CN107317961A - 控制设备、摄像设备、控制方法和存储介质 - Google Patents

控制设备、摄像设备、控制方法和存储介质 Download PDF

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CN107317961A CN201710229922.3A CN201710229922A CN107317961A CN 107317961 A CN107317961 A CN 107317961A CN 201710229922 A CN201710229922 A CN 201710229922A CN 107317961 A CN107317961 A CN 107317961A
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Abstract

本发明涉及一种控制设备、摄像设备、控制方法和存储介质。控制设备包括：焦点信号生成器(112)，其通过使用图像信号的预定频带的成分生成焦点信号，以及控制器(114)，其基于焦点信号执行聚焦控制，控制器在聚焦控制中进行使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，并且控制器在微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和预定频带中的每一个。

Description

控制设备、摄像设备、控制方法和存储介质
技术领域
本发明涉及一种通过对比度检测方法进行自动调焦控制的控制设备。
背景技术
近来，出现了诸如具有高清晰度和浅焦深的摄像机等的摄像设备。通常，在通过TV-AF方法(对比度检测方法)的自动调焦(AF)控制中，在光轴方向上微小地驱动调焦透镜。通常，将微小驱动的往复运动宽度(振幅)设置在焦深内。因此，随着清晰度越高并且焦深越浅，需要减小振幅。结果，通过使用利用与传统技术类似的BPF频带的AF评价值(表示焦点状态的信号)，难以在图像模糊的同时通过微小驱动获得足够的AF评价值的差，因此，存在花费很长时间来寻找聚焦方向的可能性。
此外，由于与传统技术相比，像素数量增大并且用于处理视频信号的周期(帧速率)降低，所以微小驱动的往复运动时间被延长，并且花费很长时间来寻找聚焦方向。因此，在由于用户改变被摄体等而使图像模糊的场景中，模糊图像被长时间记录的可能性高。
日本特开2010-063162公开了一种照相机系统，其能够通过用户的操作选择低速追踪模式和高速追踪模式。
然而，在日本特开2010-063162公开的照相机中，需要用户的操作来选择低速追踪模式和高速追踪模式，因此，这对于用户来说是复杂的。在高速追踪模式中将微小驱动的周期设置为高周期时，需要根据被摄体的照相机的状态来改变调焦透镜的驱动定时控制，并且这在日文特开2010-063162中没有公开。因此，在日本特开2010-063162公开的照相机中，不能进行高速聚焦控制，因此存在长时间记录模糊图像的可能性。
发明内容
本发明提供了一种能够执行高速聚焦控制的控制设备、摄像设备、控制方法和非暂时性计算机可读存储介质。
作为本发明的一方面的控制设备，包括：焦点信号生成器，其被配置为通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及控制器，其被配置为基于所述焦点信号进行聚焦控制，其中，所述控制器在所述聚焦控制中进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及所述控制器在所述微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
作为本发明的另一方面的一种摄像设备，其包括：图像传感器，其被配置为对经由包括调焦透镜的摄像光学系统所形成的光学图像进行光电转换以输出图像数据；焦点信号生成器，其被配置为通过使用与所述图像数据相对应的图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及控制器，其被配置为基于所述焦点信号进行聚焦控制，其中，所述控制器在所述聚焦控制中进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及所述控制器在所述微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
作为本发明的另一方面的一种控制方法，其包括以下步骤：通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及基于所述焦点信号进行聚焦控制，其中，进行所述聚焦控制的步骤包括：进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及进行所述微小驱动的步骤包括：根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
作为本发明的另一方面的一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储用于使计算机执行控制方法的程序，所述控制方法包括以下步骤：通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及基于所述焦点信号进行聚焦控制，其中，进行所述聚焦控制的步骤包括：进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及进行所述微小驱动的步骤包括：根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
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是示出本实施例中的摄像设备的结构的框图。
图2A和2B是示出本实施例中的TV-AF控制的整体操作的流程图。
图3是示出本实施例中的微小驱动周期确定处理的流程图。
图4是本实施例中的简化聚焦度的说明图。
图5是示出本实施例中的BPF频带判断处理的流程图。
图6A和6B是示出本实施例中的4V周期的微小驱动的流程图。
图7是表示本实施例中的2V周期的微小驱动的流程图。
图8是示出本实施例的爬山驱动的流程图。
图9A和9B是本实施例中的微小驱动模式下的调焦透镜的操作的说明图。
图10A至图10D是本实施例中的调焦透镜的驱动定时的说明图。
图11A和11B是本实施例中的焦点信号的散焦特性的说明图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例。
摄像设备的结构
首先，参考图1，将描述本实施例中的摄像设备。图1是示出本实施例中的摄像设备100(摄像机)的结构的框图。在对比度AF控制中，摄像设备100根据照相机或被摄体的状况，改变驱动调焦透镜的周期以及用于生成要用于确定聚焦方向的焦点评价值的BPF频带，以缩短确定聚焦方向的时间和聚焦时间。尽管本实施例描述了摄像机作为摄像设备100，但是本发明不限于此，并且其还可以应用于诸如数字静态照相机等的其它摄像设备。
在图1中，附图标记101表示第一固定透镜，附图标记102表示沿着光轴OA的方向(光轴方向)移动以进行变倍的变倍透镜，附图标记103表示开口光圈。附图标记104表示第二固定透镜。附图标记105表示用于进行摄像光学系统的焦点调节的焦点补偿透镜(以下，也称为调焦透镜或焦点调节构件)，其具有校正由摄像导致的焦平面的移动的功能以及调焦的功能。第一固定透镜101、变倍透镜102、开口光圈103、第二固定透镜104和调焦透镜105构成摄像光学系统。附图标记106表示作为包括CCD传感器或CMOS传感器的光电转换元件的图像传感器。
图像传感器106对经由包括调焦透镜105的摄像光学系统所形成的光学图像进行光电转换以输出图像数据。附图标记107表示CDS/AGC/AD转换器，其对来自图像传感器106的输出信号(图像数据)进行采样、增益控制和数字化。附图标记108表示照相机信号处理电路(信号处理器)，其对来自CDS/AGC/AD转换器107的输出信号进行各种图像处理，以生成视频信号(与图像数据相对应的图像信号)。附图标记109表示显示装置，其显示来自照相机信号处理电路108的视频信号。附图标记110表示记录装置，其将来自照相机信号处理电路108的视频信号记录在诸如磁带、光盘或半导体存储器等的记录介质中。附图标记111表示AF门，其仅使来自CDS/AGC/AD转换器107的所有像素的输出信号中的用于焦点检测的区域的信号通过。AF门111能够针对由下述的照相机/AF微计算机114所设置的区域(AF框)生成焦点信号。
