焦点调节装置以及焦点调节方法

焦点调节装置以及焦点调节方法
【专利摘要】本发明提供一种能够在既不会增大对焦镜头的驱动音，也不会降低拍摄的图像的品质的情况下提高焦点检测性能的焦点调节装置以及焦点调节方法。作为解决手段，该焦点调节装置的特征在于，焦点检测部根据在由第1周期和第1振幅形成的第1信号上重叠第2信号而得到的第3信号使对焦镜头移动，与对焦镜头的移动同步地使焦点评价值计算部计算焦点评价值，根据计算出的焦点评价值来执行AF动作，其中第2信号由大于第1周期的第2周期和大于第1振幅的第2振幅形成。
【专利说明】焦点调节装置以及焦点调节方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及对被摄体进行焦点调节动作的焦点调节装置以及焦点调节方法。

【背景技术】
[0002]以往已知使对焦镜头进行摆动动作，根据由摄像元件获取的图像数据求出被摄体像的对比度，进行自动焦点调节的技术。专利文献I公开了使用摆动的AF控制(以下称之为摆动AF)。使对焦镜头以规定的周期沿光轴方向仅以规定的微小量(振幅)反复移动的动作通常被称作摆动。另外，将根据摆动动作中摄像元件输出的图像数据计算焦点评价值并进行焦点检测的手法称为摆动AF方式。
[0003]【现有技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]【专利文献I】日本特开2010— 271697号公报


【发明内容】

[0006]发明要解决的问题
[0007]在专利文献I中，通过增大摆动动作的振幅，能够进一步提高对于低对比度的被摄体的焦点检测的性能。然而另一方面会产生如下的问题:因为对焦镜头的驱动而产生的噪声变大以及由于伴随对焦镜头的移动而出现的像倍率的变动导致对拍摄的图像进行观测时的图像品质降低。
[0008]本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在既不会增大对焦镜头的驱动音也不会降低拍摄的图像的品质的情况下提高焦点检测性能的焦点调节装置以及焦点调节方法。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]为了达成上述目的，本发明第一方面的焦点调节装置具有:摄影光学系统，其具有对焦镜头；摄像部，其对通过所述摄影光学系统成像的被摄体像进行摄像；焦点评价值计算部，其根据所述摄像部生成的图像数据计算焦点评价值；以及焦点控制部，其根据所述焦点评价值控制所述对焦镜头，执行AF动作，所述焦点控制部根据在由第I周期和第I振幅形成的第I信号上重叠了大于所述第I周期的第2周期和大于所述第I振幅的第2振幅而形成的第2信号，使所述对焦镜头移动，与所述对焦镜头的移动同步地通过所述焦点评价值计算部计算焦点评价值，根据计算出的焦点评价值执行AF动作。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，可提供一种能够在既不会增大对焦镜头的驱动音也不会降低拍摄的图像的品质的情况下提高焦点检测性能的焦点调节装置以及焦点调节方法。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是表示作为本发明实施方式的焦点调节装置的一例的拍摄装置的结构的图。
[0014]图2是用于说明本发明实施方式的焦点调节装置的状态迁移的图。
[0015]图3是表示本发明实施方式的焦点调节装置的通常摆动动作的流程图。
[0016]图4是表示本发明实施方式的焦点调节装置的搜索动作的流程图。
[0017]图5是用于说明本发明实施方式的焦点调节装置的低频摆动动作的图。
[0018]图6是表示本发明实施方式的焦点调节装置的被摄体状态判断的流程图。
[0019]图7是用于详细说明本发明实施方式的焦点调节装置的低频摆动动作的图。
[0020]图8是用于说明本发明实施方式的焦点调节装置的低频摆动动作的图。
[0021]图9是用于详细说明本发明实施方式的焦点调节装置的低频摆动动作的图。
[0022]图10是用于说明现有的摆动动作的图。
[0023]标号说明
[0024]100拍摄装置；101更换镜头；102相机主体；103摄影光学系统；104快门；105摄像元件;107摄像控制电路;109快门控制电路;111主体CPU ；112电接点;113镜头CPU ；114镜头存储电路；115镜头驱动电路；121FR0M ;123RAM ;125AF控制电路；126AE控制电路；129图像处理电路；131显示电路；133显示元件；135操作SW检测电路；137操作部。

【具体实施方式】
[0025]在对本发明进行说明之前，首先使用图7、8、10说明作为本发明特征的摆动动作。
[0026]图10是表示对焦镜头的摆动动作的振幅中心、周期相同而振幅不同的2种摆动动作的图。示出了具有振幅An的通常的摆动动作Wn以及与摆动动作Wn相比周期相同而具有大于振幅An的振幅Aa的摆动动作Wa。这种摆动动作Wa相比摆动动作Wn而言振幅较大，因此检测对比度变化的性能较高。然而为了获取与摄像动作的帧率一致的周期，需要增大对焦镜头的驱动速度。而增大对焦镜头的驱动速度会产生从对焦镜头的驱动机构发出的噪声增大的问题。其原因在于，由对焦镜头的驱动产生的噪声的大小与驱动速度存在大致成比例的关系。
[0027]另外，通过在摆动动作中进一步扩大对焦镜头的移动量，则会产生更大的像倍率的变动，在摆动动作中记录的动态图像的品质会降低。对焦镜头的摆动动作对动态图像的观感、品质的影响依赖于每单位时间的像倍率变动量，例如如果反复发生相对于约33秒的时间发生0.04%以上的像倍率变化的情况，则通常可认为会对观察者带来不适感。因此，摆动动作Wa相比摆动动作Wn其振幅较大且像倍率变动更大，因此动态图像的观感、品质大幅降低。
