CN100363834C - 自动调焦装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种调焦装置，具有通过拍摄被摄物的图像，提取出从图像传感器获得的作为焦点电压的视频信号的预定频率的分量，并借助于移动单元在光轴方向移动调焦部件来进行调焦。它具有检测快门按钮的半按下和通过半按下设定的全按下的检测装置，和一个控制装置，在检测出半按下的情况下，对应于半按下进行调焦控制，检测出全按下的情况下，按照从检测出半按下后到检测出全按下的时间，对应于半按下使调焦控制为有效或无效。

Description

自动调焦装置及其方法

技术领域

本发明涉及在各种的摄像机上使用的自动调焦装置及自动调焦方法。

背景技术

现有的摄像机的自动聚焦装置普遍采用一种系统，该系统借助于摄像元件把从被摄物的图像经光电变换后得到的视频信号中，检测出图像的清晰度作为AF评价值，控制自动聚焦透镜的位置使该AF评价值为最大，进行调焦。

作为AF评价值，一般利用通过某一频带的带通滤波器提取视频信号的高频分量的电平。这是因为在拍摄通常的被摄物的情况下，随着聚焦透镜位置接近于分量焦点对准位置，高频分量电平增大，因此，设该电平最大的点为聚焦位置。

实际的可拍摄静止图象的摄像机按照如下方式执行AF控制。即，控制聚焦透镜以在摄取静止图像之前的监控过程中平滑地维持焦点对准位置，一旦按下静止图像拍摄的释放开关，控制聚焦透镜快速移动到焦点对准位置。

但是，静止图像拍摄的释放开关具有半按下状态和全按下状态，由于用户按下释放开关的时机的原因，存在有记录模糊的图像的情况。另一方面，为了不拍摄模糊的图像，AF的聚焦时间变长。

发明内容

本发明就是鉴于以上问题点而完成的，其目的在于根据用户的输入，尤其是在拍摄静止图像时的输入执行最佳透镜控制用户，以防止拍摄到模糊图像。

为达到上述目的，提供一种调焦装置，其在拍摄被摄物图像时，提取出从图像传感器获得的视频信号的预定频率的分量作为焦点电压，为使该焦点电压为最大，借助于移动单元在光轴方向移动一个调焦部件来进行调焦。该调焦装置包括：检测包含第一输入状态和通过第一输入状态设定的第二输入状态的两个输入状态的检测装置，在检测出第一输入状态时，对应于第一输入状态进行调焦控制，在检测出第二输入状态时，按照从检测出第一输入状态后到检测出第二输入状态的时间，选择性地使对应于第一输入状态的调焦控制为有效或无效的控制装置。

为达到上述目的，提供一种调焦方法，其在拍摄被摄物图像时，提取出从图像传感器获得的视频信号的预定频率的分量作为焦点电压，为使该焦点电压为最大，借助于移动单元在光轴方向移动调焦部件来进行调焦。该调焦方法包括：检测能够输入包含第一输入状态和通过第一输入状态设定的第二输入状态的两个输入状态的输入单元的第一输入状态；在检测出第一输入状态时，进行对应于第一输入状态的调焦控制；监视第二输入状态；以及在检测出第二输入状态时，按照从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间，对应于第一输入状态调焦控制切换为有效或无效。

本发明的其他特征以及优点，通过参考附图所作的说明将会变得明白。其中，在附图中，对相同或相似的结构附加相同的参照标号。

附图说明

附图包含在说明书中，构成其一部分，表示本发明的实施形式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。

图1是表示用于说明根据本发明的实施方式的摄像机的构成例的框图。

图2是表示本发明的实施方式的自动调焦时的聚焦透镜位置和焦点电压电平的关系的说明图。

图3是表示本发明的实施方式的自动调焦时与主AF处理相关的流程图。

图4是表示本发明的实施方式的自动调焦时的微步驱动动作时的流程图。

图5是表示本发明的实施方式的自动调焦时的聚焦透镜动作的经过时间的图。

图6是表示本发明的实施方式的自动调焦时与爬山操作相关的流程图。

图7是表示本发明的实施方式的自动调焦时的聚焦透镜位置和评价值的关系的说明图。

图8是表示在拍摄静止图像时与一般的AF动作相关的流程图。

图9是表示本发明的实施方式的静止图像AF处理时的流程图。

图10是表示本发明的实施方式的静止图像拍摄时的AF动作的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施形式进行详细说明。

