專利名稱：自動調焦裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在各種的攝像機上使用的自動調焦裝置及自動調焦方法。
背景技術：
現有的攝像機的自動聚焦裝置普遍采用一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助于攝像元件把從被攝物的圖像經光電變換后得到的視頻信號中，檢測出圖像的清晰度作為AF評價值，控制自動聚焦透鏡的位置使該AF評價值為最大，進行調焦。
作為AF評價值，一般利用通過某一頻帶的帶通濾波器提取視頻信號的高頻分量的電平。這是因為在拍攝通常的被攝物的情況下，隨著聚焦透鏡位置接近于分量焦點對準位置，高頻分量電平增大。
實際的可拍攝靜止圖象的攝像機按照如下方式執(zhí)行AF控制。即，控制聚焦透鏡以在攝取靜止圖像之前的監(jiān)控過程中平滑地維持焦點對準位置，一旦按下靜止圖像拍攝的釋放開關，控制聚焦透鏡快速移動到焦點對準位置。
但是，靜止圖像拍攝的釋放開關具有半按下狀態(tài)和全按下狀態(tài)，由于用戶按下釋放開關的時機的原因，存在有記錄模糊的圖像的情況。另一方面，為了不拍攝模糊的圖像，AF的聚焦時間變長。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是鑒于以上問題點而完成的，其目的在于根據用戶的輸入，尤其是在拍攝靜止圖像時的輸入執(zhí)行最佳透鏡控制用戶，以防止拍攝到模糊圖像。
為達到上述目的，提供一種調焦裝置，其在拍攝被攝物圖像時，提取出從圖像傳感器獲得的作為焦點電壓的視頻信號的預定頻率的分量，為使該焦點電壓為最大，借助于移動單元在光軸方向移動一個調焦部件來進行調焦。該調焦裝置包括檢測包含第一輸入狀態(tài)和通過第一輸入狀態(tài)設定的第二輸入狀態(tài)的兩個輸入狀態(tài)的檢測裝置，在檢測出第一輸入狀態(tài)時，對應于第一輸入狀態(tài)進行調焦控制，在檢測出第二輸入狀態(tài)時，按照從檢測出第一輸入狀態(tài)后到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間，對應于第一輸入狀態(tài)調焦控制切換為有效或無效的控制裝置。
為達到上述目的，提供一種調焦方法，其在拍攝被攝物圖像時，提取出從圖像傳感器獲得的作為焦點電壓的視頻信號的預定頻率的分量，為使該焦點電壓為最大，借助于移動單元在光軸方向移動調焦部件來進行調焦。該調焦方法包括檢測能夠輸入包含第一輸入狀態(tài)和通過第一輸入狀態(tài)設定的第二輸入狀態(tài)的兩個輸入狀態(tài)的輸入單元的第一輸入狀態(tài)；在檢測出第一輸入狀態(tài)時，對應于第一輸入狀態(tài)進行調焦控制；監(jiān)視第二輸入狀態(tài)；以及在檢測出第二輸入狀態(tài)時，按照從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間，對應于第一輸入狀態(tài)選擇性地使調焦控制切換為有效或無效。
本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點，通過參考附圖所作的說明將會變得明白。其中，在附圖中，對相同或相似的結構附加相同的參照標號。


附圖包含在說明書中，構成其一部分，表示本發(fā)明的實施形式，并與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。
圖1是表示用于說明根據本發(fā)明的實施方式的攝像機的構成例的框圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時的聚焦透鏡位置和焦點電壓電平的關系的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時與主AF處理相關的流程圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時的微步驅動動作時的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時的聚焦透鏡動作的經過時間的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時與爬山操作相關的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時的聚焦透鏡位置和評價值的關系的說明圖。
