CN100405207C

CN100405207C - 调焦装置、摄像装置、调焦方法

Info

Publication number: CN100405207C
Application number: CNB031033601A
Authority: CN
Inventors: 保田仁志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: USRE43504E1; JP2003215430A; CN1434342A; US20030169457A1; US7593052B2; JP3720766B2

Abstract

本发明提供一种调焦装置，即使在慢速快门的状况下，也能够消除在现有那样的对焦点的前后焦点位置不确定的不合适的状况，准确地将焦点调节到对焦点。为达到此目的，电视摄像机的摄像控制微机(114)在快门速度是1/60秒、1/30秒、1/15秒的各种场合，按照手动聚焦转盘(115)的旋转角决定在聚焦透镜(105)的1个场期间的驱动量，并在只与所决定的驱动量、以及与所检测出的手动聚焦转盘(115)的旋转方向相应的方向上通过聚焦补偿透镜驱动器(107)和聚焦补偿透镜马达(106)进行驱动聚焦透镜(105)的控制。

Description

调焦装置、摄像装置、调焦方法

技术领域

本发明涉及调焦装置、摄像装置、调焦方法、调焦装置的控制程序及存储媒体，更详细地说，涉及在各种电视摄像机等中使用的手动焦点调节，尤其涉及在慢速快门时做到能准确地进行手动焦点调节的调焦装置、摄像装置、调焦方法、调焦装置的控制程序及存储媒体。

背景技术

直到现在，对电视摄象机而言，记录依靠摄像元件对被摄物体像进行光电变换后所得到的标准电视信号的方式还是主流。所述光电变换通常是在标准电视信号的垂直同步信号的周期(场周期)的1周期时间内进行的。但是，往往在预定的场周期内不能确保充分的曝光时间，从而使画面变得暗淡。因此，尤其在低照度下，通过考虑光电变换时的定时的同时使用图象存储器，使摄像元件的曝光时间变得比1个场周期更长的、所谓慢速快门的技术正在被实用化。

图1示出并详细地说明实际的电视摄象机的构成。101是固定的第1组透镜，102是进行变倍的变倍透镜，103是光阑，104是固定的第2组透镜，105是兼备校正与变倍相应的焦点面的移动的功能和焦点重合的功能的聚焦补偿透镜(以下，称做聚焦透镜)。106是作为用来使聚焦透镜105移动的激励器的聚焦补偿透镜马达，107是按照来自后述的控制摄像机的微型计算机(以下称做微机)114的信号驱动聚焦补偿透镜马达106的聚焦补偿透镜驱动器。108是作为摄像元件的CCD，109是驱动CCD108的CCD驱动电路。110是摄像机信号处理电路，并处理使来自CCD108的输出信号变成与后述的记录装置112对应的信号。

111是图象存储器，根据需要存储来自摄像机信号处理电路110的图象信号，并将所存储的信号输出到后述的记录装置112。112是记录装置，在每一个场周期记录图象存储器111的输出信号。现在，磁带通常作为记录媒体被使用。113是显示装置，显示图象存储器111的输出。114是摄像控制微机，在控制CCD驱动电路109、摄像机信号处理电路110的同时，根据后述的手动聚焦转盘115的输入将用来驱动聚焦透镜105的信号送到驱动器107。115是手动聚焦电位器，它被构成为将构件的旋转运动变换成电信号后输入到摄像控制微机114。

在如图1那样构成的电视摄像机系统中，摄像控制微机114控制CCD驱动电路109、摄像机信号处理电路110后生成图象信号，另一方面根据手动聚焦度转盘115的输入将用来驱动聚焦透镜105的信号送到聚焦补偿透镜驱动器107。

接着，说明关于电视摄像机系统的慢速快门控制。通常，在场周期内CCD驱动电路让CCD108进行光电变换。但是，在低照度下，如图2所示那样，经过多个场在CCD108中曝光后，进行光电变换，并在摄像机信号处理电路110中将它的输出进行信号处理后，将图象信号存储在图象存储器111中，之后，在场周期内从存储器111读出图象信号后输出到记录装置112中。因此，图象虽然只在每隔多个场周期内变化，但能够得到明亮的图象。此外，在图2中附加圆圈数字的部分表示各图象。

