JP2010085699A - オートフォーカスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】テレビカメラ等に適用されるオートフォーカス（ＡＦ）システムにおいて、撮影状況に応じた操作方法の選択によりＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定を好適に行えるようにした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。
【解決手段】ＡＦの対象範囲であるＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定操作を、トラックボールやツマミ等の操作部材により構成されたＡＦ操作部７４と、タッチパネル付きＬＣＤ４０のいずれでも行うことができるようになっている。
タッチパネル付きＬＣＤ４０には、カメラ本体１４から取り込まれた撮影映像が表示され、その映像を見ながらＡＦエリアの範囲をタッチ操作で設定できるようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、オートフォーカスシステムに係り、特に、オートフォーカス（ＡＦ）によりピントを合わせる対象範囲を示すＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定を容易に行うことができるオートフォーカスシステムに関する。

従来、放送用又は業務用のテレビカメラにおけるオートフォーカス（ＡＦ）の方式として、一般的にコントラスト方式が用いられている。コントラスト方式は、撮影レンズにより結像されて撮像素子により取り込まれた被写体画像の画像信号（映像信号）から被写体画像のコントラストを検出し、そのコントラストが最も高くなるように撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズ）を制御することによって最良ピント状態に自動でピント合わせを行う方式である。

コントラスト方式のＡＦでは、カメラの撮像範囲（撮影範囲）をＡＦの対象範囲とするのではなく、撮像範囲のうちの一部の範囲にある被写体のみを対象とすることが多い。例えば、撮像素子によって有効に撮像された被写体画像の画像信号のうち、ＡＦの対象とする所定範囲（ＡＦエリア）の画像信号を抽出し、その抽出した範囲の画像信号に基づいてその画像のコントラストが最も高くなるようにフォーカスを制御している。これによってＡＦの対象が一部の範囲にある被写体に限定される。

なお、本明細書では、ＡＦの対象範囲（ＡＦによるピント合わせの対象範囲）をＡＦエリアといい、そのＡＦエリアの範囲を示す枠（ＡＦエリアの輪郭）をＡＦ枠というものとする。

従来、ＡＦエリアの範囲（位置、大きさ、形状）をカメラマン等の操作者がマニュアル操作で設定（調整）できるようにしたオートフォーカスシステムが知られており、このようなオートフォーカスシステムにおいては、テレビカメラを支持する架台（三脚、ペデスタルドリー）から延設されたパン棒にＡＦ操作装置が設置され、そのＡＦ操作装置に設けられたジョイスティック（又はトラックボール）やボリユーム等を操作することによって、ＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＡＦ枠の大きさや形状（縦横比）はボリュームの操作で設定することができ、ＡＦ枠の位置はジョイスティック又はトラックボールの操作で設定できるようになっている。

また、従来、上記のようなＡＦエリアの設定をビューファインダに設置されたタッチパネルでのタッチ操作によって行えるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）
特開２００６−２５１６８２号公報 特開２００４−１１７４９０号公報

ところで、ＡＦ操作装置の操作部材を操作することによりＡＦエリアの設定を行う場合、カメラマンは、上記パン棒に設置されたコントローラでフォーカスやズームを操作するときと同様に、見慣れているビューファインダを見ながら、パン棒から手を離さずにＡＦエリアの設定操作行うことができるという利点がある。

しかしながら、ＡＦ操作装置のジョイスティックやボリュームでのＡＦエリアの設定操作には時間を要し、また、操作に慣れるのが困難であるという欠点がある。

一方、ビューファインダ等に設置されたタッチパネルを操作することによりＡＦエリアの設定を行う場合には、パーソナルコンピュータでの範囲指定操作と同様にしてＡＦエリアの設定操作を行うことができるため、操作が容易であるという利点がある。

