(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニュアルフォーカス手段により撮影レンズのフォーカス調整を行った後、オートフォーカス手段により前記撮影レンズのフォーカス調整を自動で行うフォーカス調整手段を備えたレンズシステムにおいて、
前記オートフォーカス手段により移動するフォーカスレンズの移動量を、前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値のうち少なくとも一方に基づいて決定された所定量以下に制限する移動量制限手段を備え、
撮像面からの最大デフォーカス量をΔＸ、焦点距離をＺ、錯乱円径をδ、ＦナンバーをＦＮｏ．、ｋを定数としたとき、前記所定量Ｌは、
Ｌ＝ｋ・ΔＸ／Ｚ２，
ΔＸ＝δ・ＦＮｏ．
により決定されることを特徴とするレンズシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズシステムに係り、特にマニュアルフォーカス後、マニュアルフォーカスによるフォーカス調整を補助する目的でオートフォーカスによるフォーカス調整を行うレンズシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイビジョンなどに対応した高精細テレビカメラ等のレンズシステムにおいて、カメラマンがマニュアルによりフォーカス操作すると、その後、ビューファインダーでは確認できない程度の詳細な合焦状態を得るためにオートフォーカスを行うフォーカス調整方法が提案されている（特開平１―１５８８８１号公報等）。
【０００３】
このようなテレビシステムでは、カメラマンがフォーカス操作を終了したことを検出したり、又は、ＡＦスイッチを押したことを検出すると、その後一度だけ合焦状態となるようにオートフォーカスを行うことが考えられる。この場合、カメラマンがビューファインダーで確認できる程度の合焦状態を得ていることが前提となるため、オートフォーカスで補正するフォーカスレンズの位置変化量（移動量）は、本来、微小な範囲となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オートフォーカスは撮影条件によっては誤動作する場合があり、カメラマンのマニュアルフォーカス後、オートフォーカスを作動させると、ピントが大きくぼけるなどの放送に大きな支障をきたすおそれがあった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みたもので、マニュアルフォーカスによるフォーカス調整後、オートフォーカスによりマニュアルフォーカスによるフォーカス調整を補正する場合に、放送に支障の大きいオートフォーカスの誤動作を防止するレンズシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【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、マニュアルフォーカス手段により撮影レンズのフォーカス調整を行った後、オートフォーカス手段により前記撮影レンズのフォーカス調整を自動で行うフォーカス調整手段を備えたレンズシステムにおいて、前記オートフォーカス手段により移動するフォーカスレンズの移動量を、前記撮影レンズの焦点距離又は絞り値のうち少なくとも一方に基づいて決定された所定量以下に制限する移動量制限手段を備え、撮像面からの最大デフォーカス量をΔＸ、焦点距離をＺ、錯乱円径をδ、ＦナンバーをＦＮｏ．、ｋを定数としたとき、前記所定量Ｌは、
Ｌ＝ｋ・ΔＸ／Ｚ２，
ΔＸ＝δ・ＦＮｏ．
により決定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、マニュアルフォーカス後、例えば、マニュアルフォーカスによるフォーカス調整を補助する目的でオートフォーカスによりフォーカス調整を行う場合に、オートフォーカスによるフォーカスレンズの移動量を所定量以下に制限したため、放送に支障の大きいオートフォーカスの誤動作を防止することができる。即ち、オートフォーカスの誤動作を生じ得る条件下でオートフォーカスを実行した場合であってもオートフォーカスの移動量が制限されているためにピントが大きくぼけるというような不測の事態を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るレンズシステムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は、本発明に係るレンズシステムの全体構成を示したブロック図である。同図に示すレンズシステムは、例えば周知のズームレンズ（群）ＺＬ、フォーカスレンズ（群）ＦＬ、アイリスＩ、ワブリングレンズ（群）ＷＬ等が配置される撮影光学系（撮影レンズ）を備えており、撮影光学系により結像された被写体像は、図示しないテレビカメラ本体の撮像素子によって受光されるようになっている。
