CN107272139A - 透镜控制设备及控制方法 - Google Patents

透镜控制设备及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种透镜控制设备及控制方法。所述透镜控制设备包括微处理器，该微处理器获得校正散焦量，使得变焦速度为第一速度的情况下由该微处理器所获得的校正散焦量大于变焦速度为比所述第一速度小的第二速度的情况下由该微处理器所获得的校正散焦量。

Description

透镜控制设备及控制方法
技术领域
本发明涉及在诸如照相机等的光学设备中使用以控制调焦透镜的透镜控制设备及其控制方法。
背景技术
作为与变焦期间的调焦透镜的驱动控制有关的传统技术，已知如下技术，该技术使用凸轮轨迹数据来控制调焦透镜的驱动，其中该凸轮轨迹数据表示与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置。根据该传统技术，根据重复获得的焦点检测结果和变焦透镜的透镜位置，来重复地确定要基于哪个凸轮轨迹数据来驱动调焦透镜，并基于所确定的凸轮轨迹数据来驱动调焦透镜。
日本特开2013-130827描述了如下技术：透镜控制设备包括凸轮轨迹数据和用于测量到被摄体的距离的单元，并且通过根据到被摄体的距离限制相关数据的范围来控制调焦透镜的驱动。日本特开2012-255910描述了如下技术：包括凸轮轨迹数据，并且基于从图像传感器重复获得的信号来重复进行焦点检测，使得基于焦点检测的结果和相关数据来控制调焦透镜的驱动。
当在变焦期间基于凸轮轨迹数据来控制调焦透镜的驱动时，期望进行控制以使焦点状态的变化不明显。因此，可以考虑控制驱动以在一定程度上降低调焦透镜的响应性。然而，如果响应性降低，则在针对变焦倍率的变化的焦点检测的进行频率较低的情况下，可能无法及时地将调焦透镜驱动到对焦位置，并且在某些情况下图像模糊可能会过于明显。例如，当变焦速度在一定条件下高时，与变焦速度低的情况相比，针对变焦倍率的变化的焦点检测的进行频率较低。另外，当图像传感器的帧频在一定条件下低时，由于在使用从该图像传感器重复获得的信号来进行焦点检测的情况下重复检测焦点的周期变短，因此针对变焦倍率的变化的焦点检测的进行频率较低。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种透镜控制设备，该透镜控制设备能够在基于例如凸轮轨迹数据等控制调焦透镜的驱动的情况下，控制调焦透镜的驱动以使焦点状态的变化不明显。本发明还旨在提供一种透镜控制设备的控制方法。
根据本发明的一方面，提供了一种透镜控制设备，包括：校正单元，其被配置为对散焦量进行校正并获得校正散焦量；目标变焦透镜位置获得单元，其被配置为获得目标变焦透镜位置；以及目标调焦透镜位置获得单元，其被配置为基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置，其中，在变焦速度是第一速度的情况下，与变焦速度是比所述第一速度小的第二速度的情况相比，所述校正单元将所述校正散焦量校正为更大的值。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种透镜控制设备，包括：校正单元，其被配置为对散焦量进行校正并获得校正散焦量；目标变焦透镜位置获得单元，其被配置为获得目标变焦透镜位置；以及目标调焦透镜位置获得单元，其被配置为基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置，其中，在帧频是第一帧频的情况下，与帧频是比所述第一帧频高的第二帧频的情况相比，所述校正单元将所述校正散焦量校正为更大的值。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种透镜控制设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：对散焦量进行校正并获得校正散焦量；获得目标变焦透镜位置；以及基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置；以及在变焦速度是第一速度的情况下，与变焦速度是比所述第一速度小的第二速度的情况相比，将所述校正散焦量校正为更大的值。
此外，根据本发明的另一方面，提供了一种透镜控制设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：对散焦量进行校正并获得校正散焦量；获得目标变焦透镜位置；以及基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置；以及在帧频是第一帧频的情况下，与帧频是比所述第一帧频高的第二帧频的情况相比，将所述校正散焦量校正为更大的值。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是例示摄像设备的构造的框图。
图2例示了图像传感器的像素构造。
图3例示了自动调焦(AF，automatic focus)区域。
图4A～图4C例示了从AF区域获得的图像信号。
图5例示了相关量波形。
图6例示了相关变化量波形。
图7例示了用于计算图像移位量的方法。
图8例示了用于计算两个图像的一致度的方法。
图9是用于计算散焦量的流程图。
图10是用于计算有效散焦量的流程图。
图11是例示变焦透镜和调焦透镜的控制的流程图。
图12是例示用于设置调焦透镜的移动目标位置的处理的流程图。
图13A和图13B例示了用于设置目标凸轮轨迹数据的方法。
图14是例示用于驱动变焦透镜和调焦透镜的操作的流程图。
图15例示了根据第二示例性实施例的帧频和系数之间的关系。