[0028]在本发明中，为了解决上述问题而进行图7所示的摆动动作。即，进行摆动动作W1，该摆动动作Wl基于向通常的摆动动作Wn (具有第I振幅和第I周期的第I信号)重叠频率更低(大于第I周期的第2周期)的正弦波状的振幅成分S (具有大于第I振幅的第2振幅的第2信号)而得到的成分(第3信号)。将这种摆动动作称为低频摆动动作。通过进行这种低频摆动动作，相比通常的摆动动作不会降低动态图像的图像品质，能够进一步提闻焦点检测的性能。
[0029]图8是表示低频摆动动作的焦点检测性能的提高的图。表示焦点评价值的变化的曲线AFC具有在对焦镜头的镜头位置PO形成峰值的形状。其中，在以镜头位置PO (对焦状态)为中心进行了通常摆动动作fc的情况下，在摆动的振幅的端点(第I信号的顶点)获取的焦点评价值的变化量(差)为dn。另一方面，以镜头位置PO为中心进行了上述低频摆动动作Wl的情况下，在摆动的振幅的端点(第3信号的顶点)获取的焦点评价值的变化量(差)为dl。如图8可知,示出了由于dl > dn,因此相比通常摆动动作Wn,低频摆动动作Wl的对焦状态的检测能力更高。
[0030]另外，低频摆动动作中的对焦镜头的速度与通常摆动动作中的速度相同，因此由于对焦镜头的驱动而产生的噪声大小也相同。而与低频摆动动作的低频成分(正弦波S成分)有关的对焦镜头的移动当其周期例如若为几百ms左右时，其像倍率变动在视觉上几乎不会被识别出来。因此，凭借这种低频摆动动作，能够在不使动态图像的品质降低的情况下提高焦点检测的性能。此外，当上述正弦波状的信号成分S (第2信号)为三角波状的信号时也具有同样的效果。以上是关于作为本发明特征的低频摆动动作的概要的说明。下面关于本发明的实施例详细地进行说明。
[0031]图1是表示作为本发明一个实施方式的拍摄装置的主要部分而示出电路的框图。本发明一个实施方式的拍摄装置100由更换镜头101和相机主体102构成。更换镜头101具有摄影镜头103、镜头CPU115、镜头存储电路114、镜头驱动电路113。摄影镜头103由多个光学透镜构成，通过使对焦镜头在光轴方向移动而使得焦点状态发生变化。摄影镜头103与镜头驱动电路113连接，镜头驱动电路113按照来自镜头CPU115的控制信号，使摄影镜头103在光轴方向移动。
[0032]镜头存储电路114是可电改写的非易失性存储器，除了镜头CPU115的程序之外还存储着各种调整值、更换镜头101固有的数据等各种数据。后述的镜头驱动参数等摆动动作用数据也存储于镜头存储电路114中。镜头CPU115从镜头存储电路114读取出需要的数据并发送给主体102侧。另外，镜头CPU115将对焦镜头的当前位置等更换镜头101内的状态存储于镜头存储电路114。
[0033]此外，该摄影镜头103既可以是单焦点镜头，也可以是变焦镜头。另外，更换镜头101和相机主体102能够通过未图示的镜头安装部以自由拆装的方式装配，能够通过配置在镜头安装部的多个电接点112彼此进行通信。
[0034]相机主体102具有快门104、摄像元件105、摄像控制电路107、快门控制电路109、主体CPU111、闪速ROM (FROM) 121、RAM123、AF控制电路125、AE控制电路127、图像处理电路129、显示电路131、显示元件133、操作开关(SW)检测电路135、操作部137。
[0035]在摄影镜头103的光轴上配置有快门104。快门104由镜头快门或焦面快门等构成，进行通过了摄影镜头103的被摄体光束的开闭。快门104与快门控制电路109连接，快门104以与来自快门控制电路109的控制信号对应的快门速度进行被摄体光束的开闭时间的控制。
[0036]在快门104的后方且位于摄影镜头103的光轴上，配置有摄像元件105。摄像元件105以规定周期反复地将被摄体像转换为图像信号，输出给摄像控制电路107。作为摄像元件105，可以是CXD图像传感器或MOS图像传感器等图像传感器。
[0037]摄像元件105与摄像控制电路107连接，该摄像控制电路107按照来自主体CPUlll的控制，从摄像元件105读取出图像信号，实施AD转换等处理后输出给主体CPUlll。摄像元件105、摄像控制电路107构成摄像部。
[0038]主体CPUlll除了上述快门控制电路109、摄像控制电路107、镜头CPU113之外，还与？如1121、狀11123、4?控制电路125、AE控制电路127、图像处理电路129、显示电路131、操作SW检测电路135等连接。主体CPUlll按照在FR0M121中存储的程序进行相机整体的控制。另外，主体CPUlll还发挥作为决定摄影光学系统(摄影镜头103)的移动方向进行焦点调节的焦点控制部的功能。
[0039]镜头CPU115按照在闪速ROM等非易失性存储器中存储的程序进行动作，按照来自主体CPUlll的控制信号进行镜头镜筒内的控制。在进行基于对比度AF的焦点调节的情况下，按照来自主体CPUlll的控制信号控制镜头驱动电路113，在光轴方向上驱动摄影镜头103内的对焦镜头(以下称之为对焦镜头103)。此外，还可以省略镜头CPU113，由主体CPUlll直接控制镜头驱动电路113。
[0040]FROMl21是可电改写的非易失性存储器，除了存储主体CPUlll用的程序之外，还存储各种调整值等各种数据。另外，RAM123是可电改写的易失性存储器，暂时存储各种数据用于主体CPUlll的运算，还暂时存储图像数据等。
[0041]AF控制电路125根据从摄像控制电路107输入主体CPUlll的图像信号计算被摄体像的对比度(焦点评价值)。AF控制电路125作为焦点评价值计算部发挥作用。主体CPUlll根据AF控制电路125计算出的对比度(焦点评价值)，通过镜头CPU115和镜头驱动电路113进行对焦镜头103的驱动控制。
