CN102104733B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像设备及其控制方法。所述摄像设备包括：检测器，用于基于通过使调焦透镜在光轴方向上进行往复运动而从摄像装置的输出信号产生的焦点信号来检测对焦方向；以及调焦控制器，用于通过在对焦方向上移动调焦透镜来提供调焦。调焦控制器将在移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅设置为小于在不移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。

Description

摄像设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及诸如数字照相机和数字摄像机的摄像设备中的调焦(控制方法)。
背景技术
已知基于通过处理来自在摄像设备中的摄像装置的输出信号而获得的图像的锐度(AF评价值)来进行自动调焦，以下将该自动调焦称为“TV-AF”。在该TV-AF中，摆动被用于寻找对焦方向，之后在对焦方向上进行登山驱动。在摆动时，调焦透镜以预定周期在光轴方向上进行微小往复运动，并且调焦透镜的往复运动的中心在AF评价值增大的方向上移动(日本特开2005-121819)。
然而，随着摄像装置近来的小型化，当诸如步进马达的具有有限停止分辨率的马达用于摆动时，存在调焦透镜的移动表现在图像上的问题。
发明内容
本发明提供了一种可以使得调焦透镜的移动不明显的摄像设备及其控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种摄像设备，包括：检测器，用于基于通过使调焦透镜在光轴方向上进行往复运动而从摄像装置的输出信号产生的焦点信号，来检测对焦方向；以及调焦控制器，用于通过在所述对焦方向上移动调焦透镜来提供调焦，其中，所述调焦控制器将在移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅设置为小于在保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
根据本发明的另一个方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括摄像装置，该摄像装置用于提供对由包括调焦透镜的摄像光学系统形成的光学图像的光电转换，所述控制方法包括以下步骤：基于通过使调焦透镜在光轴方向上进行往复运动而从所述摄像装置的输出信号产生的焦点信号，来检测对焦方向；以及调焦步骤，通过在所述对焦方向上移动调焦透镜来提供调焦，其中，所述调焦步骤将在移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅设置为小于在保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据一个实施例的摄像机的框图。
图2是用于说明图1中示出的微计算机的AF操作的流程图。
图3是图2中示出的S203的详细流程图。
图4是图3中示出的S223的详细流程图。
图5是用于说明图4的效果的图。
图6是用于解释图3中示出的S224的效果的图。
具体实施方式
图1是该实施例的数字摄像机(摄像设备)的框图。该实施例的摄像机为摄像透镜一体型，但摄像透镜可以互换。在这种情况下，由将要在后面说明的微计算机115生成的控制信号被发送至在摄像透镜中的透镜计算机，以经由透镜计算机控制调焦透镜的驱动。另外，该实施例可用于诸如数字静态照相机的各种摄像设备。
在图1中，附图标记101表示第一固定透镜，附图标记102表示用于在光轴方向上移动以进行变倍的变倍透镜。附图标记103表示光圈，附图标记104表示第二固定透镜。附图标记105表示具有调焦功能和用于在变倍时对像面移动进行校正的所谓的补偿器功能的调焦透镜。第一固定透镜101、变倍透镜102、光圈103、第二固定透镜104以及调焦透镜105构成摄像光学系统。
附图标记106表示诸如CCD传感器和CMOS传感器的作为光电转换元件的摄像装置，用于提供将形成在摄像面上的光学图像(或被摄体图像)转换成电信号的光电转换。附图标记107表示用于对摄像装置106的输出进行采样以提供增益调节的CDS/AGC电路(相关双采样/自动增益控制电路)。
附图标记108表示用于提供对来自CDS/AGC电路107的输出信号的各种图像处理以生成视频信号的照相机信号处理器。附图标记109表示诸如LCD的显示单元，用于显示来自照相机信号处理器108的视频信号。附图标记110表示用于将来自照相机信号处理器108的图像信号记录在诸如半导体存储器的记录介质中的记录单元。
