摄像设备的制作方法

专利名称：摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可交换镜头型摄像设备，尤其涉及一种可拆卸地安装有设置了用 于调整入射光量的光圈的镜头设备的摄像设备。
背景技术：
传统上，在执行利用基于被摄体图像的对比度来检测焦点的对比度评价方法的焦 点检测(即，对比度自动调焦(AF))时，以适合于焦点检测区域的方式在该AF之前进行曝 光量调整，以实现摄像面中的焦点检测区域的适当的曝光量。例如，日本特开2004-138970 号公报论述了相关的技术。例如，当对背光条件下的被摄体进行对比度AF时，执行日本特开2004-138970号 公报所论述的曝光量调整使得能够进一步提高进行焦点检测的被摄体的对比度，由此便于 进行焦点检测。此外，作为由步进马达构成的并控制入射到摄像光学系统的入射光量的光圈，传 统上，如例如日本特开平6-88985号公报所论述的那样，已知有能够精细控制光圈的开口 控制速度的光圈装置。如日本特开平6-88985号公报所论述的那样，可以通过使要施加至步进马达的电 压的波形选择性地在矩形波和微阶梯波(micro-step wave)之间进行切换来精细控制光圈 开口的控制速度。传统上，使用可交换镜头型数字单镜头反光照相机仅能拍摄静止图像。然而，近 来，已经提供了还能够拍摄运动图像的这类照相机。对于曝光量如何变化的质量，期望通过在根据运动图像记录期间被摄体的光量变 化对曝光量进行调整时使曝光量逐渐变化，来一定程度地保持所拍摄图像的连续性。然而， 在焦点检测时的曝光量调整中，使曝光量逐渐变为适当曝光量延长了直到AF开始为止的 时间，由此延长了直到AF完成为止的时间。当在运动图像记录之前的阶段为了确定构图而在电子取景器处显示被摄体图像 时(下文中称之为“运动图像记录待机时”)，经常伴随有诸如快速平摇(quick panning)和 变焦调整等的构图变化，因此要求一定程度的曝光量的跟随性。尽管存在该需求，但如果由 于将运动图像记录待机作为一种运动图像记录进行处理由此在运动图像记录待机时逐渐 调整曝光量，则构图变化时的曝光量的跟随性下降。另一方面，调整曝光量时光圈开口的迅速改变引起景深的快速变化。因此，如果在 运动图像记录期间调整曝光量时光圈开口突然变化，则所拍摄图像的连续性中断，从而导 致图像质量的劣化。尽管既能记录静止图像又能记录运动图像的数字单镜头反光照相机已经商业化， 但仍设计了针对该照相机的可安装可交换镜头以进行静止图像拍摄。因此，在传统的可交 换镜头中，无法对用于控制所安装光圈的开口的速度进行精细控制。
发明内容
本发明涉及一种能够根据运动图像记录时、运动图像记录待机时和焦点检测时照 相机的状态来最优化曝光量调整的跟随性的摄像设备。根据本发明的一方面，提供一种摄像设备，其中，设置有用于调整入射光量的光圈 的镜头设备能够可拆卸地安装至所述摄像设备，所述摄像设备包括摄像单元，用于通过对 被摄体图像进行光电转换来生成图像信号；曝光控制单元，用于根据所安装的镜头设备的 类型，在用于将光圈驱动速度保持为固定的第一控制操作和用于使得能够改变光圈驱动速 度的第二控制操作之间进行切换；以及焦点检测单元，用于检测所安装的镜头设备的聚焦 状态。在所述第二控制操作期间，所述曝光控制单元根据来自所述摄像单元的输出，对光圈 驱动速度进行控制，从而保持如下关系生成运动图像用的图像信号时的光圈驱动速度低 于由所述焦点检测单元检测所述聚焦状态时的光圈驱动速度。根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，其中，设置有用于调整入射光量的光 圈的镜头设备能够可拆卸地安装至所述摄像设备，所述摄像设备包括摄像单元，用于通过 对被摄体图像进行光电转换来生成图像信号；曝光控制单元，用于根据所安装的镜头设备 的类型，在用于将光圈驱动速度保持为固定的第一控制操作和用于使得能够改变光圈驱动 速度的第二控制操作之间进行切换；以及焦点检测单元，用于检测所安装的镜头设备的聚 焦状态。所述焦点检测单元包括多个不同的焦点检测模式。在所述第二控制操作期间，所 述曝光控制单元根据来自所述摄像单元的输出和所述焦点检测单元的焦点检测模式，对光 圈驱动速度进行控制。根据本发明典型实施例，可以提供如下的摄像设备，其中设置有用于调整入射光 量的光圈的镜头设备能够可拆卸地安装至该摄像设备，该摄像设备能够根据运动图像记录 时、运动图像记录待机时和焦点检测时照相机的状态来最优化曝光量调整的跟随性。通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明Mo


包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、特征和 方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。图1是示出根据本发明典型实施例的数字照相机的结构的框图。图2是示出对比度评价值计算电路的框图。图3A和IBB是示出光圈控制用的驱动电压的图。图4是示出根据本发明第一典型实施例的操作的流程图。图5A和5B是示出用于减小光圈驱动速度的控制的示例的图。图6是用于比较各个照相机状态下的曝光量控制操作的图。图7示出进行光圈控制模式的操作输入的菜单画面的示例。图8是示出根据本发明第二典型实施例的操作的流程图。图9是示出根据本发明第二典型实施例的变形例的操作的流程图。图10是示出根据本发明第三典型实施例的操作的流程图。图11是示出根据本发明第四典型实施例的操作的流程图。