图16是例示根据第三示例性实施例的调焦透镜的移动目标位置的设置的流程图。
图17A和图17B例示了根据第三示例性实施例的用于设置目标凸轮轨迹数据的方法。
图18例示了凸轮轨迹数据。
具体实施方式
图1例示了本发明适用的视频照相机(摄像设备)的构造。本发明可以适用于诸如数字静态照相机的其它摄像设备拍摄运动图像的情况。
摄像光学系统包括第一固定透镜101、变焦透镜102、光圈103、第二固定透镜104以及调焦补偿透镜(下文中称为调焦透镜105)。变焦透镜102通过在光轴方向上移动来改变倍率。
图像传感器106是光电转换元件，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和电荷耦合器件(CCD)传感器。在图像传感器106中，如图2所示，各像素单元包括两个光电二极管(光电二极管A和光电二极管B)。光束被微透镜分离并汇聚到这两个光电二极管，使得能够提取两个信号(即，图像信号和AF信号)。根据第一示例性实施例，图像信号是通过将两个光电二极管的信号相加而获得的信号(A+B)。基于图像信号来生成要记录在记录装置115中的图像以及要显示在显示器(未示出)上的图像。根据第一示例性实施例，AF信号是从这两个光电二极管各自获得的个体信号(A，B)。AF信号处理单元109对基于AF信号所生成的一对图像信号进行相关计算，并计算图像模糊量和各种可靠性信息参数。如上所述用于使用图像传感器106的信号进行焦点检测的方法是摄像面相位差类型方法的焦点检测。根据第一示例性实施例的焦点检测是基于图像模糊量来计算散焦量。下面详细描述处理。
从图像传感器106读取的图像信号和AF信号被输入到相关双采样/自动增益控制(CDS/AGC)电路107，以进行采样和增益调整。CDS/AGC电路107将处理后的图像信号输出到照相机信号处理单元108，并将AF信号输出到AF信号处理单元109。
AF信号处理单元109(焦点检测单元)对根据从CDS/AGC电路107获得的AF信号所生成的一对图像信号进行相关计算，以计算散焦量和可靠性信息(两个图像的一致度、陡度、对比度信息、饱和度信息、缺陷信息等)。AF信号处理单元109将计算出的散焦量和可靠性信息输出到微处理器116。微处理器116基于获得的散焦量和可靠性信息，将对AF信号处理单元109的控制改变用于计算这些量和信息的设置。
步进马达驱动电路110b驱动步进马达110a，步进马达110a是用于驱动变焦透镜102的驱动源。在步进马达110a中，啮合有作为输出轴的进给螺旋轴110c。当驱动步进马达110a并旋转进给螺旋轴时，通过进给螺旋轴110c与齿条110d之间的啮合作用，来向光轴方向(图1中的箭头方向)驱动变焦透镜。
当通过步进马达110a将变焦透镜102向目标位置驱动时，首先，在启动摄像设备100时，将变焦透镜102设置到作为位置控制的基准的位置(下文中称为“基准位置”)。具有将变焦透镜102从基准位置移动到目标位置所需的脉冲数的驱动信号被输入到步进马达110a。因此，摄像设备100包括用于检测变焦透镜102是否位于基准位置的基准位置传感器(未示出)。
调焦驱动电路111包括驱动源，并将调焦透镜105驱动到目标位置。用于检测调焦透镜105的位置的位置标尺114b被固定到调焦透镜105的保持框架(未示出)，并且位置传感器114a被固定到面向位置标尺114b的位置。在位置标尺114b上沿光轴方向形成了诸如磁图案和光反射图案等的标尺图案，并且位置传感器114a读取与标尺位置相对应的磁信号、光反射信号等，并检测调焦透镜105在光轴方向上的位置。调焦透镜105被例示为由音圈马达(VCM)驱动的调焦透镜，然而，可以使用诸如直流(DC)马达等的其它类型的致动器。可以使用步进马达作为调焦透镜105的驱动源，以省略附装到调焦透镜保持框架的位置传感器114a和位置标尺114b。当使用步进马达作为调焦透镜105的驱动源时，使用脉冲计数作为位置信息。
微处理器116响应于来自变焦操作单元118和诸如电源开关(未示出)和视频记录开关(未示出)等的开关的输入，来控制摄像设备100的整体操作。微处理器116中包括的存储器117将变焦透镜102相对于基准位置的远摄方向和广角方向的位置(远摄端和广角端)存储为变焦透镜位置的数据。
存储器117还包括凸轮轨迹数据，凸轮轨迹数据存储有各被摄体距离的对焦凸轮轨迹，对焦凸轮轨迹表示相对于变焦透镜102的位置变化的调焦透镜105的对焦位置的变化。根据第一示例性实施例的凸轮轨迹数据是通过多个凸轮轨迹来表示与变焦位置相对应的调焦透镜的目标位置的数据。存储器117还包括诸如调焦透镜105的控制分辨率等的透镜单元特定数据。
响应于从微处理器116输入到步进马达驱动电路110b的正负相位信号，来驱动步进马达110a。通过来自微处理器116的控制信号来驱动调焦驱动电路111。换句话说，通过电子凸轮系统使用通常在视频照相机中所使用的凸轮轨迹数据(图18)控制调焦驱动电路111，来进行摄像光学系统的变焦操作和对焦操作。
光圈103包括具有Galvano式光学系统致动器(未示出)的光圈驱动电路113、由该致动器驱动以进行打开和关闭的光圈叶片以及用于检测光圈的开闭状态的位置检测元件112(霍尔元件)。
通过CDS/AGC电路107来处理由图像传感器106光电转换后的电信号，然后该电信号被输入至照相机信号处理单元108。照相机信号处理单元108将来自所输入的电信号的图像信号发送至记录装置115。记录装置115记录运动图像和静止图像。作为记录介质，可以使用半导体存储器、磁带和数字多功能光盘(DVD)。