しかしながら、タッチパネルを操作する際にはパン棒から完全に手を離す必要があるため、パン／チルト操作を同時に行うことはできず、また、フォーカス操作等の他の操作に迅速に移行することができないという欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影状況に応じた操作方法によりＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定を好適に行えるようにした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。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、光学系により結像される被写体の範囲のうち、所定のＡＦエリアの範囲内の被写体にピントが合うように前記光学系のフォーカスを自動で制御するオートフォーカスシステムにおいて、マニュアル操作による指示に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア操作手段であって、タッチパネル付きディスプレイの画面に対するタッチ操作に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更する第１のＡＦエリア操作手段と、前記タッチパネル付きディスプレイ以外の操作部材に対する操作に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更する第２のＡＦエリア操作手段とからなるＡＦエリア操作手段を備えたことを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のＡＦエリア操作手段と、前記第２のＡＦエリア操作手段のうち、後に操作されたＡＦエリア操作手段を有効にすることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１、又は、２に記載の発明において、前記タッチパネル付きディスプレイに前記光学系により結像された被写体像の映像を表示することを特徴としている。

本発明によれば、ＡＦエリアの設定操作を行う場合に、撮影状況や撮影番組に応じて操作性の異なる第１のＡＦエリア操作手段と第２のＡＦエリア操作手段とで使い分けることができるため、ＡＦエリアの設定を容易に行うことできる。

本発明によれば、撮影状況に応じた操作方法の選択によりＡＦエリア（ＡＦ枠）の設定を好適に行えるようになる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るオートフォーカスシステムを実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの一実施の形態を示した外観図である。同図に示すようにテレビカメラ１０は、主に放送用又は業務用に使用されるカメラであり、レンズ装置１２とカメラ本体１４とで構成され、ペデスタルドリー１６上に設置された雲台１８に支持されている。

雲台１８には、左右２本のパン棒２２、２４が延設されており、右側のパン棒２２のグリップ部２２Ａには、後述のＡＦ操作装置が組み込まれたフォーカスデマンド（フォーカスコントローラ）２６がマウンティングクランプ３８によって設置され、左側のパン棒２４のグリップ部にはズームデマンド（ズームコントローラ）２８が設置されている。

また、ＡＦ操作装置の構成要素としてタッチパネル付き液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４０が設置具４２により右側のグリップ部に設置されている。尚、以下において、タッチパネル付き液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４０を単にＬＣＤ４０と称する場合もある。

フォーカスデマンド２６には、回動可能なフォーカスノブ３０が設けられており、マニュアルフォーカス（ＭＦ）でフォーカスを制御する際に、このフォーカスノブ３０を回動操作すると、その回動位置に応じたフォーカス位置を目標位置としてフォーカス（フォーカスレンズ）の移動を指令するフォーカス制御信号がフォーカスデマンド２６からレンズ装置１２に与えられる。これにより、レンズ装置１２のフォーカスレンズがフォーカス制御信号によって指令された目標位置に移動する。

ズームデマンド２８には、回動可能なサムリング３４が設けられており、そのサムリング３４を左右方向に回動操作すると、回動位置に応じたズーム速度を目標速度としてズーム（ズームレンズ）の移動を指令するズーム制御信号がズームデマンド２８からレンズ装置１２に与えられる。これにより、レンズ装置１２のズームレンズがズーム制御信号によって指令された目標速度で移動する。

また、詳細は後述するが、フォーカスデマンド２６には、フォーカスデマンド２６に組み込まれたＡＦ操作装置の各種操作部材（ＡＦ用の操作部材）が設けられている。ＬＣＤ４０もＡＦ操作装置として使用される。

カメラ本体１４の上には、表示装置であるビューファインダ３６が設置されている。このビューファインダ３６には、本カメラ１０で撮影されている被写体の映像が表示されるため、カメラマンはその映像を見ながらフォーカスデマンド２６やズームデマンド２８を操作することによって所望の構図で被写体を撮影することができるようになっている。また、ＡＦの対象範囲であるＡＦエリアの範囲は、例えば、その輪郭を示すＡＦ枠によって表示することができ、そのＡＦ枠がビューファインダ３６の画面上の被写体の映像に重畳されて表示されるようになっている。従って、ＡＦによりフォーカスを制御する場合には撮影範囲内のどの範囲の被写体にピントが合わせられるかを知ることができると共に、フォーカスデマンド２６に配置されているＡＦ用の操作部材（第２のＡＦエリア操作手段）又はタッチパネル付きＬＣＤ４０（第１のＡＦエリア操作手段）の画面を操作することによってＡＦエリアを撮影範囲内の所望の被写体に合わせた範囲（位置、大きさ、形状）に変更することができるようになっている。