首先，说明本发明的实施方式的可拍摄静止图像的摄像机的构成图。在图1中，标号101为固定的第一透镜组，标号102为进行变焦的变焦透镜，标号103为光圈，标号104为固定的第二透镜组，标号105是兼备调焦功能，和补偿由变焦产生的聚焦面移动的所谓补偿功能的透镜(以下称为聚焦透镜)，标号106为CCD等的摄像元件(以下，虽写为『CCD』，但不局限于CCD)，标号107为对CCD106的输出采样并调整其增益的相关双采样/自动增益控制器(CDS/AGC)。标号108是摄像机信号处理电路，用于处理从CDS/AGC107的输出信号，CDS/AGC107用于与后面所述的静止图像记录装置109兼容的信号。标号109是使用了半导体存储器的静止图像记录装置。

标号110是使聚焦透镜105移动的驱动器的透镜电机，标号111是借助于从后面所述的AF微机113的信号来驱动电机110的透镜驱动器。标号112是从CDS/AGC107的输出信号中提取用于焦点检测的高频率分量的AF评价值处理电路，标号113是基于AF评价值处理电路的输出信号，控制驱动器111，驱动聚焦透镜105，同时，随着静止图像释放开关114的输入切换AF控制的AF微机。

标号114是静止图像释放开关，是根据用户的按下程度能检测出两个(半按下，全按下)状态。在这种场合，如果按下释放开关114，一定是先检测出第一状态(以下，称为半按下状态)，其次，检测出第二状态(以下，称为全按下状态)。115是监视器装置，显示摄像机信号处理电路的输出信号，用于监视拍摄景象。

在如图1所示的构成的摄像机系统，为了聚焦监视的图像，AF微机113移动聚焦透镜105进行自动调焦使AF评价值处理电路112的输出信号电平保持为最大(参照图2)。然后，根据释放开关114的按下程度，检测出是半按下状态时，AF微机113执行用于静止图像拍摄的AF操作，以搜索聚焦点，并控制聚焦透镜105停止在聚焦点位置。另一方面，当检测出是全按下状态时，AF微机113停止聚焦透镜105，向静止图像记录装置109发出记录命令。此时，用户聚焦调整后想拍摄被摄物的静止图像时，半按下释放开关114等待AF的聚焦也行，想立即拍摄的场合全按下也可。

下面参照图3～图7描述本实施方式的AF微机113进行AF控制监视图像。

图3说明监视用AF处理的全部动作。步骤S301表示处理的开始。步骤S302进行微步驱动动作，判断是否到达聚焦点，如果没有到达聚焦点的话确定在哪一个方向有聚焦点。关于此处进行的详细动作将在后面参照图4作说明。

如果在步骤S303确定，在步骤S302达到的是焦点对准的位置，流程前进到步骤S309，开始将在后面所述的焦点对准·再驱动判定处理。如果在步骤S302没有到达焦点对准的位置，进入步骤S304。如果在步骤S304判断出，在步骤S302判断出的方向，进入步骤S305，进行爬山驱动控制。否则，返回步骤S302，继续进行微步驱动动作。在步骤S305，朝评价值增大的方向使聚焦透镜经历高速爬山驱动控制。关于此处进行的详细动作将在后面参照图6作说明。

如果在步骤S306判定在步骤S305的评价值超过峰值，进入步骤S307。否则，返回步骤S305，继续进行爬山驱动动作。在步骤S307，聚焦透镜朝爬山驱动操作中评价值是峰值的聚焦透镜位置返回。如果在步骤S308判定，在步骤S307聚焦透镜返回到与峰值评价值相对应的聚焦透镜位置，返回步骤S302，再次进行微步驱动动作。如果在步骤308判定，在步骤S307聚焦透镜没有返回到与峰值评价值相对应的聚焦透镜位置，返回步骤S307，继续进行返回峰值位置的动作。