具体实施例方式以下将参考附图来详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。图1是示出根据本发明第一典型实施例的数字照相机的结构的框图。如图1所示，拍摄镜头100经由未示出的安装部的镜头安装机构可拆卸地安装至 数字照相机200。在安装部设置电接触单元107。电接触单元107包括由例如通信时钟线 路、数据传送线路和数据接收线路构成的通信总线用的端子。这些线路使得能够在数字照 相机200和拍摄镜头100之间进行通信。数字照相机200经由电接触单元107与拍摄镜头 100进行通信，并且控制拍摄镜头100中的调焦透镜101和调整入射光量的光圈102的驱 动。尽管图1仅示出调焦透镜101作为拍摄镜头100中的透镜，但实际上，除调焦透镜101 以外还设置有变倍透镜和固定透镜，并且通过包括这些透镜构成镜头单元。此外，可以将多 种类型的拍摄镜头100安装至数字照相机200。这些镜头的示例包括可以将光圈驱动速度 (每步的光圈的速度)设置为可变的拍摄镜头以及光圈驱动速度为固定的拍摄镜头。此外， 在可以改变光圈驱动速度的拍摄镜头的情况下，可以进行维持恒定的光圈驱动速度的控制 操作以及使得能够根据不同情形改变光圈驱动速度的控制操作。此外，电接触单元107包括通信总线以及用于从照相机侧向镜头侧传输图像信号 的电荷累积定时的同步信号线路。来自未示出的被摄体的光束经由拍摄镜头100中的包括调焦透镜101的镜头单元 和光圈102被引导至数字照相机200中的快速返回镜203。快速返回镜203被配置成相对 于拍摄光路中的光轴倾斜。通过利用镜驱动机构213上下驱动快速返回镜203，使快速返回 镜203可以在镜203将来自被摄体的光束引导至设置在上侧的取景器光学系统的第一位置 (图1所示的位置)和镜203缩回至拍摄光路外部的第二位置之间移动。快速返回镜203 所反射的光束经由存在于焦平面上的由取景器屏幕202、五棱镜201和目镜207构成的取景 器光学系统到达用户的眼睛。当使快速返回镜203向上移动至第二位置时，来自拍摄镜头100的光束经由作为 机械快门的焦平面快门210和光学滤波器211到达图像传感器212。光学滤波器211具有 滤出红外线并且仅将可见光线引导至图像传感器212的功能以及作为光学低通滤波器的 功能。此外，焦平面快门210包括第一帘幕和第二帘幕，并且控制来自拍摄镜头100的光 束的透过和截止。此外，数字照相机200包括负责整体控制的系统控制器230。系统控制器230由例 如中央处理单元(CPU)和微处理单元(MPU)构成，并且控制将在后面说明的电路的动作。系统控制器230利用通信总线，经由电接触单元107与拍摄镜头100中的镜头控 制器108进行通信。与系统控制器230相同，镜头控制器108也由例如CPU和MPU构成，并且控制拍摄 镜头100中的电路的动作。系统控制器230和镜头控制器108之间的通信包括从系统控制器230发送拍摄镜 头100中的调焦透镜101的驱动命令、停止命令、驱动量和要求驱动速度。此外，系统控制 器230还发送光圈102的驱动量和驱动速度以及针对镜头侧的各种数据的发送请求。
在调焦驱动时，系统控制器230通过系统控制器230和镜头控制器108之间的通 信，向镜头控制器108指示镜头的驱动方向、驱动量和驱动速度。在从系统控制器230接收到镜头驱动命令时，镜头控制器108经由镜头驱动控制 单元104控制通过在光轴方向上驱动调焦透镜101来进行调焦控制的镜头驱动机构103。 镜头驱动机构103包括步进马达作为驱动源。在从系统控制器230接收到光圈控制命令时，镜头控制器108经由光圈控制驱动 单元106对负责驱动光圈102的光圈驱动机构105进行控制，以将光圈102控制到指定值。 通过光圈控制驱动单元106施加矩形波形式的传统使用的波形或正弦波形式的微阶梯波 形作为驱动电压，来控制光圈驱动机构105。图3A和:3B是示出光圈驱动用的驱动电压的 图。特别地，图3A是基于1-2相驱动的传统使用的波形的图，并且图:3B是微阶梯波形的图。此外，系统控制器230还连接至快门控制单元215和测光单元209。快门控制单元 215响应于来自系统控制器230的信号，控制焦平面快门210的第一帘幕和第二帘幕的行 进驱动。此外，由弹簧构成焦平面快门210的第一帘幕和第二帘幕的驱动源。因此，在快门 行进之后，需要进行弹簧充电以进行下一操作。快门充电机构214进行该弹簧充电。此外， 系统控制器230存储定义了针对图像传感器212的电荷累积时间、曝光灵敏度和光圈值的 曝光控制程序的程序图，其中该电荷累积时间、曝光灵敏度和光圈值是基于从测光单元209 或图像传感器212处的预定测光区域的输出所获得的曝光量而设置的。此外，系统控制器230通过向镜头控制器108发送镜头驱动命令，经由镜头驱动控 制单元104控制镜头驱动机构103。由于该控制，在图像传感器212上形成被摄体图像。此外，照相机数字信号处理器(DSP) 227包含计算对比度AF时使用的对比度评价 值的电路块以及确定计算对比度评价值的区域的位置和大小的电路块。后面将详细说明 这些电路块，这里提到的对比度评价值是表示包括调焦透镜101的光学系统的聚焦状态的 值。模拟/数字(A/D)转换器217经由时序发生器219和选择器222连接至照相机 DSP 227。此外，工作存储器226也连接至照相机DSP 227。通过来自驱动器218的输出控制图像传感器212，其中该驱动器218基于来自确 定整体驱动定时的时序发生器219的信号来控制每像素的水平驱动和垂直驱动。在该控制 下，图像传感器212通过对被摄体图像进行光电转换来生成并输出图像信号。在相关双采 样/自动增益控制(CDS/AGC)电路216处对由图像传感器212生成的图像信号进行放大， 并且由A/D转换器217将该图像信号转换成数字信号。在数字照相机200中，通过经由操 作开关232的操作输入来设置图像传感器212的摄像帧频，由此对从时序发生器219输出 的信号进行转换。这样实现了根据上述设置对图像传感器212的摄像帧频的控制。摄像帧 频可以根据包括用于生成运动图像用的图像信号的运动图像拍摄模式和用于生成静止图 像用的图像信号的静止图像拍摄模式的多个拍摄模式而变化。