尚、ＭＦとＡＦのフォーカス制御は、フォーカスデマンド２６に設けられたモードスイッチ等で切り替えられるようになっている。

図２は、上記テレビカメラシステムに適用されるオートフォーカスシステムの構成を示したブロック図である。尚、図２には、主にＡＦに関連する構成部を示し、各構成部の処理内容についてもＡＦに関する処理内容を主として説明する。

同図に示すようにオートフォーカスシステムは、図１に示したレンズ装置１２、カメラ本体１４、ビューファインダ３６、ＡＦ操作装置５０とから構成されている。ＡＦ操作装置５０は、図１のフォーカスデマンド２６に組み込まれた構成部と、図１のタッチパネル付きＬＣＤ４０とから構成されている。

レンズ装置１２は、被写体像を結像するための光学系と、光学系のフォーカス、ズーム、アイリス等を制御する制御系とを備えており、同図には、フォーカスの制御に関係するＣＰＵ６０、ＡＦ処理部６２、フォーカス駆動部６４が示されている。

ＣＰＵ６０は、ＡＦによるフォーカス制御の際に、後述のようにＡＦ操作装置５０により指定されるＡＦエリア内の被写体をピント合わせの対象とし、ＡＦ処理部６２にＡＦエリアの範囲（位置、大きさ、形状）を指定してＡＦエリア内の被写体に関する焦点情報をＡＦ処理部６２から逐次取得する。そして、その焦点情報に基づいてフォーカス駆動部６４に指示して光学系のフォーカス（フォーカスレンズ）を駆動し、焦点情報により合焦と判断される合焦位置にフォーカスを設定する。

例えばコントラスト方式のＡＦが採用させているものとすると、ＡＦ処理部６２は、カメラ本体１４の撮像素子により撮影されている映像の映像信号をカメラ本体１４から取込み、その映像信号に基づいて、ＡＦエリア内の映像（画像）のコントラストの高さを示す焦点評価値を焦点情報として求めている。

尚、図３に示すように、ＡＦエリア１００は、カメラ本体１４の撮像素子の撮像範囲１０２内において四角形の領域として設定される。また、ＡＦエリア１００の輪郭を示す枠１０４がＡＦ枠を示す。

ここで、レンズ装置１２、又は、カメラ本体１４において、ＡＦ用の光学系及び撮像素子が設けられているものが知られている。例えば、カメラ本体１４の撮像素子（映像用撮像素子）の撮像面に被写体像を結像する映像用光学系に対してハーフミラー等の光分割手段が配置されて光路が２つに分岐され、映像用光学系の光路とは異なるＡＦ用光学系の光路が設けられる。そのＡＦ用光学系において、映像用光学系により結像される被写体像と同等のピント状態の被写体像が結像されると共に、その被写体像を撮像するＡＦ用撮像素子が配置される。このようなＡＦ用光学系及びＡＦ用撮像素子を備えている場合には、そのＡＦ用撮像素子により撮影された映像の映像信号をカメラ本体１４の撮像素子により撮影されている映像の映像信号としてＡＦ処理部６２に取込むようにしてもよい。

また、コントラスト方式のＡＦにおいて、光路長差方式と呼ばれるものが知られている。光路長差方式では、例えば、上記のようにＡＦ用光学系が設けられると共に、ＡＦ用光学系において光路が更に複数（例えば２つ）に分岐される。そして、各光路にＡＦ用撮像素子の撮像面が配置されると共に、各撮像面が光路長差を有する位置に配置される。また、各撮像面は例えば映像用撮像素子の撮像面に対して光路長が長くなる位置と短くなる位置に配置される。尚、ＡＦ用撮像素子は１つ撮像素子において光路長が異なる複数の撮像面が形成されたものであってもよいし、複数の撮像素子を使用したものであってもよい。

