数字照相机的制作方法

专利名称：数字照相机的制作方法
数字照相机5 相关申请交叉引用本申请基于并要求2006年7月6日提出的日本发明专利申请 NO.2006-187034的优先权。技术领域io本发明涉及数字照相机，并且特别涉及数字照相机中的对焦功能的 改进。
背景技术：
在可更换摄影镜头的照相机即镜头更换式照相机中，从胶片照相机15成为主流的时代起就有很多更换镜头出现在市场上。这些更换镜头的设计基础在于，设置于照相机机身主体的AF (焦点检测)机构对应于TTL 相位差AF方式(以下称为TTL相位差AF)。作为AF方式，以往除了上述TTL相位差AF之外多采用所谓成像 器(imager) AF方式(以下称为成像器AF)。所谓成像器AF是这样的20 AF方式扫描摄影镜头，即，使摄影镜头内的聚焦镜头的位置在光轴方 向上变化，并且根据拍摄被摄体像的摄像元件输出的图像数据来计算表 示图像清晰度的焦点评价值，并求出该焦点评价值为最大值的镜头位置。 具体而言，在成像器AF中通过扫描摄影镜头来求出使摄像元件中图像信 号的高频成分为最大值的镜头位置。另外，该成像器AF通常也称为登山25 (mountain—climbing) AF或者对比度AF。成像器AF在紧凑型数字照 相机和摄像机中成为主流的AF方式。另外，上述更换镜头也希望能够在当前主流的数字照相机中使用。 对于当前的镜头更换式照相机，例如数字单反照相机，其AF方式主要是 TTL相位差AF，从而可以使用上述更换镜头。但是还希望上述更换镜头30在即使照相机机身侧的AF方式为成像器AF的情况下也能够使用。此时
即使在实际使用中存在一定程度的限制事项，可以使用的用户便利性仍 很大。另外，在以往的镜头更换式照相机中，有很多采用上述成像器AF作为AF方式的照相机。例如在日本特开平6—6660号公报、日本特开平 5 6 — 181532号公报、日本特开平8—223469号公报中所述照相机均为镜头更换式照相机，并且作为AF方式釆用上述成像器AF。但是在以上述日本特开平6—6660号公报、日本特开平6 — 181532号公报、日本特开平8—223469号公报为代表的"镜头更换式并且釆用上述成像器AF作为AF方式的照相机"中，如果使用现有的与TTL相 io位差AF对应地设计的更换镜头则无法获得足够的对焦速度。对该问题进行如下说明。在TTL相位差AF中，通过以与所检测的摄影镜头的散焦量相当的 镜头移动量来移动摄影镜头以实现镜头对焦。即，在镜头移动开始时已 知应该将摄影镜头移动至何处为好。并且在该镜头移动中作为用于上述 15更换镜头的聚焦镜头移动的致动器而采用DC (直流)电动机或者超声波 (USM)电动机等。另一方面，在成像器AF中，在镜头移动开始时并不知道应该将摄 影镜头移动至何处为好，而需要对最终的摄影镜头的移动终点逐步地进 行移动并探测。因此在成像器AF中需要以规定的脉冲间隔连续进行小刻 20度的摄影镜头的移动。因此，在成像器AF中最适合采用步进电动机作为 使上述更换镜头的聚焦镜头移动的致动器。但是以往的更换镜头由于设 计为与TTL相位差AF对应而对于上述成像器AF中的聚焦镜头移动而 言不是最佳设计。例如在成像器AF中需要根据情况扫描从最近到无限远的整个行程， 25以规定的脉冲间隔反复进行小刻度的镜头移动时，直至对焦的时间相应 地较长。在这种情况下，作为摄影镜头如果使用针对TTL相位差AF设 计的更换镜头，则摄影镜头的扫描有时需要几秒。因此，采用针对TTL相位差AF设计的更换镜头，难以与针对成像 器AF进行优化设计的专用镜头在对焦速度和精度方面获得同等性能。