圖8是表示在拍攝靜止圖像時與一般的AF動作相關的流程圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式的靜止圖像AF處理時的流程圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式的靜止圖像拍攝時的AF動作的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施形式進行詳細說明。
首先，說明本發(fā)明的實施方式的可拍攝靜止圖像的攝像機的構成圖。在圖1中，標號101為固定的第一透鏡組，標號102為進行變焦的變焦透鏡，標號103為光圈，標號104為固定的第二透鏡組，標號105是兼?zhèn)湔{焦功能，和補償由變焦產生的聚焦面移動的所謂補償功能的透鏡(以下稱為聚焦透鏡)，標號106為CCD等的攝像元件(以下，雖寫為『CCD』，但不局限于CCD)，標號107為對CCD106的輸出采樣并調整其增益的相關雙采樣/自動增益控制器(CDS/AGC)。標號108是攝像機信號處理電路，用于處理從CDS/AGC107的輸出信號，CDS/AGC107用于與后面所述的靜止圖像記錄裝置109兼容的信號。標號109是使用了半導體存儲器的靜止圖像記錄裝置。
標號110是使聚焦透鏡105移動的驅動器的透鏡電機，標號111是借助于從后面所述的AF微機113的信號來驅動電機110的透鏡驅動器。標號112是從CDS/AGC107的輸出信號中提取用于焦點檢測的高頻率分量的AF評價值處理電路，標號113是基于AF評價值處理電路的輸出信號，控制驅動器111，驅動聚焦透鏡105，同時，隨著靜止圖像釋放開關114的輸入切換AF控制的AF微機。
標號114是靜止圖像釋放開關，是根據用戶的按下程度能檢測出兩個(半按下，全按下)狀態(tài)。在這種場合，如果按下釋放開關114，一定是先檢測出第一狀態(tài)(以下，稱為半按下狀態(tài))，其次，檢測出第二狀態(tài)(以下，稱為全按下狀態(tài))。115是監(jiān)視器裝置，顯示攝像機信號處理電路的輸出信號，用于監(jiān)視拍攝景象。
在如圖1所示的構成的攝像機系統(tǒng)，為了聚焦監(jiān)視的圖像，AF微機113移動聚焦透鏡105進行自動調焦使AF評價值處理電路112的輸出信號電平保持為最大(參照圖2)。然后，根據釋放開關114的按下程度，檢測出是半按下狀態(tài)時，AF微機113執(zhí)行用于靜止圖像拍攝的AF操作，以搜索聚焦點，并控制聚焦透鏡105停止在聚焦點位置。另一方面，當檢測出是全按下狀態(tài)時，AF微機113停止聚焦透鏡105，向靜止圖像記錄裝置109發(fā)出記錄命令。此時，用戶聚焦調整后想拍攝被攝物的靜止圖像時，半按下釋放開關114等待AF的聚焦也行，想立即拍攝的場合全按下也可。
下面參照圖3～圖7描述本實施方式的AF微機113進行AF控制監(jiān)視圖像。
圖3說明監(jiān)視用AF處理的全部動作。步驟S301表示處理的開始。步驟S302進行微步驅動動作，判斷是否到達聚焦點，如果沒有到達聚焦點的話確定在哪一個方向有聚焦點。關于此處進行的詳細動作將在后面參照圖4作說明。
如果在步驟S303確定，在步驟S302達到的是焦點對準的位置，流程前進到步驟S309，開始將在后面所述的焦點對準·再驅動判定處理。如果在步驟S302沒有到達焦點對準的位置，進入步驟S304。如果在步驟S304判斷出，在步驟S302判斷出的方向，進入步驟S305，進行爬山驅動控制。否則，返回步驟S302，繼續(xù)進行微步驅動動作。在步驟S305，朝評價值增大的方向使聚焦透鏡經歷高速爬山驅動控制。關于此處進行的詳細動作將在后面參照圖6作說明。
如果在步驟S306判定在步驟S305的評價值超過峰值，進入步驟S307。否則，返回步驟S305，繼續(xù)進行爬山驅動動作。在步驟S307，聚焦透鏡朝爬山驅動操作中評價值是峰值的聚焦透鏡位置返回。如果在步驟S308判定，在步驟S307聚焦透鏡返回到與峰值評價值相對應的聚焦透鏡位置，返回步驟S302，再次進行微步驅動動作。如果在步驟308判定，在步驟S307聚焦透鏡沒有返回到與峰值評價值相對應的聚焦透鏡位置，返回步驟S307，繼續(xù)進行返回峰值位置的動作。