附图标记111表示用于移动变倍透镜102的变焦驱动源。附图标记112表示用于移动调焦透镜105的调焦驱动源。变焦驱动源111和调焦驱动源112中的每一个都包括步进马达。
步进马达具有有限的停止分辨率。该实施例在使用具有所述有限的停止分辨率的驱动器时，使得微驱动在小的焦深中不明显。
附图标记113表示用于允许来自CDS/AGC电路107的全像素的输出信号中的焦点检测区域的信号通过的AF门。
AF信号处理器114用于通过从通过了AF门113的信号中提取高频成分或亮度差成分(通过了AF门113的信号的亮度水平的最大值和最小值之间的差)来生成AF评价值(代表调焦透镜105的对焦状态的焦点信号)，并将该AF评价值发送至微计算机115。AF信号处理器114用作基于如下的焦点信号来检测对焦方向的检测器，其中通过使调焦透镜105在光轴方向上进行往复运动而从摄像装置106获得的图像信号产生该焦点信号。
如上所述，AF评价值代表通过处理来自摄像装置106的输出信号而获得的图像的锐度(或称为“对比度值”)，并且由于锐度根据摄像光学系统的对焦状态而变化，因而AF评价值是用于评价摄像光学系统的对焦状态的焦点信号。
微计算机(MC)115用作控制器，用于控制整个摄像机的操作，控制调焦驱动源112，并提供用于移动调焦透镜105的TV-AF。因此，MC 115用作用于通过在对焦方向上移动调焦透镜105来提供调焦的调焦控制器。
图2是示出MC 115的TV-AF操作的流程图，在图2和后面的图中“S”表示步骤的缩写。
开始，MC 115经由AF信号处理器114获取AF评价值(S201)。接着，MC 115判断当前模式是否是摆动模式(S202)，如果当前模式是摆动模式，则以在画面上不能识别的微小振幅来使调焦透镜105进行摆动或往复运动(S203)。
进行摆动以检测作为从调焦透镜105在光轴上的当前位置到对焦位置的方向的对焦方向。在TV-AF中，MC 115控制用于驱动调焦透镜105的调焦驱动源112，以提供到与AF评价值的峰值相对应的对焦位置的自动调焦。
接着，MC 115判断是否找到对焦(S204)。当判断为没有找到对焦时(S204中为“否”)，MC 115判断是否找到对焦方向(S205)。
当判断为没有找到对焦方向时(S205中为“否”)，流程返回至S201。另一方面，当判断为已经找到对焦方向时(S205中为“是”)，MC 115将处理转变为登山模式(S206)并将流程返回至S201。
另一方面，当判断为能够确定对焦时(S204中为“是”)，MC115存储与对焦位置相对应的AF评价值(S207)，将处理转变为再启动模式(S208)以判断是否再次重复摆动(方向寻找)(S217、S218)，并将流程返回至S201。
另一方面，当判断为当前模式不是摆动模式时(S202中为“否”)，MC 115判断当前模式是否是登山模式(S209)，如果当前模式是登山模式，则进行登山驱动(S210)。在S210中，与JP2005-121819的图6～7相似，MC 115在AF评价值增大的方向上以预定速度根据登山方法移动调焦透镜105。
接着，MC 115判断调焦透镜105是否越过AF评价值的峰值(S211)，如果调焦透镜105没有越过AF评价值的峰值(S211中为“否”)，则将流程返回至S201。
另一方面，当判断为调焦透镜105越过AF评价值的峰值时(S211中为“是”)，MC 115将与AF评价值的峰值相对应的对焦位置设置为调焦透镜105的目标位置(S212)，将处理转变为停止模式(S213)，并将流程返回至S201。
另一方面，当判断为当前模式不是登山模式时(S209中为“否”)，MC 115判断当前模式是否是停止模式(S214)，如果当前模式是停止模式，则判断调焦透镜105是否到达AF评价值的峰值位置(S215)。
当判断为调焦透镜105已经到达峰值位置时(S215中为“是”)，MC 115将处理转变为摆动(对焦寻找)模式(S216)，并将流程返回至S201。另一方面，当判断为调焦透镜105没有到达峰值位置时(S215中为“否”)，MC 115将流程返回至S201。
另一方面，当判断为当前模式不是停止模式时(S214中为“否”)，MC 115将在S207中所存储的AF评价值与当前AF评价值进行比较，并判断当前AF评价值是否改变阈值以上(S217)。
如果判断为AF评价值没有改变阈值以上(S217中为“否”)，则流程返回至S201。另一方面，当判断为AF评价值已经改变阈值以上时(S217中为“是”)，MC 115将处理转变为摆动(方向寻找)模式(S218)。
