズ１２（光学系）と、撮影レンズ１２を制御する制御系１４とから構成されている。尚、撮影レンズ１２と制御系１４とは一部を除いて一体化されたレンズ装置として構成されているものとする。但し、撮影レンズ１２と制御系１４とが別体の装置として構成される場合等のようにシステムを構成する装置の形態はどのようなものでもよい。
【００１４】
撮影レンズ１２には、光軸Ｏに沿ってフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞りＩ、リレーレンズ（群）ＲＬ等が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は光軸方向に移動可能なレンズ群であり、フォーカスレンズＦＬが移動するとピント位置（被写体距離）が変化し、ズームレンズＺＬが移動すると、像倍率（焦点距離）が変化するようになっている。絞りＩは開閉動作し、絞りＩの開閉度によって像の明るさが変化する。
【００１５】
カメラ本体１０には、撮影レンズ１２から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１６や、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの撮像素子（例えばＣＣＤ）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の撮像素子を同図に示すように１つの撮像素子１８で表すものとする。撮像素子１８の撮像面に入射した被写体光は、撮像素子１８によって光電変換されてカメラ本体１０内の所定の信号処理回路によって映像信号が生成される。
【００１６】
撮影レンズ１２のフォーカスレンズＦＬ、ズームレンズＺＬ、絞りＩは、制御系１４によって電動で制御されるようになっている。フォーカスレンズＦＬにはモータ２４が連結されており、ＣＰＵ２０は、駆動回路２２に制御信号を与えてモータ２４を駆動することによってフォーカスレンズＦＬの位置や速度を制御する。尚、フォーカスレンズＦＬの位置を制御する場合等に必要なフォーカスレンズＦＬの現在位置の情報は図示しない位置センサからＣＰＵ２０に与えられるようになっている。また、図示しないがズームレンズＺＬや絞りＩもフォーカスレンズＦＬと同様にそれらに連結されたモータがＣＰＵ２０からの制御信号によって駆動されて制御されるようになっている。
【００１７】
制御系１４（レンズ装置）には、フォーカスデマンド３６やズームデマンド３８などのコントローラがケーブル等で接続され、ＣＰＵ２０にはそれらのコントローラからの指令信号が与えられるようになっている。例えば、フォーカスデマンド３６は、撮影レンズ１２のフォーカスをマニュアル操作する場合に使用され、フォーカスデマンド３６に設けられた操作部材のマニュアル操作に従ってフォーカスの目標位置を示す値の指令信号がＣＰＵ２０に与えられる。マニュアルフォーカス（ＭＦ）モード時には、そのフォーカスデマンド３６からの指令信号に従ってフォーカスレンズＦＬの位置がＣＰＵ２０によって制御され、指令信号の値に対応した位置にフォーカスレンズＦＬが移動する。
【００１８】
ズームデマンド３８は、撮影レンズ１２のズーム操作（ズーム操作は一般にマニュアル操作）に使用され、ズームデマンド３８に設けられた操作部材のマニュアル操作に従ってズームの目標速度を示す値の指令信号がＣＰＵ２０に与えられる。その指令信号に従ってズームレンズＺＬの移動速度がＣＰＵ２０によって制御され、指令信号の値に対応した速度でズームレンズＺＬが移動する。尚、絞りＩは例えばカメラ本体１０からＣＰＵ２０に与えられるアイリス指令信号に従って制御される。
【００１９】
フォーカス制御は、上述のようにフォーカスデマンド３６によってマニュアル操作する場合のＭＦモードと自動でピント合わせを行う場合のオートフォーカス（ＡＦ）モードのいずれかを選択できるようになっている。例えば、フォーカスデマンド３６には、ＭＦモードとＡＦモードのいずれかのモードをユーザが選択するスイッチが設けられ、そのスイッチによっていずれかのモードを選択すると、ＣＰＵ２０がそのスイッチ情報を読み取り、選択されたモードに応じた処理を実行するようになっている。
【００２０】
ＡＦモードが選択された場合、ＣＰＵ２０はＡＦの処理を実行する。このとき、ＣＰＵ２０は詳細を後述するＡＦ処理部２６から被写体画像のコントラストの高低を示す焦点評価値情報を取得する。そして、その焦点評価値情報に基づいてフォーカスレンズＦＬを制御し、被写体画像のコントラストが最大となる位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる。