附图标记112表示焦点信号处理电路(焦点信号生成器)。焦点信号处理电路112包括带通滤波器(BPF)，并且其从通过AF门111的信号(图像信号)提取高频成分(即，预定频带的成分)，以生成焦点信号。换句话说，焦点信号处理电路112通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号。虽然该焦点信号表示基于来自图像传感器106的输出信号而生成的视频的锐度(对比度状态)的值，但是聚焦状态下的视频的锐度高，并且模糊图像的锐度低，因此其可以用作表示摄像光学系统的焦点状态的值。除了焦点信号之外，焦点信号处理电路112还生成诸如亮度差值(通过AF门111的信号的亮度水平的最大值和最小值之间的差)等的信号。
附图标记113表示面部检测处理电路(被摄体检测器)，其对图像信号执行已知的面部识别处理以检测摄像画面中的被摄体的面部区域的位置和尺寸。作为已知的面部识别处理，例如，存在从由图像数据表示的各个像素的灰度颜色中提取肤色区域以根据与先前准备的面部轮廓板的匹配度来检测面部的方法以及基于所提取的面部的特征点(例如眼、鼻、嘴等)执行模式识别的方法等。面部检测处理电路113将检测结果发送到下述的照相机/AF微计算机114。
照相机/AF微计算机114基于面部检测处理电路113的检测结果，向AF门111发送信息，使得将AF框设置在摄像画面中的包括面部区域的位置处。当通过面部检测处理电路113检测到多个面部区域时，照相机/AF微计算机114从面部区域中自动选择作为调焦对象的主面部。作为选择主面部的处理方法，存在基于面部的尺寸和位置自动选择大尺寸且位于屏幕中心附近的面部作为主面部的已知方法。当用户通过使用主面部选择操作部(未示出)指定主面部时，照相机/AF微计算机114基于该信息选择由用户指定的面部作为主面部。当选择为主面部的被摄体在摄像画面之外时，从摄像画面中的其它面部区域中再次选择主面部。
照相机/AF微计算机114基于焦点信号处理电路112的输出信号来控制下述的变焦驱动源115和调焦驱动源116以驱动调焦透镜105，并且还向记录装置110输出图像记录命令。照相机/AF微计算机114设置AF框并选择上述主面部。照相机/AF微计算机114还执行上述的本实施例的各种AF控制处理，即，基于焦点信号执行聚焦控制。照相机/AF微计算机114针对各个预定周期(例如，视频信号的垂直同步信号的生成周期)重复执行处理。在本实施例中，该周期和该定时分别被称为V周期和V定时。在本实施例中，照相机/AF微计算机114是包括至少一个处理器的控制器。在本实施例中，控制设备至少包括焦点信号处理电路112和照相机/AF微计算机114。
附图标记115表示变焦驱动源，其包括用于移动变倍透镜102的致动器和该致动器的驱动电路。附图标记116表示调焦驱动源，其包括用于移动调焦透镜105的致动器和该致动器的驱动电路。变焦驱动源115和调焦驱动源116各自包括诸如步进电动机、DC电动机、振动电动机和音圈电动机等的致动器。附图标记117表示用于检测摄像设备100的状态的状态检测电路。状态检测电路117例如是用于检测摄像设备100的平摇(平摇状态)的平摇检测器。
TV-AF控制
接下来，参考图2A和2B，将描述TV-AF控制(对比度AF控制)。图2A和2B是示出TV-AF控制的整体操作的流程图。基于照相机/AF微计算机114的指示，按照预定周期(例如，视频信号的垂直同步信号的生成周期)重复执行图2A和2B的各个步骤。
首先，在步骤S201，照相机/AF微计算机114获取从焦点信号处理电路112输出的焦点信号(AF评价值)。随后，在步骤S202，照相机/AF微计算机114执行BPF频带判断处理。下面将参考图5描述BPF频带判断处理的细节。随后，在步骤S203，照相机/AF微计算机114判断是否将模式设置为下述微小驱动模式。当模式被设置为微小驱动模式时，流程进行到步骤S204。另一方面，当模式未被设置为微小驱动模式时，流程进行到步骤S221。
在步骤S204，照相机/AF微计算机114进行微小驱动周期确定处理。下面将参考图3和4描述微小驱动周期确定处理的细节。随后，在步骤S208，照相机/AF微计算机114判断(确认)在步骤S204所确定的周期(即，微小驱动的处理周期(往复运动周期))是4V周期(第一周期)还是2V期间(第二周期)。当该周期为4V周期时，流程进行到步骤S209。另一方面，当该周期为2V周期时，流程进行到步骤S210。
在步骤S209，照相机/AF微计算机114执行4V周期的微小驱动(4V调制)，然后流程进行到步骤S211。在步骤S210中，照相机/AF微计算机114进行2V周期的微小驱动(2V调制)，然后流程进行到步骤S211。下面将参考图6A、6B、7、9A和9B描述4V调制和2V调制的细节。
在步骤S211，照相机/AF微计算机114判断当前模式是否被设置为方向判断模式。当模式被设置为方向判断模式时，流程进行到步骤S212。另一方面，当模式未被设置为方向判断模式时，流程进行到步骤S214。
在步骤S212，照相机/AF微计算机114判断聚焦点是否在相同方向上连续存在预定次数。当聚焦点在相同方向上连续存在预定次数时，流程进行到步骤S213。在步骤S213，照相机/AF微计算机114判断为方向判断完成，然后流程进行到步骤S216。另一方面，当在步骤S212中聚焦点在相同方向上没有连续存在预定次数时，流程进行到步骤S216。
在步骤S214，照相机/AF微计算机114判断在调焦透镜的移动状态是预定状态的共同区域(在预定宽度的范围内)的往复运动次数是否不小于阈值TH1。当调焦透镜位于聚焦位置附近，即，在焦点信号最大的位置附近时，焦点信号的电平在调焦透镜在无限远方向和近距离方向上被驱动的两种情况下都减小。因此，调焦透镜在微小驱动中重复在聚焦位置附近的往复运动。因此，如上所述，可以通过预定共同区域中的往复运动次数来判断调焦透镜是否位于聚焦位置附近(大致聚焦状态)。当作为不小于预定次数的反转的重复的结果，往复运动次数不小于阈值TH1时，流程进行到步骤S215。在步骤S215，照相机/AF微计算机114判断为聚焦判断完成。另一方面，当在步骤S214中往复运动次数小于阈值TH1时，流程进行到步骤S216。
在步骤S216，照相机/AF微计算机114判断是否在步骤S214执行了聚焦判断。当执行了聚焦判断时，流程进行到步骤S219。另一方面，当没有执行聚焦判断时，流程进行到步骤S217。在步骤S217，照相机/AF微计算机114判断是否在步骤S212完成了方向判断。当完成了方向判断时，流程进行到步骤S218，以移动到爬山操作(爬山驱动模式)。另一方面，当没有完成方向判断时，流程返回到步骤S201，并且照相机/AF微计算机114继续微小驱动模式。在步骤S219中，照相机/AF微计算机114将聚焦状态的焦点信号的电平存储在存储器中，然后流程进行到步骤S220，以改变为再启动判断模式。
在步骤S221，照相机/AF微计算机114判断模式是否被设置为下述的爬山驱动模式。当模式被设置为爬山驱动模式时，流程进行到步骤S225。另一方面，当模式未被设置为爬山驱动模式时，流程进行到步骤S229。
在步骤S225，照相机/AF微计算机114执行爬山驱动操作，以在焦点信号增大的方向上以预定速度执行调焦透镜的爬山驱动。下面将参考图8描述与爬山驱动相关的详细操作。
在步骤S226，照相机/AF微计算机114判断作为步骤S225的爬山驱动操作的结果是否找到焦点信号的峰位置。当找到峰位置时，流程进行到步骤S227。另一方面，当没有找到峰位置时，流程返回到步骤S201，以继续爬山驱动模式。在步骤S227中，照相机/AF微计算机114将焦点信号为峰的调焦透镜位置设置为目标位置，然后流程进行到步骤S228，以改变为停止模式。
在步骤S229，照相机/AF微计算机114判断模式是否被设置为停止模式。当模式被设置为停止模式时，流程进行到步骤S230。另一方面，当模式未被设置为停止模式时，流程进行到步骤S232。在步骤S230，照相机/AF微计算机114判断调焦透镜105是否返回到焦点信号的峰位置。当调焦透镜105返回到峰位置时，流程进行到步骤S231，以改变为微小驱动(聚焦判断)模式。另一方面，当调焦透镜105没有返回到峰位置时，流程返回到步骤S201以继续停止模式。
在步骤S232，照相机/AF微计算机114将当前焦点信号电平与在步骤S219存储(储存)的焦点信号电平进行比较，并且判断焦点信号的变化是否大于预定值。当焦点信号的变化大于预定值时，流程进行到步骤S233，以改变为微小驱动(方向判断)模式。另一方面，当焦点信号的变化小于预定值时，流程返回到步骤S201，以继续再启动判断模式。
优选地，当图像信号的各个水平行的焦点信号的最大值相对于对比度值的最大值的比率不小于预定比率时(即，当满足第一条件时)，照相机/AF微计算机114判断为焦点状态是大致聚焦状态。当调焦透镜105在预定范围内在焦点信号最大的位置处往复运动的次数不小于预定次数时(即，当满足第二条件时)，照相机/AF微计算机114判断为焦点状态是大致聚焦的状态。优选地，当满足第一条件和第二条件中的至少一个时，照相机/AF微计算机114判断为焦点状态是大致聚焦状态。