图3是在S203中的摆动的详细流程图。在摆动时，调焦透镜105在光轴方向上微小振动，基于此时的AF评价值检测对焦方向，并且在往复运动的同时，将往复运动的中心移向所检测到的对焦方向。
开始，MC 115根据由光圈103、变焦位置等确定的焦深来计算往复运动振幅和(往复运动)中心移动振幅(S221)。
接着，MC 115判断焦深是否为小(或小于阈值)(S222)，如果焦深为小，则进行减法式摆动(S223)，如果焦深不为小，则进行加法式摆动(S224)。该实施例利用具有有限位置分辨率的马达，并提供可以在小的焦深中隐藏摆动并且可以在大的焦深中保持响应性的AF控制。
在S223或S224之后，MC 115判断是否在同一方向上已经连续预定次数找到对焦方向(S225)，如果没有在同一方向上连续预定次数找到对焦方向，则MC 115判断调焦透镜105是否在同一区域中已经往复运动了预定次数(S226)。
当判断为调焦透镜105没有在同一区域中往复运动预定次数时(S226中为“否”)，MC 115结束处理并且流程进入S204。另一方面，当判断为调焦透镜105在同一区域中已经往复运动了预定次数时(S226中为“是”)，因为已找到对焦(S228)，所以MC 115结束处理并且流程进入S204。
另一方面，当判断为在同一方向上已经连续预定次数找到对焦方向时(S225中为“是”)，因为已找到对焦方向(S227)，所以MC 115结束处理并且流程进入S204。
图4是S223的详细流程图，或在焦深小于阈值时的摆动的操作流程。
开始，MC 115判断表示摆动的操作状态的当前模式是否是0(S231)。在当前模式(数)是0时(S231中为“是”)，MC 115提供在近侧停止调焦透镜105的处理。
开始，MC 115将当调焦透镜105位于无限远侧时、基于从存储在摄像装置106中的电荷所生成的图像信号而计算出的AF评价值存储为无限远侧的AF评价值(S232)。接着，MC 115增大模式，当模式变为4或更大时，将模式重置为0(S234)，并结束处理。
另一方面，当判断为当前模式不是0时(S231中为“否”)，MC115判断当前模式是否是1(S235)。在当前模式是1时(S235中为“是”)，MC 115进行在无限远方向上移动调焦透镜105的处理。
作为前提，MC 115设置用于在S240中驱动调焦透镜105的往复运动振幅和中心移动振幅。通常，这些振幅设置在焦深内。
开始，MC 115判断之前获得并存储的近侧的AF评价值是否等于或大于之前获得并存储的无限远侧的AF评价值(S236)。
当判断为近侧的AF评价值等于或大于无限远侧的AF评价值时(S236中为“是”)，MC 115将驱动振幅设置为(往复运动振幅)-(中心移动振幅)(S237)。MC 115通过减少无限远方向上的驱动量来将往复运动中心移向近方向。可以通过限制摆动的驱动振幅来使得摆动在小的焦深中不明显或不能识别。
之后，MC 115清除AF评价值的历史(S238)，并基于在移动中心后获得的AF评价值来判断下一中心移动的方向。
另一方面，当判断为无限远侧的AF评价值较大时(S236中为“否”)，MC 115将驱动振幅设置为往复运动振幅(S239)。
接着，MC 115在无限远方向上用由S237或S238确定的驱动振幅来驱动调焦透镜105(S240)，并将流程进入S234。
另一方面，当判断为当前模式不是1时(S235中为“否”)，MC115判断当前模式是否是2(S241)。在当前模式是2时(S241中为“是”)，MC 115提供在无限远侧停止调焦透镜105的处理。
开始，MC 115将当调焦透镜105位于近侧时、基于从存储在摄像装置106中的电荷所生成的图像信号而计算出的AF评价值存储为近侧的AF评价值(S242)。接着，MC 115增大模式，当模式变为等于4或大于4时，将模式重置为0(S234)，并结束处理。
另一方面，当判断为当前模式是3而不是2时(S241中为“否”)，MC 115提供在近方向上驱动调焦透镜105的处理。
开始，MC 115判断之前获得并存储的无限远侧的AF评价值是否大于之前获得并存储的近侧的AF评价值(S243)。
当判断为无限远侧的AF评价值大于近侧的AF评价值时(S243中为“是”)，MC 115将驱动振幅设置为(往复运动振幅)-(中心移动振幅)(S244)。MC 115通过减少在近方向上的驱动量来在无限远方向上移动往复运动中心。MC 115可以通过限制摆动的驱动振幅来使得摆动在小的焦深中不明显或不能识别。
之后，MC 115清除AF评价值的历史(S245)，并基于在移动中心后获得的AF评价值来判断下一中心移动的方向。