【００２１】
ＡＦ処理部２６は、Ａ／Ｄ変換器２８、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３０、ゲート回路３２、加算回路３４等から構成されている。ＡＦ処理部２６にはカメラ本体１０の撮像素子１８により得られた映像信号（輝度信号）が入力され、その映像信号がＡ／Ｄ変換器２８によりデジタル信号に変換される。次に、その映像信号は、ＨＰＦ３０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３２に入力され、撮影画面内に設定された所定のＡＦエリアに対応する範囲内の映像信号のみが抽出される。尚、ゲート回路３２で映像信号を抽出するＡＦエリアの範囲はＣＰＵ２０から与えられるＡＦエリア信号によって指定される。そして、ゲート回路３２によって抽出されたＡＦエリア内の映像信号は加算回路３４に入力され、１フィールド分（１画面分）ずつ積算される。
【００２２】
このようにして加算回路３４で得られる積算値は、ＡＦエリア内の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、その焦点評価値がＣＰＵ２０によって逐次読み取られる。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、ＡＦ処理部２６から焦点評価値を取得しながらフォーカスレンズＦＬを制御し、焦点評価値が最大（極大）となる合焦位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる。本実施の形態において、焦点評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる方法としていわゆる山登り方式が採用されており、例えば、次のような処理が行われる。ＣＰＵ２０は、ＡＦの処理を開始すると、まず、フォーカスレンズＦＬを至近側と無限遠側に微小量変位させて（いわゆるワブリング）各変位点での焦点評価値をＡＦ処理部２６から取得し比較する。これによって、焦点評価値が増加するフォーカスレンズＦＬの移動方向を検出する。そして、焦点評価値が増加する方向が検出されない場合には合焦状態と判断してフォーカスレンズＦＬをワブリング前の位置に設定する。一方、焦点評価値が増加する方向を検出した場合にはその方向にフォーカスレンズＦＬを移動させながら、ＡＦ処理部２６から焦点評価値を逐次取得する。これによって焦点評価値が最大となる位置をフォーカスレンズＦＬが通過すると、ＣＰＵ２０によって焦点評価値の最大値が検出される。ＣＰＵ２０は、焦点評価値の最大値を検出すると、その最大値を検出した位置にフォーカスレンズＦＬを移動させて停止させる。これによって撮影レンズ１２のフォーカスが合焦状態に設定される。このようなＡＦの処理がＣＰＵ２０によって繰り返し実行され、ＡＦによるピント合わせが連続して行われる。
【００２４】
次に、ＡＦエリアの変更処理について説明する。撮影画面のうちＡＦの対象範囲であるＡＦエリアは、ＣＰＵ２０によって設定され、そのＡＦエリアの範囲の映像信号をＡＦ処理部２６のゲート回路３２で抽出するためのＡＦエリア信号がＣＰＵ２０からゲート回路３２に与えられる。
【００２５】
基準のＡＦエリア（以下、基準エリアという）は、例えば、図２に示すように撮影画面５０内の中央部において矩形状のエリア５２（斜線部）として設定される。
【００２６】
一方、ＣＰＵ２０には、図１におけるＡＦエリア変更指示手段４０からＡＦエリアの変更を指示する変更情報が入力されるようになっており、その変更情報に従ってＡＦエリアが図３に示すように上記基準エリア５２を左右に２分割した分割エリア（左分割エリア５４と右分割エリア５６）のいずれかに変更されるようになっている。尚、撮影している映像をリアルタイムに表示するビューファインダには現在設定されているＡＦエリアの範囲を示すＡＦエリア枠が表示されるようになっており、その表示によってカメラマンがＡＦエリアの範囲を認識することができるようになっている。
【００２７】
基準エリア５２は、比較的大きく、基準エリア５２をＡＦエリアとした場合にＡＦエリア内に背景以外にＡＦの対象とする所望の対象被写体のみが収まる場合には、その対象被写体にピントが合わせられ、また、対象被写体がある程度動いても対象被写体をＡＦエリア内に容易に収めることができるため好適である。