将来自A/D转换器217的输出经由基于来自系统控制器230的信号选择信号的选 择器222输入至存储器控制器228。将来自A/D转换器217的所有输出均传送至用作帧存 储器的动态随机存取存储器(DRAM) 229。在拍摄前状态下的摄像机和致密型数字照相机中，将该传送结果定期(以帧为单 位)传送至视频存储器221，由此使得能够例如利用监视器显示单元220进行取景器显示6(实时取景)。另一方面，在拍摄前状态下的数字单镜头反光照相机中，通常图像传感器212 被快速返回镜203和焦平面快门210遮光，从而无法利用实时取景显示。在这方面，通过提升快速返回镜203以使其从拍摄光路缩回，然后通过打开焦平 面快门210，可以进行实时取景操作。此外，在实时取景期间利用照相机DSP 227或系统控 制器230对来自图像传感器212的图像信号进行处理，使得能够获取表示包括调焦透镜101 的光学系统的聚焦状态的对比度评价值。然后，可以利用该评价值进行基于对比度评价方 法的焦点检测。在拍摄期间，根据来自系统控制器230的控制信号从DRAM2^读取与一帧相对应 的各像素的数据，并且由照相机DSP 227对该数据应用图像处理。之后，将该数据暂时存储 在工作存储器2 中。然后，在压缩/解压缩电路225基于预定压缩格式对工作存储器2 中的数据进行压缩，其中将该压缩的结果存储在外部的非易失性存储器2M中。通常，由诸 如闪速存储器等的非易失性存储器来实现非易失性存储器224。可选地，可以由硬盘或磁盘 来实现非易失性存储器224。此外，连接至系统控制器230的显示单元231利用诸如液晶元件、发光二极管 (LED)或有机电致发光(EL)等的显示元件，示出通过以下将说明的开关所设置或选择的照 相机的操作状态。操作开关232是针对数字照相机200的各种设置项进行操作输入所经由的操作构 件。释放开关SWl 233是用于开始诸如测光和焦点检测等的拍摄准备操作的开关。释放开 关SW2 234是用于开始拍摄操作(用于获取静止图像的电荷累积和电荷读出操作)的开 关。实时取景模式开关235是实时取景显示的0N/0FF (打开/关闭)控制用的开关。运动 图像开关236是用于开始连拍操作(重复用于获取运动图像的电荷累积和电荷读出操作) 的开关。另一方面，在作为镜头单元的拍摄镜头100中，镜头控制器108设置有存储器109。 存储器109存储诸如拍摄镜头100的焦距、全光圈值、光圈驱动速度可设置信息等的性能信 息以及作为用于识别拍摄镜头100的固有信息的镜头识别(ID)信息。通过拍摄镜头100被安装至数字照相机200时的初始通信，将性能信息和镜头ID 信息发送至系统控制器230，并且系统控制器230将这些信息保存在电可擦除可编程只读 存储器(EEI3ROM) 223 中。此外，拍摄镜头100包括用于检测调焦透镜101的位置信息的透镜位置信息检测 单元110。镜头控制器108读取由透镜位置信息检测单元110检测到的透镜位置信息。该 透镜位置信息用于调焦透镜101的驱动控制，并且经由电接触单元107将该透镜位置信息 传输至系统控制器230。透镜位置信息检测单元110由例如检测构成镜头驱动机构103的马达的旋转脉冲 数的脉冲编码器构成。透镜位置信息检测单元Iio的输出连接至镜头控制器108中未示出 的硬件计数器，并且在驱动透镜时，以机械方式计数位置信息。当镜头控制器108读取透镜 位置信息时，镜头控制器108访问内部硬件计数器的寄存器，并且读取所存储的计数值。接着，将参考图2来说明照相机DSP 227的对比度评价值计算电路块。图2是示出照相机DSP 227中的电路块的框图。如上所述，在⑶S/AGC电路216处对由图像传感器212所生成的图像信号进行放大，并且由A/D转换器217将该图像信号转换为数字信号。将数字化后的图像数据经由选 择器222输入至照相机DSP 227。首先将输入至照相机DSP 227的图像数据经由照相机DSP227中的DSP内部存储 器241输入至焦点检测区域提取块242中，以计算对比度AF时使用的对比度评价值。焦点 检测区域提取块242是用于从整个画面的图像数据裁切焦点检测区域及其附近的图像并 将该图像传输至作为下一块的对比度评价值计算块243的块。期望焦点检测区域的大小相 对于画面的外框大约为1/5 1/10。对数字照相机200进行配置，以使得可以由系统控制 器230对焦点检测区域提取块242设置画面中的焦点检测区域的位置和大小。对比度评价 值计算块243是用于利用数字滤波计算从焦点检测区域及其附近的图像提取预定频率成 分并将该预定频率成分作为对比度评价值发送至系统控制器230的块。接着，将参考图4的流程图来说明本典型实施例的操作。除非另外说明，否则通过 系统控制器230的控制来进行将在以下说明的控制。假定在发出实时取景请求时，图像传 感器212根据预定帧频来获取图像。首先，在按下实时取景模式开关235并且开始实时取景显示时，在数字照相机200 进入恒定地调整曝光量这样一种状态的情况下，处理开始。假定预先对数字照相机200通 电。术语“实时取景显示”是指根据需要通过在监视器显示单元220上显示所获取的图像 来显示运动图像，并且包括不论是正在记录运动图像还是仅显示而不记录运动图像的所有 这类显示事件。代替实时取景模式开关235，可以按下操作开关232。首先，在步骤S401中，系统控制器230判断是否通过对SW1233的操作输入发出了 对比度AF请求。如果发出了对比度AF请求(步骤S401中为“是”)，则处理进入步骤S402， 在步骤S402中，系统控制器230进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调整。如果没有 发出对比度AF请求(步骤S401中为“否”)，则处理进入步骤S404，在步骤S404中，系统控 制器230选择其它的曝光量调整操作。