但是过去的针对TTL相位差AF设计的更换镜头作为贵重财产也非 常希望能够以一定的性能水平在釆用成像器AF的照相机中使用。另外， 在为此目的使用针对TTL相位差AF设计的更换镜头来进行成像器AF 的情况下，需要使到对焦完成的时间尽量縮短的技术。 5 另外，在上述日本特开平6—6660号公报、日本特开平6 — 181532号公报、日本特开平8—223469号公报中，对于在使用针对TTL相位差 AF设计的更换镜头来进行成像器AF的情况所需的使到对焦完成的时间 尽量縮短的技术没有任何公开和启示。io 发明内容本发明针对上述问题而提出，目的在于提供在使用更换镜头而特别 是针对TTL相位差AF设计的更换镜头来进行成像器AF时能够确保较 高的对焦精度并且能够縮短到对焦完成所需时间的数字照相机。本发明的数字照相机具有照相机主体和相对于该照相机主体可装卸15的镜头单元，上述照相机主体在使上述镜头单元以成像器AF方式(登山 方式)进行对焦动作时，根据与上述镜头单元有关的信息来计算使上述 镜头单元的聚焦镜头移动的最佳速度即最佳移动速度。本发明的数字照相机例如如下地构成。数字照相机包括照相机主 体；以及相对于该照相机主体可装卸的镜头单元，其中，上述镜头单元20具有在光轴方向上移动而用于调整来自被摄体的光束的成像位置的聚 焦镜头；基于从上述照相机主体发送的镜头移动命令来移动上述聚焦镜 头的镜头移动部；检测上述聚焦镜头的镜头位置的镜头位置检测部；存 储与该镜头单元有关的信息的镜头存储器，上述照相机主体具有对通 过上述镜头单元形成的光学像进行拍摄而输出电图像信号的摄像元件；25生成决定用于使上述摄像元件以规定时间间隔进行摄像的摄像定时的同 步信号的同步信号生成部；基于与上述同步信号同步地从上述摄像元件 输出的电图像信号来计算评价被摄体像的对焦程度的值即焦点评价值的 焦点评价值计算部；与上述同步信号同步地从上述镜头位置检测部取得 上述聚焦镜头的镜头位置的镜头位置取得部；控制部，其基于上述焦点30评价值计算部算出的焦点评价值和上述镜头位置取得部所取得的上述聚 焦镜头的镜头位置，向上述镜头移动部发送镜头移动命令，以使上述聚 焦镜头以登山方式移动到对焦位置，上述控制部具有镜头移动速度运算 部，该镜头移动速度运算部取得存储于上述镜头存储器中的与上述镜头 单元有关的信息，并基于所取得的与上述镜头单元有关的信息来计算使 5上述聚焦镜头移动的速度，从而得到上述聚焦镜头的最佳移动速度。 本发明的数字照相机可以仅作为该照相机主体侧的发明来理解。 根据本发明，基于其更换镜头的信息来决定对焦时的聚焦镜头的最 佳移动速度，因此可以提供能够确保较高的对焦精度并且能够縮短到对焦完成所需的时间的数字照相机。本发明尤其对于使用针对TTL相位差 io AF设计的更换镜头来进行成像器AF的情况有效。


本发明的装置和方法的这些和其它的特征、方面和优点结合以下说 明、相应权利要求和附图而易于理解。15 图1是表示本发明第一实施方式的数字照相机的构成的框图。图2是表示焦点检测部构成的图。图3是表示AF评价值与聚焦镜头位置之间的相关关系的曲线图。 图4是本发明第一实施方式的数字照相机中的动作控制的时序图。 图5是表示本发明第一实施方式的数字照相机中的控制部的成像器 20 AF的程序的流程图。图6A是聚焦镜头的镜头移动速度慢而较密地取得AF评价值时的AF评价值特性的曲线图。图6B是聚焦镜头的镜头移动速度与图6A所示的情况相比较快时的AF评价值特性的曲线图。 25 图7是表示本发明第二实施方式的数字照相机中的控制部的成像器AF的程序的流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。 30 [第一实施方式]
图1是表示该第一实施方式的数字照相机的构成的框图。上述数字 照相机具有照相机机身(照相机主体)1和更换镜头(镜头单元)2。该更换镜头2是针对TTL相位差AF设计的更换镜头。即，上述更换镜头2 不是针对成像器AF优化设计的镜头。5 上述更换镜头2具有聚焦镜头3、镜头移动部4、镜头控制部5、编码器13、以及镜头存储器17。上述聚焦镜头3是用于调焦的摄影镜头。 上述镜头移动部4是通过DC电动机(未图标)使上述聚焦镜头3在光 轴方向上移动的部件。另外，在上述镜头移动部4上组装有用于检测上 述聚焦镜头3的移动区域中的端部的检测器(未图标)。上述镜头控制部io 5是与设置于照相机机身1的控制部14进行通信并且控制上述镜头移动 部4的部件。上述编码器13是伴随上述聚焦镜头3的移动而产生编码信 号的部件。上述镜头存储器17是与上述镜头控制部5连接而存储与该更 换镜头2有关的信息的存储器。