【００２８】
一方、図４に示すように基準エリア内に例えば異なる距離にいる人物Ａ、Ｂが写り込む場合に、ピントを合わせたい対象被写体を人物Ａとすると、人物Ａよりも近い距離にいる対象被写体以外の人物Ｂにピントが合う可能性が高い。そこで、このような場合には、ＡＦエリアを図５のように左分割エリア５４に変更すると、対象被写体である人物Ａに確実にピントを合わせることができるため好適である。
【００２９】
図１におけるＡＦエリア変更指示手段４０は、例えば、図６に示すように２つの自動復帰式の押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂ（左スイッチ６０Ａと右スイッチ６０Ｂ）から構成される。ＡＦ開始時においてＡＦエリアは例えば基準エリア５２に設定されており、その際に、左スイッチ６０Ａを押すとＡＦエリアが左分割エリア５４に変更され、右スイッチ６０Ｂを押すとＡＦエリアが右分割エリア５６に変更される。ＡＦエリアが左分割エリア５４に設定されている際に右スイッチ６０Ｂを押すとＡＦエリアが右分割エリア５６に変更され、ＡＦエリアが右分割エリア５６に設定されている際に左スイッチ６０Ａを押すとＡＦエリアが左分割エリア５４に変更される。
【００３０】
また、ＡＦエリアが左分割エリア５４に設定されている際に左スイッチ６０Ａを押すと、又は、ＡＦエリアが右分割エリア５６に設定されている際に右スイッチ６０Ｂを押すと、ＡＦエリアが基準エリア５２に変更される。
【００３１】
ＡＦエリア変更指示手段４０は図６に示した押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂの他にジョイスティック、揺動スイッチでもよく、押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂの場合と同様にジョイスティック等の操作部材を左右方向に操作することによって、基準エリア５２から左分割エリア５４又は右分割エリア５６への変更や、左分割エリア５４又は右分割エリア５６から基準エリア５２への変更を指示することもできる。また、１つの押しボタンスイッチのみで、その押しボタンスイッチを押すごとにＡＦエリアが、基準エリア５２→左分割エリア５４→右分割エリア５６→基準エリア５２のようにトグル式に切り替わるようにしてもよい。
【００３２】
また、ＡＦエリアの変更操作も上述の場合に限らず、例えば、押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂを押している間だけＡＦエリアが左分割エリア５４又は右分割エリア５６に設定され、押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂを離すとＡＦエリアが基準エリア５２に設定されるようにすることもできる。
【００３３】
また、左分割エリア５４又は右分割エリア５６から基準エリア５２への変更を指示するスイッチを上記押しボタンスイッチ６０Ａ、６０Ｂと別に設けるようにしてもよい。
【００３４】
このようなＡＦエリア変更指示手段４０は、どのような位置に設置してもよいが、カメラマンがカメラ操作やレンズ操作を行いながら簡易に操作できる位置に配置されていることが望ましい。例えば、スタジオ撮影などでカメラを架台（ペデスタルドリー）に載置する場合に、カメラマンがカメラをパンニング、チルティングするために架台に設置されたパン／チルト棒のグリップ部に設置すると好適であり、また、フォーカスデマンド３６やズームデマンド３８等のコントローラに設置しても好適である。
【００３５】
図７は、ＡＦエリアの変更を可能にした場合のＣＰＵ２０におけるＡＦモードでのＡＦの処理手順を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ２０はＡＦエリア変更指示手段４０からのＡＦエリアの変更指示が有るか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＮＯと判断した場合には現在設定しているＡＦエリアを維持する。尚、ＡＦ処理開始時においてはＡＦエリアは上記基準エリア５２に設定されるものとする。一方、ＹＥＳと判定した場合には、その変更指示に従ってＡＦエリアの設定を変更する（ステップＳ１２）。
【００３６】