优选地，照相机/AF微计算机114根据往复运动周期(即，微小驱动周期)改变预定范围。更优选地，当往复运动周期为第一周期(4V周期)时，照相机/AF微计算机114将第一范围设置为预定范围，并且当往复运动周期为第二周期(2V周期)时，照相机/AF微计算机114将比第一范围宽的第二范围设置为预定范围。
4V调制操作和2V调制操作
接下来，参考图9A和9B，将描述在4V调制操作和2V调制操作各自中的调焦透镜的操作。图9A和9B是微小驱动模式下的调焦透镜的操作图，图9A示出4V调制操作，并且图9B示出2V调制操作。
在图9A和9B各自中的上侧，示出了视频信号的垂直同步信号。各图中的中央处的标签表示针对图像传感器106累积和读出视频信号的情况，以及A至I各处的视频的梯形表示由CMOS进行的卷帘快门控制。在各图的下侧，示出时间和调焦透镜105的位置之间的关系，横轴表示时间，纵轴表示调焦透镜105的位置。
首先，参考图9A，将描述4V调制操作。在图9A中，符号EVA、EVC和EVE分别是针对具有标签A、C和E的视频信号的焦点信号。焦点信号EVA、EVC和EVE分别在时刻TA、TC和TE的定时被并入到照相机/AF微计算机114中。在时刻TF，将焦点信号EVC的电平与焦点信号EVE的电平进行比较，并且仅当焦点信号EVE的电平大于焦点信号EVC的电平时，振动的中心才移动。换句话说，当最新焦点信号的电平大于先前焦点信号的电平时，振动的中心移动。以焦深为基准来设置调焦透镜105的移动，并且将其设置为不能在画面上识别出的移动量。
虽然照相机/AF微计算机114也在标签D的时刻接收针对图像传感器106中累积的视频信号的焦点信号EVD(未示出)，但是在4V调制操作期间没有并入该焦点信号EVD。这是因为，标签D的视频信号的累积时间段处于将调焦透镜105驱动到下一个目标位置的过程中，并且它不能被用作用于判断聚焦方向的焦点信号。
如上所述，在4V调制中，用于比较和评价的焦点信号是当调焦透镜105到达目标位置时所获得的焦点信号，因此即使当调焦透镜105在聚焦位置附近微小地移动时也容易检测到焦点信号的变化。对于如在追踪所检测到的面部或面部之外的被摄体的同时执行AF的情况那样的、AF框在画面中自由移动的场景，针对整个画面获得视频信号，使得调焦透镜105到达目标位置。因此，AF的聚焦性能不会根据AF框的位置而劣化。另一方面，当仅需要检测聚焦方向而不需要检测聚焦位置时，如图像模糊的情况那样，对于微小驱动中的一次往复运动，需要垂直同步信号四次(4V)。
随后，参考图9B，将描述2V调制操作。在图9B中，符号EVA、EVB和EVC分别是针对具有标签A、B和C的视频信号的焦点信号。焦点信号EVA、EVB和EVC分别在时刻TA、TB和TC的定时被并入到照相机/AF微计算机114中。在时刻TB，将焦点信号EVA的电平与焦点信号EVB的电平进行比较，并且仅在焦点信号EVA的电平大于焦点信号EVB的电平时，振动中心才移动。换句话说，当最新焦点信号的电平小于先前焦点信号的电平时，振动中心移动。类似于4V调制的情况，以焦深为基准来设置调焦透镜105的移动，并且将其设置为不能在画面上识别出的移动量。
在2V调制操作中，似乎在时刻TC比较焦点信号EVB和焦点信号EVC比在时刻TB判断是否要移动振动中心更合适。然而，在2V调制中，在驱动振幅增大的情况下，需要将驱动调焦透镜105的定时提前到图9B的时刻TC之前的定时(即，与标签D的读出开始的垂直同步信号相同的定时的最大值)。这将在下面参考图进行描述。因此，在2V调制中，需要在时刻TB的定时判断目标位置是要设置到位置a)还是位置b)。如上所述，当仅需要检测聚焦方向时，如图像模糊的情况那样，对于微小驱动的一个周期需要垂直同步信号两次(2V)，因此可以以4V调制中的一半的时间执行方向判断。
另一方面，在2V调制中，当调焦透镜在大致聚焦状态下在预定的同一区域(在预定宽度的范围内)往复运动时，与4V调制相比，往复运动的宽度增大，因此在2V调制中，将被判断为同一区域的预定宽度设置为比4V调制的宽度宽的宽度。这是因为，作为要比较的焦点信号，与4V调制中的信号相比，使用先前的信号。结果，在2V调制中，与4V调制相比，可判断为位置远离聚焦位置的定时被延迟了中心移动的量，因此与4V调制相比，远离聚焦位置的方向上的中心移动多发生一次。由于在同一区域中往复运动期间，调焦透镜在以聚焦位置为中心的近距离方向和无限远方向的两个方向上移动，所以可以通过下面的表达式(1)来计算“预定宽度”。
2V调制中的预定宽度＝4V调制中的宽度+2×中心移动量+α...(1)
在2V调制中，使用在驱动调焦透镜105期间累积的视频信号的焦点评价值，因而与4V调制相比，检测聚焦位置的性能可能劣化，因此，可以将α的值设置为余量。
如上所述，照相机/AF微计算机114获得焦点信号的周期和照相机/AF微计算机114设置目标位置的定时和周期在4V调制和2V调制之间改变。另外，当“最新焦点信号”与“先前焦点信号”进行比较时的焦点信号的电平关系在4V调制和2V调制之间相反。然而，在紧接在4V调制和2V调制之间切换之后的预定时间段中，需要继续用于获得在切换之前的调制时的焦点信号的定时和周期以及焦点信号的比较方法。换句话说，在紧接着从4V调制切换到2V调制之后的2V(包括切换时间)中，没有获得在紧挨在切换之前的4V调制期间将调焦透镜105驱动到下一目标位置的过程中的焦点信号。对于焦点信号的比较方法，与4V调制的情况类似，判断是否满足“最新焦点信号>先前焦点信号”。
另一方面，在紧接在从2V调制切换到4V调制之后的3V(包括切换时间)中，针对各个V获得紧挨在切换之前的2V调制中的焦点信号。对于焦点信号的比较方法，与2V调制的情况类似，判断是否满足“最新焦点信号<先前焦点信号”。
在下文中，在继续进行如上所述的切换之前的调制操作的预定处理的时间段被定义为“过渡时间段”，以及通过设置“过渡时间段计数器”然后对其进行向下计数来执行“垂直同步信号两次”或“垂直同步信号三次”的判断。
微小驱动周期确定处理
接下来，参考图3，将描述图2A的步骤S204中执行的微小驱动周期确定处理。图3是示出微小驱动周期确定处理的流程图。图3的各个步骤主要由照相机/AF微计算机114的指示来执行。微小驱动周期确定处理是用于确定微小驱动是被设置为4V周期的微小驱动(4V调制)还是被设置为2V周期的微小驱动(2V调制)的处理。
首先，在步骤S301，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否表示“0”。当过渡时间段计数器表示“0”时，流程进行到步骤S302。另一方面，当过渡时间段计数器表示非“0”时，流程进行到步骤S310。
在步骤S302，照相机/AF微计算机114判断是否从面部检测处理电路113输出面部检测结果、是否检测到闪烁、或者同一区域中的往复运动次数是否超过阈值TH2。当满足上述条件中的至少一个时，流程进行到步骤S303。另一方面，当不满足所有条件时，流程进行到步骤S306。在本实施例中，阈值TH2被设置为小于用于聚焦判断的阈值TH1的值。虽然在本实施例中在步骤S302中使用三个条件作为条件，但是不限于此，并且可以任意地去除、改变或添加一部分条件。
在步骤S303，照相机/AF微计算机114判断是否当前设置了2V调制。在当前设置了2V调制时，流程进行到步骤S304。在步骤S304中，照相机/AF微计算机114将过渡时间段计数器设置为“2”，以在将2V调制改变为4V调制时判断上述过渡时间段。随后，在步骤S305，照相机/AF微计算机114将微小驱动周期改变为4V周期，然后结束微小驱动周期确定处理。当2V调制改变为4V调制时，表示下述微小驱动的操作状态的计数器被设置为从“0”或“2”开始。
这里，将描述从在图像传感器106中累积电荷的定时开始的原因(即，表示微小驱动的操作状态的计数器从“0”或“2”开始的原因)。如参考图9A和9B所描述的，在2V调制中，需要在时刻TB的定时(即，在驱动调焦透镜105之前的垂直同步信号的定时)确定是将目标位置设置为图9B的a)还是b)。另一方面，在4V调制中，在时刻TF的定时(即，与驱动调焦透镜105的定时相同的垂直同步信号的定时)确定是目标位置设置为图9A的a)还是b)。如果在将2V调制改变为4V调制时表示微小驱动的操作状态的计数器从“1”或“3”开始，则在切换到4V调制的定时来对2V调制中所确定的目标位置进行复位。因此，存在如下可能性：在调制操作的切换的定时，调焦透镜105没有到达2V调制中所确定的目标位置。可选地，即使调焦透镜105到达2V调制中所确定的目标位置，也立即向着4V调制中所确定的目标位置驱动该调焦透镜105。结果，在2V调制中所确定的目标位置处不能在图像传感器106中累积电荷，并且不能获取期望的焦点评价值。因此，当2V调制被改变为4V调制时，表示微小驱动的操作状态的计数器需要被设置为从“0”或“2”开始。