微处理器116对光圈驱动电路113进行反馈控制，使得输入的亮度信号分量总是具有合适的值。对此，来自霍尔元件112的输出被放大，被模拟数字(A/D)转换电路(未示出)从模拟信号转换为数字信号，并被作为表示光圈的开闭状态的信息输入到微处理器116。微处理器116向光圈驱动电路113发送信号，以基于来自霍尔元件112的信息来控制光圈103，使得亮度信号分量总是具有合适的值。微处理器116能够向光圈驱动电路113发送用于将光圈固定到预定开闭状态的信号。
[两个图像的一致度的计算方法]
接下来，将参照图3～图9描述由AF信号处理单元109进行的处理。
图3例示了用于获得焦点检测处理中所使用的图像信号的图像传感器106上的区域的示例。AF区域302和用于相关计算的移位区域303是图像传感器106中包括的像素阵列301中的区域。包括AF区域302和移位区域303的相关计算区域304对于进行相关计算是必要的。
图中的坐标p、q、s和t分别表示x轴方向上的坐标，从坐标p到坐标q表示相关计算区域304，并且从坐标s到坐标t表示AF区域302。
图4A～图4C例示了从图3中所设置的AF区域302中获得的图像信号。从坐标s到坐标t是用于检测散焦量的区域，并且从坐标p到坐标q是基于移位量的相关计算所需的区域。
图4A例示了移位之前的图像信号的波形。实线401指示图像信号A，虚线402指示图像信号B，并且图像信号A和图像信号B包括视差。图4B例示了相对于图4A中的移位之前的波形而向正方向移位后的波形，并且图4C例示了相对于图4A中的移位之前的波形而向负方向移位后的波形。当计算出相关量COR时，实线401和虚线402分别向各箭头方向移位一位(bit)。
描述相关量COR的计算方法。如参照图4B和图4C所述，图像信号A和图像信号B分别移位一位，并计算此时图像信号A和图像信号B之间的差的绝对值的总和。对此，移位量被表达为i，最小移位数为图4A～图4C中的(p-s)，并且最大移位数为图4A～图4C中的(q-t)。此外，AF区域302的开始坐标和结束坐标被分别表达为x和y，表示像素位置的信息(例如，像素数)被表达为k。能够通过以下公式(1)来计算相关量COR。
[公式1]
{(p-s)＜i＜(q-t)} (1)
图5以波形例示了计算出的相关量COR。曲线图的横轴和纵轴分别指示移位量和相关量。图5还例示了相关量波形501以及相关量波形501的极值周边502和503。相关量越小，图像A与图像B的一致度越高。
描述相关变化量ΔCOR的计算方法。首先，基于如图5中的相关量波形的相关量波形，根据通过跳过一个移位而获得的相关量的差，来计算相关变化量。对此，移位量被表达为i，最小移位量为图4A～图4C中的(p-s)，并且最大移位量为图4A～图4C中的(q-t)。能够使用这些值，通过以下公式(2)来计算相关变化量ΔCOR。
[公式2]
ΔCOR[i]＝COA[i-1]-COR[i+1]
{(p-5+1)＜i＜(q-t-1)} (2)
图6以波形例示了计算出的相关变化量ΔCOR。曲线图的横轴和纵轴分别指示移位量和相关变化量。图6还例示了相关变化量波形601以及相关变化量波形601的相关变化量从正变化为负的周边部分602和603(相关变化量变为0的部分的周边)。相关变化量变为0的点被称为过零点。在过零点处图像A与图像B的一致度最高，从零值的移位量为图像模糊量。
图7是图6中的周边部分602的放大图，并且相关变化量波形701是相关变化量波形601的一部分。参照图7描述图像移位量PRD的计算方法。首先，图像移位量被分为整数部分β和小数部分α。可以根据图中的三角形ABC和三角形ADE的相似性关系，通过以下公式(3)来计算小数部分α。
[公式3]
AB:AD＝BC:DE
ΔCOR[k-1]:ΔCOR[k-1]-ΔCOR[k]＝α:k-(k-1)
可以根据图7，通过以下公式(4)来计算整数部分β。
[公式4]
β＝k-1 (4)
如上所述，可以根据α和β的总和来计算图像移位量PRD。
当如图6中存在多个过零点时，相关变化量曲线中的倾斜(slope)(陡度)MAXDER(下文中称为陡度)最大的过零点被称为第一过零点。陡度是指示AF的容易程度的指标，并且该值越大，在该点处AF越容易。可以通过以下公式(5)来计算倾斜或陡度。
[公式5]
max der＝|ΔCOR[k-1]|+|ΔCOR[k]| (5)
如上所述，当存在多个过零点时，通过最高陡度来确定第一过零点。描述图像移位量的可靠性的计算方法。
可以通过陡度和两个图像(即，图像A和图像B)的一致度fnclvl(下文中称为两个图像的一致度)来定义可靠性。两个图像的一致度是指示图像移位量的精度的指标，并且该值越小，精度越高。
图8是图5中的极致周边502的放大图，并且相关量波形801是相关量波形501的一部分。参照图8描述陡度和两个图像的一致度的计算方法。可以通过以下公式(6)来计算两个图像的一致度。
[公式6]
(i)在|ΔCOR[k-1]|*2≤MAXDER的情况下，
fnclvl＝COR[k–1]+ΔCOR[k-1]/4
(ii)在|ΔCOR[k-1]|*2>MAXDER的情况下，
fnclvl＝COR[k]-ΔCOR[k]/4 (6)
[散焦量计算处理]
图9是例示散焦量计算的流程图。在步骤901中，从任意设置的AF区域302获得图像信号。
接下来，在步骤902中，根据在步骤901中获得的图像信号来计算相关量。随后，在步骤903中，根据在S902中计算的相关量来计算相关变化量。
在步骤904中，根据在S903中计算的相关变化量来计算图像移位量(以上描述的两个图像的一致度)。
在步骤905中，如在上文描述中计算可靠性，该可靠性指示步骤904所计算出的图像移位量有多可靠。步骤901至步骤904的处理进行的次数为AF区域的数量。
然后，在步骤906中，针对各AF区域将图像移位量转换为散焦量。
最后，在步骤907中，计算有效散焦量。