再而，说明关于步骤S309开始的焦点对准·再驱动判定处理。在步骤S309，如后所述存储在步骤S302的微步驱动中取得的在焦点对准位置处的AF评价值。在步骤S310取得最新的AF评价值。在步骤S311，在步骤S309存储的AF评价值与在步骤S310取得最新的AF评价值作比较，判断AF评价值的变动是否大。如果AF评价值变动很大的话，可以认为是由被摄物位置的变化或者拍摄对象的变化引起焦点位置变化而返回步骤S302，再开始微步驱动动作。如果AF评价值没有发生变化，进入步骤S312。在步骤S312，停止聚焦透镜105，继续进行焦点对准·再驱动判定处理。

其次，基于图4说明微步驱动动作。步骤S401表示处理的开始。步骤S402取得从AF评价值处理电路112得来的AF评价值。如果在步骤S403判定，步骤S402取得的评价值如果比上次的评价值小则进入步骤S404。否则进入步骤S405。在步骤S404，沿和上次驱动操作的相反方向驱动聚焦透镜105一个预定量。另一方面，在步骤S405，沿和上次驱动操作的相同方向驱动聚焦透镜一个预定量。如果在步骤S406判定，连续地检测到预定次数的聚焦透镜105的驱动方向相同时，进入步骤S410，否则，进入步骤S407。

在步骤S407，判断聚焦透镜在同一区域是否重复往返预定的次数，如果是重复往返的话，进入步骤S409，否则，进入步骤S408，结束此次处理。在步骤S410如果完成方向判断的话，结束处理。在这种情况下，在上述的图3的处理，步骤S303是NO，在步骤S304是YES，处理进入步骤S305执行爬山驱动操作。另一方面，在步骤S409判断检测到焦点对准点，结束处理。这种情况下，在上述的图3所示的处理中，步骤S303是YES时，处理进入步骤S309及其以后步骤，执行焦点对准·再驱动判定处理。

图5是表示本发明的实施方式的自动调焦时的聚焦透镜动作的经过时间的图。此处，在A期间对应于集聚在CCD上的电荷的评价值A以时间T_A取得，在B期间对应于集聚在CCD上的电荷的评价值B以时间T_B取得。在时间T_B比较评价值A和B，如果是A＜B则与上次的聚焦透镜驱动方向同方向地移动聚焦透镜105，另一方面，如果是A＞B则反方向地移动。

其次，利用图6说明爬山驱动动作。步骤S601表示处理的开始。在步骤S602从AF评价值处理电路112得到AF评价值。如果在步骤S603判定，在步骤S602取得的AF评价值如果比上次的评价值大，则进入步骤S604。在步骤S602取得的AF评价值如果比上次的评价值小，则进入步骤S606。在步骤S604，朝和上次驱动操作的相同方向按预定的速度驱动聚焦透镜105一个预定量，结束此次的处理，进入图3的步骤S306。在这种情况下，由于在步骤S306为NO，返回步骤S305重复图6的处理。

另一方面，如果在步骤S606判定，评价值在超过峰值后没有减小的话，进入步骤S607。评价值如果超过峰值减小的话，结束此次的处理，进入图3的步骤S306。在这种情况下，步骤S306因为是YES，进入步骤S307。另一方面，在步骤S607，沿和上次驱动操作的相反方向按预定的速度驱动聚焦透镜105，结束此次的处理，进入图3的步骤S306。在这种场合，步骤S306成为NO，返回步骤S305重复图6的处理。

参照图7，说明上述步骤S606判断的聚焦透镜动作。此处，A超过峰值以后减小(在步骤S606是YES)，判定发现焦点对准点而结束爬山驱动动作，在步骤S307和步骤S308聚焦透镜105返回到AF评价值的峰顶位置后，返回步骤S302进行微步驱动动作。另一方面，因为B评价值减小没有超过峰值(在步骤S606是NO)，判定透镜以错误的方向驱动，反转驱动方向，继续进行爬山驱动动作。