在图3中的步骤S306，判断下述简化聚焦度是否不是“聚焦”、是否检测到平摇、是否在平摇完成之后的预定时间段中、或者表示微小驱动的操作状态的计数器是否被设置为“0”或“2”。该操作由照相机/AF微计算机114和状态检测电路117(平摇检测器)执行。当状态检测电路117检测平摇时，在检测平摇期间并且直到未检测到平摇之后经过预定时间段为止，照相机/AF微计算机114将微小驱动周期设置为2V周期(第二周期)。
当满足上述条件中的至少一个时，满足了执行2V调制所需的条件，因此流程进行到步骤S307。另一方面，当不满足上述所有条件时，流程进行到步骤S303。在步骤S306中判断表示微小驱动的操作状态的计数器是“0”或“2”的原因是，如果在计数器表示“1”或“3”的定时4V调制被改变为2V调制，则焦点信号不一致。例如，将考虑在计数器表示“1”的定时将4V调制改变为2V调制的情况。首先，当在4V调制中计数器表示“0”时，在下述步骤S603存储无限远侧的焦点信号。当4V调制在下一个定时切换到2V调制(计数器表示“1”)时，在下述步骤S704中将4V调制中透镜驱动的定时所获得的焦点信号再次存储为无限远侧的焦点信号。因此，在本实施例中，判断表示微小驱动的操作状态的计数器是否是“0”或“2”。虽然在本实施例中在步骤S306使用四个条件作为条件，但是不限于此，并且可以任意去除、改变或添加一部分条件。
参考图4，将描述简化聚焦度。图4是简化聚焦度的说明图，并且其示出了针对预定被摄体的各个调焦透镜位置处的焦点信号的变化。
由实线401表示的焦点信号随着调焦透镜位置接近聚焦位置而增大，反之，随着调焦透镜位置远离聚焦位置而减小。在本实施例中，视频信号通过高频滤波器，其中该高频滤波器使具有高于或等于预定截止频率的频率的高频成分通过，并且焦点信号是基于通过的高频成分的值(TEP)。区域403～405是表示被称为简化聚焦度的聚焦程度(聚焦、小模糊或大模糊)的概念区域。计算简化聚焦度作为将上述值TEP除以“对比度的最大值和最小值之间的差的最大值(MMP)”的值。
在图4中，由虚线402来表示取决于调焦透镜位置的MMP的变化。与由实线401表示的焦点信号相比，虚线402表示取决于调焦透镜位置的小量增大和减小。只要被摄体相同，对比度的最大值和最小值中的每一个都与模糊状态无关地近似恒定，因此可以在某种程度上抑制取决于被摄体的焦点信号的变化。因此，在本实施例中，当简化聚焦度(TEP/MMP)大于或等于55％时判断为焦点状态是“聚焦”，当大于或等于40％且小于55％时判断为焦点状态是“小模糊”，以及当小于40％时判断为焦点状态是“大模糊”。然而，比率(即，与聚焦、小模糊和大模糊的边界相关的简化聚焦度)不限于此，并且可以适当地改变。
在图3中的步骤S307，照相机/AF微计算机114判断是否当前设置了4V调制。在当前设置了4V调制时，流程进行到步骤S308，并且照相机/AF微计算机114将过渡时间段计数器设置为“3”，其中该过渡时间段计数器用于判断在将4V调制改变为2V调制时的过渡时间段。另一方面，在当前设置了2V调制时，在设置2V调制的同时完成微小驱动周期确定处理。在步骤S308中将过渡时间段计数器设置为“3”之后，流程进行到步骤S309。在步骤S309中，将微小驱动周期改变为2V周期，然后结束微小驱动周期确定处理。
在步骤S310，照相机/AF微计算机114对过渡时间段计数器进行向下计数，并且完成微小驱动周期确定处理。因此，在本实施例中，当过渡时间段计数器不是“0”时，不执行微小驱动周期的确定，而是仅执行过渡时间段计数器的向下计数。结果，避免了针对各个V的4V调制和2V调制的改变，并且可以防止获得焦点信号的定时或设置驱动目标位置的定时的复杂性。
根据上述处理，执行4V调制操作和2V调制操作的切换的判断，因此当被摄体模糊时可以在短时间内执行方向判断操作的控制并且同时进行聚焦状态附近(大致聚焦状态)的准确聚焦位置的检测。
BPF频带判断处理
接下来，参考图11A和11B，将描述焦点信号的散焦特性。图11A和11B是焦点信号的散焦特性的说明图。图11A是示出针对调焦透镜105的位置的焦点信号的示例的图。
当拍摄被摄体时，如图11A所示AF评价值随着聚焦而增大，并且AF评价值(电平)最大的点是聚焦位置。这种散焦特性具有针对视频信号的频带而增大带通滤波器(BPF)的中心频率的在聚焦位置附近的陡峭的山形，另一方面，该特性具有减小中心频率的在聚焦位置附近的平缓的山形。在散焦特性中，随着BPF的中心频率降低，强调了山脚的倾斜(倾斜增大)。在本实施例中，参考图11A，将考虑具有三个频带的焦点信号1101、1102和1103。
在图11A中，假设附图标记1105表示在第一模式中的大模糊状态期间的微小驱动的振幅，针对在大模糊状态期间最有效的低频带焦点信号1103(AF评价值)获得了变化1107。这里，将考虑照相机的模式改变为焦深比第一模式中的焦深浅的第二模式的情况。在下文中，假设第二模式中的焦深是第一模式中的焦深的大约一半。由于第二模式中的焦深是第一模式中的焦深的一半，所以微小驱动的振幅也需要减半，以使得焦平面的移动不可识别。在这种情况下，如低频带焦点信号1103(AF评价值)的变化1106所示，方向判断性能降低。例如，当如图11A所示描绘理想的山形时，方向判断性能不容易降低，但是实际上，由于噪声成分或视频的模糊的影响而不能判断正确方向的可能性高。在本实施例中，具有上述三个频带的焦点信号1101、1102和1103中的具有最低频带(低频带或第一频带)的焦点信号1103的带通滤波器(BPF)被设置为较低频带(超低频带或第二频带)。结果，即使具有小振幅，也可以获得与第一模式中相同的焦点信号的变化。
在图11B中，通过焦点信号1111表示当带通滤波器被设置为超低频带时的散焦特性的示例。对于焦点信号1111，尽管在聚焦状态附近的山形的陡度减小，但山脚的倾斜度增大。将第一模式期间的振幅1105所获得的低频带焦点信号1103的差1107与第二模式期间的振幅1104所获得的超低频带焦点信号1111的差1112进行比较，可以理解，获得大致相同的变化。
如上所述，通过将频带切换到在大模糊状态等时清楚山脚处的倾斜的超低频带，提高了方向判断性能。在简化聚焦度不是“聚焦”这一方面，在与将微小驱动的周期切换到2V周期的条件相同的条件下，进行上述BPF频带的改变。这涉及在驱动调焦透镜105的过程中的聚焦评价值的获取。换句话说，与调焦透镜105停止的情况相比，在驱动调焦透镜105的过程中的视频信号由于调焦透镜105的驱动模糊而在焦点信号的低频带成分中增大。因此，实现了更容易在超低频带中进行判断的状况。
BPF频带判断处理
接下来，参考图5，将描述基于散焦特性的BPF频带判断处理(图2A中的步骤S202)。图5是示出BPF频带判断处理的流程图。图5的各个步骤主要是基于照相机/AF微计算机114的指示来执行的。
首先，在步骤S501，照相机/AF微计算机114判断是否当前驱动模式是微小驱动模式并且面部检测处理电路113没有检测到任何面部。当满足上述两个条件时，流程进行到步骤S502。另一方面，当不满足条件中的至少一个时，流程进行到步骤S509。
当驱动模式不是微小驱动模式(即，爬山驱动)时BPF频带返回到低频带的原因如下。换句话说，在爬山驱动中，假设调焦透镜105到达聚焦位置附近。在聚焦位置附近，也通过使用低频带焦点信号来执行夜景场景的判断。因此，如果保持设置超低频带的状态，则存在错误地判断夜景场景的可能性。因此，当驱动模式改变为爬山驱动控制时，BPF频带从超低频带变为低频带。
当正在检测面部时BPF频带返回到低频带的原因是，可以将正在检测面部的状态判断为大模糊状态以外的状态。另外，当检测面部时，还将微小驱动改变为4V调制，因此没有发生调焦透镜105的驱动模糊，因而认为低频带比超低频带更合适。
随后，在步骤S502，照相机/AF微计算机114判断变焦位置是否相对于预定位置位于广角侧(Wide侧)、场景是否被设置为夜景场景、或者场景是否被设置为高亮度场景。可以基于焦点信号来判断场景是夜景场景还是高亮度场景。当满足上述条件中的至少一个时，流程进行到步骤S503。另一方面，当不满足所有条件时，流程进行到步骤S504。当变焦位置相对于预定位置位于广角侧时BPF频带不改变为超低频带的原因如下。换句话说，当变焦位置在广角侧附近时，在画面(图像)中存在大量被摄体，因此趋于包括大量相对高频率的成分。此外，景深也深，并且模糊量相对小，因此不容易实现由BPF频带向超低频带的变化所引起的有利效果。
在步骤S503，照相机/AF微计算机114针对焦点信号处理电路112将三个BPF频带(高频带、中间频带和低频带)中的低BPF频带设置为低频带(第一频带)，然后流程进行到步骤S510。
在步骤S504中，当照相机/AF微计算机114已经针对焦点信号处理电路112将三个BPF频带中的低BPF频带设置为超低频带(第二频带)时，流程进行到步骤S505。另一方面，当不将低BPF频带设置为超低频带时，流程进行到步骤S507。