另外，上述照相机机身l具有快门6、摄像元件7、 LCD面板9、取15景光学系统10、图像控制部11、焦点检测部12、控制部14、第一释放 开关(以下称为1RSW) 15、以及第二释放开关(以下称为2RSW) 16。 上述摄像元件7的输出信号用于图像数据的生成和焦点运算。另外， 上述LCD面板9是内置有背灯的电子取景用的LCD面板。上述取景光 学系统10是用于观察上述LCD面板9的取景光学系统。20 上述图像控制部11对上述摄像元件7所输出的影像信号进行白平衡处理、亮度处理、彩色矩阵处理等，形成作为摄影图像的图像数据和取 景用的图像数据。并且在形成这些图像数据的同时，上述图像控制部11 对上述摄像元件7所输出的影像信号进行处理而取得图像信息。另外， 通过上述图像控制部11形成的取景用的图像数据传送至上述LCD面板925而显示于LCD面板9。并且，用户可以通过取景光学系统10来观察上述 取景用的图像数据。另外，由上述图像控制部ll形成的摄影图像即图像 数据存储于存储器(未图标)等。另外，上述图像控制部11还对上述摄像元件7进行驱动控制。艮卩， 上述图像控制部11基于从上述控制部14发送的未图示的基准时钟来生
成上述摄像元件7的驱动控制信号。例如，上述图像控制部ll生成积分 开始/结束(曝光开始/结束)的定时信号、上述摄像元件7中的各个像素 的受光信号的读出控制信号(水平同步信号、垂直同步信号、传输信号等)等时钟信号并向摄像元件7输出。另外，垂直同步信号VD也对上 5述焦点检测部12和上述控制部14输出。上述焦点检测部12参照上述图像控制部11所取得的亮度信号的记 录来计算表示对焦程度的焦点评价值(以下也称为AF评价值)并输出。 另外，预先确定了计算AF评价值的区域即焦点检测区域。上述控制部14是用于控制照相机机身1和更换镜头2中的各个构成 io部件的控制部。上述1RSW15是第一释放开关，在半按压释放按钮(未图标)时成 为接通状态，进行后述的焦点检测动作。另外，上述2RSW16是第二释 放开关，在全按下释放按钮(未图标)时成为接通状态，进行后述的摄 影动作。15 另外，上述照相机机身1内的控制部14和上述更换镜头2内的镜头控制部5之间的通信线经由镜头接点部8连接。该镜头接点部8具有用 于从上述照相机机身1向上述更换镜头2供给镜头电源和通信用的时钟/ 数据信号等的多个接点。以下参照图2和图3对该第一实施方式的成像器AF进行说明。图220是表示上述焦点检测部12的构成的图。图3是表示AF评价值和聚焦镜 头位置之间的相关关系的曲线图。如图2所示，在上述焦点检测部12的内部设有用于求出AF评价值 的电路块。具体而言，在上述焦点检测部12内顺序连接设置了高通滤波 器(HPF) 101、 A/D转换器102、焦点检测区域选择门103、以及运算器25 1 04。其中，上述图像控制部11在对上述焦点检测部12输出信号时进行 如下输出。即，上述图像控制部ll将所生成的图像数据的亮度信号向上 述HPF 101输出，并且与该亮度信号的输出相配合地将同步信号向上述 焦点检测区域选择门103、运算器104和控制部14输出。
以下按照上述焦点检测部12内部的信号处理流程来说明上述焦点检测部12内部所设置的各个构成部件。首先，上述HPF 101提取从上述图像控制部11输出的亮度信号所包 含的高频成分。该提取出的高频成分是图像清晰度越高(对焦程度高) 5则所含越多的成分。因此，通过对上述高频成分进行积分而能够使积分 范围内的平均的图像清晰度的高低实现数值化。以下也将上述清晰度称 为AF评价值。另外，通过了上述HPF101的高频成分由上述A/D转换器102转换 为数字信号，被输入给上述焦点检测区域选择门103。该焦点检测区域选 io择门103是仅提取与摄像画面中的规定的多个焦点检测区域对应的信号 的电路。因此，上述焦点检测区域选择门103仅提取由上述A/D转换器 102输入的数字信号中的与拍摄于上述焦点检测区域的被摄体有关的信息o另外，关于上述焦点检测区域的选择可以采用通过各种方法选择的15焦点检测区域。