再而，說明關于步驟S309開始的焦點對準·再驅動判定處理。在步驟S309，如后所述存儲在步驟S302的微步驅動中取得的在焦點對準位置處的AF評價值。在步驟S310取得最新的AF評價值。在步驟S311，在步驟S309存儲的AF評價值與在步驟S310取得最新的AF評價值作比較，判斷AF評價值的變動是否大。如果AF評價值變動很大的話，可以認為是由被攝物位置的變化或者拍攝對象的變化引起焦點位置變化而返回步驟S302，再開始微步驅動動作。如果AF評價值沒有發(fā)生變化，進入步驟S312。在步驟S312，停止聚焦透鏡105，繼續(xù)進行焦點對準·再驅動判定處理。
其次，基于圖4說明微步驅動動作。步驟S401表示處理的開始。步驟S402取得從AF評價值處理電路112得來的AF評價值。如果在步驟S403判定，步驟S402取得的評價值如果比上次的評價值小則進入步驟S404。否則進入步驟S405。在步驟S404，沿和上次驅動操作的相反方向驅動聚焦透鏡105一個預定量。另一方面，在步驟S405，沿和上次驅動操作的相同方向驅動聚焦透鏡一個預定量。如果在步驟S406判定，連續(xù)地檢測到預定次數的聚焦透鏡105的驅動方向相同時，進入步驟S410，否則，進入步驟S407。
在步驟S407，判斷聚焦透鏡在同一區(qū)域是否重復往返預定的次數，如果是重復往返的話，進入步驟S409，否則，進入步驟S408，結束此次處理。在步驟S410如果完成方向判斷的話，結束處理。在這種情況下，在上述的圖3的處理，步驟S303是NO，在步驟S304是YES，處理進入步驟S305執(zhí)行爬山驅動操作。另一方面，在步驟S409判斷檢測到焦點對準點，結束處理。這種情況下，在上述的圖3所示的處理中，步驟S303是YES時，處理進入步驟S309及其以后步驟，執(zhí)行焦點對準·再驅動判定處理。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式的自動調焦時的聚焦透鏡動作的經過時間的圖。此處，在A期間對應于集聚在CCD上的電荷的評價值A以時間TA取得，在B期間對應于集聚在CCD上的電荷的評價值B以時間TB取得。在時間TB比較評價值A和B，如果是A＜B則與上次的聚焦透鏡驅動方向同方向地移動聚焦透鏡105，另一方面，如果是A＞B則反方向地移動。
其次，利用圖6說明爬山驅動動作。步驟S601表示處理的開始。在步驟S602從AF評價值處理電路112得到AF評價值。如果在步驟S603判定，在步驟S602取得的AF評價值如果比上次的評價值大，則進入步驟S604。在步驟S602取得的AF評價值如果比上次的評價值小，則進入步驟S606。在步驟S604，朝和上次驅動操作的相同方向按預定的速度驅動聚焦透鏡105一個預定量，結束此次的處理，進入圖3的步驟S306。在這種情況下，由于在步驟S306為NO，返回步驟S305重復圖6的處理。
另一方面，如果在步驟S606判定，評價值在超過峰值后沒有減小的話，進入步驟S607。評價值如果超過峰值減小的話，結束此次的處理，進入圖3的步驟S306。在這種情況下，步驟S306因為是YES，進入步驟S307。另一方面，在步驟S607，沿和上次驅動操作的相反方向按預定的速度驅動聚焦透鏡105，結束此次的處理，進入圖3的步驟S306。在這種場合，步驟S306成為NO，返回步驟S305重復圖6的處理。
參照圖7，說明上述步驟S606判斷的聚焦透鏡動作。此處，A超過峰值以后減小(在步驟S606是YES)，判定發(fā)現焦點對準點而結束爬山驅動動作，在步驟S307和步驟S308聚焦透鏡105返回到AF評價值的峰頂位置后，返回步驟S302進行微步驅動動作。另一方面，因為B評價值減小沒有超過峰值(在步驟S606是NO)，判定透鏡以錯誤的方向驅動，反轉驅動方向，繼續(xù)進行爬山驅動動作。
如上所述，在重復進行焦點對準·再驅動判定→微步驅動→爬山驅動→微步驅動→焦點對準·再驅動判定中，移動聚焦透鏡105。然后，攝像機的AF微機113控制使AF評價值始終為最大，維持監(jiān)視畫面的焦點對準狀態(tài)。
另一方面，根據靜止圖像拍攝時的AF動作的一個例子，按照靜止圖像拍攝的釋放開關114的操作狀態(tài)，聚焦透鏡105或者停止在該時刻的位置，或者進行一次用于焦點對準位置的搜索后停止在峰值位置。關于此一般的動作例參照圖8進行說明。此處理也是由AF微機113進行處理。步驟S801表示處理開始。步驟S802進行上述的監(jiān)視AF處理。