[0042]AE控制电路127根据从摄像控制电路107输入主体CPUlll的图像信号计算被摄体亮度，主体CPUlll根据该被摄体亮度计算快门104的快门速度等曝光控制值。将该计算出的快门速度输出给快门控制电路109，进行快门104的快门速度控制。
[0043]图像处理电路129 对从摄像控制电路107输入主体CPUlll的图像信号实施图像处理。作为图像处理，进行光学黑体减法处理、白平衡校正处理、同时化处理、伽马/颜色再现处理、色彩矩阵运算处理、边缘强调处理、降噪处理等各种处理。另外，还进行用于进行实时取景显示的图像处理、用于记录到记录介质中的图像处理、用于再现显示从记录介质读取的图像数据的图像处理等各种处理。
[0044]显示电路131与显示元件133连接,进行显示元件133的显示控制。作为显示元件133使用液晶显示元件(I⑶)或有机El元件等各种显示元件。在显示元件133中进行实时取景显示、再现显示、菜单画面显示等各种显示。
[0045]操作开关检测电路135与操作部137连接，检测操作部137内各种操作部件的操作状态。作为操作部137内的操作部件，具有电源开关、释放按钮、再现按钮、菜单按钮、十字按钮、OK按钮、动态图像拍摄开关等。
[0046]接着说明本实施方式的拍摄装置100的动作。图2是表示拍摄装置100的动态图像拍摄模式中的自动对焦(AF)动作的状态迁移的图。拍摄者接通了操作部137的电源开关后，主体CPUlll从FR0M121读入所需的程序代码而开始动作。操作部137的动态图像拍摄开关接通后，主体CPUlll识别到该情况，设定动态图像拍摄模式，开始动态图像拍摄动作，控制图2所示的状态迁移。
[0047]动态图像拍摄模式下的AF动作称作动态图像AF。当开始了动态图像AF后，最开始执行通常摆动动作模式(以下称之为通常WOB模式)。通常摆动动作进行的是与低频摆动动作不同的高频成分的摆动动作，意味着现有的摆动动作。基于通常WOB模式判定处于对焦还是非对焦，在非对焦且无法维持对焦状态的情况下进行①的迁移，转移到搜索模式。在搜索模式中执行登上AF。执行登山AF而成为对焦状态后进行②的迁移，转移到通常WOB模式。
[0048]接着，在通常WOB模式中判定为无法对焦或无法进行AF时进行③的迁移，转移到待机模式。在待机模式中，使对焦镜头103的位置固定，反复取得焦点评价值，判定焦点评价值是否发生了规定值以上的变化。而且在判定为焦点评价值产生了规定值以上的变化时，进行④的迁移，转移到通常WOB模式。在焦点评价值的变化小于规定值的情况下维持待机模式。
[0049]接着,在通常WOB模式中，当判定为无法进行AF时进行⑤的迁移,转移到作为本发明特征的低频摆动动作模式(以下称之为低频WOB模式)。当在低频WOB模式下判定为无法对焦或无法进行AF时，进行⑦的迁移，转移到待机模式。另外，当在低频WOB模式下判定为处于对焦附近时，进行⑥的迁移，转移到通常WOB模式。进而，当在低频WOB模式下判定为非对焦且无法维持对焦时进行⑧的迁移，转移到搜索模式。此外，后面叙述低频WOB模式的动作。
[0050]图3是表示拍摄装置100在通常WOB模式下的通常摆动动作(通常WOB动作)的流程图。通常WOB动作进行的是与低频摆动动作不同的高频成分的摆动动作，意味着现有的摆动动作。
[0051]主体CPUlll在步骤SlOO设定镜头驱动参数(以下称之为LD参数)。LD参数是摆动动作的振幅、周期、驱动速度等数据。
[0052]然后，在步骤S102中，使对焦镜头103从摆动动作的无限远侧(FAR侧)移动至最近侧(NEAR侧)位置。然后在步骤S104中，获取最近侧(NEAR侧)位置处的焦点评价值，作为最近侧焦点评价值存储于RAM123等存储器中。在步骤S106中，根据所设定的LD参数将对焦镜头103从摆动动作的最近侧(NEAR侧)位置移动到无限远侧(FAR侧)位置。然后在步骤S108中，获取对焦镜头103在无限远侧(FAR侧)位置的焦点评价值，作为无限远侧焦点评价值存储于存储器中。如上进行摆动动作的I个周期(I次)的动作。
[0053]然后在步骤SllO进行方向判断处理。如下进行方向判断处理的具体处理。执行上述摆动动作，计算出多个通过I个周期(I次)的摆动动作获取的最近侧(NEAR侧)端点的焦点评价值与无限远侧(FAR侧)端点的焦点评价值的变化量(差)。例如通过下式(I)计算变化量。
[0054]变化量δ=(最近侧焦点评价值一无限远侧焦点评价值)+最近侧焦点评价值 XlOO (I)
[0055]反复执行多个周期(多次)的摆动动作，根据获取的多个焦点评价值计算出多个变化量δ并存储于存储器中。而且，在连续计算出的多个变化量δ的符号连续规定次数为正的情况下，将最近侧作为方向判断结果。即，在焦点评价值连续规定次数增大的情况下，将对焦镜头实现对焦的方向判断为最近侧。另外，在连续计算出的多个变化量S的符号连续规定次数为负的情况下，将无限远侧作为方向判断结果。这表示在焦点评价值连续规定次数减小的情况下，将对焦镜头实现对焦的方向判断为无限远侧。变化量S既非连续规定次数为正亦非连续规定次数为负的情况下方向判断结果为不确定。
[0056]接着，在步骤S112中进行对焦判断处理。在对焦判断处理中，具体进行如下处理。当判定为焦点评价值的变化量S的推移是以O为中心稳定变化时判断为对焦。另外，在变化量5的推移在O附近产生不稳定的变化的情况下，判断为处于对比度曲线(焦点评价值变化)的下端部分而为非对焦状态。另外，通过上述步骤SllO的方向判断处理作出了最近侧或无限远侧中的任意一个方向判断的情况下，判断为对焦附近。
