对透镜进行驱动控制的摄像设备及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对构成摄像光学系统的透镜进行驱动控制的摄像设备及其控制方法，尤其涉及在调焦操作期间，通过对拍摄视角的变化进行校正来获得适当焦点的摄像设备及其控制方法。
【背景技术】
[0002]通常，在诸如胶片照相机和数字照相机等的摄像设备的摄像光学系统(镜头镜筒)中，通过在光轴的方向上移动调焦透镜来进行调焦，并且通过在光轴的方向上移动变焦透镜来进行变焦。近年来，由于镜头的广角化和小型化，即使当与被摄体的距离没有改变时，为响应于变焦进行焦点调节而将调焦透镜组延伸的量、或者调焦透镜对与变焦相关联的视角的灵敏度也都高。当由于调焦而导致视角发生大的变化时，会产生与拍摄者想要的视角存在大的差距这一问题，并且不可能获得想要的图片(图像)。
[0003]作为用于解决该问题的方法，已知一种在调焦时根据调焦透镜驱动变焦透镜来校正视角的技术。在此，在数字照相机中，例如，由于摄像装置的像素数量增加，摄像装置的单元间距变得较小。摄像装置的单元间距的减小，将使得允许深度更浅，并且将降低调焦透镜和变焦透镜的驱动量。为此，各透镜的驱动特性影响调焦精度。因此，例如，提出了一种基于反转时调焦透镜上的驱动负荷来校正调焦透镜的间隙的技术(参见日本特开(Kokai)2013-80082)。
[0004]然而，日本特开(Kokai) 2013-80082所记载的技术没有同时驱动调焦透镜和变焦透镜这一技术概念。因此，需要一种新技术以在同时驱动调焦透镜和变焦透镜的透镜驱动控制期间抑制视角变化的同时，获得满意的高调焦精度。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种通过驱动透镜来进行调焦和变焦、并且使得能够在无需对光学系统进行任何变更的情况下抑制视角变化的摄像设备及其控制方法。
[0006]因此，本发明的第一方面提供一种摄像设备，其包括:一种摄像设备，其包括:摄像光学系统，其被配置成具有改变拍摄视角的第一透镜和改变对于被摄体的焦点位置的第二透镜；摄像单元，用于将通过所述摄像光学系统所形成的被摄体图像转换成电信号；以及驱动单元，用于驱动所述第一透镜和所述第二透镜，所述摄像设备的特征在于，还包括:控制单元，用于根据所述第一透镜的驱动特性和所述第二透镜的驱动特性中的至少一个，设置用于控制对于所述被摄体的所述焦点位置的摆动量。
[0007]因此，本发明的第二方面提供一种摄像设备的控制方法，其中，所述摄像设备具有摄像光学系统，所述摄像光学系统具有改变拍摄视角的第一透镜和改变对于被摄体的焦点位置的第二透镜，所述控制方法包括以下步骤:摄像步骤，用于将通过所述摄像光学系统所形成的被摄体图像转换成电信号；以及驱动步骤，用于驱动所述第一透镜和所述第二透镜；所述控制方法的特征在于，还包括:控制步骤，用于根据所述第一透镜的驱动特性和所述第二透镜的驱动特性中的至少一个，设置用于控制对于所述被摄体的所述焦点位置的摆动量。
[0008]根据本发明，基于进行变焦的第一透镜和进行调焦的第二透镜中至少一个的驱动特性，设置用于控制对于被摄体的焦点位置的摆动量。这样使得能够在无需对光学系统进行任何变更的情况下进行抑制视角变化的调焦。
[0009]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是明显的。
【附图说明】
[0010]图1是示意性示出根据本发明第一实施例的摄像设备的结构的框图。
[0011]图2是用于说明根据第一实施例的摄像设备的调焦操作的图。
[0012]图3是示出根据第一实施例的摄像设备的调焦操作的流程的流程图。
[0013]图4是示出在根据第一实施例的摄像设备中驱动透镜时考虑相位特性和温度特性的驱动特性的图。
[0014]图5是示意性示出根据本发明第二实施例的摄像设备的结构的框图。
[0015]图6是示出根据第二实施例的摄像设备的调焦操作的流程的流程图。
[0016]图7A?7D是示出在第二实施例的摄像设备中想要以固定比来控制调焦透镜和变焦透镜时根据滞后来设定所要控制的摆动量的示例表的图。
【具体实施方式】
[0017]现参考示出本发明实施例的附图，说明本发明。
[0018]图1是示意性示出根据本发明第一实施例的摄像设备的结构的框图。具体地，摄像设备100是所谓的数字照相机。
[0019]摄像设备100具有变焦透镜I (第一透镜)、调焦透镜2 (第二透镜)、颜色滤波器3、摄像装置4、AGC 5,A/D转换器6和照相机信号处理单元7。摄像设备100还具有透镜特性数据保持单元8、驱动特性数据保持单元9、焦点/变焦计算单元10、调焦驱动单元11和变焦驱动单元12。