例如可以采用多个焦点检测区域中的基于规定的选择算 法(例如选择最近的焦点检测区域等)进行选择的焦点检测区域。例如 可以采用由用户选择的焦点检测区域。通过上述焦点检测区域选择门103提取的数字信号被输入到上述运 算器104。另外通过上述运算器104累积一个帧程度的数字信号。该累积 20得到的值作为表示相应图像数据清晰度的AF评价值而输入到上述控制 部14。使用这样算出的AF评价值，从而上述控制部14进行公知的登山方 式的自动聚焦即成像器AF。即，上述控制部14在进行成像器AF时，经 由上述镜头控制部5通过上述镜头移动部4使上述聚焦镜头3以登山方 25式进行动作而取得聚焦镜头位置信息，并且从上述运算器104输入AF评 价值而获得如图3所示的AF评价值曲线。上述AF评价值曲线例如由聚 焦镜头位置(Pl， Hl)、 (P2， H2)、 (P3， H3)等求出。在如此进行成像器AF的情况下，上述控制部14判断为AF评价值 超过了比峰值低规定值的峰值，并在该时点暂时停止上述聚焦镜头3的
移动。并且，上述控制部14检测AF评价值最大的聚焦镜头位置(P2， H2)。另外，上述控制部14根据多个AF评价值而通过插值运算等来求 出AF评价值达到峰值时的上述聚焦镜头3的位置，并将该位置作为聚焦 目标位置。另外，上述控制部14经由上述镜头控制部5并通过上述镜头5移动部4使上述聚焦镜头3向上述聚焦目标位置移动。下面参照表示该第一实施方式的数字照相机中的动作控制的时序图 的图4来说明成像器AF的程序。首先，使电源幵关(未图示)导通时，该数字照相机的电源成为导 通状态。然后，上述镜头控制部5与上述控制部14进行镜头数据的初始io通信(初始数据通信)。该初始数据通信中的上述镜头数据是用于成像器 AF的判断的数据。具体而言，镜头数据包括在该更换镜头2的从无限远 到最近距离范围内使上述聚焦镜头3移动所需的总脉冲数(pls)、脉冲分 辨率(mm/pls)、到对焦完成的移动时间(ms)、最佳移动速度(pls/sec)、 以及镜头ID数据，此外还包含曝光控制和图像处理中使用的各种数据。15其中，在镜头存储器17中存储的镜头数据不限于由上述单位表示，例如 作为脉冲分辨率也可以是将每10个脉冲的移动距离以微米单位表示的数 值，以微秒表示到对焦完成的时间的数值。另外，对于上述成像器AF的 判断中使用的数据将在后面详细叙述。然后，通过用户使上述1RSW 15接通时，通过上述控制部14开始20进行成像器AF。即通过上述控制部14对上述镜头控制部5发送上述聚 焦镜头3的镜头移动命令，进行上述聚焦镜头3的镜头移动开始的处理。 另外，上述镜头移动命令是表示上述控制部14要对上述镜头控制部 5进行的"N个脉冲移动"或者"以光轴方向散焦换算移动Nmm"等指 示的规定命令(上述"N"表示数值，下同)。25 另外，上述镜头移动的移动方向作为初始移动方向设定如下当上述聚焦镜头3停止于比该更换镜头2的无限远到最近距离的中间位置偏 无限远侧的位置时，为最近方向，而当上述聚焦镜头3停止于比无限远 到最近距离的中间位置偏最近侧的位置时，为无限远方向。另外，如果在通过使上述聚焦镜头3向这些方向移动来减小AF评 价值时，上述控制部14检测AF评价值的峰值而使上述聚焦镜头3的移 动停止。然后在使上述聚焦镜头3的移动再次开始时，使该移动方向反 转(对于该初始移动方向的判断处理，在后述的图5所示的流程图中为 了简化说明而进行了省略)。5 接收到来自上述控制部14的上述镜头移动命令的上述镜头控制部5通过上述镜头移动部4开始上述聚焦透镜3的镜头移动。另外，在上述 编码器13中，伴随上述聚焦透镜3的移动而生成编码信号。上述镜头控 制部5通过对在上述编码器13中产生的上述编码信号即信号脉冲进行计 数而取得上述聚焦镜头3的镜头位置。io 另外在上述照相机机身1侦'J，根据上述图像控制部11产生的垂直同步信号(以下称为VD)的规定定时，通过上述图像控制部11的控制来 进行上述摄像元件7的动作。其中上述VD的周期在帧速率为30 (1秒 钟之内进行30帧摄像)的情况下为33.33ms。