如上所述，在重复进行焦点对准·再驱动判定→微步驱动→爬山驱动→微步驱动→焦点对准·再驱动判定中，移动聚焦透镜105。然后，摄像机的AF微机113控制使AF评价值始终为最大，维持监视画面的焦点对准状态。

另一方面，根据静止图像拍摄时的AF动作的一个例子，按照静止图像拍摄的释放开关114的操作状态，聚焦透镜105或者停止在该时刻的位置，或者进行一次用于焦点对准位置的搜索后停止在峰值位置。关于此一般的动作例参照图8进行说明。此处理也是由AF微机113进行处理。步骤S801表示处理开始。步骤S802进行上述的监视AF处理。

在步骤S803，监视释放开关114，如果是全按下则进入步骤S808及其以后的处理，在步骤S808在当前的位置停止聚焦透镜105，结束AF处理。如果不是全按下，则进入步骤S804。在步骤S804判断是否是半按下状态，如果是半按下状态，则进入步骤S805。在步骤S805判断在预定时间内半按下状态是否持续(用户真正是打算半按下，还是在打算全按下的半途中)，如果是半按下，则进入步骤S806，实施静止图像AF处理。另一方面，如果不是半按下，或者在预定的时间内没有持续，则返回步骤S802，继续进行监视AF处理。在步骤S807，判断是否在静止图像AF处理时检测出焦点对准点，如果检测出焦点对准点则进入步骤S808，停止AF控制，结束处理。

其次，图9的处理是说明图8的步骤S806的静止图像AF处理。步骤S901表示处理的开始。步骤S902判断聚焦透镜105是否是停止，如果是停止则进入步骤S903。步骤S903朝极近侧移动聚焦透镜105，完成此次的处理。

如果在步骤S902判定聚焦透镜105正在移动，则进入步骤S905，判定聚焦透镜105在朝极近侧移动中。如果在步骤S905判定聚焦透镜105朝极近侧移动，进入步骤S906。步骤S906监视AF评价值，如果是减小的话进入步骤S907。在步骤S907聚焦透镜105开始朝无限远侧移动，完成此次的处理。在步骤S906判定AF评价值如果没有减小，不再进行任何处理直接完成此次的处理。

如果在步骤S905判定聚焦透镜105朝无限远侧移动，进入步骤S908。在步骤S908监视AF评价值的变化，AF评价值如果超过峰顶则进入步骤S909。在步骤S909，聚焦透镜移动并停止在步骤S908检测出AF评价值的峰顶的位置，完成静止图像AF处理。如果在步骤S908判定AF评价值没有超过峰顶，不再进行任何处理，直接完成此次的处理。按照这样能高速地找出AF评价值的峰值。

这样在拍摄前的监视过程中，控制聚焦透镜来连续地维持焦点对准状态。随后，按下释放开关114，控制聚焦透镜105来高速地达到焦点对准位置，进行适合各种场面的AF控制。

此处，只有在半按下状态之后，才能检测出用于拍摄静止图像拍摄的释放开关114的全按下状态。因此如果检测出半按下状态后立即开始AF搜索动作，接着全按下状态的场合就会记录下模糊不清的图像。在此处，检测出半按下状态后等待预定的时间，确认不是全按下状态后开始AF搜索动作为好，但是，检测出半按下状态后不能立即开始AF搜索动作，AF的焦点对准时间变长。

关于本发明的摄像机微机的控制，用图10作详细地说明。此处理由AF微机113处理。步骤S1001表示处理的开始。步骤S1002是上述监视AF处理。步骤S1003监视释放开关114，如果不是半按下状态，则返回步骤S1002，继续进行监视AF处理。如果是半按下状态，转移到步骤S1004。在步骤S1004，向AF微机113的存储器记录当前的聚焦透镜位置。

其次，在步骤S1005执行已经说明的静止图像AF处理。步骤S1006判断是否时全按下，如果不是全按下则进行步骤S1007。在步骤S1007判断是否检测出焦点对准点，如果没有检测出焦点对准点则返回步骤S1005，继续进行静止图像AF处理。如果检测出焦点对准点则进入步骤S1008，停止AF处理。