在步驟S803，監(jiān)視釋放開關114，如果是全按下則進入步驟S808及其以后的處理，在步驟S808在當前的位置停止聚焦透鏡105，結束AF處理。如果不是全按下，則進入步驟S804。在步驟S804判斷是否是半按下狀態(tài)，如果是半按下狀態(tài)，則進入步驟S805。在步驟S805判斷在預定時間內半按下狀態(tài)是否持續(xù)(用戶真正是打算半按下，還是在打算全按下的半途中)，如果是半按下，則進入步驟S806，實施靜止圖像AF處理。另一方面，如果不是半按下，或者在預定的時間內沒有持續(xù)，則返回步驟S802，繼續(xù)進行監(jiān)視AF處理。在步驟S807，判斷是否在靜止圖像AF處理時檢測出焦點對準點，如果檢測出焦點對準點則進入步驟S808，停止AF控制，結束處理。
其次，圖9的處理是說明圖8的步驟S806的靜止圖像AF處理。步驟S901表示處理的開始。步驟S902判斷聚焦透鏡105是否是停止，如果是停止則進入步驟S903。步驟S903朝極近側移動聚焦透鏡105，完成此次的處理。
如果在步驟S902判定聚焦透鏡105正在移動，則進入步驟S905，判定聚焦透鏡105在朝極近側移動中。如果在步驟S905判定聚焦透鏡105朝極近側移動，進入步驟S906。步驟S906監(jiān)視AF評價值，如果是減小的話進入步驟S907。在步驟S907聚焦透鏡105開始朝無限遠側移動，完成此次的處理。在步驟S906判定AF評價值如果沒有減小，不再進行任何處理直接完成此次的處理。
如果在步驟S905判定聚焦透鏡105朝無限遠側移動，進入步驟S908。在步驟S908監(jiān)視AF評價值的變化，AF評價值如果超過峰頂則進入步驟S909。在步驟S909，聚焦透鏡移動并停止在步驟S908檢測出AF評價值的峰頂的位置，完成靜止圖像AF處理。如果在步驟S908判定AF評價值沒有超過峰頂，不再進行任何處理，直接完成此次的處理。按照這樣能高速地找出AF評價值的峰值。
這樣在拍攝前的監(jiān)視過程中，控制聚焦透鏡來連續(xù)地維持焦點對準狀態(tài)。隨后，按下釋放開關114，控制聚焦透鏡105來高速地達到焦點對準位置，進行適合各種場面的AF控制。
此處，只有在半按下狀態(tài)之后，才能檢測出用于拍攝靜止圖像拍攝的釋放開關114的全按下狀態(tài)。因此如果檢測出半按下狀態(tài)后立即開始AF搜索動作，接著全按下狀態(tài)的場合就會記錄下模糊不清的圖像。在此處，檢測出半按下狀態(tài)后等待預定的時間，確認不是全按下狀態(tài)后開始AF搜索動作為好，但是，檢測出半按下狀態(tài)后不能立即開始AF搜索動作，AF的焦點對準時間變長。
關于本發(fā)明的攝像機微機的控制，用圖10作詳細地說明。此處理由AF微機113處理。步驟S1001表示處理的開始。步驟S1002是上述監(jiān)視AF處理。步驟S1003監(jiān)視釋放開關114，如果不是半按下狀態(tài)，則返回步驟S1002，繼續(xù)進行監(jiān)視AF處理。如果是半按下狀態(tài)，轉移到步驟S1004。在步驟S1004，向AF微機113的存儲器記錄當前的聚焦透鏡位置。
其次，在步驟S1005執(zhí)行已經說明的靜止圖像AF處理。步驟S1006判斷是否時全按下，如果不是全按下則進行步驟S1007。在步驟S1007判斷是否檢測出焦點對準點，如果沒有檢測出焦點對準點則返回步驟S1005，繼續(xù)進行靜止圖像AF處理。如果檢測出焦點對準點則進入步驟S1008，停止AF處理。
如果在步驟S1006判定是全按下進入步驟S1010，判斷在半按下后是否經過了事先預定的時間。此預定的時間根據將釋放按鈕按到全按下位置時作為半按下狀態(tài)而檢測的時間通過實驗而確定。如果沒有經過預定的時間，判定用戶原來想全按下，開始按下釋放開關114時的聚焦透鏡位置是最合適的位置，所以聚焦透鏡返回到在微機113內存儲的聚焦透鏡位置。另一方面，在經過預定的時間或更多之后如果釋放開關114被按下到其全按下位置，判定用戶是想取得當前的圖像，在當前的聚焦透鏡位置停止聚焦透鏡105。
這樣，對應靜止圖像拍攝的釋放開關114，檢測出半按下后可以立即開始AF搜索動作，所以能縮短AF的焦點對準時間。另一方面，在半按下后的預定的時間內檢測出全按下的情況下，判斷為原來想全按下，聚焦透鏡105返回到AF處理開始時保存的聚焦透鏡位置。由此，根據檢測出全按下途中的半按下狀態(tài)，錯誤地進行AF搜索，在搜索中獲得模糊不清的圖像的情況都不存在。因此，可以記錄正確合適的圖像，同時，可以有效地縮短拍攝時間。