即根据上述VD的规定定时来进行上述摄像元件7的曝光(在图415所示的摄像元件7动作图中表现为EXP)，当该曝光结束时，通过上述图 像控制部ll读出(在图4所示的摄像元件7动作图中表现为READ)上 述摄像元件7所取得的图像数据。另外，与该读出动作并行地通过上述 焦点检测部12进行该图像数据中的AF评价值的运算。另外，AF评价值运算的结束定时预先设定于上述VD的上升沿之前。20 即使在上述一系列动作中也能够并行地进行上述镜头控制部5的镜头移动动作。即若通过上述控制部14对上述镜头控制部5发送规定的镜 头移动开始命令，则上述镜头控制部5使上述聚焦镜头3在所指示的方 向上移动由上述控制部14指示的编码脉冲数相应的量。将这样4吏上述聚 焦镜头3移动，并且与VD同步地取得AF评价值来进行成像器AF的移25 云力方法以下称为无缝移云力(seamlessmovement)。另外，无缝移动的优点如下与每次在镜头移动开始和停止之间进 行重复来取得AF评价值的情况相比能够縮短到对焦完成所需的时间。其中，通过上述控制部14接收到无缝移动开始命令的上述镜头控制 部5，通过上述镜头移动部4开始上述聚焦镜头3的镜头移动。此时，作
为无缝移动命令，上述聚焦镜头3的移动速度信息(Npls/sec)、移动目 标位置信息(编码信号Npls的位置)和移动方向信息(伸出、收回)这 三类信息，被作为上述控制部14的输出而指示给上述镜头控制部5。 上述移动速度信息是根据通过上述初始数据通信所取得的用于成像5器AF的判断的数据来指示上述聚焦镜头3的移动速度的信息。作为上述 移动目标位置，在将端部作为移动目标位置的情况下可以将镜头端(在 朝无限远方向移动时为无限远位置，而当朝最近方向移动时为最近位置) 作为目标位置。另外，在上述聚焦镜头3移动的途中，如果有来自上述 控制部14的移动停止指示则在此时的位置使上述聚焦镜头3停止。io 另外，在上述曝光(EXP)控制中的时间上的大致中间时点的定时，上述控制部14向上述镜头控制部5请求通过规定的通信命令获得当前的 上述聚焦镜头3的镜头位置信息的反馈。另外，上述镜头控制部5对上 述控制部14反馈上述镜头位置信息。这样，在上述曝光(EXP)控制中的时间上的大致中间时点的定时15取得上述聚焦镜头3的镜头位置的理由如下。即，曝光(EXP)时的上 述聚焦镜头3的镜头位置是必要的，而作为代表曝光中的镜头位置的镜 头位置，上述曝光(EXP)控制中的时间上的大致中间时点的定时的镜 头位置是最佳的。另外，即使将上述聚焦镜头3移动到最近端或者无限远端等镜头端，20在没有发现AF评价值的峰值的情况以及在到达上述镜头端之前发现峰 值的情况下，上述控制部14以规定的命令对上述镜头控制部5指示停止 上述聚焦镜头3的移动。另外，上述镜头控制部5当上述聚焦镜头3的移动结束后将该情况 通知上述控制部14。此时，上述镜头控制部5也将移动结束时点的上述25聚焦镜头3的镜头位置(例如以镜头无限远位置为基准的编码脉冲数) 通知给上述控制部14。另外，图4所示的一个VD中的驱动脉冲数与对 焦精度紧密相关，其详细内容参照图5所示流程图进行说明。如上所述，通过执行初始数据通信后的程序(图4中表示以点划线 划分范围的程序)，从而能够获得一个参照图3说明的上述聚焦镜头3的 镜头位置和AF评价值织间的组合。因此，通过重复执行上述程序，能够对应于每次的VD输入而取得上述聚焦镜头3的镜头位置和AF评价值的 信息，其结果能够使上述聚焦镜头3到达上述聚焦目标位置。以下参照图5所示的流程图对该第一实施方式的数字照相机中的上 5述控制部14的成像器AF的程序进行说明。首先，电源开关(未图标)接通后，该数字照相机的电源导通，上 述镜头控制部5进行上述初始数据通信(步骤SIO)。即，在该步骤SIO 中，上述镜头控制部5与上述控制部14进行各种镜头数据的通信。另外，根据在上述步骤SIO中接收到的镜头数据中的要在后述的成 io像器AF判断中使用的数据，求出上述聚焦镜头3的移动速度(步骤S11)。 换言之，在该步骤Sll中，当使上述更换镜头2的上述聚焦镜头3以某 种移动速度移动时，求解是否能够在成像器AF中实现较高的对焦精度。 