最后，说明关于电视摄像机系统的手动聚焦控制。摄像控制微机114将手动聚焦转盘115的旋转运动变换成电信号后读出，为了与相当于手动聚焦转盘115的旋转量的电信号的变化成比例，通过将用来驱动聚焦透镜105的信号送到聚焦补偿透镜驱动器107，进行手动聚焦控制。摄影者通过一边看显示装置113的显示内容，一边操作手动聚焦转盘115，就能够进行手动聚焦操作。

图5表示这时的摄像控制微机114的控制。该处理被控制以便在1个场中从步骤S501开始后又返回到步骤S501。在步骤S501中，检测在1个场期间的手动聚焦转盘115的旋转方向、旋转角度。在步骤S502中，根据手动聚焦转盘115的旋转角决定聚焦透镜105的1个场期间的驱动量。在步骤S503中，在只与在上述步骤S502中决定的驱动量、以及与在上述步骤S501中检测出的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。这样，就能进行手动聚焦控制。

但是，在上述现有例子中存在以下那样的问题。在慢速快门时，由于图象信号被更新的周期变长，在摄影者看到与手动聚焦操作对应的图象之前需要时间，故在输出对焦状态的图象时，聚焦透镜已经越过对焦位置。因此，摄影者发觉，即使在相反方向进行手动聚焦操作，也存在聚焦透镜反复越过对焦位置，在对焦点的前后焦点位置不确定的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而形成的，其目的在于提供一种调焦装置、摄像装置、调焦方法、调焦装置的控制程序以及存储媒体，即使在慢速快门的状况下，也能消除在现有那样的对焦点的前后焦点位置不确定的不合适状况，并准确地将焦点调节到对焦点。

为达到上述目的，若依据本发明的第1方案，一种调焦装置，其特征在于，它具有进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的焦点调节设备，以及根据摄像设备将经由所述摄像光学系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度的变更设备。

另外，若依据本发明的第2方案，一种调焦装置，其特征在于，它具有进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的焦点调节设备，以及根据摄像设备将经由所述摄像系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的时间的变更设备。

另外，若依据本发明的第3方案，一种进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的调焦方法，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度。

另外，若依据本发明的第4方案，一种进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的调焦方法，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动的时间。

另外，若依据本发明的第5方案，一种进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的调焦装置的控制程序，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度。

另外，若依据本发明的第6方案，一种进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的调焦装置的控制程序，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统受光的被摄物体图像变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动的时间。

除以上所说明的特征外，从后述的本发明的优先实施例的说明本发明的其它目的和优点对精通该技术的人员将显而易见。在该说明中，对附图形成参考标记，该标记构成附图的一部分，并描述本发明的一个例子。但是这样的例子并不将本发明的各种实施例排斥在外，因此，参考标记被形成给权利要求说明书，权利要求说明书跟在用来确定本发明的范围的该说明的后面。

附图说明

图1是表示涉及本发明的第1、第2实施形态的电视机的构成的方框图。

图2是表示涉及第1、第2实施形态的电视机的CCD的电荷、CCD的输出、摄像机的信号处理电路、图象存储器的输出、记录装置的记录和聚焦透镜之间的位置的关系的说明图。

图3是表示涉及第1实施形态的电视摄像机的摄像控制微机的控制程序的流程图。

图4是表示涉及第2实施新该的电视摄像机的摄像控制微机的控制程序的流程图。

图5是表示涉及现有例子的电视摄像机的摄像控制微机的控制程序的流程图。

具体实施方式

首先说明本发明的实施形态的概要。

本发明的实施形态，在电视摄像机中，通过按照在规定的周期将光学图象变换成电信号的光电变换的周期，变更移动聚焦透镜的控制(变更使聚焦透镜的每单位时间的移动量，变更聚焦透镜的控制周期)，在将摄像元件的曝光时间延长比1个场周期更长的慢速快门时，使聚焦透镜的移动速度变慢，在焦点已对准的图象被输出时防止聚焦透镜越过焦点已对准的位置，并消除即使在现有那样的慢速快门时，摄影者发觉后在相反方向进行手动聚焦操作也会反复越过对焦位置，在对焦点的前后焦点位置不确定这样的不合适状态，准确地将焦点调整到对焦点。