图10是例示上述步骤907中的用于计算有效散焦量的处理的子流程图。
首先，在步骤1001中，微处理器116从多个AF区域302中搜索通过步骤906中的处理获得散焦量且可靠性高于预定值的AF区域302。然后，微处理器116计算搜索到的AF区域302的散焦量的平均值。
接下来，在步骤1002中，微处理器116计算通过步骤906中的处理所计算出的各AF区域的散焦量与步骤1001中计算出的平均值之间的差。
在步骤1003中，微处理器116判断计算出的差的最大值是否大于或等于预定值。根据第一示例性实施例，作为示例，将预定值设置为焦点深度的4倍，然而该值不限于此。
当计算出的差的最大值小于预定值时(步骤1003中的否)，在步骤1004中，微处理器116将步骤1001中计算出的平均值设置为有效散焦量。
另一方面，当计算出的差的最大值大于或等于预定值时(步骤1003中的是)，在步骤1005中，微处理器116从计算对象中排除差为最大的AF区域。
在步骤1006中，微处理器116判断是否存在剩余的AF区域(是否剩余差小于预定值的AF区域)。当存在剩余的AF区域时(步骤1006中的否)，处理再次进行到步骤1001并重复。当不存在剩余的AF区域时(步骤1006中的是)，在步骤1007中，微处理器116判断为无法获得有效散焦量，并且进行控制以在完成步骤907(当前流程图)之后将处理返回到步骤901。
在图10中的用于计算有效散焦量的处理中，可以对由微处理器116根据散焦量而判断为在接近方向存在被摄体的AF区域进行加权。这是因为，假定摄影师瞄准的被摄体比背景更有可能存在于接近侧，使得聚焦在接近侧的被摄体上可以增大摄影师能够聚焦在期望被摄体上的可能性。因此，例如，当微处理器116在步骤1002中计算AF区域的散焦量与平均值之间的差时，通过将散焦量与平均值之间的差乘以3/4来获得在接近方向存在被摄体时输出的AF区域的有效散焦量。因此，该AF区域很难成为具有最大差的AF区域，并且可能增大在接近侧存在被摄体时输出的AF区域的使用频率。
[变焦透镜的位置控制]
接下来，参照图11的流程图来描述调焦透镜105和变焦透镜102的控制。
首先，在步骤1201中，微处理器116(变焦透镜位置检测单元)检测变焦透镜位置Zpos。在本实施例中，微处理器116读取用于驱动变焦透镜102的步进马达110a的脉冲计数值，并将该值存储在RAM(Pstp)中。
接下来，在步骤1202中，微处理器116读取用户对变焦操作单元118的操作量。
在步骤1203中，微处理器116(变焦速度获得单元)基于变焦操作单元118的操作量来获得变焦速度Vz作为变焦透镜102的移动速度。这是因为，诸如视频照相机等的摄像设备100通常能够根据变焦操作单元118的操作量来改变变焦透镜的变焦速度。
对此，只要可以获得变焦速度Vz，方法不限于步骤1202或步骤1203中的方法。例如，代替步骤1202或步骤1203中的处理，可以根据时间中至少两个数据点(两个位置)检测变焦透镜102的位置，并且可以使用相关位置信息(位置和时间的改变信息)来计算变焦速度Vz。
更具体地，根据本发明的本示例性实施例，使用步进马达110a来驱动变焦透镜102。通过计算与变焦操作单元118的操作量相对应的变焦速度Vz，可以检测变焦透镜102的速度。当手动移动变焦透镜102时，通过计算变焦透镜102的位置检测单元的单位时间的位置变化的差，可以检测变焦透镜102的速度。
在步骤1204中，微处理器116判断步骤1203中计算出的变焦速度Vz是否为0。当变焦速度Vz不为0时(步骤1204中的否)，变焦透镜102处于连续变焦驱动的状态，使得处理进行到步骤1205，并且微处理器116计算步进马达110a移动脉冲数(ΔPstp)。由于在摄像设备100中在图像信号的每个控制周期ΔT执行控制程序，因此这里的目标位置是移动脉冲数ΔPstp，其中ΔPstp是与变焦透镜在ΔT秒内以步骤1204所确定出的变焦速度Vz进行移动的距离相对应的脉冲数量。
ΔPstp＝ΔT*Vz (7)
接下来，在步骤1206中，微处理器116(目标变焦透镜位置获得单元)获得目标变焦透镜位置Zpt并将其存储在RAM(Ptgt)中。微处理器116通过根据变焦驱动方向将步骤1201中检测到的变焦透镜位置Zpos与步骤1205中计算出的变焦移动量ΔPstp相加(例如，远摄方向：Vz>0，广角方向：Vz<0)，来计算目标变焦透镜位置Zpt。
Zpt＝Zpos±ΔPstp (8)
当目标变焦透镜位置Zpt超出变焦透镜的从广角端(Zwide)到远摄端(Ztele)的范围时，微处理器116限制目标变焦透镜位置Zpt，使其落入从Zwide到Ztele的范围内。然后，处理进行到步骤1208。
另一方面，在步骤1204中，当判断为变焦速度Vz为0时(步骤1204中的是)，处理进行到步骤1207。当变焦速度Vz为0时，其处于停止变焦的状态。因此，微处理器116(目标变焦透镜位置获得单元)获得当前变焦透镜位置Zpos(步进马达110a的计数值)，并将其设置为目标变焦透镜位置Zpt。然后，处理进行到步骤1208中的调焦透镜位置控制例程(下面详细描述)。在步骤1208中，确定调焦透镜105的目标调焦透镜位置和目标调焦速度，并在下面描述的步骤1209中，驱动变焦透镜102和调焦透镜105。
[使用凸轮轨迹数据的AF控制]
接下来，下面参照图12中的流程图以及图13A和图13B来描述图11中的步骤1208中的调焦透镜位置控制。
首先，在步骤1301中，微处理器116(调焦透镜位置检测单元)读取调焦透镜105的位置检测数据(Fpos：1402)并将该数据存储在RAM中。