另一方面，当判断为无限远侧的AF评价值小于或等于近侧的AF评价值时(S243中为“否”)，MC 115将驱动振幅设置为往复运动振幅(S239)。
接着，MC 115在近方向上用由S244或S246确定的振幅来移动调焦透镜105(S247)，并将流程进入S234。
该实施例减小了在焦深小于阈值的情况下摆动时的调焦透镜105的驱动振幅，如S237和S244所示。换句话说，在移动往复运动中心时(在S237或S244中)的调焦透镜105的驱动振幅小于当保持(或不移动)往复运动中心时(在S239或S246中)的调焦透镜105的驱动振幅。此外，调焦透镜105的最大振幅是当保持(或不移动)往复运动中心时(在S239或S246中)的调焦透镜105的驱动振幅。另一方面，JP 2005-121819将移动往复运动中心时调焦透镜的驱动振幅设置为往复运动振幅和中心移动振幅的和，并且关于保持往复运动中心时调焦透镜的驱动振幅，类似于该实施例。因此，该实施例可以使得调焦透镜105的移动在小的焦深中不明显。
该实施例将在通过MC 115的控制而移动往复运动的中心时的调焦透镜105的振幅设置为小于在保持往复运动的中心时调焦透镜105的振幅。然而，在不考虑调焦透镜105的控制的情况下，移动往复运动的中心时的驱动振幅小于在保持往复运动的中心时的驱动振幅就足够了。
图5是示出此时的调焦透镜105的操作的时间经过的图。横轴表示单位时间由摄像装置106的垂直同步信号确定的时间。纵轴表示调焦透镜105的位置。
在图5中，在时间TA由MC 115获取针对摄像装置106在位置A处存储的电荷(阴影线椭圆)的AF评价值EVA。在时间TB由MC115获取针对摄像装置106在位置B处存储的电荷(阴影线椭圆)的AF评价值EVB。在时间TC由MC 115获取针对摄像装置106在位置C处存储的电荷(阴影线椭圆)的AF评价值EVC。
当在时间TC判断为EVB＜EVA时，MC 115提供用于移动往复运动中心C1的设置，如果没有判断为EVB＜EVA，则提供用于保持往复运动中心C1的设置。在图5中，在无限远方向上驱动调焦透镜105时(S240)，将往复运动中心C1移向近侧的往复运动中心C2(S237)。因此，当调焦透镜105的往复运动中的移动方向(无限远方向)变得与调焦透镜105的往复运动中心的移动方向(近方向)相反时，MC 115移动调焦透镜105的往复运动中心。
当在时间TF判断为EVE＜EVD时，MC 115提供用于移动往复运动中心C2的设置，如果在时间TF没有判断为EVE＜EVD，则提供保持往复运动中心C2的设置。在图5中，在近方向移动调焦透镜105时(S247)，将往复运动中心移向无限远侧(S244)。因此，当调焦透镜105的往复运动时的移动方向(近方向)变得与调焦透镜105的往复运动中心的移动方向(无限远方向)相反时，MC115移动调焦透镜105的往复运动中心。
在这种情况下，MC 115没有在移动往复运动中心之后基于利用往复运动的移动之前的中心而获得的AF评价值来检测对焦方向。换句话说，MC 115在移动往复运动中心C1之后清除AF评价值的历史(S238)，以新的(移动之后的)往复运动中心C2摆动调焦透镜105，重新获得AF评价值，并确定中心移动。
该实施例将最大振幅维持在往复运动振幅内，并通过在该位置摆动调焦透镜来重新获得针对中心移动的AF评价值。因此，该实施例的特征至少在于较少过度移动往复运动中心。
另一方面，在S224中的加法式摆动时，MC 115在与该实施例的图4的S237或S244相对应的步骤中、将驱动振幅设置为往复运动振幅和中心移动振幅的和。
图6是示出在加法式摆动时调焦透镜105的操作的时间经过的图。读图的方式与图5的相同。当EVB＞EVA时，MC 115在时间TC提供用于在近方向移动往复运动中心的设置，如果不满足EVB＞EVA，则提供用于保持往复运动中心的设置。在图6中，在近方向移动调焦透镜105时，MC 115在近方向移动往复运动中心。因此，当调焦透镜105的往复运动中的移动方向(近方向)变得与调焦透镜105的往复运动中心的移动方向(近方向)相同时，MC 115移动调焦透镜105的往复运动中心。
当EVD＜EVE时，MC 115在时间TF提供用于将往复运动中心移向无限远侧的设置，如果不满足EVD＜EVE，则提供用于保持往复运动中心的设置。在图6中，在无限远方向移动调焦透镜105时，MC 115在无限远方向上移动往复运动中心。因此，当调焦透镜105的往复运动中的移动方向(无限远方向)变得与调焦透镜105的往复运动中心的移动方向(无限远方向)相同时，MC 115移动调焦透镜105的往复运动中心。