[0057]然后，在步骤S114中执行下一状态判断处理，判断接下来应迁移的模式(状态)。即，在对焦判断处理中判断为对焦的情况下，将状态迁移的待机模式存储为下一状态。另夕卜，在判断为位于对比度曲线的下端部分的非对焦状态的情况下，将状态迁移的搜索模式存储为下一状态。进而，判断为对焦附近的情况下，将用于继续进行通常WOB动作的通常WOB模式存储为下一状态。另外，在通常WOB动作中方向判断处理的结果是不确定且对焦判断处理的结果为非对焦的情况下判断为无法检测。在判断为无法检测的情况下将低频WOB模式存储为下一状态。
[0058]接下来在步骤S116中判别是否结束通常WOB处理。其中，在下一状态判断的结果是下一状态为通常WOB模式的情况下，判断为不结束通常WOB动作而返回步骤S100，继续进行通常摆动处理。另一方面，在下一状态为待机模式、搜索模式、低频WOB模式的情况下，判断为结束通常WOB动作，结束本流程的处理。
[0059]此外，在对焦判断处理的结果为对焦附近的情况下，继续进行通常WOB动作，进行如下的动作。在图3的步骤SlOO中，仅针对从最近侧朝向无限远侧的镜头驱动或从无限远侧朝向最近侧的镜头驱动中的朝向对焦的镜头驱动，使振幅增大。而且，以仅对步骤S102或S104中的一方增大了的振幅、对另一方未增大的振幅来驱动对焦镜头103，从而进行使其逐渐向实现对焦的方向移动的动作。而且如上所述，当判定为焦点评价值的变化量的推移以O为中心稳定地变化时，判断为对焦。在对焦附近的状态下，当进行了搜索动作时，对焦镜头103高速移动，因而存在观感降低的可能性。为了避免这种情况，控制为不执行搜索动作而通过通常WOB动作逐渐到达对焦。
[0060]图4是表示拍摄装置100的作为登山AF动作的搜索动作的流程图。搜索动作是在状态迁移(图2)的搜索模式中执行的处理。主体CPUlll在步骤S200中基于所设定的方向、速度驱动对焦镜头103，开始扫描驱动。接着，在步骤S202中，在扫描动作中获取焦点评价值。在步骤S204中，判定是否完成了方向判断。在尚未完成方向判断的情况下进入步骤S206，执行方向判断处理。方向判断处理是求出接近对焦的对焦镜头103的驱动方向的处理，检测焦点评价值伴随对焦镜头103的移动而产生的变化，求出变化量增大的方向。
[0061]另一方面，在已完成了方向判断的情况下进入步骤S208，进行峰值检测处理。在峰值检测处理中，在扫描动作中反复获取焦点评价值，求出焦点评价值成为峰值的对焦镜头103的位置。而且在检测到焦点评价值的峰值时结束扫描动作，停止对焦镜头103。
[0062]在步骤S210中判定峰值检测处理是否完成、即是否检测到了峰值。而且在完成的情况下进入步骤S212，未完成的情况下返回步骤S200，反复执行峰值检测处理，直到能够检测到峰值为止。在步骤S212中，根据执行峰值检测处理得到的结果通过插值处理计算出真正的对焦位置，执行对焦驱动，将对焦镜头103驱动至对焦位置。
[0063]图5是表示拍摄装置100在低频WOB模式下的低频摆动动作(低频WOB动作)的流程图。主体CPUlll最初在步骤S300中作为初始设定如后所述清除表示执行了摆动的次数的wob_mov_num,对于与低频摆动动作时的低频成分有关的对焦镜头103的移动方向设定为wob_dir=NEAR2FAR。接着在步骤S302中，判定wob_mov_num是否在规定的阈值W0B_MV次数以上。而且，当wob_mov_num在WOB_MV次数以上的情况下进入步骤S304，清除(初始化)wob_mov_num。另一方面,在wob_mov_num小于WOB_MV次数的情况下进入步骤S310,对wob_mov_num加I后进入步骤S314。
[0064]主体CPUlll在步骤S304中清除了 wob_mov_num后,进入步骤S306。在步骤S306中，判定与低频摆动动作时的低频成分有关的表示对焦镜头103的移动方向的wob_dir是否与表示从近距离侧到远距离侧移动的NEAR2FAR相等，在相等的情况下进入步骤S308。而且在步骤S308中，为了使对焦镜头103的驱动方向反转，将wob_dir设定为FAR2NEAR、即从远距离侧向最近侧移动的方向。
[0065]另一方面,在步骤S306中，wob_dir不等于NEAR2FAR的情况下、即属于从远距离侧向近距离侧移动的方向的情况下，进入步骤S312，将wob_dir设定为NEAR2FAR、即从近距离侧向远距离侧移动的方向。而且在步骤S314中，设定LD参数。在进行LD参数设定时，设定高频摆动动作的振幅、周期、错位量、驱动速度等。
[0066]接着，进入步骤S316，根据所设定的LD参数的振幅数据，将对焦镜头103从无限远侧向最近侧驱动振幅数据的量。由此使得对焦镜头103位于I次高频成分的摆动动作中的最近侧端点。然后，在步骤S318中，获取最近侧端点的对焦镜头103的位置处的焦点评价值。然后，在步骤S320中，根据所设定的LD参数的振幅数据，将对焦镜头103从最近侧向无限远侧驱动振幅数据的量。由此使得对焦镜头103位于I次高频成分的摆动动作中的无限远侧端点。然后在步骤S322中，在使对焦镜头103位于I次高频成分的摆动动作中的无限远侧端点的状态下获取焦点评价值。
[0067]接着，在步骤S324中执行被摄体状态判断处理。后面叙述被摄体状态判断处理的详细情况。在步骤S326中，根据被摄体状态判断的结果执行下一状态判断处理，进行判断接下来应迁移的状态的下一状态判断处理。然后，在步骤S328中，在结束了低频WOB动作的情况下、即转移到通常WOB模式、搜索模式、待机模式的情况下完成本流程的处理。另一方面，在继续进行低频WOB动作的情况下，返回步骤S302反复进行处理。
[0068]对照图5的低频WOB的流程图说明图9的表示低频摆动动作的图。如上所述，低频摆动动作是根据高频成分和低频成分执行的，将高频成分的I个周期设为HWT，将低频成分的I个周期设为LWT。另外，设低频成分的前半个半周期为LWT1，设后半个半周期为LWT2。图 9 中，设定为 TOV_MV 次数=5、wob_dir=NEAR2FAR。