本發(fā)明并不限于上述實施形式，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內可以進行各種變更和修正。因此，為了公開本發(fā)明的范圍，附加以下的權利要求。
權利要求
1.一種調焦裝置，其通過在拍攝被攝物的圖像時提取出從圖像傳感器獲得的作為焦點電壓的視頻信號的預定頻率的分量，并借助于移動單元在光軸方向移動調焦部件以使焦點電壓最大來進行調焦，其特征在于，包括檢測包含第一輸入狀態(tài)和通過第一輸入狀態(tài)設定的第二輸入狀態(tài)的兩個輸入狀態(tài)的檢測裝置，控制裝置，用于在檢測出第一輸入狀態(tài)時，對應于第一輸入狀態(tài)進行調焦控制，在檢測出第二輸入狀態(tài)時，按照從檢測出第一輸入狀態(tài)后到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間，對應于第一輸入狀態(tài)選擇性地使調焦控制為有效或無效。
2.根據權利要求1所述的調焦裝置，其特征在于還包括存儲裝置，其中，當檢測出第一輸入狀態(tài)時，上述控制裝置將此時的調焦部件的位置保存在上述存儲裝置，同時，對應于第一輸入狀態(tài)進行調焦控制，并且當檢測出第二輸入狀態(tài)時，按照從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間沒有超過預定的時間的情況，對應于第一輸入狀態(tài)調焦控制設為無效，向保存在上述存儲裝置內的調焦部件的位置處移動調焦部件。
3.根據權利要求2所述的調焦裝置，其特征在于當從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間超過了預定的時間時，上述控制裝置對應于第一輸入狀態(tài)使調焦控制為有效，在檢測出第二輸入狀態(tài)時的調焦部件的位置處停止移動調焦部件。
4.一種調焦方法，其通過在拍攝被攝物的圖像時提取出從圖像傳感器獲得的作為焦點電壓的視頻信號的預定頻率的分量，并借助于移動單元在光軸方向移動調焦部件以使焦點電壓最大來進行調焦，其特征在于，包括如下步驟監(jiān)視能夠輸入包含第一輸入狀態(tài)和通過第一輸入狀態(tài)設定的第二輸入狀態(tài)的兩個輸入狀態(tài)的輸入單元的第一輸入狀態(tài)，在檢測出第一輸入狀態(tài)時，對應于第一輸入狀態(tài)進行調焦控制，監(jiān)視第二輸入狀態(tài)，在檢測出第二輸入狀態(tài)時，按照從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間，對應于第一輸入狀態(tài)有選擇地使調焦控制為有效或無效。
5.根據權利要求4所述的調焦方法，其特征在于在檢測出第一輸入狀態(tài)時，保存此時的調焦部件的位置，從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間沒有超過預定的時間時，對應于上述第一輸入狀態(tài)調焦設為無效，向保存的上述調焦部件的位置處移動調焦部件。
6.根據權利要求5所述的調焦方法，其特征在于從檢測出第一輸入狀態(tài)到檢測出第二輸入狀態(tài)的時間超過預定的時間時，對應于上述第一輸入狀態(tài)使調焦為無效，在檢測出第二輸入狀態(tài)時的調焦部件的位置處停止調焦部件。
7.一種圖像拍攝裝置，具有拍攝被攝物的圖像并輸出圖象信號的圖像傳感器，和根據權利要求1所述的調焦裝置。
8.一種圖像拍攝裝置，其特征在于，其根據權利要求4所述的調焦方法進行調焦。
9.一種信息處理裝置可讀取的存儲介質，其特征在于所述存儲介質存儲了信息處理裝置可執(zhí)行的程序，該程序包括用于實現權利要求4所述的調焦方法的程序代碼。
全文摘要
一種調焦裝置，具有通過拍攝被攝物的圖像，提取出從圖像傳感器獲得的作為焦點電壓的視頻信號的預定頻率的分量，并借助于移動單元在光軸方向移動調焦部件來進行調焦。它具有檢測快門按鈕的半按下和通過半按下設定的全按下的檢測裝置，和一個控制裝置，在檢測出半按下的情況下，對應于半按下進行調焦控制，檢測出全按下的情況下，按照從檢測出半按下后到檢測出全按下的時間，對應于半按下使調焦控制為有效或無效。
文檔編號H04N5/232GK1487351SQ0315319
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權日2002年8月9日
發(fā)明者保田仁志 申請人:佳能株式會社