在步骤S402中，系统控制器230以使测光区域与对比度评价区域大致等同对应的 方式设置测光区域，以进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调整。系统控制器230基 于由此设置的测光区域的摄像输出进行已知常用的测光计算，并计算当前曝光量和目标曝 光量之间的差。在该计算之后，系统控制器230基于系统控制器230中所存储的程序图，确 定包括调整曝光量时的光圈变化量、图像传感器212的电荷累积时间和曝光灵敏度的各种 设置。在该确定之后，处理进入步骤S419。在步骤S419中，系统控制器230根据通过与拍 摄镜头100的通信所获取的性能信息，判断安装至数字照相机200的拍摄镜头100是否是 可以改变光圈驱动速度的镜头。如果系统控制器230检测到性能信息包含光圈驱动速度 可设置信息，并判断为拍摄镜头100是可以改变光圈驱动速度的对应镜头(步骤S419中为 “是”)，则处理进入步骤S403。如果拍摄镜头100是无法改变光圈驱动速度的非对应镜头 (步骤S419中为“否”)，则处理进入步骤S 420。在步骤S403中，对于要在曝光量调整中控制的光圈驱动速度，系统控制器230设 置快速的第一速度作为光圈驱动速度以迅速地控制光圈，并且通过电接触单元107向镜头 控制器108通知该设置。镜头控制器108接收与光圈驱动速度的设置有关的通知，并向光 圈控制驱动单元106发出光圈驱动速度的指令，从而可以实现所设置的光圈驱动速度。在 光圈驱动速度的设置之后，处理进入步骤S406。例如，光圈驱动速度设置为快速的第一速度8是仅需要与获取对应于一帧的图像所花费的时间相等或比该时间少的时间的高驱动速度。另一方面，在步骤S404中，系统控制器230基于预定测光区域的摄像输出进行已 知常用的测光计算，并计算当前曝光量和目标曝光量之间的差。在该计算之后，系统控制器 230基于系统控制器230中所存储的程序图，确定包括调整曝光量时的光圈变化量、图像传 感器212的电荷累积时间和曝光灵敏度的各种设置。在该确定之后，处理进入步骤S405。在步骤S405中，系统控制器230根据通过拍摄镜头100被安装至数字照相机200 时的初始通信所获取的性能信息，判断安装至数字照相机200的拍摄镜头100是否是可 以改变光圈驱动速度的镜头。如果系统控制器230检测到该性能信息包含光圈驱动速度 可设置信息并判断为拍摄镜头100是可以改变光圈驱动速度的对应镜头(步骤S405中为 “是”)，则处理进入步骤S411。如果拍摄镜头100是无法改变光圈驱动速度的非对应镜头 (步骤S405中为“否”)，则处理进入步骤S420。在步骤S420中，系统控制器230针对在步 骤S419或S405中被判断为无法改变光圈驱动速度的镜头的镜头，设置固定速度作为光圈 驱动速度。在光圈驱动速度的设置之后，处理进入步骤S406。在步骤S406中，系统控制器230向快门控制单元215通知在步骤S402或S404中 确定出的电荷累积时间。快门控制单元215根据所通知的电荷累积时间，更新该通知之后 利用焦平面快门210的曝光时间。此外，在步骤S406中，系统控制器230向⑶S/AGC 216通 知在步骤S402或S404中确定出的曝光灵敏度。CDS/AGC 216根据所通知的曝光灵敏度，更 新针对由图像传感器212生成的图像信号的放大值。在这些更新之后，处理进入步骤S407。在步骤S407中，利用在步骤S402或S404中确定出的光圈变化量，以所确定的光 圈驱动速度控制光圈开口。所确定的光圈驱动速度是在步骤S403中设置的第一速度或者 针对在步骤S419或S405中被判断为无法改变光圈驱动速度的镜头的镜头的固定速度。在 光圈的控制之后，处理进入步骤S408。在步骤S408中，系统控制器230判断是否通过对开关SW1233的操作输入发出了 对比度AF请求。如果发出了对比度AF请求(步骤S408中为“是”)，则在使测光区域与对 比度评价区域相对应的针对AF的测光完成时，处理进入步骤S409，在步骤S409中，进行对 比度AF。在执行了 AF之后，处理进入步骤S410。在步骤S401之后的步骤S408中，再次判 断是否发出了对比度AF请求，这是因为该路径包括了在步骤S405中判断为拍摄镜头100 是无法改变光圈驱动速度的非对应镜头的情况。在步骤S410中，系统控制器230判断是否通过对实时取景模式开关235的操作输 入发出了实时取景结束请求。如果发出了实时取景结束请求(步骤S410中为“是”)，则根 据本典型实施例的处理结束。如果没有发出实时取景结束请求(步骤S410中为“否”)，则 由于在继续实时取景的同时继续进行曝光量调整，因此处理返回至步骤S401，并且重复上 述根据本典型实施例的处理。在步骤S411中，系统控制器230判断数字照相机200当前是否正在响应于对运动 图像开关236的操作输入而记录运动图像。如果数字照相机200当前正在记录运动图像 (步骤S411中为“是”)，则处理进入步骤S412。如果数字照相机200当前并未正在记录运 动图像(步骤S411中为“否”)，则处理进入步骤S413。在步骤S412中，系统控制器230设置第二速度作为光圈驱动速度。第二速度是被 减慢到适合于运动图像的速度。在该设置之后，处理进入步骤S414。9