【００１１】
各レンズＺＬ、ＦＬ、ＷＬやアイリスＩは、それぞれ対応するズーム用モータＺＭ、フォーカス用モータＦＭ、ワブリング用モータＷＭ、アイリス用モータＩＭによって駆動され（各レンズは光軸方向に移動し、アイリスＩは開口量が変化する）、各モータＺＭ、ＦＭ、ＷＭ、ＩＭは、それぞれＣＰＵ１４からＤ／Ａ変換器１６を介して与えられる駆動信号に従ってそれぞれズーム用アンプＺＡ、フォーカス用アンプＦＡ、ワブリング用アンプＷＡ、アイリス用アンプＩＡによって駆動される。
【００１２】
ＣＰＵ１４には、例えば、ズームデマンド１０やフォーカスデマンド１２等のコントローラからＡ／Ｄ変換器１３を介してズームレンズＺＬやフォーカスレンズＦＬの設定すべき位置（目標位置）や速度（目標速度）を指令する指令信号が与えられるようになっており、ＣＰＵ１４は、コントローラから与えられた指令信号に基づいて、ズームレンズＺＬやフォーカスレンズＦＬがその指令信号により指令された目標位置又は目標速度となるように各モータＺＭ、ＦＭの回転速度を決定し、その回転速度に応じた電圧の駆動信号を上述のようにＤ／Ａ変換器１６を介して各アンプＺＡ、ＦＡに出力する。尚、ＣＰＵ１４は、ズームレンズＺＬの現在位置の情報としてズーム用モータＺＭの回転位置をズーム用ポンテンショメータＺＰにより検出すると共に、フォーカスレンズＦＬの現在位置の情報としてフォーカス用モータＦＭの回転位置をフォーカス用ポテンショメータＦＰにより検出している。ズームレンズＺＬ又はフォーカスレンズＦＬについての上記指令信号が目標位置を指令するものである場合には、その目標位置とズームレンズＺＬ又はフォーカスレンズＦＬの現在位置とを逐次比較しながらズーム用モータＺＭ又はフォーカス用モータＦＭの回転速度を決定する。
【００１３】
また、アイリスＩについては、一般に図示しないカメラ本体からアイリスＩの設定位置（絞り値）を指令する指令信号がＣＰＵ１４に与えられ、ＣＰＵ１４は、上述の同様にアイリスＩの設定位置としてアイリス用モータＩＭの回転位置をアイリス用ポテンショメータＩＭにより検出しながら、その指令信号により指令された絞り値となるようにアイリス用モータＩＭを駆動する駆動信号をアイリス用アンプＩＡに出力する。
【００１４】
一方、ワブリングレンズＷＬについては、外部からの指令信号に基づいて駆動信号が出力されるのではなく、後述のオートフォーカス時のワブリングのための駆動信号がＣＰＵ１４からワブリング用アンブＷＡに出力される。また、ワブリング用モータＷＭは例えばパルスモータであり、ワブリングレンズＷＬの位置をフィードバックするためのポテンショメータは設置されていない。
【００１５】
ところで、本システムでは、通常はオフになる自動復帰式のＡＦスイッチＳ１が設けられており、ＡＦスイッチＳ１がオフの場合には、マニュアルフォーカス（以下、ＭＦ）が選択され、上記フォーカスデマンド１２に設けられた所定の操作部材を操作してカメラマンがＭＦによりフォーカス調整を行うことができるようになっている。即ち、ＡＦスイッチＳ１がオフの場合には、ＣＰＵ１４は、上述のようにフォーカスデマンド１２から与えられた指令信号に基づいてフォーカスレンズＦＬ（フォーカス用モータＦＭ）を駆動する。
【００１６】
一方、ＡＦスイッチＳ１を一旦オンすると、ＭＦからオートフォーカス（以下、ＡＦ）に切り替わり、ＣＰＵ１４の処理によって一度だけＡＦが実行され、自動でフォーカスレンズＦＬの位置が合焦位置に設定される。尚、一度だけＡＦが実行されるという意味は、ＡＦによってフォーカスレンズＦＬが一度合焦位置に設定されると、その後、合焦位置が変化してもＡＦが実行されないという意味であり、本実施の形態では、一度だけＡＦが実行されるとＡＦスイッチＳ１がオフに復帰している場合にはＭＦに復帰する。
【００１７】
ここで、本レンズシステムには、映像表示用の映像信号（輝度信号）をカメラ本体から取得し、その映像信号に基づいて合焦の程度を評価する焦点評価を検出する回路が構成されている。尚、カメラ本体から取得される映像信号は、上記撮影光学系により結像された被写体像をカメラ本体の撮像素子により撮像して得られた例えばＮＴＳＣ方式の映像信号である。また、焦点評価値は、画像のコントラストの高低（鮮鋭度）を示す値であり、その検出方法はコントラスト方式のＡＦにおいて従来から周知のものである。