在上述步骤Sll的移动速度计算方法中具有以下详细说明的方法 (1)至(3)。另外，如上所述作为上述更换镜头2可以使用各种新旧型 15号的更换镜头，旧式的更换镜头基本上都是针对TTL相位差AF设计的， 镜头移动速度因各个更换镜头不同而不同。即，作为镜头移动速度，为 了使到对焦完成所需时间縮短而要求速度快，而速度过快则又导致停止 精度(换言之为对焦精度)降低，因此需要在不降低停止精度的范围内 设计为尽量快。20 另外，在该第一实施方式中，必须使上述更换镜头2的上述聚焦镜头3的镜头移动速度为适合于使上述聚焦镜头3无缝移动来进行成像器 AF的镜头移动速度。其中，如果镜头移动速度过快，则一个VD间隔内 的上述聚焦镜头3的移动距离增大而导致对焦精度降低。另外，在针对 TTL相位差AF设计的更换镜头中，所设定的镜头移动速度对于该第一实25施方式的数字照相机而言也并不限于最佳镜头移动速度。因此需要使镜 头移动速度的控制对该第一实施方式的数字照相机进行优化。有鉴于此， 在上述步骤Sll中，求解能够在成像器AF中实现较高对焦精度的上述聚 焦镜头3的镜头移动速度。(1)脉冲分辨率数据的判断和计算
参照图4说明的"一个VD中的驱动脉冲数"需要为规定脉冲数以 上。这是因为该"一个VD中的驱动脉冲数"对应于参照图3说明的"取得AF评价值的各个点的(横轴上的)间隔"，该间隔较疏(较大) 则导致AF评价值达到峰值时的上述聚焦镜头3的镜头位置的运算精度较 5低。即，当"一个VD中的驱动脉冲数"比规定脉冲数少时，导致对焦 精度降低。另一方面，"取得AF评价值的各个点的(横轴上的)间隔"过密(上 述聚焦镜头3的移动速度过慢)，则导致完成对焦的时间过长。因此，上 述"取得AF评价值的各个点的(横轴上的)间隔"需要进行某种程度的 io 优化。例如，使最终的对焦精度以光轴方向的散焦量换算为土50um (设 从距离光学对焦位置士50ym以内的散焦范围为对焦状态)，则可以移动 上述聚焦镜头3而使一个VD中的聚焦镜头3的移动量大约是作为该50 ym四倍的200um。如果以这种程度的间隔移动上述聚焦镜头3，则当15求解最终对焦位置的AF评价值达到峰值时的上述聚焦镜头3的镜头位置 时，能够精度良好地对上述聚焦镜头3的对焦位置进行插值运算。首先为了求出一个VD中的驱动脉冲数，通过镜头数据中的"脉冲 分辨率"来求解将200 y m的散焦量换算为脉冲应为多少脉冲。所谓"脉 冲分辨率"是在以规定的移动速度移动上述聚焦镜头3时每个脉冲的移20动量按照光轴方向的散焦量换算应为多少um的数据。下面对上述聚焦镜头3的为了以这样求出的一个VD中的驱动脉冲 数移动所需的移动速度(Npls/sec)进行求解。其中， 一个VD的间隔(帧 速率)由上述控制部14决定。因此易于计算上述聚焦镜头3的以一个 VD中的脉冲数移动所需的移动速度(Npls/sec)。25 另外，在脉冲分辨率的值因变焦位置或者上述聚焦镜头3的镜头位置而不同时，可以预先在上述步骤S10中取得对应于变焦位置的脉冲分 辨率的值以及与上述聚焦镜头3的镜头位置对应的脉冲分辨率的值，并 基于最新的变焦位置或者上述聚焦镜头3的镜头位置，来选择用于运算 的脉冲分辨率的值。另外，关于最新的变焦位置以及上述聚焦镜头3的
镜头位置的取得，例如可以设置用于向上述镜头控制部5查询这些值的 专用的镜头通信命令。(2) 镜头ID数据的判断对于在上述步骤SIO中接收到的镜头数据中的镜头ID数据，即表示 5上述更换镜头2的种类(例如50mmF1.4或者50 200mmF4变焦镜头这 样的镜头种类等)的数据，通过上述控制部14进行参照，能够判断上述 聚焦镜头3的最佳移动速度。另外，在照相机机身1的开发时点，对于到照相机机身1的开发时 点为止在市场上销售的所有的更换镜头，能够判断适用于成像器AF的最 io佳移动速度。因此，上述控制部14基于镜头ID数据而能够判断上述聚 焦镜头3的最佳移动速度。但是却无法对应于在照相机机身1开发后开 发的更换镜头，因此对于这些更换镜头使用上述方法(1)或者下述方法 (3)。