そして、ＡＦ処理部６２では、ＡＦ用撮像素子の各撮像面により撮影された映像の映像信号を取得し、各々の映像信号に基づいて、ＡＦ用撮像素子の各撮像面により撮影されたＡＦエリア内の映像の焦点評価値が求められる。そして、各撮像面に対する焦点評価値の大小関係を比較することによって、ＡＦエリア内の被写体に対してフォーカスのピント状態（合焦、前ピン、後ピン）が検出される。このように検出されたピント状態の情報を焦点情報としてＣＰＵ６０に与えることによって、ＣＰＵ６０はその焦点情報に基づきフォーカスを合焦位置に設定することができる。

ＡＦ操作装置５０は主にＡＦエリアの位置、大きさ、形状（縦横比）をカメラマンがマニュアル操作で設定するための操作部であり、図２に示すようにフォーカスデマンド２６に組み込まれるＣＰＵ７０、ＡＦ操作部７４、表示処理部７６、タッチパネル制御部７８と、フォーカスデマンド２６とケーブルで接続される図１に示したタッチパネル付きＬＣＤ４０等から構成されている。

ＣＰＵ７０は、ＡＦ操作部７４の操作部材に対する操作又はタッチパネル付きＬＣＤ４０の画面に対するタッチ操作を読み取り、それらの操作に基づいてＡＦエリアの位置、大きさ、形状を決定する。そして、決定したＡＦエリアの範囲を示す情報（ＡＦエリア情報）をレンズ装置１２のＣＰＵ６０にＳＣＩ（シリアル・コミュニケーション・インターフェース）７２、６６を介して送信する。このＡＦエリア情報に従って、上記のようにＣＰＵ６０がＡＦ処理部６２にしているＡＦエリアが設定される。

ＡＦ操作部７４を構成する操作部材を図４に例示する。図４では、ＡＦ操作部７４の操作部材がフォーカスデマンド２６の本体部に配置されており、トラックボール８０、ツマミ（ボリューム）８２、８４、モードスイッチ８６、ＡＦスタートスイッチ８８等が設けられている。尚、符号３０はＭＦによりフォーカスの位置を指定する際に回転操作されるフォーカスノブである。

トラックボール８０は図３に示したＡＦエリア１００（ＡＦ枠１０４）の位置を撮像範囲１０２の範囲内で移動させるための操作部材であり、トラックボール８０の回転方向に対応した方向にＡＦエリア１００の位置が移動するようになっている。尚、トラックボール８０の代わりにジョイスティック等の位置指定用の他の入力操作装置を設けてもよい。

ツマミ８２は、ＡＦエリア１００の大きさを変更するための操作部材であり、ツマミ８２の回転位置を変更すると、中心位置及び縦横比が一定に維持された状態でＡＦエリア１００の大きさがツマミ８２の回転位置に対応した大きさに拡大又は縮小されるようになっている。

ツマミ８４は、ＡＦエリア１００の形状（縦横比）を変更するための操作部材であり、ツマミ８４の回転位置を変更すると、中心位置及び面積が一定に維持された状態でＡＦエリア１００の縦横比がツマミ８４の回転位置に対応した縦横比に変更されるようになっている。

モードスイッチ８６は、ＡＦオフ（ＭＦモード）、モーメンタリモード、及び、連続モードのうち所望のモードを選択するための操作部材であり、各々のモードに対応した３つの位置で切り替えられるようになっている。ＡＦオフを選択した場合には、ＡＦによるフォーカス制御が実行されず、ＭＦによるフォーカス制御が実行させる。即ち、この状態では、レンズ装置１２のＣＰＵ６０は、フォーカスノブ９０の回転位置に対応した位置にフォーカスを移動させる。