接下来，在步骤1302中，微处理器116判断变焦透镜102是否处于驱动状态。当变焦透镜102处于驱动状态时(步骤1302中的是)，处理进行到步骤1303，而当变焦透镜102处于停止状态时(步骤1302中的否)，处理进行到步骤1309。例如，检测步进马达110a是否处于驱动状态，因此微处理器116能够判断变焦透镜102是否处于驱动状态。
在步骤1303中，通过上述处理从AF信号处理单元109获得散焦量Def。
在步骤1304中，微处理器116(系数设置单元)计算微处理器116(校正单元)校正散焦量Def所用的系数α。根据变焦速度Vz来设置系数α。根据本示例性实施例，预先将如图13B那样表示变焦速度Vz与系数α之间的对应关系的数据表存储在存储器117中。
在图13B的示例中，变焦速度Vz越大，系数α的值越接近1.0。系数α越接近1.0，要计算的校正散焦量越接近步骤1303中计算出的散焦量。因此，与系数较小的情况相比，能够以高响应性来控制调焦。因此，即使在变焦速度Vz高、并且针对变焦倍率的变化的焦点检测的进行频率较低的情况下，也能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显，同时防止由于未及时驱动调焦透镜而使图像模糊过于明显。
另外，在图13B的示例中，变焦速度Vz越小，系数α的值越接近0.8。换句话说，要计算的校正散焦量被校正为小于步骤1303中所计算出的散焦量的值。因此，当变焦速度Vz低时，可以通过在一定程度上降低响应性来驱动调焦透镜，因此能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。换句话说，当变焦速度Vz是能够判断为在一定程度上降低响应性的速度(小于预定速度)时，校正散焦量被设置为小于步骤1303中所计算出的散焦量。
期望通过关注调焦透镜未超过对焦位置来设置系数α。当变焦速度Vz低时，与变焦速度Vz高的情况相比，调焦透镜105在运动图像中的对焦操作更明显，并且尤其期望关注调焦透镜未超过对焦位置。因此，期望系数α的最小值(当变焦速度Vz为最小速度时的系数α)小于1。换句话说，当变焦速度Vz是能够判断为在一定程度上降低响应性的速度(小于预定速度)时，系数α被设置为小于1，以使校正散焦量小于步骤1303中所计算出的散焦量。
另一方面，当变焦速度Vz高时，与变焦速度Vz低的情况相比，如果其它条件相同，则进行焦点检测的频率更低，使得系数α较大以更快地达到对焦凸轮轨迹。即使在这种情况下，也期望系数α的值接近1，使得调焦透镜未超过对焦位置。根据以上描述，与系数α的最小值相比，期望将系数α的最大值(当变焦速度Vz为最大速度时的系数α)设置为更接近1的值。对此，系数α的值大于0。
如上所述，根据本示例性实施例，使用存储器117中存储的数据表来确定系数α，然而，可以为变焦速度Vz设置若干个阈值Vzth，并且可以根据变焦速度Vz与阈值之间的关系来切换系数。此外，可以将变焦速度Vz与系数α之间的关系设置为以下公式中表达的函数F，并且微处理器116可以通过计算来确定系数α。
α＝F(Vz) (9)
在步骤1305中，微处理器116通过以下公式来计算用于确定目标凸轮轨迹数据CamT 1401的校正调焦透镜位置Fpt’1403。微处理器116基于校正散焦量αDef和调焦透镜位置Fpos 1402，通过以下公式来计算校正调焦透镜位置Fpt’1403。
Fpt’＝Fpos+αDef (10)
在步骤1306中，微处理器116(确定单元)从存储在存储器117的凸轮轨迹数据中选择用于计算目标调焦透镜位置Fpt的目标凸轮轨迹数据CamT 1401。微处理器116基于步骤1305中计算的校正调焦透镜位置Fpt’1403和变焦透镜位置Zpos，来确定目标凸轮轨迹数据CamT 1401。
接下来，在步骤1307中，微处理器116(目标调焦透镜位置获得单元)使用步骤1306中确定的目标凸轮轨迹数据CamT来获得与目标变焦透镜位置Zpt相对应的目标调焦透镜位置Fpt。这里使用的目标变焦透镜位置Zpt是步骤1206或步骤1207中计算的目标变焦透镜位置Zpt。
在步骤1308中，微处理器116基于上述控制周期ΔT通过以下公式来计算目标调焦速度Vf，并使处理进行到步骤1209。
Vf＝(Fpt-Fpos)/ΔT (11)
另一方面，在步骤1302中，当微处理器116判断为变焦透镜102处于停止状态时(步骤1302中的否)，处理进行到步骤1309，并且将作为当前调焦透镜位置的调焦透镜位置Fpos1402设置为目标调焦透镜位置Fpt。
在步骤1310中，微处理器116将目标调焦速度Vf设置为0，终止图12中的流程图的处理，并使处理进行到步骤1209。
接下来，参照图14中的流程图来描述图11的步骤1209中的变焦透镜102和调焦透镜105的驱动控制。在图14中，微处理器116(透镜控制单元)控制变焦透镜102和调焦透镜105的驱动。
首先，在步骤1501中，微处理器116判断变焦透镜位置Zpos是否与目标变焦透镜位置Zpt一致。当变焦透镜位置Zpos不与目标变焦透镜位置Zpt一致时(步骤1501中的否)，处理进行到步骤1503，并且控制变焦透镜102移动到目标变焦透镜位置Zpt。另一方面，在步骤1501中，当微处理器116判断为变焦透镜位置Zpos与目标变焦透镜位置Zpt一致时(步骤1501中的是)，处理进行到步骤1502，停止变焦透镜102的驱动，并且处理进行到步骤1504。
在步骤1504中，微处理器116判断调焦透镜位置Fpos是否与目标调焦透镜位置Fpt一致。当调焦透镜位置Fpos不与目标调焦透镜位置Fpt一致时(步骤1504中的否)，处理进行到步骤1506，控制调焦透镜105移动到目标调焦透镜位置Fpt，并且终止处理。另一方面，在步骤1504中，当微处理器116判断为调焦透镜位置Fpos与目标调焦透镜位置Fpt一致时(步骤1504中的是)，处理进行到步骤1505，停止马达的驱动，并且终止处理。