如果在步骤S1006判定是全按下进入步骤S1010，判断在半按下后是否经过了事先预定的时间。此预定的时间根据将释放按钮按到全按下位置时作为半按下状态而检测的时间通过实验而确定。如果没有经过预定的时间，判定用户原来想全按下，开始按下释放开关114时的聚焦透镜位置是最合适的位置，所以聚焦透镜返回到在微机113内存储的聚焦透镜位置。另一方面，在经过预定的时间或更多之后如果释放开关114被按下到其全按下位置，判定用户是想取得当前的图像，在当前的聚焦透镜位置停止聚焦透镜105。

这样，对应静止图像拍摄的释放开关114，检测出半按下后可以立即开始AF搜索动作，所以能缩短AF的焦点对准时间。另一方面，在半按下后的预定的时间内检测出全按下的情况下，判断为原来想全按下，聚焦透镜105返回到AF处理开始时保存的聚焦透镜位置。由此，根据检测出全按下途中的半按下状态，错误地进行AF搜索，在搜索中获得模糊不清的图像的情况都不存在。因此，可以记录正确合适的图像，同时，可以有效地缩短拍摄时间。

本发明并不限于上述实施形式，在不脱离本发明的精神和范围内可以进行各种变更和修正。因此，为了公开本发明的范围，附加以下的权利要求。

Claims (7)

1.一种调焦装置，其通过在拍摄被摄物的图像时提取出从图像传感器获得的视频信号的预定频率的分量作为焦点电压，并借助于移动单元在光轴方向移动调焦部件以使焦点电压最大来进行调焦，其特征在于，包括：

检测包含第一输入状态和通过第一输入状态设定的第二输入状态的两个输入状态的检测装置，

控制装置，用于在检测出第一输入状态时，进行对应于第一输入状态的调焦控制，在检测出第二输入状态时，按照从检测出第一输入状态后到检测出第二输入状态的时间，选择性地使对应于第一输入状态的调焦控制为有效或无效。

2.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于：

还包括存储装置，

其中，当检测出第一输入状态时，上述控制装置将此时的调焦部件的位置保存在上述存储装置，同时，进行对应于第一输入状态的调焦控制，并且当检测出第二输入状态时，在从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间没有超过预定的时间的情况下，使对应于第一输入状态的调焦控制为无效，向保存在上述存储装置内的调焦部件的位置处移动调焦部件。

3.根据权利要求2所述的调焦装置，其特征在于：

当从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间超过了预定的时间时，上述控制装置使对应于第一输入状态的调焦控制为有效，在检测出第二输入状态时的调焦部件的位置处停止移动调焦部件。

4.一种调焦方法，其通过在拍摄被摄物的图像时提取出从图像传感器获得的视频信号的预定频率的分量作为焦点电压，并借助于移动单元在光轴方向移动调焦部件以使焦点电压最大来进行调焦，其特征在于，包括如下步骤：

监视能够输入包含第一输入状态和通过第一输入状态设定的第二输入状态的两个输入状态的输入单元的第一输入状态，

在检测出第一输入状态时，进行对应于第一输入状态的调焦控制，

监视第二输入状态，

在检测出第二输入状态时，按照从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间，有选择地使对应于第一输入状态的调焦控制为有效或无效。

5.根据权利要求4所述的调焦方法，其特征在于：

在检测出第一输入状态时，保存此时的调焦部件的位置，

当从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间没有超过预定的时间时，使对应于上述第一输入状态的调焦控制为无效，向上述保存的调焦部件的位置处移动调焦部件。

6.根据权利要求5所述的调焦方法，其特征在于：

当从检测出第一输入状态到检测出第二输入状态的时间超过预定的时间时，使对应于上述第一输入状态的调焦控制为无效，在检测出第二输入状态时的调焦部件的位置处停止调焦部件。

7.一种图像拍摄装置，具有拍摄被摄物的图像并输出图像信号的图像传感器，和根据权利要求1所述的调焦装置。

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