[0069]开始了低频摆动动作后，设定为wob_mv_num=0(S300),因此 wob_mv_num < W0V_MV次数(S302:否),对wob_mv_num加I,设定为wob_mv_num=l(S310)。接着设定作为LD参数的高频成分动作的振幅、周期、错位量等(S314)，使对焦镜头移动至最近侧端点的位置LlN(S316)。然后，在时刻TlN的状态NI下获取焦点评价值HlN并存储于存储器(S318)。上述作为LD参数的振幅、周期、错位量等数据存储于FR0M121中。然后，主体CPUlll从FR0M121读取出LD参数的数据来使用。FR0M121还作为存储LD参数等数据的控制参数存储部来工作。
[0070]接着，按照振幅、错位量、周期等的设定使对焦镜头移动至无限远侧端点的位置L1F(S320)，在时刻TlF的状态Fl下获取焦点评价值HlF并存储于存储器中(S322)。另外，根据式(I)计算出与焦点评价值H1N、H1F之差关联的变化量δ，作为δ [I]存储于存储器中。
[0071]其中，作为一例以驱动对焦镜头103的步进电机的驱动脉冲为单位，将作为LD参数的振幅、错位量设定为振幅=3脉冲、错位量=4脉冲。因此，对焦镜头103从最近侧到无限远侧的移动量为3+4=7脉冲(振幅+错位量)，从无限远侧到最近侧的移动量为3脉冲(=振幅)。另外，高频成分的摆动动作的周期设定为相当于图9的(TlF — TIN)的2倍的值。
[0072]反复执行该与高频成分对应的I个周期的动作(HWT)。而且，当反复5次执行了该与高频成分对应的动作后，由于wob_mv_num=5 (S302:是)且wob_dir=NEAR2FAR (S306:是)，因此设定为wob_dir=FAR2NEAR(S308)。然后在时刻T5N使对焦镜头移动而位于对焦镜头103的位置L5N (S316)，在该状态N5下获取焦点评价值H5N并存储于存储器中(S318)。另外，在时刻T5F使对焦镜头103移动而位于位置L5F (S320)，在该状态F5下获取焦点评价值H5F并存储于存储器中(S322)。另外，根据式(I)计算出与焦点评价值H5N、H5F之差关联的变化量S，作为δ [5]存储于存储器中。
[0073]此后，由于设定为wob_dir=FAR2NEAR,因此转移至低频成分的后半个半周期(LWT2)的动作，在步骤S314中设定与后半个半周期对应的LD参数，进行规定次数的与高频成分对应的动作。在上述例子中与高频成分对应的摆动动作将LD参数设定为振幅=3脉冲、错位量=4脉冲。因此，以对焦镜头103从无限远侧向最近侧的移动量为3+4=7脉冲(振幅+错位量)、从最近侧到无限远侧的移动量为3脉冲(=振幅)来进行动作。此外，还可以反复多次执行该低频摆动动作的I个周期LWT。另外，还可以按照焦点评价值的检测结果变更振幅等LD参数。
[0074]图6是表示拍摄装置100的低频WOB动作(图5)的步骤S324中执行的被摄体状态判断处理的动作的流程图。在被摄体状态判断处理中，主要进行基于高频成分的方向判断处理和基于低频成分的方向判断处理这2种处理，将各自的结果储存于存储器。
[0075]主体CPUlll最开始在步骤S400中，执行稳定判定动作。稳定判定动作是判断通过低频WOB动作获取的多个焦点评价值的变化量是否稳定地推移而成为正弦波状。设在到达低频WOB动作的低频成分的一个端点时的时刻T[l]计算出的变化量为δ [I]，在到达相反侧的端点时的时刻Τ[Ν]计算出的变化量为δ[Ν]。另外，设从一个端点到达相反侧的端点为止计算出的变化量为δ [2]~δ [N — I]。而且在满足如下示出的式(2)的情况下判断为稳定。
[0076]ABS ( δ [I] — δ [Ν])Χ 系数 A ≤(ABS ( δ [I] — δ [2] )+ABS ( δ [2] — δ [3])+…+ABS ( δ [N—I] — δ [N])) (2)
[0077]此外，系数A为规定的固定值。
[0078]例如，图9的情况下式(2)如下式所示。
[0079]ABS ( δ [I] — δ [5])Χ 系数 A ≤(ABS ( δ [I] — δ [2] )+ABS ( δ [2] — δ [3])+ABS ( δ [3] — δ [4]]+ABS ( δ [4] — δ [5]))
[0080]其中，变化量δ [I]、…δ [5]可如下表示。
[0081]δ [I]= (Η1Ν —H1F)/H1NX100
[0082]…
[0083]δ [5]= (Η5Ν —H5F)/H5NX100
[0084]接着,在步骤S402中,根据稳定判定动作的结果,判定是否稳定,在稳定的情况下进入步骤S404。另一方面，在不稳定的情况下判定为无法检测，结束本被摄体状态判断处理的流程。在步骤S404中，执行基于低频WOB动作的结果的方向判断动作。比较在低频WOB动作的无限远侧端点(图9的L5F)和最近侧端点(图9的LlN)获取的各焦点评价值H5F、HlN的大小。而且，在最近侧的焦点评价值HlN大于无限远侧的焦点评价值H5F的情况下，方向判断结果为最近侧、即判断为对焦镜头103朝向对焦的方向为最近侧。另外，反之在无限远侧的焦点评价值H5F大于最近侧的焦点评价值HlN的情况下，方向判断结果为无限远侦U、即判断为对焦镜头103朝向对焦的方向为无限远侧。
[0085]接着，在步骤S406中，进行基于通过低频WOB动作依次存储于存储器中的多个变化量δ (式(I))的方向判断、即基于高频成分的方向判断。多个变化量δ的符号在时间序列上连续规定次数为正的情况下判断为最近侧。另一方面，在多个变化量S的符号在时间序列上连续规定次数为负的情况下判断为无限远侧。不满足这些条件的情况下判定为无法进行方向判断。