[根据变焦速度Vz设置系数α的效果]
如上所述，当在变焦期间基于凸轮轨迹数据控制调焦透镜的驱动时，期望进行控制以使聚焦状态的变化不明显。根据本示例性实施例，当变焦速度Vz低时，与变焦速度Vz高的情况相比，使用更小的系数α来计算校正散焦量。因此，与不使用系数的情况相比，在变焦速度Vz低的情况下能够获得小的校正散焦量，并且能够控制驱动以在一定程度上降低调焦透镜的响应性。根据该控制，能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
另一方面，当变焦速度Vz高时，与变焦速度Vz低的情况相比，使用更大的系数α来计算校正散焦量。因此，与变焦速度Vz高的情况相比，当变焦速度Vz低时，能够使用更接近原始散焦量的校正散焦量来确定凸轮轨迹数据。因此，能够防止由于未及时驱动调焦透镜而使图像模糊过于明显，因而能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
接下来，描述第二示例性实施例。根据第一示例性实施例，系数α根据变焦速度Vz而改变，而根据第二示例性实施例，系数α根据帧频Fr而改变。换句话说，第二示例性实施例与第一示例性实施例的区别仅在于图12的流程图的步骤1304中的确定系数α的方法。下面着重于与第一示例性实施例的不同点来描述第二示例性实施例。
根据第二示例性实施例的系数α是通过帧频Fr而改变的系数，其中帧频Fr是图像信号的控制周期ΔT的倒数。根据第二示例性实施例，帧频Fr与系数α之间的关系作为数据表1610(图15)而预先存储在存储器117中。
在图15的示例中，帧频Fr越低，系数α越接近1.0。系数α越接近1.0，要计算的校正散焦量越接近步骤1303中计算出的散焦量。因此，与系数较小的情况相比，能够以高响应性来控制调焦。因此，即使在帧频Fr低、并且针对变焦倍率的变化的焦点检测的进行频率较低的情况下，也能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显，同时防止由于未及时驱动调焦透镜而使图像模糊过于明显。
另外，在图15的示例中，帧频Fr越高，系数α的值越接近0.8。换句话说，要计算的校正散焦量被校正为小于步骤1303中所计算出的散焦量的值。因此，当帧频Fr高时，可以通过在一定程度上降低响应性来驱动调焦透镜，因而能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。换句话说，当帧频Fr是能够判断为在一定程度上降低响应性的帧频(大于或等于预定帧频)时，校正散焦量被设置为小于步骤1303中所计算出的散焦量。
期望通过关注调焦透镜未超过对焦位置来设置系数α。因此，期望系数α的最小值(当帧频Fr为最大值时的系数α)小于1。换句话说，当帧频Fr是能够判断为在一定程度上降低响应性的帧频(大于预定帧频)时，系数α被设置为小于1。这样使得校正散焦量小于步骤1303中所计算出的散焦量。
此外，当帧频Fr低时，与帧频Fr高的情况相比，如果其它条件相同，则进行焦点检测的频率更低，使得系数α较大以更快地达到对焦凸轮轨迹。即使在这种情况下，也期望系数α的值接近1，使得调焦透镜未超过对焦位置。根据以上描述，与系数α的最小值相比，期望将系数α的最大值(当帧频Fr为最小时的系数α)设置为更接近1的值。对此，系数α的值大于0。
如上所述，根据本示例性实施例，使用存储器117中存储的数据表来确定系数α，然而，可以为帧频Fr设置若干个阈值Frth，并且可以根据帧频Fr与阈值之间的关系来切换系数。此外，可以将帧频Fr与系数α之间的关系设置为以下公式中表达的函数G，并且微处理器116可以通过计算来确定系数α。
α＝G(Fr)(12)
随后，处理进行到步骤1305。步骤1305以及后续步骤中的处理与第一示例性实施例描述的图11的流程图中的处理相同。
[根据帧频Fr设置系数α的效果]
如上所述，当在变焦期间基于凸轮轨迹数据控制调焦透镜的驱动时，期望进行控制以使聚焦状态的变化不明显。根据本示例性实施例，当帧频Fr高时，与帧频Fr低的情况相比，使用更小的系数α来计算校正散焦量。因此，与不使用系数的情况相比，在帧频Fr高的情况下能够获得小的校正散焦量，并且能够控制驱动以在一定程度上降低调焦透镜的响应性。根据该控制，能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
另一方面，当帧频Fr低时，与帧频Fr高的情况相比，使用更大的系数α来计算校正散焦量。因此，与帧频Fr高的情况相比，当帧频Fr低时，能够使用更接近原始散焦量的校正散焦量来确定凸轮轨迹数据。因此，能够防止由于未及时驱动调焦透镜而使图像模糊过于明显，因而能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
接下来，描述第三示例性实施例。如上所述，根据第一示例性实施例和第二示例性实施例，系数α根据变焦速度Vz或帧频Fr而改变。与此相对，根据第三示例性实施例，为调焦透镜的驱动速度设置阈值，并且该阈值根据变焦速度Vz而改变。
第三示例性实施例与第一示例性实施例的区别在于作为图11的流程图中的步骤1208的子流程的图12的流程图(调焦透镜的位置控制处理)。参照图16的流程图以及图17A和图17B，着重于与第一示例性实施例的不同点来描述第三示例性实施例。
首先，在步骤1701中，微处理器116读取调焦透镜105的位置检测数据(Fpos：1802)并将该数据存储在RAM中。
接下来，在步骤1702中，微处理器116判断变焦透镜102是否处于驱动状态。在驱动状态的情况下(步骤1702中的是)，处理进行到步骤1703，而在停止状态的情况下(步骤1702中的否)，处理进行到步骤1711。