【００１８】
図１には、焦点評価値を検出する回路が示されており、カメラ本体から取得された映像信号は、まず、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１８によって高周波成分のみが抽出されてＡ／Ｄ変換器２０によりデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号に変換された高周波成分のうち、撮影範囲内に設定された所定のフォーカスエリア内のみの信号がゲート回路２２により抽出され、ゲート回路２２により抽出された高周波成分の信号が１フィールドごとに加算回路２４により積算される。加算回路２４の積算によって得られた信号は、フォーカスエリア内の被写体に対する合焦の程度（コントラストの高低）を示す上記焦点評価値としてＣＰＵ１４に読み取られる。尚、映像信号から焦点評価値を検出する方法は、上述の場合に限らない。
【００１９】
ＡＦスイッチＳ１がオンされた場合には、上記焦点評価値に基づいてＣＰＵ１４によりフォーカス用モータＦＭを駆動するための駆動信号が生成され、ＭＦの場合と同様にその駆動信号がフォーカス用アンプＦＡに出力されてフォーカスレンズＦＬが合焦位置に移動する。具体的には、ＣＰＵ１４は、ワブリング用モータＷＭを駆動するための駆動信号をＤ／Ａ変換器１６を介してワブリング用アンプＷＡに適宜出力し、ワブリングレンズＷＬを光軸方向に前後動（ワブリング）させながら、上記加算回路２４から焦点評価値を取得する（例えば１フィールドごとに取得する）。これによって、撮影光学系の焦点位置が前後動し、フォーカスレンズＦＬを現在の設定位置から前後動させた場合に等しい焦点評価値が検出される。ＣＰＵ１４は、そのワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズＦＬの現在位置において焦点評価値が極大か否かを判断する。焦点評価値が極大であれば合焦が得られており、フォーカスレンズＦＬをその合焦位置で停止させる。また、ＭＦの処理に復帰する。一方、焦点評価値が極大でない場合には、ワブリングの間に取得した焦点評価値の大小関係から合焦位置が現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかを判断する。そして、アンプＦＡに駆動信号を出力して、その判断した方向にフォーカスレンズＦＬを移動させる。このようにワブリングレンズＷＬのワブリングとフォーカスレンズＦＬの移動を繰り返すことによってフォーカスレンズＦＬが合焦位置に自動的に設定され、ＭＦによるフォーカスレンズＦＬの設定位置が、高精細のカメラにおいてより適切な合焦位置に補正される。
【００２０】
また、ＣＰＵ１４は、被写体の条件によって適切な焦点評価値が得られない場合にはオートフォーカスが誤動作となるおそれがあるため、上述のようにＡＦの処理によってフォーカスレンズＦＬの位置を補正する際のフォーカスレンズＦＬの移動量を所定量（最大移動量）以下に制限し、その最大移動量を超えてフォーカスレンズＦＬを移動させないようにしている。ＡＦが正常の場合には、通常は、ＡＦによるフォーカスレンズＦＬの移動量はその最大移動量以下となる。
【００２１】
ここで、最大移動量は、次のように決定される。図２には撮影光学系の構成が示されている。同図において、前側（対物側）から順に上記フォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、アイリスＩ、ワブリングレンズ（群）ＷＬ、及び、固定のマスターレンズ（群）ＭＬが配置され、マスターレンズ群ＭＬの後ろ側にカメラ本体に搭載された撮像素子の撮像面が配置される。尚、ズームレンズＺＬは、図に示すように変倍系レンズ（群）ＶＬと補正系レンズ（群）ＣＬとから構成される。通常、カメラマンは、小型のモニタ（ビューファインダー）で撮影している映像を見ながら、フォーカスデマンド１２によりマニュアルでフォーカス操作を行っており、図中に示すように、その場合における撮像面からの最大デフォーカス量をΔＸとし、焦点距離をＺとすると、フォーカスレンズＦＬの最大移動量Ｌは、
【００２２】
【数１】
Ｌ＝ｋ・ΔＸ／Ｚ2     …▲１▼