(3) 最佳移动速度数据的判断15 对于在照相机机身1幵发后开发的更换镜头2,可以预先将表示该更换镜头2适用于成像器AF时的上述聚焦镜头3的最佳移动速度的最佳 移动速度数据作为镜头数据之一来保存。在这种情况下，上述控制部14 可以基于上述最佳移动速度数据来判断最佳移动速度。具体而言，对于和照相机机身1同时期开发或者其后开发的更换镜20头2，能够进行适合于成像器AF的设计，并且可以将上述最佳移动速度 数据存储在与上述镜头控制部5连接的上述镜头存储器17中。另外，对 于在照相机机身1的开发之前销售的旧式的更换镜头2，例如可以通过来 自主页(web)的固件升级(上述镜头控制部5的固件升级)来对与上述 镜头控制部5连接的上述镜头存储器17写入上述最佳移动速度。25 另外，上述最佳移动速度例如可以是以(Npls/sec)单位表示的移动速度数据，也可以是按照某种移动速度分类对应的曲线图形式的数据。 下面返回到图5所示流程图的说明。在上述步骤S11中，在求出上述聚焦镜头3的镜头移动速度后，等 待上述1RSW 15的接通(指示开始上述聚焦镜头3的镜头移动)(步骤S12)。在该步骤S12分支于"是"的情况下，对上述镜头控制部5指示开 始上述聚焦镜头3的移动(步骤S13)。在该步骤S13中，将以在上述步 骤Sll中求出的镜头移动速度来开始无缝移动的规定命令向上述镜头控5制部5发送。另外，作为此时的移动目标位置，在以端部为移动目标位 置的情况下可以将镜头端(在朝无限远方向移动时为无限远位置，而在 朝最近方向移动时为最近位置)作为目标位置。另外，在上述聚焦镜头3 移动的途中，如果有来自上述控制部14的移动停止的指示则在此时的位 置使上述聚焦镜头3停止。io 在完成上述步骤S13的处理后，上述控制部14判断是否有上述图像控制部11产生的垂直同步信号VD的输入(步骤S14)。当该步骤S14 分支于"否"时，则再次返回上述步骤S14。即，上述歩骤S14是等待上 述图像控制部11产生的垂直同步信号VD的输入的步骤。当上述步骤S14分支于"是"时，如参照图4所述，在上述曝光(EXP)15控制中的时间上的大致中间时点的定时，上述控制部14对上述镜头控制 部15通过规定的通信命令要求当前的上述聚焦镜头3的镜头位置的反馈 (步骤S15)。另外，上述镜头控制部5对上述控制部14反馈上述镜头位置{曰息。另外，驱动上述摄像元件7并通过上述摄像元件7进行摄像动作(步 20骤S16)。具体而言，在上述步骤S16中，首先如果快门6没打开则使其 打开，通过上述图像控制部11进行上述摄像元件7的曝光(图4所示上 述摄像元件7动作图中的EXP)，当该曝光结束后通过上述图像控制部11 读出上述摄像元件7的图像数据(图4所示上述摄像元件7动作图中的 READ)。另外，如此取得的图像数据通过上述图像控制部ll而显示于上 25述LCD面板9。另外，与上述图像数据的读出并行地通过上述图像控制 部H进行AF评价值的运算(步骤S17)。另外，在图5所示流程图中虽然是按照从上述步骤S15到上述步骤 S17的步骤序号的顺序进行叙述，但是如上所述，上述步骤S15到上述步 骤S17是并行处理的步骤。 下面判断上述聚焦镜头3是否移动到了镜头端(上述聚焦镜头3的移动区域的端部)(步骤S18)。即，在该步骤S18中判断在当前时点如果使上述聚焦镜头3朝最近方向移动则是否移动到了最近端，而如果朝无限远方向移动则是否移动到了无限远端。 5 当上述步骤S18分支于"是"时，即使上述聚焦镜头3移动到镜头端也无法看到AF评价值的峰值，因此进行不能对焦处理(步骤S19)。该步骤S19通过上述图像控制部11在上述LCD面板9上显示不能对焦，是下一摄影所具有的程序。当上述步骤S18分支于"否"时，将上述步骤S17中取得的AF评 io价值运算结果和上述步骤S15中取得的镜头位置数据存储于规定的存储器(未图标)中(步骤S20)。另外，判断上述聚焦镜头3的位置是否超过AF评价值达到峰值时的镜头位置(步骤S21)。当该步骤S21分支于"否"时，由于尚未发现AF评价值的峰值而返回上述步骤S14。 