在步骤1703中，微处理器116基于来自AF信号处理单元109的信号来获得散焦量Def。
在步骤1704中，微处理器116计算用于确定目标凸轮轨迹数据CamT 1801的校正调焦透镜位置Fpt’1803。微处理器116基于散焦量Def和调焦透镜位置Fpos1802，通过以下公式来计算校正调焦透镜位置Fpt’1803。
Fpt’＝Fpos+Def (13)
在步骤1705中，微处理器116(确定单元)从存储在存储器117中的凸轮轨迹数据中确定用于计算目标调焦透镜位置Fpt的目标凸轮轨迹数据CamT 1801。微处理器116基于步骤1704中计算的校正调焦透镜位置Fpt’1803和变焦透镜位置Zpos，来确定目标凸轮轨迹数据CamT 1801。
接下来，在步骤1706中，微处理器116使用所确定的目标凸轮轨迹数据CamT 1801来计算与目标变焦透镜位置Zpt相对应的目标调焦透镜位置Fpt，并使处理进行到步骤1707。
在步骤1707中，微处理器116(阈值设置单元)将调焦限制速度Vf_limit(第一阈值)设置为调焦透镜105的驱动速度的阈值。调焦限制速度Vf_limit是要根据变焦速度Vz而改变的值，并且是以下描述的步骤1709的处理中的阈值。当变焦速度Vz高时，与变焦速度Vz低的情况相比，调焦限制速度Vf_limit更大。
此外，调焦限制速度Vf_limit可以根据帧频Fr而改变。在这种情况下，当帧频Fr高时，与帧频Fr低的情况相比，调焦限制速度Vf_limit更大。将如图17B所示的变焦速度Vz与调焦限制速度Vf_limit之间的关系或帧频Fr与调焦限制速度Vf_limit之间的关系(未示出)作为数据表而存储在存储器117中。
如上所述，设置了调焦限制速度Vf_limit，因此能够防止由于超过调焦透镜的对焦位置或由于未及时驱动调焦透镜而使聚焦状态的变化明显。
根据第三示例性实施例，通过使用数据表1810来确定调焦限制速度Vf_limit，然而可以为变焦速度Vz设置若干个阈值Vzth，并且可以根据变焦速度Vz与各阈值之间的关系来切换调焦限制速度Vf_limit。此外，可以将变焦速度Vz与调焦限制速度Vf_limit之间的关系设置为以下公式中表达的函数H，并且微处理器116可以通过计算来确定调焦限制速度Vf_limit。
Vf_limit＝H(Vz) (14)
在步骤1708中，微处理器116(目标调焦速度计算单元)基于上述控制周期ΔT通过以下公式来计算目标调焦速度Vf，并使处理进行到步骤1709。
Vf＝(Fpt-Fpos)/ΔT (15)
在步骤1709中，微处理器116判断目标调焦速度Vf是否大于调焦限制速度Vf_limit(第一阈值)。当目标调焦速度Vf大于调焦限制速度Vf_limit时(步骤1709中的是)，处理进行到步骤1710，并且将目标调焦速度Vf设置为调焦限制速度Vf_limit。另一方面，当目标调焦速度Vf小于调焦限制速度Vf_limit时(步骤1709中的否)，终止图16的流程图中的处理，并且处理进行到步骤1209。
另一方面，在步骤1702中，当微处理器116判断为变焦透镜102处于停止状态时(步骤1702中的否)，处理进行到步骤1711，并且将调焦透镜位置Fpos设置为目标调焦透镜位置Fpt。
在步骤1712中，微处理器116将目标调焦速度Vf设置为0，终止图16的流程图中的处理，并使处理进行到步骤1209。后续处理如第一示例性实施例中所描述那样。
[设置调焦限制速度Vf_limit的效果]
如上所述，当在变焦期间基于凸轮轨迹数据来控制调焦透镜的驱动时，期望进行控制以使聚焦状态的变化不明显。根据本示例性实施例，当变焦速度Vz低时(或当帧频Fr高时)，与变焦速度Vz高(或帧频Fr低)的情况相比，使用更小的调焦限制速度Vf_limit来控制调焦透镜105的驱动。因此，与不使用调焦限制速度Vf_limit的情况相比，在变焦速度Vz低(或帧频Fr高)的情况下，能够控制驱动以在一定程度上降低调焦透镜的响应性。根据该控制，能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
另一方面，当变焦速度Vz高时(或当帧频Fr低时)，与变焦速度Vz低(或帧频Fr高)的情况相比，使用更大的调焦限制速度Vf_limit来控制调焦透镜105的驱动。因此，与变焦速度Vz低(或帧频Fr高)的情况相比，当变焦速度Vz高(或帧频Fr低)时，能够控制调焦透镜105从而以更接近原始速度的速度来驱动该调焦透镜105。因此，能够防止由于未及时驱动调焦透镜而使图像模糊过于明显，因而能够控制调焦透镜的驱动以使聚焦状态的变化不明显。
其它实施例
根据上述示例性实施例，通过假设透镜被集成到摄像设备来描述上述情况，然而，本发明可以适用于镜头以及镜头可更换型摄像设备。
此外，根据上述示例性实施例，描述了系数α或调焦限制速度Vf_limit根据变焦速度Vz或帧频Fr而改变，然而，可以考虑变焦速度Vz和帧频Fr这二者。在这种情况下，存储器117可以包括表示系数α或调焦限制速度Vf_limit相对于变焦速度Vz和帧频Fr这两个参数的对应关系的数据表。
尽管参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求书的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有变型例以及等同的结构和功能。
例如，当获得诸如上述校正散焦量等的各种数据时，不必说，可以通过进行基于函数的计算(运算)来获得这些数据并且可以使用存储在存储器中的函数表(例如查找表等)来获得这些数据。