在图6中，最大振幅是往复运动振幅和中心移动振幅的和，并且连续移动中心。因此，当在同一方向上连续移动中心时，可以进行快速调焦。
因此，MC 115通过重复顺序地进行再启动判断、摆动、登山驱动、停止、摆动以及再启动判断来移动调焦透镜105，保持了对焦状态，从而使AF评价值保持最大。
该实施例利用了通过在焦深小时减少振幅来移动往复运动中心的摆动方法，并利用了通过在焦深大时增加振幅来移动往复运动中心的摆动方法。因此，由于在小的焦深中不能识别摆动，并且在大的焦深中不损害响应性，因而该实施例可以用具有有限位置分辨率的马达来提供出色的AF性能。
该实施例将之前获得并存储的无限远侧的AF评价值与之前获得并存储的近侧的AF评价值进行比较。然而，例如，可以不在图5中将AF评价值EVA与AF评价值EVB进行比较，而将AF评价值EVA、与AF评价值EVB和位于AF评价值EVA的左侧的AF评价值的平均值进行比较。与上述平均一样，可以选择多个AF评价值作为要比较的对象。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (9)

1.一种摄像设备，包括：
摄像装置，用于提供对由包括调焦透镜的摄像光学系统形成的光学图像的光电转换；
检测器，用于基于通过使所述调焦透镜在光轴方向上进行往复运动而从所述摄像装置的输出信号产生的焦点信号，来检测对焦方向；以及
调焦控制器，用于通过在所述对焦方向上移动调焦透镜来提供调焦，
其中，在焦深小于阈值时，所述调焦控制器将在移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅设置为小于在保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在焦深小于所述阈值时，调焦透镜的往复运动的最大振幅是在所述调焦控制器保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在焦深不小于所述阈值时使调焦透镜进行往复运动的情况下，在所述调焦控制器移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅大于在所述调焦控制器保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在焦深小于所述阈值的情况下，在调焦透镜的往复运动中的移动方向与调焦透镜的往复运动中心的移动方向相反时，所述调焦控制器移动调焦透镜的往复运动中心。
5.根据权利要求4所述的摄像设备，其特征在于，在焦深不小于所述阈值的情况下，在调焦透镜的往复运动中的移动方向与调焦透镜的往复运动中心的移动方向相同时，所述调焦控制器移动调焦透镜的往复运动中心。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的摄像设备，其特征在于，在移动调焦透镜的往复运动中心之后，所述检测器不利用针对调焦透镜的移动前的往复运动中心所获得的焦点信号来检测对焦方向，而利用针对调焦透镜的移动后的往复运动中心所获得的焦点信号来检测对焦方向。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的摄像设备，其特征在于，所述摄像设备还包括用于驱动调焦透镜的步进马达。
8.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括摄像装置，该摄像装置用于提供对由包括调焦透镜的摄像光学系统形成的光学图像的光电转换，所述控制方法包括以下步骤：
基于通过使调焦透镜在光轴方向上进行往复运动而从所述摄像装置的输出信号产生的焦点信号，来检测对焦方向；以及
调焦步骤，通过在所述对焦方向上移动调焦透镜来提供调焦，
其中，在焦深小于阈值时，所述调焦步骤将在移动调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅设置为小于在保持调焦透镜的往复运动中心时的调焦透镜的振幅。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在焦深小于所述阈值的情况下，在调焦透镜的往复运动中的移动方向与调焦透镜的往复运动中心的移动方向相反时，所述调焦步骤移动调焦透镜的往复运动中心。
CN2010106150288A 2009-12-22 2010-12-22 摄像设备及其控制方法 Expired - Fee Related CN102104733B (zh)

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