[0086]然后，根据基于低频WOB动作的低频成分的方向判断结果和基于高频成分的方向判断结果，如下执行最终方向判断动作。在低频成分与高频成分的方向判断结果两方都为最近侧的情况下，将最近侧作为最终方向判断结果。另外，在低频成分与高频成分的方向判断结果两方都为无限远侧的情况下，将无限远侧作为最终方向判断结果。进而，在低频成分与高频成分的方向判断结果不同的情况下，设为最终方向判断结果与高频成分的最终方向判断结果相同。然后将最终方向判断结果储存于存储器中。
[0087]在低频成分的方向判断结果与高频成分的方向判断结果不同的情况下，采用高频成分的方向判断结果的理由如下。这是由于，高频成分的方向判断不易受到随着时间经过带来的噪声影响，可靠性更高。而为了进行低频成分的方向判断，需要低频WOB动作的半个周期的时间。例如当设W0B_MV_NUM=5、帧率为30fps时，低频WOB动作的半个周期的时间约为166ms (=1/30 (S) X5 (次))。另一方面，高频成分的方向判断在上述时间的约1/5的时间蓄积5次的方向判断结果作为综合的方向判断结果，因此可靠性更高。
[0088]然后，在步骤S408中，如下执行对焦判断。如果通过上述低频WOB动作求出的变化量的推移处于以O为中心稳定地描绘正弦波的状态，则判断为对焦。另外，上述变化量的推移都为正(或都为负)的情况下判断为在对焦附近。进而，在上述变化量的推移在O附近且不稳定地变化的情况下，判断为处于非对焦状态且处于对比度曲线的下端。将如上的对焦判断的结果储存于存储器中，结束被摄体状态判断处理。
[0089]在该被摄体状态判断处理中做出的最终方向判断结果和对焦判断结果可用于在低频WOB动作的步骤S326的下一状态判断中判断应迁移的下一状态。即，关于该最终方向判断结果，在迁移到通常WOB模式后，在通常WOB动作中采用该最终方向判断结果进行动作。另外，设定为在判断为对焦的情况下迁移到待机模式，在判断为在对焦附近的情况下迁移到通常WOB模式，在判断为非对焦且位于对比度曲线的下端的情况下迁移到搜索模式。
[0090]因此，即使在通常WOB模式下判断为无法进行AF的情况下，通过在低频WOB模式下进行检测能力更高的低频WOB动作，从而能够判断对焦、对焦附近、非对焦。然后转移到通常WOB模式或搜索模式，分别执行通常WOB动作或搜索动作，从而能够实现对焦。
[0091]如上所述，通过进行对具有高频振幅成分的摆动动作重叠了更低频率的正弦波状的振幅成分的低频摆动动作，从而能够在既不会增大对焦镜头的驱动音也不会降低拍摄的图像的品质的情况下，提高焦点检测性能。
[0092]如下描述本发明的变形例。
[0093]可通过如下方法进行图6所示的被摄体状态判断处理的步骤S400所示的稳定判定动作。以规定的正弦波的形状为基准，进行所获取的多个变化量的推移数据与规定的正弦波的相关运算，在判定为相关度大于规定阈值的情况下判定为稳定。可以按照低频摆动动作的LD参数设定规定的正弦波的振幅和周期。
[0094]进而，作为其他变形例，关于稳定判定动作可采用如下方法。关于获取的多个变化量的推移数据计算出基于最小平方法的近似式，若能够判定为该近似式表示正弦波则判断为稳定。例如，可以运算计算出的近似式与具有规定振幅、周期的正弦波的相关度，在判定为相关度大于规定阈值的情况下判定为稳定。
[0095]另外，在本实施例中，进行对通常的摆动动作重叠了更低频率的正弦波状的振幅成分的低频摆动动作，然而即使进行重叠了更低频率的三角波状的振幅成分的低频摆动动作也能获取同样的效果。
[0096]以上根据实施方式说明了本发明，然而本发明不限于上述实施方式，当然可以在本发明主旨范围内进行各种变形和应用。另外，在上述动作的说明中，为了方便起见使用“首先”、“其次”等说明了动作，然而这并不意味必须按照该顺序实施动作。
[0097]进而，上述实施方式包含各种等级的发明，通过所公开的多个构成要件的适当组合能够提取出各种发明。例如，在从实施方式所示的全部构成要件中删除某几个构成要件后能够解决上述课题并获取上述效果的情况下，删除了该构成要件后的构成也能够作为发明被提取出来。
【权利要求】
1.一种焦点调节装置，其中，所述焦点调节装置具有: 摄影光学系统，其具有能够在光轴方向移动的对焦镜头； 摄像部，其对由所述摄影光学系统成像的被摄体像进行摄像，生成图像数据； 焦点评价值计算部，其根据所述图像数据计算焦点评价值；以及 焦点控制部，其根据所述焦点评价值控制所述对焦镜头，执行焦点调节动作， 所述焦点控制部根据在由第I周期和第I振幅形成的第I信号上重叠第2信号而得到的第3信号使所述对焦镜头移动，在与所述第I信号的顶点对应的对焦镜头的位置处进行利用所述摄像部进行的摄像，根据所述摄像部生成的图像数据，由所述焦点评价值计算部计算出焦点评价值，根据计算出的焦点评价值执行焦点调节动作，其中所述第2信号由大于所述第I周期的第2周期和大于所述第I振幅的第2振幅形成。
2.根据权利要求1所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点调节装置具有控制参数存储部，该控制参数存储部存储用于生成所述第3信号的错位量， 所述焦点控制部通过对与所述第I信号的顶点之间对应的所述第I周期中与第I半周期相邻的第2半周期的所述第I振幅加上或减去所述错位量，来生成第2振幅，通过使所述第I半周期的所述第I振幅与所述第2半周期的所述第2振幅交替反复，来生成所述第3信号。