根据本发明，当例如基于凸轮轨迹数据等来控制调焦透镜的驱动时，能够控制调焦透镜的驱动，以使聚焦状态的变化不明显。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或设备，该系统或设备的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

Claims (22)

1.一种透镜控制设备，包括：
校正单元，其被配置为对散焦量进行校正并获得校正散焦量；
目标变焦透镜位置获得单元，其被配置为获得目标变焦透镜位置；以及
目标调焦透镜位置获得单元，其被配置为基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置，
其中，在变焦速度是第一速度的情况下，与变焦速度是比所述第一速度小的第二速度的情况相比，所述校正单元将所述校正散焦量校正为更大的值。
2.根据权利要求1所述的透镜控制设备，其中，还包括：
变焦速度获得单元，其被配置为获得变焦速度。
3.根据权利要求1所述的透镜控制设备，其中，所述第一速度大于或等于预定速度，以及所述第二速度小于所述预定速度。
4.根据权利要求3所述的透镜控制设备，其中，所述校正单元以使得变焦速度为所述第一速度的情况下由所述校正单元所获得的校正散焦量是与变焦速度为所述第二速度的情况相比更接近所述散焦量的值的方式，来对所述散焦量进行校正。
5.根据权利要求4所述的透镜控制设备，其中，还包括：
系数设置单元，其被配置为根据变焦速度来设置所述校正单元对所述校正散焦量进行校正所使用的系数，
其中，变焦速度是所述第一速度的情况下由所述系数设置单元所设置的系数大于变焦速度是所述第二速度的情况下由所述系数设置单元所设置的系数。
6.根据权利要求5所述的透镜控制设备，其中，变焦速度是所述第一速度的情况下由所述系数设置单元所设置的系数小于1。
7.根据权利要求5所述的透镜控制设备，其中，与变焦速度是所述第二速度的情况下的系数相比，变焦速度是所述第一速度的情况下的系数更接近1。
8.根据权利要求5所述的透镜控制设备，其中，还包括：
数据表，其表示所述变焦速度和所述系数之间的对应关系。
9.根据权利要求5所述的透镜控制设备，其中，所述系数设置单元基于表示所述变焦速度和所述系数之间的对应关系的预定函数来设置所述系数。
10.根据权利要求1所述的透镜控制设备，其中，还包括：
透镜控制单元，其被配置为根据所述目标变焦透镜位置和所述目标调焦透镜位置来控制所述调焦透镜和所述变焦透镜的驱动。
11.一种透镜控制设备，包括：
校正单元，其被配置为对散焦量进行校正并获得校正散焦量；
目标变焦透镜位置获得单元，其被配置为获得目标变焦透镜位置；以及
目标调焦透镜位置获得单元，其被配置为基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置，
其中，在帧频是第一帧频的情况下，与帧频是比所述第一帧频高的第二帧频的情况相比，所述校正单元将所述校正散焦量校正为更大的值。
12.根据权利要求11所述的透镜控制设备，其中，还包括：
帧频确定单元，其被配置为确定帧频。
13.根据权利要求11所述的透镜控制设备，其中，所述第一帧频小于预定帧频，以及所述第二帧频大于或等于所述预定帧频。
14.根据权利要求13所述的透镜控制设备，其中，所述校正单元以使得帧频为所述第一帧频的情况下的校正散焦量是与帧频为所述第二帧频的情况相比更接近所述散焦量的值的方式，来对所述散焦量进行校正。
15.根据权利要求14所述的透镜控制设备，其中，还包括：
系数设置单元，其被配置为根据帧频来设置所述校正单元对所述校正散焦量进行校正所使用的系数，
其中，帧频是所述第一帧频的情况下由所述系数设置单元所设置的系数大于帧频是所述第二帧频的情况下由所述系数设置单元所设置的系数。
16.根据权利要求15所述的透镜控制设备，其中，在帧频大于或等于所述预定帧频的情况下，所述系数小于1。
17.根据权利要求15所述的透镜控制设备，其中，所述第一帧频的情况下由所述系数设置单元所设置的系数是与所述第二帧频的情况下由所述系数设置单元所设置的系数相比更接近1的值。
18.根据权利要求15所述的透镜控制设备，其中，还包括：
数据表，其表示所述帧频和所述系数之间的对应关系。
19.根据权利要求15所述的透镜控制设备，其中，基于表示所述帧频和所述系数之间的对应关系的函数来设置所述系数。
20.根据权利要求11所述的透镜控制设备，其中，还包括：
透镜控制单元，其被配置为根据所述目标变焦透镜位置和所述目标调焦透镜位置来控制所述调焦透镜和所述变焦透镜的驱动。
21.一种透镜控制设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
对散焦量进行校正并获得校正散焦量；
获得目标变焦透镜位置；以及
基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置；以及
在变焦速度是第一速度的情况下，与变焦速度是比所述第一速度小的第二速度的情况相比，将所述校正散焦量校正为更大的值。
22.一种透镜控制设备的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
对散焦量进行校正并获得校正散焦量；
获得目标变焦透镜位置；以及
基于表示针对各被摄体距离与变焦透镜的位置相对应的调焦透镜的位置的数据、所述校正散焦量和所述目标变焦透镜位置，来获得目标调焦透镜位置；以及
在帧频是第一帧频的情况下，与帧频是比所述第一帧频高的第二帧频的情况相比，将所述校正散焦量校正为更大的值。
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