[0020]变焦透镜I并非必须是单个透镜，而且可以是包含多个透镜的透镜组。调焦透镜2也是一样。变焦透镜I和调焦透镜2构成摄像光学系统。摄像光学系统可以包括未示出的快门和光圈。通过在光轴的方向上移动变焦透镜1，可以改变拍摄视角。另外，通过在光轴的方向上移动调焦透镜2，可以调整对准被摄体的焦点以产生被摄体处于聚焦的状态(聚焦状态)。
[0021]通过摄像装置4将通过变焦透镜1、调焦透镜2和颜色滤波器3在摄像装置4上所形成的被摄体图像(光学图像)转换成电信号(模拟信号)，并且将该电信号作为图像信号输出至AGC 5。AGC 5调整从摄像装置4所获得的图像信号的增益，并且将调整了增益的图像信号发送至Α/D转换器6。Α/D转换器6将从AGC 5所获得的图像信号转换成数字信号，并且将作为转换的结果所获得的数字信号发送至照相机信号处理单元7。照相机信号处理单元7对所获得的数字信号进行图像处理以生成图像数据，并且将所生成的图像数据输出至外部设备。另外，基于所获得的图像数据，照相机信号处理单元7计算自动调焦所需的评价值，并且将所计算出的评价值输出至焦点/变焦计算单元10。
[0022]焦点/变焦计算单元10经由调焦驱动单元11和变焦驱动单元12，同时控制调焦透镜2和变焦透镜I的位置。因此，基于从照相机信号处理单元7所获得的评价值，焦点/变焦计算单元10计算调焦透镜2和变焦透镜I的位置(焦点位置/变焦位置)，并且将所计算出的焦点位置/变焦位置发送至透镜特性数据保持单元8和驱动特性数据保持单元9。
[0023]透镜特性数据保持单元8计算作为与从焦点/变焦计算单元10所获得的焦点位置/变焦位置相对应的透镜特性数据的灵敏度。这里，对于调焦透镜2和变焦透镜I各自所使用的术语“灵敏度”，表示在驱动各调焦透镜2和变焦透镜I时焦平面上的变化率，并且通过下面的公式来表示:“灵敏度=焦平面上的变化量/透镜的驱动量”。透镜特性数据保持单元8将所计算出的调焦透镜2和变焦透镜I的灵敏度(调焦灵敏度/变焦灵敏度)发送至焦点/变焦计算单元10。
[0024]驱动特性数据保持单元9保持与焦点位置/变焦位置相对应的、调焦透镜2和变焦透镜I的驱动特性数据。这里，驱动特性包括透镜的滞后、相位特性、温度特性、经时变化特性和姿势差特性等，并且所述驱动特性是通过计算透镜的实际驱动量与为了驱动透镜所发送的脉冲的数量的比所获得的输入输出特性。稍后详细说明驱动特性。
[0025]在从焦点/变焦计算单元10接收到焦点位置/变焦位置数据时，驱动特性数据保持单元9根据所接收到的焦点位置/变焦位置数据，计算驱动特性数据，并且将所计算出的驱动特性数据发送至焦点/变焦计算单元10。
[0026]焦点/变焦计算单元10管理焦点/变焦位置。在调焦操作期间，焦点/变焦计算单元10基于焦点/变焦位置、灵敏度和驱动特性数据来计算变焦透镜I和调焦透镜2的驱动量，并且向调焦驱动单元11和变焦驱动单元12发出控制指令。基于来自焦点/变焦计算单元10的控制指令(控制信号)，调焦驱动单元11和变焦驱动单元12分别驱动调焦透镜2和变焦透镜I。
[0027]应该注意，通过未示出的中央处理单元(CPU)将存储在未示出的ROM中的程序展开到未示出的RAM中、并且执行该程序以对构成摄像设备100的组件的运动和处理进行控制，从而实现摄像设备100的拍摄操作。
[0028]图2是用于说明摄像设备100的调焦操作的图。在图2中，标注“利用调焦透镜的调焦操作”字样的垂直虚线，表示在如正常一样仅使用调焦透镜2进行调焦操作的情况下的调焦透镜2和变焦透镜I的运动。根据该方法，变焦透镜I被固定，仅驱动调焦透镜2。然而，该方法需要将调焦透镜2延伸大的量，并且当摄像光学系统被配置成调焦透镜2对视角的灵敏度高时，通过调焦所导致的视角变化是不允许的。为此，在本实施例中，计算视角在光学上均匀的近似曲线(以下称为“视角基线”)，并且跟踪该视角基线以在抑制视角变化的同时进行调焦。也就是说，在本实施例中，如视角基线所示，同时驱动变焦透镜I和调焦透镜2。应该注意，并非必须根据线性表达式来近似视角基线，而且可以使用指数函数或者η次表达式(二阶表达式、三阶表达式等)来近似。
[0029]图3是示出摄像设备100的调焦操作的流程的流程图。图3中的处理在中央控制单元(CPU)的控制下，通过控制构成摄像设备100的组件的运动和处理来实现。
[0030]首先，在步骤S301，焦点/变焦计算单元10计算当前焦点位置Fnow和变焦位置Znowο接着，在步骤S302，驱动特性数据保持单元9基于在步骤S301所获得的焦点位置Fnow，计算调焦透镜2的驱动特性数据。另外，在步骤S303，驱动特性数据保持单元9基于在步骤S301所获得的变焦位置Znow，计算变焦透镜I的驱动特性数据。应该注意，可以颠倒进行步骤S302和S303的处理的顺序。
[0031]然后，在步骤S304，透镜特性数据保持单元8基于在步骤S301所获得的焦点位置Fnow，计算调焦透镜2的灵敏度。另外，在步骤S305，透镜特性数据保持单元8基于在步骤S301所获得的变焦位置Znow，计算变焦透镜I的灵敏度。应该注意，可以颠倒进行步骤S304