在步骤S505，照相机/AF微计算机114判断在图2A的TV-AF控制中是否将模式改变为再启动判断模式。当模式改变为再启动判断模式时，流程进行到步骤S506。另一方面，当模式未改变为再启动判断模式时，流程进行到步骤S510。在本实施例中，BPF频带不从超低频带返回到低频带直到改变为再启动判定模式为止的原因如下。换句话说，如果频带在微小驱动期间改变，则花费时间来输出具有改变后的频带的焦点信号。此外，不能执行方向判断直到两次输出具有改变后的频带的焦点信号为止，因此不能暂时地执行驱动中心的移动，因而存在实现聚焦状态所需的时间延长的可能性。
在步骤S506，照相机/AF微计算机114针对焦点信号处理电路112将三个BPF频带(高频带、中间频带和低频带)中的低BPF频带设置为低频带，然后流程进行到步骤S510。
在步骤S507，照相机/AF微计算机114基于步骤S201所获取的焦点信号来计算简化聚焦度，并且判断简化聚焦度是否不是“聚焦”。当简化聚焦度不是“聚焦”时，流程进行到步骤S508。在步骤S508中，照相机/AF微计算机114针对焦点信号处理电路112将三个BPF频带(高频带、中间频带和低频带)中的低BPF频带设置为超低频带(第二频带)。另一方面，当简化聚焦度为“聚焦”时，流程进行到步骤S510。
在步骤S509中，照相机/AF微计算机114针对焦点信号处理电路112将三个BPF频带(高频带、中间频带和低频带)中的低BPF频带设置为低频带(第一频带)，然后流程进行到步骤S510。
在步骤S510，照相机/AF微计算机114判断步骤S503、S506、S508或S509所设置的BPF频带是否是与先前设置的BPF频带不同的频带。当频带不同时，流程进行到步骤S511。另一方面，当频带相同时，BPF频带判断处理结束。
在步骤S511，照相机/AF微计算机114对过去的焦点信号的历史进行初始化，然后完成BPF频带判断处理。过去的焦点信号的历史被初始化的原因是，当切换频带时，改变随后输出的焦点信号的频带，结果在微小驱动处理中不能执行使用过去的焦点评价值的比较和判断。
如上所述，焦点信号处理电路112生成与多个频带(高频带、中间频带和低频带的BPF频带)的各个成分相对应的多个焦点信号。当满足上述预定条件时，控制器将多个频带中的最低频带(低BPF频带)的成分改变为第二频带(超低频带)。
4V调制的详细流程
接下来，参考图6A和6B，将描述在TV-AF控制中的4V周期的微小驱动(图2A中的步骤S209)。图6A和6B是示出4V周期的微小驱动的流程图。图6A和6B的各个步骤主要基于照相机/AF微计算机114的指示来执行。
首先，在步骤S601，照相机/AF微计算机114判断表示微小驱动的操作状态的计数器是否当前被设置为“0”。在当前计数器为“0”时，流程进入步骤S602。另一方面，当计数器不是“0”时，流程进行到步骤S606。
在步骤S602，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S603。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S604。
在步骤S603和S604，作为当调焦透镜105位于无限远侧或近距离侧时的处理，存储焦点信号的当前电平。在步骤S603所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在下述步骤S616或S607中调焦透镜105位于无限远侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。另一方面，在步骤S604所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在下述2V调制中的步骤S703或S704中调焦透镜105位于近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。随后，在步骤S605中，如果计数器表示“3”，则照相机/AF微计算机114将表示微小驱动的操作状态的计数器返回到“0”，并且如果计数器表示其它值，则使计数器递增。
在步骤S606中，照相机/AF微计算机114判断当前计数器是否为“1”，并且如果是，则流程进行到步骤S607，另一方面，如果不是，则流程进行到步骤S614。在步骤S607中，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S609。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S608。
在步骤S608，照相机/AF微计算机114存储焦点信号的当前电平。在步骤S608所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在下述2V调制中的步骤S713或S714中调焦透镜105位于无限远侧或近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。
在步骤S609中，照相机/AF微计算机114计算用于在下述步骤S613中驱动调焦透镜105的振动振幅和中心移动振幅。通常，这些振幅设置在焦深内。随后，在步骤S610，当过渡时间段计数器为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S603存储的无限远侧的焦点信号电平与如下面所描述的步骤S616存储的近距离侧的焦点信号电平进行比较。当前者较大时，流程前进到步骤S611。另一方面，当后者较大时，流程进行到步骤S612。
另一方面，当过渡时间段计数器不为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S608存储的无限远侧的焦点信号电平与上述步骤S604存储的近距离侧的焦点信号电平进行比较。当前者较大时，流程进行到步骤S611。另一方面，当后者较大时，流程进行到步骤S612。在步骤S611中，照相机/AF微计算机114将振动振幅与中心移动振幅相加，以将相加后的振幅设置为驱动振幅。在步骤S612，将振动振幅设置为驱动振幅。随后，在步骤S613，照相机/AF微计算机114基于步骤S611或步骤S612获得的驱动振幅，在无限远方向上驱动调焦透镜105。
在步骤S614，照相机/AF微计算机114判断当前计数器是否为“2”。当计数器为“2”时，流程进行到步骤S615。另一方面，当计数器不是“2”时，流程进行到步骤S618。
在步骤S615，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S616。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S617。在步骤S616和S617中，作为当调焦透镜105位于近距离侧或无限远侧时的处理，存储焦点信号的当前电平。步骤S616所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在上述步骤603或S604中调焦透镜105位于无限远侧或近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。另一方面，步骤S617所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在下述2V调制中的步骤S713或S714中调焦透镜105位于无限远侧或近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。
在步骤S618，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S620。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S619。在步骤S619，存储焦点信号的当前电平。步骤S619所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在下述2V调制的步骤S703或S704中调焦透镜105位于近距离侧或无限远侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。在步骤S620中，照相机/AF微计算机114计算用于在下述步骤S624中驱动调焦透镜105的振动振幅和中心移动振幅。通常，这些振幅设置在焦深内。
随后，在步骤S621，当过渡时间段计数器为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S616存储的近距离侧的焦点信号电平与上述步骤S603存储的无限远侧的焦点信号电平进行比较。当前者较大时，流程进行到步骤S622。另一方面，当后者较大时，流程进行到步骤S623。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S619存储的近距离侧的焦点信号电平与上述步骤S617存储的无限远侧的焦点信号电平进行比较。当前者较大时，流程进行到步骤S622。另一方面，当后者较大时，流程进行到步骤S623。