モーメンタリモードは、ＡＦスタートスイッチ８８をオンしている間のみＡＦによるフォーカス制御を実行させるモードであり、連続モードは、ＡＦによるフォーカス制御を常時実行させるモードである。

このようなＡＦ操作部７４のトラックボール８０、ツマミ８２、８４を用いたＡＦエリアの設定操作は、モードスイッチ８６により選択されているモードに関係なく、常時行うことができる。但し、誤操作に変更を防止するためＡＦエリアの設定操作を無効（ＡＦエリアの変更を禁止する）ためのスイッチを設けてもよいし、ＡＦオフ（ＭＦモード）のときにはＡＦエリアの変更を禁止してもよい。

一方、図１、図２に示したタッチパネル付きＬＣＤ４０は、カメラマン等の操作者が画面上のタッチ操作によりＡＦエリアの設定操作を行えるようにしたもので、ＡＦ操作部７４でのＡＦエリアの設定操作と比較して、ＡＦエリアの設定操作自体が容易に行えるようになっている。

タッチパネル付きＬＣＤ４０の画面には、例えば、ビューファインダ３６と同様にテレビカメラ１０で現在撮影されている映像と、現在設定されているＡＦエリアの範囲を示すＡＦ枠が表示されるようになっている。ＬＣＤ４０に表示される映像は、表示処理部７６により生成され、その表示処理部７６には、カメラ本体１４の撮像素子により撮影されている映像の映像信号がカメラ本体１４から取り込まれるようになっている。尚、カメラ本体１４の映像出力端子とフォーカスデマンド２６に設けられる映像入力端子とがケーブルで接続されて、カメラ本体１４から出力された映像信号が表示処理部７６に取り込まれるようになっている。

また、表示処理部７６には現在設定されているＡＦエリアの範囲を示す情報がＣＰＵ７０から与えられるようになっており、表示処理部７６は、カメラ本体１４から取り込んだ映像に対して現在設定されているＡＦエリアに対応した位置、大きさ、形状のＡＦ枠の画像を重畳し、その映像をタッチパネル付きＬＣＤ４０に出力する。

タッチパネル制御部７８はタッチパネル付きＬＣＤ４０の画面に対してタッチ（タップ）された位置（座標）を検出し、そのタッチ位置情報をＣＰＵ７０に与える。

ＣＰＵ７０は、タッチパネル制御部７８から与えられるタッチ位置情報に基づいて操作者が行ったＬＣＤ４０の画面上でのタッチ操作（タッチ位置）を取得し、そのタッチ操作に基づいてＡＦエリアの位置、大きさ、形状を決定する。

図５はタッチパネル付きＬＣＤ４０の画面を示した図である。同図において、操作者がＡ点をタッチし、続いてＢ点をタッチすると、ＣＰＵ７０は、Ａ点とＢ点を対角の頂点とする四角形の領域をＡＦエリア１００として決定する。操作者は、画面に表示された撮影映像を見ながらＡＦエリアとして設定したい四角形の領域の対角の頂点の位置をタッチすることによって所望の被写体の位置に所望の大きさ、形状のＡＦエリアを指定することができるようになっている。

尚、このような操作に限らず、どのような方法でＡＦエリアの範囲を指定できるようにしてもよい。例えば、Ａ点を指先でタッチし、そのまま画面をタッチした状態で指先をスライドさせてＢ点で画面から指先を離すことによって、Ａ点とＢ点を対角の頂点とするＡＦエリアを指定できるようにしてもよい。

また、画面の所望の位置を２回連続でタッチ（ダブルタップ）すると、その位置が中心位置となるようにＡＦエリアの位置を移動させるようにしてもよい。

以上のようにＡＦエリアの設定は、ＡＦ操作部７４とＬＣＤ４０のいずれの操作でも行うことができる。ＡＦ操作部７４とＬＣＤ４０のいずれの設定を有効とするかは、例えば、スイッチによって指定できるようにしてもよいし、後に操作が行われた方を有効となるようにしてもよい。