另一方面，在步骤S413中，系统控制器230设置第三速度作为光圈驱动速度。第 三速度慢于第一速度，但快于第二速度，从而适合于实时取景。在该设置之后，处理进入步 骤 S414。在步骤S414中，系统控制器230向快门控制单元215通知在步骤S404中确定出 的电荷累积时间。快门控制单元215根据所通知的电荷累积时间，更新该通知之后利用焦 平面快门210的曝光时间。此外，在步骤S414中，系统控制器230向⑶S/AGC 216通知在 步骤S404中确定出的曝光灵敏度。CDS/AGC 216根据所通知的曝光灵敏度，更新针对由图 像传感器212生成的图像信号的放大值。在这些更新之后，处理进入步骤S415。在步骤S415中，利用在步骤S404中确定出的光圈变化量，以所确定的光圈驱动速 度控制光圈开口。所确定的光圈驱动速度是在步骤S412中设置的第二速度或在步骤S413 中设置的第三速度。在光圈的控制之后，处理进入步骤S416。在步骤S416中，系统控制器230判断以所设置的光圈驱动速度进行的光圈驱动控 制是否使当前曝光量达到了目标曝光量。如果当前曝光量达到了目标曝光量(步骤S416 中为“是”)，则处理进入步骤S410。如果当前曝光量没有达到目标曝光量(步骤S416中为 “否”)，则处理进入步骤S417。在步骤S417中，系统控制器230考虑到实时取景或运动图像记录的质量，判断在 曝光量的变化速度正随着当前曝光量接近目标曝光量而变慢的曝光量调整中，光圈驱动速 度是否已经减小至设置下限值。如果当前曝光量减小至设置下限值(步骤S417中为“是”)， 则处理返回至步骤S414，以使得继续对光圈进行控制以减小至目标曝光量，同时保持该速 度。如果当前曝光量并未被减小至设置下限值(步骤S417中为“否”)，则处理进入步骤 S418。在步骤S418中，系统控制器230计算当前曝光量和目标曝光量之间的曝光量差， 并且根据该曝光量差在可设置的范围内按阶梯方式或连续方式减小光圈驱动速度。图5A 和5B示出减小光圈驱动速度的示例。图5A是示出与曝光量差相对应的光圈驱动速度的设 置的示例的图。图5B是示出在步骤S402或S404中检测到的测光值以及在根据该测光值 更新光圈驱动速度时变化的曝光量的控制值的图。在图5B中，测光值在时间、变化，这引 起曝光量的控制值开始变化，然后曝光量的控制值在时间t2追上测光值。测光值在时间t3 再次变化，这引起曝光量的控制值开始变化。如图5B的图所示，随着曝光量的控制值逐步 接近目标测光值，控制量减小，其结果是能够提高实时取景显示的质量和运动图像记录的 质量。在光圈驱动速度减小之后，处理返回至步骤S414以继续控制光圈，直到曝光量达到 目标曝光量为止。图6是用于对焦点检测时、运动图像记录期间和运动图像记录待机时照相机各状 态下的曝光量控制操作进行比较的图。在图6中，纵轴表示相对测光值的曝光量差，并且横 轴表示经过时间。参考图6，在发出针对曝光量调整的请求时，当照相机进行AF时，以第一 速度驱动光圈，使得在所有照相机状态下作为最短时间的时间T1来调整曝光量。当照相机 正在记录运动图像时，以比第一速度慢的第二速度开始光圈驱动，然后调整曝光量直到时 间T3OT1)为止，在这期间光圈驱动速度逐渐减小。当照相机处于运动图像记录待机状态 时，以比第一速度慢但比第二速度快的第三速度开始光圈驱动，然后调整曝光量直到时间 T2(T1 < T2 < T3)为止，在这期间光圈驱动速度逐渐减小。调整曝光量时的运动图像记录期间的光圈驱动速度(第二速度)和运动图像记录待机时的光圈驱动速度(第三速度)均为 可变速度，并且对光圈驱动速度进行控制，以使得无论曝光量差多大或多小，都保持图6所 示的关系作为光圈驱动速度的速度关系。执行上述操作使得能够根据运动图像记录时、运动图像记录待机时和焦点检测时 照相机的状态来最优化曝光量调整的跟随性。本典型实施例仅包括采用对比度AF方法的焦点检测单元，并且当在步骤S401中 发出了对比度AF请求时，在步骤S403中将最快的第一速度设置为光圈驱动速度。然而，本 典型实施例不局限于此。本典型实施例可以附加地包括采用诸如通过镜头(TTL)相位差法 或摄像面相位差法等其它方法的焦点检测单元，并且当选择性地进行对比度AF或者通过 对比度AF和其它方法的组合进行焦点检测时，可以进行根据本典型实施例的操作。执行该 操作使得能够缩减直到焦点检测完成为止的时间。此外，在本典型实施例中，当在步骤S401中判断为发出了对比度AF请求时，系统 控制器230可以暂时停止对用作帧存储器的DRAM 229更新数据，并且可以使监视器显示单 元220的显示定格。此外，可以使监视器显示单元220的显示变为黑屏，或者可以使监视器 显示单元220的光源熄灭。可选地，可以改变要写到DRAM 2 上的数据，并且可以显示诸 如“正在进行静止图像拍摄的曝光控制或正在进行AF处理”等的与静止图像拍摄有关的信 息。执行该操作使得在发出了对比度AF请求时，在无需考虑显示质量的情况下，能够以最 快的速度调整曝光量。在第一典型实施例中，当在图4的步骤S401中发出了对比度AF请求时，在步骤 S403中，总是将快速的第一速度设置为光圈驱动速度。然而，本发明不局限于此，并且可以 对本发明进行配置，以使得能够在监视器显示单元220或显示单元231上显示菜单画面，并 且能够通过利用经由操作开关232的操作输入操作该菜单，来选择在发出了对比度AF请求 时是否设置上述第一速度。下面，将说明本发明第二典型实施例。根据本典型实施例的数字照相机具有与在第一典型实施例中参考图1的说明所 论述的结构相类似的结构。二者之间的不同之处在于在第二典型实施例的数字照相机中， 用户可以通过上述菜单操作，排他地选择用于以快速的第一速度控制光圈的光圈高速模式 或者用于以比第一速度慢的速度控制光圈的光圈低速模式。图7示出显示使得能够选择用 于以快速的第一速度控制光圈的光圈高速模式(上部选项)或者用于以比第一速度慢的速 度控制光圈的光圈低速模式(下部选项)来作为调整曝光量时的光圈控制模式的画面的监 视器显示单元220。在图7中，选择了上部的光圈高速模式。图8是示出根据本典型实施例的操作的流程图。除非另外说明，否则通过系统控 制器230的控制来进行将在以下说明的控制。利用相同的附图标记来表示与图4所示的第 一典型实施例中的操作步骤相同的操作步骤。与第一典型实施例的操作的不同之处在于 在步骤S402中系统控制器230进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调整之后，处理进 入步骤S801，在步骤S801中，系统控制器230判断菜单操作是否选择了用于以快速的第一 速度进行光圈控制的光圈高速模式。在步骤S801中，如果选择了光圈高速模式(步骤S801中为“是”)，则处理进入步 骤S419。如果没有选择光圈高速模式(步骤S801中为“否”)，则处理进入步骤S405。执行该操作使得能够根据用户的偏好选择是否应用本典型实施例的操作。