により求められる。また、ビューファインダーの解像度等から求めた錯乱円径をδ、ＦナンバーをＦＮｏ．とすると、上式▲１▼のデフォーカス量ΔＸは、
【００２３】
［数２］ΔＸ＝δ・ＦＮｏ． …（２）
により求められる。ここで、焦点距離ＺやＦナンバーは、上記ズーム用ポテンショメータＺＰにより検出されるズームレンズＺＬの現在位置と、アイリス用ポテンショメータＩＰにより検出されるアイリスＩの設定位置（絞り値）に基づいて求められる。
【００２４】
ＣＰＵ１４は、上式▲１▼、▲２▼によりフォーカスレンズＦＬの最大移動量Ｌを計算すると、ＡＦの実行時にフォーカスレンズＦＬの移動量がその最大移動量Ｌを超えないように制限する。
【００２５】
次に、フォーカスレンズＦＬの制御に関する上記ＣＰＵ１４における処理手順を図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
まず、ＣＰＵ１４は所要の初期設定を行った後（ステップＳ１０）、ＡＦ以外の処理を実行する（ステップＳ１２）。尚ＡＦ以外の処理には、ＭＦによるフォーカスレンズＦＬの駆動に関する処理も含まれる。次に、ＡＦスイッチＳ１がオンされたか否かを判定する（ステップＳ１４）。ＮＯと判定した場合には上記ステップＳ１２に戻る。一方、ＹＥＳと判定した場合は、ＡＦ時の処理に移行し、まず、そのときフォーカス用ポテンショメータＦＰによって検出されるフォーカスレンズＦＬの現在位置を記憶する（ステップＳ１６）。次いで、ズーム用ポテンショメータＺＰからズームレンズＺＬの現在位置（焦点距離）を読み取ると共に（ステップＳ１８）、アイリス用ポテンショメータＩＰからアイリスＩの設定位置（絞り値）を読み取る（ステップＳ２０）。そして、フォーカスレンズＦＬの最大移動量Ｌを上式▲１▼、▲２▼により計算する（ステップＳ２２）。
【００２７】
次に、ワブリングレンズＷＬを駆動してワブリングを行う（ステップＳ２４）。このとき焦点評価値を上記加算回路から例えば１フィールドごとに取得する。そして、ワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいてフォーカスレンズの現在位置において焦点評価値が極大か否か、即ち、合焦しているか否かを判定する（ステップＳ２６）。ここで、ＹＥＳと判定した場合には、上記ステップＳ１２に戻る。即ち、ＭＦに切り替える。一方、ＮＯと判定した場合には、ワブリングの間に取得した焦点評価値に基づいて合焦位置がフォーカスレンズＦＬの現在位置よりも無限方向にあるか否かを判定する（ステップＳ２８）。ＹＥＳと判定した場合には、上記フォーカス用モータＦＭを駆動してフォーカスレンズＦＬを無限方向に移動させる（ステップＳ３０）。一方、ＮＯと判定した場合には、フォーカスレンズＦＬを至近方向に移動させる（ステップＳ３２）。
【００２８】
そして、上記ステップＳ３０又はステップＳ３２によりフォーカスレンズＦＬを移動させている際に、上記ステップＳ１６で記憶したフォーカスレンズＦＬの位置と、フォーカス用ポテンショメータＦＰにより検出されるフォーカスレンズＦＬの現在位置とを比較し、ＡＦ開始後のフォーカスレンズＦＬの移動量が上記ステップＳ２２において計算した最大移動量Ｌ内か否かを判定する（ステップＳ３４）。ＹＥＳであれば、上記ステップＳ１８からの処理を繰り返す。上記ステップＳ１８からステップＳ３２の処理を繰り返すことによってステップＳ２６の処理で合焦していると判断された場合には、その合焦位置にフォーカスレンズＦＬが停止すると共にＡＦが終了し、ＭＦに切り替わる。
【００２９】
一方、ステップＳ２６において合焦していると判断されるよりも先に、ステップＳ３４においてＮＯ、即ち、最大移動量Ｌを超えるようであれば、フォーカスレンズＦＬが合焦位置に設定されていなくてもフォーカスレンズＦＬを停止させて上記ステップＳ１２に戻る。即ち、オートフォーカスの処理を終了し、ＭＦに戻る。
【００３０】
以上のようにＡＦによるフォーカスレンズＦＬの移動量を制限することにより、ＡＦの誤動作が生じ得る条件下でＡＦを実行させても撮影に大きな支障をきたす事態が防止される。
【００３１】
以上、上記実施の形態では、ＡＦの方式として、カメラ本体の撮像素子によって得られた映像信号に基づいて焦点評価値を求め、その焦点評価値が極大となるようにフォーカスレンズＦＬの位置を設定するコントラスト方式の場合について説明したが、本発明は、以下のようなコントラスト方式又はコントラスト方式と異なる方式の場合にも適用できる。
【００３２】