3.根据权利要求1所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点控制部通过所述焦点评价值计算部计算第I焦点评价值和第2焦点评价值，根据所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差判断所述对焦镜头实现对焦的移动方向，其中该第I焦点评价值和该第2焦点评价值分别基于在相当于所述第2信号的半个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
4.根据权利要求3所述的焦点调节装置，其中， 在所述第I焦点评价值大于所述第2焦点评价值的情况下，所述焦点控制部将所述对焦镜头实现对焦的移动方向判断为最近侧，在所述第I焦点评价值小于所述第2焦点评价值的情况下，所述焦点控制部将所述对焦镜头实现对焦的移动方向判断为无限远侧。
5.根据权利要求3所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点控制部除了进行基于所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差的第I判断之外，还通过所述焦点评价值计算单元计算第3焦点评价值和第4焦点评价值，根据所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差进行判断所述对焦镜头实现对焦的移动方向的第2判断，根据所述第I判断和所述第2判断来判断所述对焦镜头实现对焦的移动方向，其中该第3焦点评价值和该第4焦点评价值分别基于在相当于所述第I信号的I个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第I信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第I信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
6.根据权利要求5所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点控制部通过所述焦点评价值计算单元，与对应于所述第I信号的所述对焦镜头的移动同步地计算多个所述第3焦点评价值和所述第4焦点评价值，在所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差的符号连续规定次数为正的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是最近侧，在所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差的符号连续规定次数为负的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是无限远侧，来做出第2判断。
7.根据权利要求5所述的焦点调节装置，其中， 在所述第I判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为最近侧、所述第2判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为最近侧的情况下，所述焦点控制部判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是最近侧，在所述第I判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为无限远侧、所述第2判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为无限远侧的情况下，所述焦点控制部判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是无限远侧。
8.根据权利要求5所述的焦点调节装置，其中， 在所述第I判断与所述第2判断不一致的情况下，所述焦点控制部采用所述第2判断。
9.根据权利要求1所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点控制部通过所述焦点评价值计算单元计算出第I焦点评价值、第2焦点评价值、第3焦点评价值、第4焦点评价值，根据所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差、所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差，判断是否不能进行焦点调节动作，其中该第I焦点评价值和 该第2焦点评价值分别基于在相当于所述第2信号的半个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据，该第3焦点评价值和该第4焦点评价值分别基于在相当于所述第I信号的I个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
10.根据权利要求9所述的焦点调节装置，其中， 所述焦点控制部比较第I值和第2值，在所述第I值大于所述第2值的情况下判断为不能进行焦点调节动作，其中该第I值是使所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差成为规定倍后的值，该第2值是在与所述第2信号的半个周期对应的期间内将所述第I信号的每个周期的所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差相加而得到的值。