在本典型实施例中，在步骤S402中，系统控制器230以使测光区域与对比度评价 区域大致等同对应的方式来设置测光区域，以进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调 整。然而，本典型实施例不局限于此。如图9的流程图所示，可以使步骤S402和S801的操 作顺序颠倒，以使得如果没有选择光圈高速模式，则可以将预定曝光量范围设置为测光区 域，并且不进行针对对比度AF的曝光量调整操作。执行该操作使得能够通过利用菜单操作选择光圈控制模式，来明确是选择进行焦 点检测时的曝光量调整还是选择进行运动图像记录期间或运动图像记录待机时的曝光量 调整。在第一典型实施例中，在没有记录运动图像的实时取景显示期间，光圈驱动速度 从第三速度逐渐减小。然而，本发明不局限于此。当操作释放开关SW2234并且发出了静止 图像拍摄请求时，可以将快速的第一速度设置为光圈驱动速度。下面，将说明本发明的第三 典型实施例。根据本典型实施例的数字照相机具有与第一典型实施例中参考图1的说明所论 述的结构相同的结构，并且根据本典型实施例的数字照相机包括用于以快速的第一速度控 制光圈的光圈高速模式以及用于以比第一速度慢的速度控制光圈的光圈低速模式。第三典 型实施例和第一典型实施例之间的不同之处在于对根据第三典型实施例的数字照相机进 行配置，以使得能够在监视器显示单元220或显示单元231上显示菜单画面，并且当发出了 静止图像拍摄请求时，通过利用经由操作开关232的操作输入对该菜单进行操作，能够排 他地选择光圈高速模式或光圈低速模式。图10是示出根据本典型实施例的操作的流程图。除非另外说明，否则通过系统控 制器230的控制来进行以下说明的控制。利用相同附图标记来表示与图4所示的第一典型 实施例中的操作步骤相同的操作步骤。与第一典型实施例的操作的不同在于在步骤S404 中系统控制器230基于预定测光区域的摄像输出进行已知常用的测光计算之后，处理进入 步骤S1001，在步骤S1001，系统控制器230判断是否发出了静止图像拍摄请求。如果系统控制器230在步骤S1001中判断为发出了静止图像拍摄请求(步骤 S1001中为“是”)，则处理进入步骤S419。如果没有发出静止图像拍摄请求(步骤S1001中 为“否”)，则处理进入步骤S405。然后，在步骤S409中进行了对比度AF之后，开始静止图 像拍摄。执行该操作使得能够缩减静止图像拍摄的释放时滞(release time lag)。此外，在本典型实施例中，当发出了静止图像拍摄请求时，系统控制器230可以暂 时停止对用作帧存储器的DRAM 2 更新数据，并且可以使监视器显示单元220的显示定 格。此外，可以使监视器显示单元220的显示变为黑屏，或者可以使监视器显示单元220的 光源熄灭。可选地，可以改变要写到DRAM 2 上的数据，并且可以在监视器显示单元220 上显示与静止图像拍摄有关的由文本和/或图形构成的信息。执行该操作使得在发出了静 止图像拍摄请求时，在无需考虑显示质量的情况下，能够以最快的速度调整曝光量。在第一典型实施例中，仅当在图4的步骤S408中判断为发出了对比度AF请求时， 才在步骤S409中进行对比度AF。换言之，这被称为单次AF(one-shot AF)，即一旦检测到聚 焦状态、就不再驱动镜头进行随后的聚焦的焦点检测操作。然而，本发明不局限于此，并且 可以应用于连续AF，即在照相机处于实时取景状态时恒定地调整曝光量并且连续搜索焦点的操作。在连续AF时，照相机跟随与到被摄体的距离变化相应的成像面的位置变化，以使 得连续校正聚焦状态。此外，在这种情况下，在照相机处于实时取景状态时通过对SWl 233 的操作输入明确发出了对比度AF请求的情况下，此时可以进行单次AF。这样，如果照相机 设置有诸如单次AF和连续AF等的多个焦点检测模式，则光圈控制操作可以根据这些焦点 检测模式而变化。下面，将说明本发明第四典型实施例。根据本典型实施例的数字照相机具有与第一典型实施例中参考图1的说明所论 述的结构相同的结构。图11是示出根据本典型实施例的操作的流程图。除非另外说明，否则通过系统控 制器230的控制来进行将在以下说明的控制。首先，在按下实时取景模式开关235并且开 始实时取景显示时，在数字照相机200进入恒定地调整曝光量这样一种状态的情况下，处 理开始。假定预先对数字照相机200通电。代替实时取景模式开关235，可以按下操作开关 232。首先，在步骤SllOl中，系统控制器230判断是否通过对SW1233的明确的操作输 入发出了单次AF请求。如果发出了单次AF请求(步骤SllOl中为“是”)，则处理进入步 骤S1102，在步骤S1102中，系统控制器230进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调整。 如果没有发出单次AF请求(步骤SllOl中为“否”)，则处理进入步骤S1104，在步骤S1104 中，系统控制器230选择其它的曝光量调整操作。在步骤S1102中，系统控制器230以使测光区域与对比度评价区域大致等同对应 的方式来设置测光区域，以进行针对评价对比度的图像区域的曝光量调整。系统控制器230 基于由此设置的测光区域的摄像输出进行已知常用的测光计算，并计算当前曝光量和目标 测光量之间的差。在该计算之后，系统控制器230基于系统控制器230中所存储的程序图， 确定包括调整曝光量时的光圈变化量、图像传感器212的电荷累积时间和曝光灵敏度的各 种设置。