また、上記実施の形態ではＡＦ操作装置５０の一部の構成要素（ＡＦ操作部７４等）がフォーカスデマンド２６に組み込まれている態様を示したが、ズームデマンド２８等の他のコントローラに組み込むようにしてもよいし、他のコントローラとは独立したコントローラとして構成してもよい。また、ＡＦエリアの設定操作を行うための操作部材はどのような構成のものであってもよい。

また、上記実施の形態では、タッチパネル付きＬＣＤ４０がパン棒２２（図１参照）に設置されているが、ＬＣＤ４０はどの位置に設置してもよい。また、タッチパネル付きＬＣＤ４０の代わりにビューファインダ３６にタッチパネルを装着（ビューファインダ３６をタッチパネル付きディスプレイとし）、ビューファインダ３６の画面に対するタッチ操作でＡＦエリアの設定操作をできるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＬＣＤ４０にカメラ１０での撮影映像を表示するようにしたが、レンズ装置１２がＡＦ用撮像素子を備えている場合には、そのＡＦ用撮像素子により撮影された映像をレンズ装置１２から取得してＬＣＤ４０に表示させるようにしてもよい。また、例えば、ビューファインダ３６の画面上の位置（座標）と、ＬＣＤ４０の画面上の位置（座標）とを対応させ、ビューファインダ３６に表示される撮影映像とＡＦエリア（ＡＦ枠）を見ながら、ＬＣＤ４０の画面を操作してＡＦエリアの設定操作を行うようにすれば、ＬＣＤ４０に撮影映像を表示させるものでなくてもよい。

また、上記実施の形態では、ＡＦ操作部７４又はＬＣＤ４０によりＡＦエリアの位置、大きさ、形状を変更可能としたが、ＡＦエリアの範囲として必ずしも、位置、大きさ、形状の全ての要素を変更できるようにしたものでなくてもよい。例えば、位置の変更のみを可能にしたものであってもよい。

図１は、本発明が適用されるテレビカメラシステムの一実施の形態を示した外観図である。 図２は、本発明に係るオートフォーカスシステムの構成を示したブロック図である。 図３は、ＡＦエリア（ＡＦ枠）を示した説明図である。 図４は、ＡＦ操作装置の操作部の構成を示した外観図である。 図５は、タッチパネル付きＬＣＤによるＡＦエリアの設定操作についての説明に使用した説明図である。

符号の説明

１０…テレビカメラ、１２…レンズ装置、１４…カメラ本体、１６…ペデスタルドリー、１８…雲台、２２、２４…パン棒、２６…フォーカスデマンド、２８…ズームデマンド、３０…フォーカスノブ、３６…ビューファインダ、４０…タッチパネル付き液晶ディスプレイ、５０…ＡＦ操作装置、６０、７０…ＣＰＵ、６２…ＡＦ処理部、６４…フォーカス駆動部、７４…ＡＦ操作部、７６…表示操作部、７８…タッチパネル制御部、８０…トラックボール、８２、８４…ツマミ、１００…ＡＦエリア、１０４…ＡＦ枠

Claims (3)

1. 光学系により結像される被写体の範囲のうち、所定のＡＦエリアの範囲内の被写体にピントが合うように前記光学系のフォーカスを自動で制御するオートフォーカスシステムにおいて、
   マニュアル操作による指示に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更するＡＦエリア操作手段であって、タッチパネル付きディスプレイの画面に対するタッチ操作に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更する第１のＡＦエリア操作手段と、前記タッチパネル付きディスプレイ以外の操作部材に対する操作に基づいて前記ＡＦエリアの範囲を変更する第２のＡＦエリア操作手段とからなるＡＦエリア操作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。
2. 前記第１のＡＦエリア操作手段と、前記第２のＡＦエリア操作手段のうち、後に操作されたＡＦエリア操作手段を有効に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。
3. 前記タッチパネル付きディスプレイに前記光学系により結像された被写体像の映像を表示す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。

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