続いてＣＰＵ２０は、ＡＦエリアの設定を変更した場合にはそのＡＦエリアの範囲を指定するＡＦエリア信号をＡＦ処理部２６のゲート回路３２に与える。ＡＦエリアを変更しない場合には前回と同じＡＦエリアの範囲を指定するＡＦエリア信号をゲート回路３２に与える。これによってＡＦエリアの範囲の映像信号に基づいてＡＦエリア内の被写体画像に対する焦点評価値がＡＦ処理部２６によって求められる。ＣＰＵ２０はＡＦ処理部２６から焦点評価値を取得しながらフォーカスレンズＦＬを焦点評価値が増加する方向に移動させ、焦点評価値の最大値を検出する（ステップＳ１４）。そして、焦点評価値の最大値を検出した場合にはその最大値を検出した位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる（ステップＳ１６）。これによってＡＦエリア内の所定の被写体にピントが合わせられる。以上のＡＦの処理が他の処理と共に繰り返しＣＰＵ２０によって実行される。
【００３７】
以上、上記実施の形態では、基準エリア５２は、例えば、撮影画面の中央部に設定されるものとしたが、基準エリア５２の位置や大きさを変更できるようにしてもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態では、基準エリア５２を左右に２分割した分割エリア（左分割エリア５４、右分割エリア５６）をＡＦエリアとして変更できるようにしたが、ＡＦエリアとして変更可能な分割エリアは上下に２分割したエリアとしてもよいし、更に細分化したエリアであってもよい。例えば、基準エリア５２を４分割した分割エリアのいずれかに変更可能にする場合に、図８（Ａ）に示すように撮影画面５０における基準エリア５２を横方向に４分割したエリア８０、８２、８４、８６を分割エリアとしてもよいし、図８（Ｂ）に示すように基準エリア５２を縦方向及び横方向にそれぞれ２分割したエリア９０、９２、９４、９６を分割エリアとしてもよい。このようにＡＦエリアとして変更可能な分割エリアの数を増やした場合に、その分割エリアの数に相当するスイッチで所望の分割エリアをＡＦエリアとして指定できるようにしてもよいし、所定のスイッチを押すごとにＡＦエリアが各分割エリアにトグル式に順に切り替わるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態ではコントラスト方式のＡＦにおいて本発明を適用した場合について説明したが、本発明は上記実施の形態に示したようなコントラスト方式のＡＦ以外においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明のオートフォーカスシステムを適用した撮影システムの構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、撮影画面における基準のＡＦエリア（基準エリア）の範囲を例示した図である。
【図３】図３は、撮影画面における左分割エリアと右分割エリアの範囲を例示した図である。
【図４】図４は、ＡＦエリアを分割エリアに変更した方がＡＦエリアを基準エリアとするよりも好適な場合を例示した図である。
【図５】図５は、ＡＦエリアを分割エリアに変更した方がＡＦエリアを基準エリアとするよりも好適な場合を例示した図である。
【図６】図６は、ＡＦエリア変更指示手段の具体的な構成を示した図である。
【図７】図７は、ＡＦエリアの変更を可能にした場合におけるＣＰＵのＡＦモードでのＡＦ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エリアとして変更可能な分割エリアの他の形態を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…カメラ本体、１２…撮影レンズ、１４…制御系、１８…撮像素子、２０…ＣＰＵ、２２…駆動回路、２４…モータ、２６…ＡＦ処理部、２８…Ａ／Ｄ変換器、３０…ハイパスフィルタ、３２…ゲート回路、３４…加算回路、３６…フォーカスデマンド、３８…ズームデマンド、４０…ＡＦエリア変更指示手段、５０…撮影画面、５２…基準エリア、５４…左分割エリア、５６…右分割エリア、ＦＬ…フォーカスレンズ（群）、ＺＬ…ズームレンズ（群）、Ｉ…絞り、ＲＬ…リレーレンズ（群）
【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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