11.一种拍摄装置的焦点调节方法，该拍摄装置具有:具有能够在光轴方向移动的对焦镜头的摄影光学系统；以及对由所述摄影光学系统成像的被摄体像进行摄像而生成图像数据的摄像部，其中，在该焦点调节方法中， 根据在由第I周期和第I振幅形成的第I信号上重叠第2信号而得到的第3信号，使所述对焦镜头移动，在与所述第I信号的顶点对应的对焦镜头的位置处通过所述摄像部进行摄像，根据所述摄像部生成的图像数据计算焦点评价值，根据计算出的焦点评价值执行焦点调节动作，其中所述第2信号由大于所述第I周期的第2周期和大于所述第I振幅的第2振幅形成。
12.根据权利要求11所述的焦点调节方法，其中，通过对与所述第I信号的顶点之间对应的所述第I周期中与第I半周期相邻的第2半周期的所述第I振幅加上或减去错位量，来生成第2振幅，通过使所述第I半周期的所述第I振幅与所述第2半周期的所述第2振幅交替地反复，来生成所述第3信号。
13.根据权利要求11所述的焦点调节方法，其中， 计算第I焦点评价值和第2焦点评价值，根据所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差判断所述对焦镜头实现对焦的对焦镜头移动方向，其中该第I焦点评价值和该第2焦点评价值分别基于在相当于所述第2信号的半个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
14.根据权利要求13所述的焦点调节方法，其中， 在所述第I焦点评价值大于所述第2焦点评价值的情况下，将所述对焦镜头实现对焦的移动方向判断为最近侧，在所述第I焦点评价值小于所述第2焦点评价值的情况下，将所述对焦镜头实现对焦的移动方向判断为无限远侧。
15.根据权利要求13所述的焦点调节方法，其中， 除了进行基于所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差的第I判断之外，还计算第3焦点评价值和第4焦点评价值，根据所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差进行判断所述对焦镜头实现对焦的移动方向的第2判断，根据所述第I判断和所述第2判断来判断所述对 焦镜头实现对焦的移动方向，其中该第3焦点评价值和该第4焦点评价值分别基于在相当于所述第I信号的I个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第I信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第I信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
16.根据权利要求15所述的焦点调节方法，其中， 与对应于所述第I信号的所述对焦镜头的移动同步地计算多个所述第3焦点评价值和所述第4焦点评价值，在所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差的符号连续规定次数为正的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是最近侧，在所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差的符号连续规定次数为负的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是无限远侧，来做出第2判断。
17.根据权利要求15所述的焦点调节方法，其中， 在所述第I判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为最近侧、第2判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为最近侧的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是最近侧，在所述第I判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为无限远侧、所述第2判断的判断结果为所述对焦镜头实现对焦的移动方向为无限远侧的情况下，判断为所述对焦镜头实现对焦的移动方向是无限远侧。
18.根据权利要求15所述的焦点调节方法，其中， 在所述第I判断与所述第2判断不一致的情况下，采用所述第2判断。
19.根据权利要求11所述的焦点调节方法，其中， 计算出第I焦点评价值、第2焦点评价值、第3焦点评价值、第4焦点评价值，根据所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差、所述第3焦点评价值与所述第4焦点评价值之差，判断是否不能进行焦点调节动作，其中该第I焦点评价值和该第2焦点评价值分别基于在相当于所述第2信号的半个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据，该第3焦点评价值和该第4焦点评价值分别基于在相当于所述第I信号的I个周期的期间内，所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最靠最近侧对应的位置时所述摄像部的图像数据、以及所述对焦镜头位于与所述第3信号的振幅的最无限远侧对应的位置时所述摄像部的图像数据。
20.根据权利要求19所述的焦点调节方法，其中， 比较第I值和第2值，在所述第I值大于所述第2值的情况下判断为不能进行焦点检测，其中该第I值是使所述第I焦点评价值与所述第2焦点评价值之差成为规定倍后的值，该第2值是在与所述第2信号的半个周期对应的期间内将所述第I信号的每个周期的所述第3焦点评价值与所述 第4焦点评价值之差相加而得到的值。
【文档编号】H04N5/232GK104052921SQ201410092749
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】小川庆辅 申请人:奥林巴斯株式会社