在步骤S622，照相机/AF微计算机114将振动振幅与中心运动振幅相加，以将相加后的振幅设置为驱动振幅。在步骤S623中，照相机/AF微计算机114将振动振幅设置为驱动振幅。随后，在步骤S624，照相机/AF微计算机114基于步骤S622或步骤S623获得的驱动振幅，在无限远方向上驱动调焦透镜105。
2V调制的详细流程
接下来，参考图7，将描述TV-AF控制中的2V周期的微小驱动(图2A中的步骤S210)。图7是示出2V周期的微小驱动的流程图。图7的各个步骤主要基于照相机/AF微计算机114的指示来执行。
首先，在步骤S701，照相机/AF微计算机114判断表示微小驱动的操作状态的计数器当前是否被设置为“0”或“1”。当计数器为“0”或“1”时，流程进行到步骤S702。另一方面，当计数器不是“0”或“1”(即，计数器是“2”或“3”)时，流程进行到步骤S712。
在步骤S702中，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S703。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S704。在步骤S703和S704中，作为当调焦透镜105位于近距离侧或无限远侧时的处理，存储焦点信号的当前电平。步骤S703所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在作为先前定时的步骤S703或S704中调焦透镜105位于近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。另一方面，步骤S704中所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在上述4V调制中的步骤S616或S617中调焦透镜105位于无限远侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。
在步骤S705中，照相机/AF微计算机114计算用于在下述步骤S709中驱动调焦透镜105的振动振幅和中心移动振幅。通常，这些振幅被设置在焦深内。随后，在步骤S706中，当过渡时间段计数器为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S703存储的近距离侧的焦点信号电平与下述步骤S713存储的无限远侧的焦点信号电平进行比较。当无限远侧的焦点信号电平大于近距离侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S707。另一方面，当近距离侧的焦点信号电平大于无限远侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S708。另一方面，当过渡时间段计数器不为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S704存储的无限远侧的焦点信号电平与下述步骤S714存储的或者上述4V调制中的步骤S616存储的近距离侧的焦点信号电平进行比较。当无限远侧的焦点信号电平大于近距离侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S707。另一方面，当近距离侧的焦点信号电平大于无限远侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S708。
在步骤S707，照相机/AF微计算机114将振动振幅与中心移动振幅相加，以将相加后的振幅设置为驱动振幅。在步骤S708中，照相机/AF微计算机114将振动振幅设置为驱动振幅。随后，在步骤S709，照相机/AF微计算机114基于步骤S707或步骤S708所获得的驱动振幅，在无限远方向上驱动调焦透镜105。随后，在步骤S710，照相机/AF微计算机114针对步骤S709设置的驱动目标位置，获得开始调焦透镜105的驱动的定时，然后，流程进行到步骤S711。下面将描述步骤S710或步骤S720所获得的开始调焦透镜105的驱动的定时(驱动定时)。
在步骤S711，照相机/AF微计算机114清除计数器。换句话说，当表示微小驱动的操作状态的计数器是“0”或“1”时，照相机/AF微计算机114将计数器设置为“2”。另一方面，当计数器为“2”或“3”时，将计数器设置为“0”。
在步骤S712，照相机/AF微计算机114判断过渡时间段计数器是否为“0”。当过渡时间段计数器为“0”时，流程进行到步骤S713。另一方面，当过渡时间段计数器不是“0”时，流程进行到步骤S714。在步骤S713和S714中，作为当调焦透镜105位于无限远侧或近距离侧时的处理，存储焦点信号的当前电平。步骤S713所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在作为先前定时的步骤S713或S714中调焦透镜105位于无限远侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。另一方面，步骤S714所获取的焦点信号是基于如下的视频信号，其中该视频信号是在上述4V调制中的步骤S603或S604中调焦透镜105位于近距离侧时从图像传感器106中累积的电荷所生成的视频信号。
在步骤S715，照相机/AF微计算机114计算用于在下述步骤S719中驱动调焦透镜105的振动振幅和中心移动振幅。通常，这些振幅被设置在焦深内。随后，在步骤S716，当过渡时间段计数器为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S713存储的无限远侧的焦点信号电平与上述步骤S703存储的近距离侧的焦点信号电平进行比较。当近距离侧的焦点信号电平大于无限远侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S717。另一方面，当无限远侧的焦点信号电平大于近距离侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S718。另一方面，当过渡时间段计数器不为“0”时，照相机/AF微计算机114将步骤S714存储的近距离侧的焦点信号电平与上述步骤S704存储的或者上述4V调制中的步骤S603存储的无限远侧的焦点信号电平进行比较。当近距离侧的焦点信号电平大于无限远侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S717。另一方面，当无限远侧的焦点信号电平大于近距离侧的焦点信号电平时，流程进行到步骤S718。
在步骤S717中，照相机/AF微计算机114将振动振幅与中心移动振幅相加，以将相加后的振幅设置为驱动振幅。在步骤S718中，照相机/AF微计算机114将振动振幅设置为驱动振幅。随后，在步骤S719，照相机/AF微计算机114基于步骤S717或步骤S718所获得的驱动振幅，在无限远方向上驱动调焦透镜105。随后，在步骤S720，照相机/AF微计算机114针对步骤S719设置的驱动目标位置，获得开始调焦透镜105的驱动的定时，然后流程进行到步骤S711。
2V调制中的调焦透镜的驱动定时的计算
接下来，参考图10A～10D中，将描述图7的步骤S710和S720中计算的2V调制中的调焦透镜105的驱动定时。图10A～10D是本实施例中的调焦透镜105的驱动定时的说明图。
图10A示出了当以作为基本条件的视频信号的累积时间(快门速度)、视频读出时间和振幅来操作调焦透镜时的调焦透镜从预定垂直同步信号到下一垂直同步信号的驱动定时TBase。图10A中的基本操作条件假设如下。
换句话说，预定垂直同步信号到下一垂直同步信号之间的时间间隔1001为1/30秒，快门速度1002为1/30秒，视频信号的读出时间1003为1/30秒。调焦透镜105的驱动振幅1004为10μm，以及使调焦透镜105移动10μm所需的驱动时间1005为4/600秒。假设照相机/AF微计算机114以每1/30秒20次的周期(1/600秒)控制调焦透镜105，并且该周期是调焦透镜控制的最小单位时间。
在图10A中，由于使用2V调制中的标签A和标签B的视频信号的两个焦点信号，因而例如当在标签A的视频信号的累积期间的调焦透镜位置位于无限远侧时，在标签B的视频信号的累积期间的调焦透镜位置需要位于近距离侧。然而，在标签A的视频信号的整个累积时间段期间，调焦透镜不能停止在无限远位置。在标签A的视频信号的累积时，至少控制快门速度的一半时间，以在相对于驱动中心的无限远侧的透镜位置处执行累积，因此可以判断聚焦方向。