在该确定之后，处理进入步骤S1120。在步骤S1120中，系统控制器230根据通过与拍摄镜头100的通信所获取的性能 信息，判断安装至数字照相机200的拍摄镜头100是否是可以改变光圈驱动速度的镜头。如 果系统控制器230检测到性能信息包含光圈驱动速度可设置信息并且判断为拍摄镜头100 是可以改变光圈驱动速度的对应镜头(步骤S1120中为“是”)，则处理进入步骤S1103。如 果拍摄镜头100是无法改变光圈驱动速度的非对应镜头(步骤S1120中为“否”)，则处理 进入步骤S1121。在步骤S1103中，对于要在曝光量调整中控制的光圈驱动速度，系统控制器230将 快速的第一速度设置为光圈驱动速度，以迅速控制光圈，并且通过电接触单元107向镜头 控制器108通知该设置。镜头控制器108接收与光圈驱动速度的设置有关的通知，并向光 圈控制驱动单元106发出光圈驱动速度的指令，从而可以实现所设置的光圈驱动速度。执 行该操作使得能够缩减针对单次AF的曝光量调整时的时滞。在光圈驱动速度的设置之后， 处理进入步骤Sl 106。另一方面，在步骤S1104中，系统控制器230基于预定测光区域的摄像输出进行已 知常用的测光计算，并计算当前曝光量和目标曝光量之间的差。在该计算之后，系统控制器 230基于系统控制器230中所存储的程序图，确定包括调整曝光量时的光圈变化量、图像传 感器212的电荷累积时间和曝光灵敏度的各种设置。在该确定之后，处理进入步骤S1105。
在步骤S1105中，系统控制器230根据通过拍摄镜头100被安装至数字照相机200 时的初始通信所获取的性能信息，判断安装至数字照相机200的拍摄镜头100是否是可以 改变光圈驱动速度的镜头。如果系统控制器230检测到性能信息包含光圈驱动速度可设置 信息并判断为拍摄镜头100是可以改变光圈驱动速度的对应镜头(步骤S1105中为“是”)， 则处理进入步骤S1111。如果拍摄镜头100是无法改变光圈驱动速度的非对应镜头(步骤 S1105中为“否”)，则处理进入步骤S1121。在步骤S1121中，系统控制器230针对在步骤S1120或S1105中被判断为无法改 变光圈驱动速度的镜头的镜头，设置固定速度作为光圈驱动速度。在光圈驱动速度的设置 之后，处理进入步骤Sl 106。在步骤Sl 106中，系统控制器230向快门控制单元215通知在步骤Sl 102或Sl 104 中确定出的电荷累积时间。快门控制单元215根据所通知的电荷累积时间，更新该通知之 后利用焦平面快门210的曝光时间。此外，在步骤S1106中，系统控制器230向⑶S/AGC 216 通知在步骤S1102或S1104中确定出的曝光灵敏度。⑶S/AGC 216根据所通知的曝光灵敏 度，更新针对由图像传感器212生成的图像信号的放大值。在这些更新之后，处理进入步骤 S1107。在步骤S1107中，利用在步骤S1102或S1104中确定出的光圈变化量，以所确定的 光圈驱动速度控制光圈开口。所确定的光圈驱动速度是在步骤S1103中设置的第一速度或 者针对在步骤S1105中被判断为无法改变光圈驱动速度的镜头的镜头的固定速度。在光圈 的控制之后，处理进入步骤Sl 108。在步骤S1108中，系统控制器230判断是否通过对SWl 233的明确的操作输入发 出了单次AF请求。如果发出了单次AF请求(步骤S1108中为“是”)，则在使测光区域与 对比度评价区域相对应的针对AF的测光完成时，处理进入步骤S1109。在步骤S1109中，系统控制器230进行单次AF，其中无论实时取景显示的质量如 何，该单次AF都在考虑到AF时滞而快速控制焦点时检测具有最高对比度的焦点位置。在 该AF之后，处理进入步骤S1110。在步骤SlllO中，系统控制器230判断是否通过对实时取景模式开关235的操作 输入发出了实时取景结束请求。如果发出了实时取景结束请求(步骤SlllO中为“是”)， 则根据本典型实施例的处理结束。如果没有发出实时取景结束请求(步骤SlllO中为 “否”)，则由于在继续实时取景的同时继续进行曝光量调整和连续AF，因此处理返回至步骤 S1101，并且重复上述根据本典型实施例的处理。另一方面，在步骤Sllll中，系统控制器230判断数字照相机200当前是否正在响 应于对运动图像开关236的操作输入而记录运动图像。如果数字照相机200当前正在记录 运动图像(步骤Sllll中为“是”)，则处理进入步骤S1112。如果数字照相机200当前并未 正在记录运动图像(步骤Sllll中为“否”)，则处理进入步骤S1113。在步骤S1112中，系统控制器230设置第二速度作为光圈驱动速度。第二速度是 被减慢到适合于运动图像的速度。在该设置之后，处理进入步骤S1114。另一方面，在步骤S1113中，系统控制器230设置第三速度作为光圈驱动速度。第 三速度慢于第一速度，但快于第二速度，从而适合于实时取景。在该设置之后，处理进入步 骤 S1114。14
在步骤S1114中，系统控制器230向快门控制单元215通知在步骤S1104中确定 出的电荷累积时间。快门控制单元215根据所通知的电荷累积时间，更新该通知之后利用 焦平面快门210的曝光时间。此外，在步骤S1114中，系统控制器230向⑶S/AGC 216通知 在步骤S1104中确定出的曝光灵敏度。CDS/AGC 216根据所通知的曝光灵敏度，更新针对由 图像传感器212生成的图像信号的放大值。在这些更新之后，处理进入步骤S1115。在步骤S1115中，利用在步骤S1104中确定出的光圈变化量，以所确定的光圈驱动 速度控制光圈开口。所确定的光圈驱动速度是在步骤S1112中设置的第二速度或在步骤 S1113中设置的第三速度。在光圈的控制之后，处理进入步骤S1116。在步骤S1116中，系统控制器230判断以所设置的光圈驱动速度进行的光圈驱 动控制是否使当前曝光量达到了目标曝光量。