以下，根据附图详细说明本发明的实施形态。

[第1实施形态]

图1是表示涉及本发明的第1实施形态的电视摄像机的构成的方框图。电视摄像机具备固定的第1组透镜101、变倍透镜102、快门103、固定的第2组透镜104、聚焦补偿透镜(以下，称做聚焦透镜)105、聚焦补偿透镜马达106、聚焦补偿透镜驱动器107、CCD108、CCD驱动电路109、摄像机信号处理电路110、图象存储器111、记录装置112、显示装置113、摄像控制微机114、以及手动聚焦转盘115。

由于第1实施形态的电视摄像机的基本构成与现有例子相同，因此构成的详细说明让给现有例子。在第1实施形态中，为简单起见，将记录对电视摄像机中的被摄物体图象进行光电变换后所得到的标准电视信号的电视方式规定为NTSC(National Television SystemCommittee(全国电视体制委员会)，场周期/1/60秒)，并将快门速度只限定在1/60秒、1/30秒(2个场)、1/15秒(4个场)的情况进行说明，但是场周期不同，或只要快门速度是场周期的整数倍的时间，快门速度即使是多少个也没有关系。

接着，一边参照图1、图2、图3，一边说明关于如上述所构成的第1实施形态的电视摄像机的动作。此外，在图3的流程图中表示的处理根据电视摄像机的摄像控制微机114存储在电视摄像机内部的控制程序或从电视摄像机外部供给的控制程序实行。

在图3的流程图中表示的处理被控制以便在1个场中从步骤S301开始，然后返回到步骤S301。首先，在步骤S301中，摄像控制微机114在1个场期间检测手动聚焦转盘115的旋转方向、旋转角度。接着，在步骤S302中，摄像控制微机114判断快门速度是否是1/60秒，若快门速度是1/60秒，程序就向步骤S303前进，若快门速度不是1/60秒，就向步骤S305前进。

在快门速度是1/60秒的场合，在步骤S303中，摄像控制微机114按照手动聚焦转盘115的旋转角度决定聚焦透镜105的1个场期间的驱动量。即，在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘105的旋转角度×α(α：换算系数(常数))。接着，在步骤S304中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S303所决定的驱动量、以及与上述步骤S301所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。

另一方面，在快门速度不是1/60秒的场合，在步骤S305中，摄像控制微机114判断快门速度是否是1/30秒，若快门速度是1/30秒，就向步骤S306前进，若快门速度不是1/30秒，就向步骤S307前进。

在快门速度是1/30秒的场合，在步骤S306中，摄像控制微机114按照手动聚焦转盘115的旋转角度决定以便使聚焦透镜105的1个场期间的驱动量变成上述步骤S303中的驱动量的1/2的驱动量。即，成为在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘115的旋转角度×α×1/2。接着，在步骤S304中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S306所决定的驱动量、以及与上述步骤S301所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。

另一方面，在快门速度不是1/30秒的场合，在本实施形态中，由于快门速度变成1/15秒，因此，在步骤S307中，摄像控制微机114决定以便按照手动聚焦转盘115的旋转角度使聚焦透镜105的1个场期间的驱动量变成上述步骤S303中的驱动量的1/4的驱动量。即，变成在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘115的旋转角度×α×1/4。接着，在步骤S304中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S307所决定的驱动量、以及与上述步骤S301所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。

如以上所说明的那样，若依据本发明的第1实施形态，为了按照光电变换周期进行决定在聚焦透镜的1个场期间的驱动量的控制，如图(b)所示那样，由于在慢速快门时能够实现适合于其快门速度的最佳的大约1个场的手动聚焦的移动量，因此比图(a)所示那样的通常的快门速度更能够减小聚焦透镜105的移动量。从而，可消除象现有那样，在焦点合适的图象被输出时，聚焦透镜已经越过焦点合适的位置，摄影者发觉后在相反方向进行手动聚焦操作，也会反复越过对焦位置，在对焦点的前后焦点不确定那样的不合适状况，起到能准确地将焦点调节到对焦点的效果。

[第2实施形态]