因此，当要驱动调焦透镜105时，在完成视频信号的读出的大约一半的定时(即，读出时间1003的一半的定时)，控制调焦透镜105以通过驱动中心。结果，对于标记A的视频信号的累积，针对所有行，可以在相对于驱动中心的无限远侧的透镜位置处执行累积并持续不小于快门速度的一半的时间。
因此，按照如下计算调焦透镜105的驱动定时TBase。照相机/AF微计算机114需要控制调焦透镜105以在从垂直同步信号起经过1/60秒之后通过振动中心位置。调焦透镜105在振动中心位置(即，作为驱动振幅1004的一半的5μm)进行驱动需要2/600秒，因此调焦透镜105可以比从垂直同步信号起经过1/60秒早2/600秒被驱动。因此，获得“(1/60秒)-(2/600秒)＝8/600秒”，并且调焦透镜105的驱动定时TBase是从垂直同步信号起的8/600秒后。
接下来，图10B是与图10A相比仅快门速度不同的示例，这种情况下的调焦透镜105的驱动定时由TSht表示。图10B所示的快门速度1006是1/60秒。
在图10B中，当在与图10A相同的定时执行控制时，累积时间比图10A中的短，因此，对于标签A的下侧的四分之一区域中的视频信号，在相对于驱动中心的近距离侧的透镜位置处进行累积并持续快门速度的至少一半的时间。因此，当下侧的四分之一区域与AF区域重叠时，不输出期望的焦点信号的可能性高。为了解决这样的问题，当累积时间为1/60秒时，控制调焦透镜105以在经过了从完成视频信号的中央行的读出起直到针对行开始下一个视频信号的针对行的累积为止的时间TGap的一半的定时处通过振动中心。结果，对于标记A的视频信号的累积，针对所有行，可以在相对于振动中心的无限远侧的透镜位置处执行累积并持续不小于快门速度的一半的时间。
因此，按照如下计算调焦透镜105的驱动定时TSht。照相机/AF微计算机114需要控制调焦透镜105，以在从垂直同步信号起经过3/120(1/60+1/120)秒之后通过振动中心位置。调焦透镜105在振动中心位置(即，作为驱动振幅1004的一半的5μm)进行驱动需要2/600秒，因此调焦透镜105可以比从垂直同步信号起经过3/120秒早2/600秒被驱动。因此，获得“(3/120秒)-(2/600秒)＝13/600秒”，并且调焦透镜105的驱动定时TSht是从垂直同步信号起的13/600秒后。因此，当视频信号的累积时间缩短2/600秒时，调焦透镜105的驱动定时被设置为执行控制以比驱动定时TBase晚1/600秒开始移动。
接下来，图10C是与图10A相比仅视频信号的读出时间不同的示例，并且这种情况下的调焦透镜105的驱动定时由TRead表示。图10C所示的读出时间1007是1/60秒。
此外，在图10C中，当在与图10A中的相同的定时执行控制时，对于标签B的视频信号，不存在如下区域：在相对于驱动中心的无限远侧的透镜位置处执行累积并持续快门速度的至少一半的时间。然而，在接近视频信号的上侧时在近距离侧的透镜位置处执行累积。因此，在AF区域的上侧和下侧之间，焦点信号的趋势不同，并且无法容易地判断正确的聚焦方向的可能性高。为了解决这个问题，当累积时间为1/60秒时，控制调焦透镜105以在完成了视频信号的中央行的读出的定时处通过振动中心。结果，消除了标签B的视频信号的上侧和下侧之间的焦点信号的趋势，并且可以容易地判断正确的聚焦方向。
因此，按照如下计算调焦透镜105的驱动定时TRead。照相机/AF微计算机114需要控制调焦透镜105，以在从垂直同步信号起经过1/120秒之后通过振动中心位置。调焦透镜105在振动中心位置(即，作为驱动振幅1004的一半的5μm)进行驱动需要2/600秒，因此调焦透镜105可以比从垂直同步信号起经过1/120秒早2/600秒被驱动。因此，获得“(1/120秒)-(2/600秒)＝3/600秒”，并且调焦透镜105的驱动定时TRead是从垂直同步信号起的3/600秒后。因此，当视频信号的累积时间缩短2/600秒时，调焦透镜105的驱动定时被设置为执行控制以比驱动定时TBase早1/600秒开始移动。
接下来，图10D是与图10A相比仅调焦透镜105的驱动振幅不同的示例，并且这种情况下的调焦透镜105的驱动定时由TAmp表示。图10D所示的调焦透镜105的驱动振幅1008是20μm，其是驱动振幅1004的两倍。
此外，在图10D中，当在与图10A相同的定时执行控制时，驱动振幅大，因此对于标签B的视频信号的上侧，在相对于振动中心的无限远侧的透镜位置处执行累积并持续快门速度的至少一半的时间。因此，上侧的区域与AF区域重叠，不输出期望的焦点信号的可能性高。为了解决这个问题，当调焦透镜105的驱动振幅1008为20μm时，控制调焦透镜105以在完成了视频信号或AF区域的读出的大约一半的定时处通过振动中心。结果，对于标记B的视频信号的累积，针对所有行，可以在相对于振动中心的近距离侧的透镜位置处执行累积并持续不小于快门速度的一半的时间。
因此，按照如下计算调焦透镜105的驱动定时TAmp。照相机/AF微计算机114需要控制调焦透镜105以在从垂直同步信号起经过1/60秒之后通过驱动振幅1008的振动中心位置。调焦透镜105在振动中心位置(即，作为驱动振幅1008的一半的10μm)进行驱动需要4/600秒，因此调焦透镜105可以比从垂直同步信号起经过1/60秒早4/600秒被驱动。因此，获得“(1/60秒)-(4/600秒)＝6/600秒”，并且调焦透镜105的驱动定时TAmp是从垂直同步信号起的6/600秒后。因此，当调焦透镜105的驱动振幅增大了用于以2/600秒进行驱动的量时，调焦透镜105的驱动定时被设置为执行控制以比驱动定时TBase早1/600秒开始移动。
如上所述，优选地，当微小驱动周期(往复运动周期)是第二周期(2V周期)时，照相机/AF微计算机114根据图像信号的读出时间、图像信号的电荷累积时间和调焦透镜的驱动量中的至少一个来改变调焦透镜的驱动定时。
爬山驱动控制
接下来，参考图8，将说明TV-AF控制中的爬山驱动控制(爬山驱动模式或搜索驱动模式)。图8是示出爬山驱动控制的操作的流程图(图2B的步骤S225)。图8的各个步骤主要通过照相机/AF微计算机114的指示来执行。
首先，在步骤S801，照相机/AF微计算机114设置调焦透镜105的驱动速度。随后，在步骤S802，照相机/AF微计算机114判断与先前焦点信号的电平相比当前焦点信号的电平是否增大。在焦点信号的当前电平与先前焦点信号的电平相比增大时，流程进行到步骤S803。另一方面，在当前的焦点信号的电平与先前的焦点信号的电平相比没有增大时，流程进行到步骤S804。在步骤S803中，照相机/AF微计算机114基于步骤S801中设置的速度，在与先前方向相同的方向上执行调焦透镜105的爬山驱动。
在步骤S804，照相机/AF微计算机114判断焦点信号的电平是否超过峰(即，焦点信号的电平在达到峰之后是否减小)。当焦点信号的电平超过峰时，流程进行到步骤S805。另一方面，当焦点信号的电平没有超过峰时，流程进行到步骤S806。在步骤S805，照相机/AF微计算机114判断为找到了峰位置。在步骤S806中，照相机/AF微计算机114基于步骤S801中设置的速度，在与先前方向相反的方向上执行调焦透镜105的爬山驱动。在设置爬山驱动模式的同时重复步骤S806，这意味着由于不能充分地获得被摄体的焦点信号的变化，因而调焦透镜105处于搜索状态。
如上所述，在本实施例中，控制器(照相机/AF微计算机114)在聚焦控制(调焦)中执行使调焦透镜105在光轴方向上往复运动的微小驱动(摆动)。控制器在微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期(微小驱动周期或摆动周期)和预定频带(BPF频带)中的每一个。焦点状态包括聚焦状态、大致聚焦状态、散焦状态(小模糊状态或大模糊状态)等。摄像条件包括摄像设备的状态，例如，摄像设备的平摇状态。
优选地，当在微小驱动中焦点状态不是大致聚焦状态时，控制器改变往复运动周期和预定频带中的每一个。更优选地，当在微小驱动中焦点状态不是大致聚焦状态时，控制器缩短往复运动周期并降低预定频带。
优选地，在控制器在以第一周期(4V周期)和第一频带(低BPF频带)的成分生成焦点信号的状态下判断为焦点状态不是大致聚焦状态的情况下，控制器将第一周期改变为第二周期(2V周期)，并且还将第一频带改变为第二频带(超低BPF频带)。更优选地，第二周期短于第一周期。优选地，第二频带低于第一频带。优选地，在控制器在以第二周期执行微小驱动的状态下判断为焦点状态是大致聚焦状态的情况下，控制器将往复运动周期从第二周期改变为第一周期。优选地，在控制器在通过使用第二频带的成分生成焦点信号的状态下判断为焦点状态是大致聚焦状态(例如，在图4中的区域403的范围内)的情况下，控制器将预定频带从第二频带改变为第一频带。
优选地，在聚焦控制中，控制器在光轴方向中的一个方向上移动调焦透镜时执行搜索焦点信号最大的位置的搜索驱动(爬山驱动)。在控制器在执行微小驱动并通过使用第二频带的成分生成焦点信号的状态下将微小驱动改变为搜索驱动的情况下，控制器将预定频带从第二频带改变为第一频带。