例えば、上記実施の形態では、ワブリングレンズＷＬをワブリングさせることにより、フォーカスレンズＦＬの現在位置において焦点評価値が極大か否か（合焦が得られているか否か）、又は、合焦位置がフォーカスレンズＦＬの現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかを判断するようにしていたが、ワブリングを行うことなく、光路長の異なる位置に配置された複数の撮像素子（全ての撮像素子がＡＦ専用の場合もあるし、映像表示用の映像信号を生成するための撮像素子がＡＦ用の複数の撮像素子の１つとして兼用される場合もある。）を用いたコントラスト方式においても本発明を適用できる。この方式では、光路長の異なる複数の撮像素子から得られた複数の映像信号に基づいて各映像信号ごとに上記実施の形態と同様に焦点評価値を求め、それらの焦点評価値の大小関係からフォーカスレンズＦＬの現在位置において合焦が得られているか否か、合焦していない場合には合焦位置がフォーカスレンズＦＬの現在位置よりも無限方向にあるか至近方向にあるかが判断される。
【００３３】
また、ＡＦの方式として、アクティブ方式を採用した場合においても本発明を適用することができる。例えば、アクティブ方式では、発光部から測定光を被写体に照射し、被写体で反射した測定光を受光部で受光することにより、三角測距の原理や測定光の往復時間等から被写体までの距離が測定される。そして、測定した距離に対応する位置にフォーカスレンズが設定される。なお、アクティブ方式で使用する測定波は、光に限らず電波や音波等で有ってもよい。
【００３４】
また、コントラスト方式とアクティブ方式の両方を組み合わせてＡＦを行う場合に本発明を適用できる。
【００３５】
また、上記実施の形態では、ＭＦからＡＦへの切替えをＡＦスイッチＳ１によって行う場合について説明したが、これに限らず、ＭＦによるフォーカス調整後（ＭＦの操作停止後）、自動的にＡＦに切り替わり、ＭＦによるフォーカス調整をＡＦにより補助するフォーカス調整方法を採用したレンズシステムにおいても本発明を適用することができる。
【００３６】
また、上記実施の形態ではＭＦ後、ＡＦが一度実行されるとＭＦに自動で復帰する場合について説明したが、これに限らずＭＦ後、ＡＦに切り替わり、その後、例えば、数回ＡＦが実行される場合、又は、何らかの指示手段によってＭＦに切り替わる場合等にも本発明を適用できる。即ち、本発明は、ＭＦ後、ＡＦが補助的に使用される場合であれば、ＭＦからＡＦ又はＡＦからＭＦへの切替えがどのような態様であっても有効である。また、何種類かのビューファインダーに対応できるように、解像度（錯乱円径）を変更設定できるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るレンズシステムによれば、マニュアルフォーカス後、例えばマニュアルフォーカスによるフォーカス調整を補助する目的でオートフォーカスによりフォーカス調整を行う場合に、オートフォーカスによるフォーカスレンズの移動量を所定量以下に制限したため、放送に支障の大きいオートフォーカスの誤動作を防止することができる。即ち、オートフォーカスの誤動作を生じ得る条件下でオートフォーカスを実行した場合であってもオートフォーカスの移動量が制限されているためにピントが大きくぼけるというような不測の事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明が適用されるレンズシステムの全体構成を示したブロック図である。
【図２】図２は、撮影光学系の構成を示すと共に、オートフォーカス時におけるフォーカスレンズの最大移動量の説明に使用した図である。
【図３】図３は、フォーカスレンズの制御に関するＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ズームデマンド、１２…フォーカスデマンド、１４…ＣＰＵ、１８…ハイパスフィルタ、２０…Ａ／Ｄ変換器、２２…ゲート回路、２４…加算回路、ＺＬ…ズームレンズ、ＦＬ…フォーカスレンズ、ＷＬ…ワブリングレンズ、Ｉ…アイリス、ＺＭ…ズーム用モータ、ＦＭ…フォーカス用モータ、ＷＭ…ワブリング用モータ、ＩＭ…アイリスモータ、ＺＡ…ズーム用アンプ、ＦＡ…フォーカス用アンプ、ＷＡ…ワブリング用アンプ、ＩＡ…アイリス用アンプ、Ｓ１…オートフォーカス（ＡＦ）スイッチ
【図１】
0004074911.tif 000002
【図２】
0004074911.tif 000003
【図３】
0004074911.tif 000004