涉及本发明的第2实施形态的电视摄像机与第1实施形态相同，具备固定的第1组透镜101、变倍透镜102、快门103、固定第2组透镜104、聚焦补偿透镜(以下称做聚焦透镜)105、聚焦补偿透镜马达106、聚焦补偿透镜驱动器107、CCD108、CCD驱动电力109、摄像机信号处理电路110、图象存储器111、记录装置112、显示装置113、摄像控制微机114、以及手动聚焦转盘115(参照图1)。

第2实施形态的电视摄像机的基本构成与现有例子相同，因此构成的详细说明让给现有例子。在第2实施形态中，为简单起见，将记录对电视摄像机中的被摄物体图象进行光电变换后得到的标准电视信号的电视方式假定为NTSC(场周期1/60秒)，并只限于1/60秒、1/30秒(2个场)、1/15秒(4个场)说明快门速度，但场周期不同，或只要快门速度是场周期的整数倍的时间，快门速度即使是多少也没有关系。

接着，一边参照图1、图2、图4，一边详细说明关于如上述构成的第2实施形态的电视摄像机的动作。此外，在图4的流程图中表示的处理根据电视摄像机的摄像控制微机114存储在电视摄像机内部的控制程序或从电视摄像机外部供给的控制程序实行。

在图4的流程图中表示的处理被控制使得在1个场中从步骤S401开始，然后又返回到步骤S401。首先，在步骤S401中，摄像控制微机114在1个场期间检测手动聚焦转盘115的旋转方向、旋转角度。接着，在步骤S402中，摄像控制微机114判断快门速度是否是1/60秒，若快门速度是1/60秒，就向步骤S403前进，若快门速度不是1/60秒，就向步骤S405前进。

在快门速度是1/60秒的场合，在步骤S403中，摄像控制微机114按照手动聚焦转盘115的旋转角决定在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量。即，变成在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘115的旋转角×α(α：换算系数(常数))。接着，在步骤S404中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S403所决定的驱动量、以及与上述步骤S401所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。

另一方面，在快门速度不是1/60秒的场合，在步骤S405中，摄像控制微机114判断快门速度是否是1/30秒，若快门速度是1/30秒，就向步骤S406前进，若快门速度不是1/30秒，就向步骤S407前进。

在快门速度是1/30秒的场合，在步骤S406中，摄像控制微机114是否是光电变换的定时的判别，若已判别是光电变换的定时的场合，就向步骤S407前进，并按照手动聚焦转盘115的旋转角决定在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量。即，变成在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘105的旋转角×α。接着，在步骤S404中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S407所决定的驱动量和与上述步骤S401所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的方向上驱动聚焦透镜105。另一方面，摄像控制微机114在判别不是光电变换的定时的场合，不驱动聚焦透镜105，而返回到上述步骤S401。

另一方面，在快门速度不是1/30秒的场合，在本实施形态中，由于快门速度变成1/15秒，因此在步骤S408中，摄像控制微机114进行光电变换的定时的判别，在已判别是光电变换的定时的场合就向步骤S409前进，并按照手动聚焦转盘115的旋转角决定在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量。即，变成在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量＝手动聚焦转盘115的旋转角×α。接着，在步骤S404中，摄像控制微机114通过聚焦补偿透镜驱动器107和聚焦补偿透镜马达106在只与上述步骤S409所决定的驱动量和与上述步骤S401所检测出的手动聚焦转盘115的旋转方向相应的的方向上驱动聚焦透镜105。另一方面，摄像控制微机114在判别不是光电变换的定时的场合，不驱动聚焦透镜105，而返回到上述步骤S401。

如以上所说明的那样，若依据本发明的第2实施形态，为了按照光电变换周期进行决定在聚焦透镜105的1个场期间的驱动量的控制，如图2(c)所示那样，在慢速快门时能够在适合其快门速度的最佳驱动周期中实现手动聚焦，因此比如图2(a)所示那样的通常的快门速度更能减小聚焦透镜105的移动量。从而，可消除如现有那样，在焦点已适合的图象被输出时，聚焦透镜已越过焦点合适的位置，摄影者发觉，即使在相反方向进行手动聚焦操作，也会反复越过对焦位置，在对焦点的前后焦点位置不确定那样的不合适的状况，并起到能准确地将焦点调节到对焦点的效果。