如果当前曝光量达到了目标曝光量(步骤 S1116中为“是”)，则处理进入步骤S1119。如果当前曝光量没有达到目标曝光量(步骤 S1116中为“否”)，则处理进入步骤S1117。在步骤S1117中，系统控制器230考虑到实时取景或运动图像记录的质量，判断 在曝光量的变化速度正随着当前曝光量接近目标曝光量而变慢的曝光量调整中，光圈驱动 速度是否已经减小至设置下限值。如果当前曝光量减小至设置下限值(步骤S1117中为 “是”)，则处理返回至步骤S1114，以使得继续对光圈进行控制以减小至目标曝光量，同时保 持该速度。如果当前曝光量没有减小至设置下限值(步骤S1117中为“否”)，则处理进入 步骤Sl 118。在步骤Sl 118中，系统控制器230计算当前曝光量和目标曝光量之间的曝光量差， 并且根据该曝光量差在可设置的范围内减小光圈驱动速度。在光圈驱动速度减小之后，处 理返回至步骤S1114，以继续控制光圈，直到曝光量达到目标曝光量为止。在步骤S1119中，在考虑到实时取景质量以比单次AF的速度慢的速度移动焦点 时，系统控制器230使调焦透镜101进行通常被称为摆动驱动(wobbling driving)的极小 的往返运动，以检测用于实现高对比度的调焦方向。在该检测之后，以慢速沿着该调焦方向 将调焦透镜101驱动预定散焦量。在实时取景期间重复进行步骤S1118实现了连续AF。在 构成连续AF操作的一部分的上述调焦透镜101的驱动完成时，处理进入步骤S1110。执行上述操作使得能够在响应于明确的操作输入执行单次AF时以及在恒定地执 行曝光量调整和连续AF期间，最优化曝光量调整的跟随性。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。
权利要求
1.一种摄像设备，其中，设置有用于调整入射光量的光圈的镜头设备能够可拆卸地安 装至所述摄像设备，所述摄像设备包括摄像单元，用于通过对被摄体图像进行光电转换来生成图像信号；曝光控制单元，用于根据所安装的镜头设备的类型，在用于使光圈驱动速度保持为固 定的第一控制操作和用于使光圈驱动速度能够改变的第二控制操作之间进行切换；以及焦点检测单元，用于检测所安装的镜头设备的聚焦状态，其中，在所述第二控制操作期间，所述曝光控制单元根据来自所述摄像单元的输出，对 光圈驱动速度进行控制，从而保持如下关系生成运动图像用的图像信号时的光圈驱动速 度低于由所述焦点检测单元检测所述聚焦状态时的光圈驱动速度。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括检测单元，所述检测单元用于 检测是否安装了光圈驱动速度能够改变的镜头设备，其中，所述曝光控制单元基于所述检测单元的输出来改变控制操作。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在所述第二控制操作期间，所述曝光 控制单元根据是否正在记录运动图像来改变光圈驱动速度。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，在所述第二控制操作期间，所述曝光 控制单元以阶梯方式或连续方式减小光圈驱动速度。
5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括选择单元，所述选择单元用于 基于用户的操作输入，选择是否将光圈驱动速度设置为能够改变。
6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括显示控制单元，所述显示控 制单元用于在针对静止图像拍摄调整曝光量时，停止更新所述图像信号在显示单元上的显 示、使所述显示变为黑屏、使所述显示的光源熄灭、或者切换至显示与所述静止图像拍摄有 关的信息。
7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，还包括显示控制单元，所述显示控制 单元用于在由所述焦点检测单元检测所述聚焦状态时，停止更新所述图像信号在显示单元 上的显示、使所述显示变为黑屏、使所述显示的光源熄灭、或者切换至显示与静止图像拍摄 有关的信息。
8.一种摄像设备，其中，设置有用于调整入射光量的光圈的镜头设备能够可拆卸地安 装至所述摄像设备，所述摄像设备包括摄像单元，用于通过对被摄体图像进行光电转换来生成图像信号；曝光控制单元，用于根据所安装的镜头设备的类型，在用于使光圈驱动速度保持为固 定的第一控制操作和用于使光圈驱动速度能够改变的第二控制操作之间进行切换；以及焦点检测单元，用于检测所安装的镜头设备的聚焦状态，所述焦点检测单元包括多个 不同的焦点检测模式，其中，在所述第二控制操作期间，所述曝光控制单元根据来自所述摄像单元的输出和 所述焦点检测单元的焦点检测模式，对光圈驱动速度进行控制。
9.根据权利要求8所述的摄像设备，其特征在于，所述焦点检测单元包括第一焦点检 测模式和第二焦点检测模式，其中，在所述第一焦点检测模式下，一旦检测到所述聚焦状 态，就不再驱动镜头进行随后的聚焦，在所述第二焦点检测模式下，所述焦点检测单元跟随 与到被摄体的距离变化相应的成像面的位置变化，以进行校正。
全文摘要
本发明涉及一种摄像设备。当进行针对AF的自动曝光(AE)时，该摄像设备设置最快的速度或预定的固定速度作为光圈驱动速度，以缩短进行AF所要花费的时间。另一方面，当可以改变光圈驱动速度的可交换镜头被安装至摄像设备并且进行运动图像记录用的AE时，该摄像设备考虑到运动图像记录和显示的质量，使光圈叶片驱动速度与针对AF的AE时的速度相比减慢。
文档编号H04N5/232GK102045510SQ201010518258
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者瓦田昌大 申请人:佳能株式会社