根据本实施例，即使在大模糊状态下也改善方向判断性能，并且通过减少方向判断时间来缩短实现聚焦状态所需的时间，结果，可以减少长时间记录模糊图像。特别地，本实施例对于焦深较浅的模式、镜头或摄像设备有效。因此，根据本实施例，可以提供能够执行高速聚焦控制的控制设备、摄像设备、控制方法和非暂时性计算机可读存储介质。
其它实施例
还可以通过读出并执行记录在存储介质(还可被更全面地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个以上的程序)以进行一个以上的上述实施例的功能并且/或者包括用于进行一个以上的上述实施例的功能的电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或设备的计算机、以及通过下面的方法来实现本发明的各实施例，其中，系统或设备的计算机通过例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以进行一个以上的上述实施例的功能、以及/或者通过控制一个以上的电路以进行一个以上的上述实施例的功能来进行该方法。计算机可以包含一个以上的处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括分离的计算机或者分离的处理器的网络以读出和执行计算机可执行指令。可以通过例如网络或者存储介质将计算机可执行指令提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如紧凑型光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM等)、闪存存储器装置和存储卡等中的一个或多个。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局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 (19)

1.一种控制设备，包括：
焦点信号生成器，其被配置为通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及
控制器，其被配置为基于所述焦点信号进行聚焦控制，
其特征在于，
所述控制器在所述聚焦控制中进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及
所述控制器在所述微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，在所述微小驱动中所述焦点状态不是大致聚焦状态的情况下，所述控制器改变所述往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
3.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于，在所述微小驱动中所述焦点状态不是所述大致聚焦状态的情况下，所述控制器缩短所述往复运动周期并且降低所述预定频带。
4.根据权利要求1所述的控制设备，其中，还包括带通滤波器，所述带通滤波器被配置为从所述图像信号提取所述预定频带的成分，
其特征在于，所述焦点信号生成器被配置为通过使用所述带通滤波器所提取的所述预定频带的成分来生成所述焦点信号。
5.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，在所述微小驱动中在将第一周期设置为所述往复运动周期并且通过使用第一频带的成分作为所述预定频带的成分来生成所述焦点信号的状态下、所述控制器判断为所述焦点状态不是大致聚焦状态的情况下，所述控制器将所述往复运动周期改变为第二周期，并且将所述预定频带的成分改变为第二频带。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述第二周期短于所述第一周期。
7.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述第二频带低于所述第一频带。
8.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，在以所述第二周期进行所述微小驱动的状态下、所述控制器判断为所述焦点状态是所述大致聚焦状态的情况下，所述控制器将所述往复运动周期从所述第二周期改变为所述第一周期。
9.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，在通过使用所述第二频带的成分作为所述预定频带来生成所述焦点信号的状态下、所述控制器判断为所述焦点状态是所述大致聚焦状态的情况下，所述控制器将所述预定频带从所述第二频带改变为所述第一频带。
10.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，
在所述聚焦控制中，在所述调焦透镜沿所述光轴方向之一移动时，所述控制器进行用于搜索所述焦点信号最大的位置的搜索驱动，以及
在进行微小驱动并且通过使用所述第二频带的成分来生成所述焦点信号的状态下、所述控制器将所述微小驱动改变为所述搜索驱动的情况下，所述控制器将所述预定频带从所述第二频带改变为所述第一频带。
11.根据权利要求5所述的控制设备，其中，还包括平摇检测器，
其特征在于，在所述平摇检测器检测平摇时，在检测平摇期间以及在没有检测到平摇之后经过预定时间段之前，所述控制器将所述往复运动周期设置为所述第二周期。
12.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，
所述焦点信号生成器生成与多个频带的各个成分相对应的多个焦点信号，以及
所述控制器将所述多个频带中的最低频带的成分作为所述预定频带的成分改变为所述第二频带。
13.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，在满足如下条件中的至少一个条件的情况下，所述控制器判断为所述焦点状态是所述大致聚焦状态：所述图像信号的各水平行的所述焦点信号的最大值相对于对比度值的最大值的比率不小于预定比率的条件；以及所述调焦透镜在预定范围内在所述焦点信号表示最大值的位置处往复运动的次数不小于预定次数的条件。
14.根据权利要求13所述的控制设备，其特征在于，所述控制器根据所述往复运动周期改变所述预定范围。
15.根据权利要求14所述的控制设备，其特征在于，
在所述往复运动周期是所述第一周期的情况下，所述控制器将第一范围设置为所述预定范围，以及
在所述往复运动周期是所述第二周期的情况下，所述控制器将比所述第一范围宽的第二范围设置为所述预定范围。
16.根据权利要求5至15中任一项所述的控制设备，其特征在于，在所述往复运动周期是所述第二周期的情况下，所述控制器根据所述图像信号的读出时间、所述图像信号的电荷累积时间和所述调焦透镜的驱动量中的至少一个，来改变所述调焦透镜的驱动定时。
17.一种摄像设备，包括：
图像传感器，其被配置为对经由包括调焦透镜的摄像光学系统所形成的光学图像进行光电转换以输出图像数据；
焦点信号生成器，其被配置为通过使用与所述图像数据相对应的图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及
控制器，其被配置为基于所述焦点信号进行聚焦控制，
其特征在于，
所述控制器在所述聚焦控制中进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及
所述控制器在所述微小驱动中根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
18.一种控制方法，包括以下步骤：
通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及
基于所述焦点信号进行聚焦控制，
其特征在于，
进行所述聚焦控制的步骤包括：进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及
进行所述微小驱动的步骤包括：根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
19.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储用于使计算机执行控制方法的程序，所述控制方法包括以下步骤：
通过使用图像信号的预定频带的成分来生成焦点信号；以及
基于所述焦点信号进行聚焦控制，
其特征在于，
进行所述聚焦控制的步骤包括：进行用于使调焦透镜在光轴方向上往复运动的微小驱动，以及
进行所述微小驱动的步骤包括：根据焦点状态或摄像条件来改变往复运动周期和所述预定频带中的每一个。
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