[其它实施形态]

在第1和第2实施形态中，把电视摄像机作为图1所示那样的构成，将这种场合作为例子举出，但本发明不受此限制，摄像光学系统、驱动系统、控制系统、记录系统、以及显示系统的构成可以假定为任意的构成。

在第1和第2实施形态中，以电视摄像机单体的场合作为例子举出，但本发明不受此限制，也可以适用与可通信地连接本发明的电视摄像机、以及例如液晶显示器等显示装置和个人计算机等信息处理装置的系统。

此外，本发明既可适用于由多个设备构成的系统，也适合于由1个设备构成的装置。不言而喻，通过将存储了实现上述实施形态的功能的软件的程序代码的存储媒体等媒体供给系统或装置，该系统或装置的计算机(或者CPU和MPU)读出并执行存储在存储媒体等媒体中的程序代码，也能够实现本发明。

在这种场合，结果，从存储媒体等媒体读出的程序代码本身将实现上述的实施形态的功能，并且，存储该程序代码的存储媒体等媒体将构成本发明。作为用来供给程序代码的存储媒体等媒体，例如，能够使用软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM、或经由网络的下载等。

另外，通过执行计算机读出的程序代码，不仅实现上述的实施形态的功能，而且根据该程序代码的指示，在计算机上运行的OS等能进行实际处理的一部分或全部，不言而喻，通过这样的处理，在实现上述实施形态的功能的场合，也包含在本发明中。

此外，不言而喻，从存储媒体等媒体读出的程序代码在被写入插入在计算机中的功能扩展板和被连接到计算机的功能扩展单元中具备的存储器之后，根据该程序代码的指示，在该功能扩展板和功能扩展单元中具备的CPU等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理，在上述实施形态的功能被实现的场合，也包含在本发明中。

如以上说明的那样，若依据上述的实施形态，即使在将使被摄物体图象变换成图象信号的摄像设备的曝光时间延长得比1个场周期更长的慢速快门的状况下，也可消除通过手动聚焦操作在焦点已合适的图象被输出时，聚焦透镜已越过焦点合适的位置，摄影者发觉后在相反方向上进行手动聚焦操作也会反复越过对焦位置，在对焦点的前后焦点位置不确定那样的不合适状况，因此，起到能准确地将焦点调节到对焦点的效果。

本发明不限于上述的实施形态，并且在本发明的精神和范围内可以作各种变更和修改。因此，为了将本发明的范围公之于众，形成以下的权利要求书。

Claims

1.一种调焦装置，其特征在于具有：进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的焦点调节设备；以及根据摄像设备将经由所述摄像光学系统而受光的被摄物体图象变换成图象信号的周期，变更所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度的变更设备。

2.如权利要求1记载的调焦装置，其特征在于，所述变更设备根据所述摄像设备将被摄物体图象变换成图象信号的周期变长的状况，使所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度变慢。

3.如权利要求1记载的调焦装置，其特征在于，具有显示通过所述摄像设备而周期地变换的图象信号的显示设备。

4.如权利要求1记载的调焦装置，其特征在于，所述焦点调节设备以与手动操作构件的操作速度对应的驱动速度进行焦点调节驱动。

5.一种调焦装置，其特征在于具有：进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动的焦点调节设备；以及根据摄像设备将经由所述摄像光学系统而受光的被摄物体图象变换成图象信号的周期，变更所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的时间的变更设备。

6.如权利要求5记载的调焦装置，其特征在于，所述变更设备根据所述摄像设备将被摄物体图象变换成图象信号的周期变长的状况，缩短所述焦点调节设备的与所述手动操作对应的时间。

7.一种摄像装置，其特征在于，装载权利要求1记载的调焦装置。

8.一种调焦方法，进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统而受光的被摄物体图象变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动速度。

9.一种调焦方法，进行与手动操作对应的摄像光学系统的焦点调节驱动，其特征在于，根据摄像设备将经由摄像光学系统而受光的被摄物体图象变换成图象信号的周期，变更与所述手动操作对应的焦点调节驱动的时间。