15 当上述步骤S21分支于"是"时，由于发现了 AF评价值的峰值而对上述镜头控制部5指示停止镜头移动(步骤S22)。另外，如参照图3所述 ，从存储器(未图标)读出AF评价值为最大的上述聚焦镜头3的镜头位置(P2、 H2)以及该镜头位置附近的检测结果(AF评价值和镜头位置)，将AF评价值成为通过插值运算等求出的真的AF评价值的峰值时 20的上述聚焦镜头3的镜头位置作为聚焦目标位置进行运算(步骤S23)。 另外，将该步骤S23的运算结果记录于存储器(未图标)中(步骤S24)。另外，将上述聚焦镜头3移动到由上述步骤S23求出的聚焦目标位置(步骤S25)。另外，等待上述2RSW16接通(指示开始摄影动作)(步骤S26)。 25在该步骤S26中，当判断为上述2RSW接通(指示开始摄影动作)时，则开始规定的摄影程序(步骤S27)，当完成摄影程序后，返回上述步骤S12而等待下一次摄影。如上所述，根据本发明第一实施方式，能够提供在使用针对TTL相位差AF设计的更换镜头进行成像器AF时能够确保较高对焦精度并且能
够縮短完成对焦所需时间的数字照相机。 [变形例]在上述第一实施方式中，说明了根据脉冲分辨率(N mm/pls)求解镜头移动速度的例子。但是也可以根据以一定的镜头移动速度来移动上5述聚焦镜头3时的从无限远到最近的移动时间以及从无限远到最近区间的散焦量(例如上述聚焦镜头3在无限远位置时观察最近的被摄体情况时的光轴方向的散焦量)这两方面信息来计算平均的镜头移动速度。因此，基于该运算结果，例如在一个VD中移动200ym的散焦量时，能够 判断应该进一步使镜头移动速度加快还是降低。另外，也可以根据从无 io限远到最近的总脉冲数(N pls)和从无限远到最近的散焦量这两方面信 息来估算脉冲分辨率(Nmm/pls)。另外，作为求解上述聚焦镜头3的镜头移动速度的方法，不限于上 述方法(1)至(3)，其它的方法只要能够估算适用于进行成像器AF时的最佳镜头移动速度就可以。 is [第二实施方式]以下对本发明第二实施方式的数字照相机进行说明。另外，以上述 第一实施方式的数字照相机与第二实施方式的数字照相机的不同点为中 心进行说明。在针对TTL相位差AF设计的更换镜头中有完成对焦所需时间较长 20的更换镜头。该第二实施方式的数字照相机针对这种情况提出。即，该 第二实施方式的数字照相机具有与上述第一实施方式相同的效果，并且 即使在使用完成对焦所需时间较长的更换镜头的情况下，也能够縮短完 成对焦所需的时间并且能够确保对焦精度。图6A、 6B是表示在同一条件下改变上述聚焦镜头3的移动速度时 25的AF评价值特性的一例的图。即，图6A、 6B所示的图与图3所示图同 样地，是表示AF评价值与聚焦镜头位置之间相关关系的图。其中，图6A所示图表示上述聚焦镜头3的镜头移动速度较慢而较密 地取得AF评价值时的AF评价值特性的图。与此相对，图6B所示图表 示上述聚焦镜头3的镜头移动速度与图6A所示情形相比较快而没有像图6A所示程度那样较密地取得AF评价值时的AF评价值特性的图。另外， 关于被摄体条件等、上述聚焦镜头3的镜头移动速度以外的条件，图6A 的情况和图6B的情况完全相同。由图6A、 6B所示图可知，加快上述聚焦镜头3的镜头移动速度， 5则取得AF评价值时的上述聚焦镜头3的镜头位置之间的间隔变疏。因此， 在这种情况下当然会使取得的AF评价值的数量减少。因此，AF评价值 达到峰值时的镜头位置(如上所述通过插值运算等求出)成为偏向无限 远侧或者最近侧的位置。另外，如上所述，最终的对焦精度以光轴方向的散焦量换算为土50 io ym(将从距离光学对焦位置土50ym以内的散焦范围设为对焦状态)时， 则能以大约其四倍的200 u m的间隔来移动上述聚焦镜头3。因此，上述聚焦镜头3的最佳移动速度根据该移动间隔而求出。根 据该最佳移动速度，如在上述第一实施方式中图5所示流程图中的上述 步骤S25所说明的那样，可以确保使上述聚焦镜头3 —次移动至AF评价 15值达到峰值时的镜头位置(如上所述通过插值运算而求出的镜头位置)。但是，在如图6B所示加快上述聚焦镜头3的移动速度的情况下，由 于如上所述那样AF评价值达到峰值时的上述聚焦镜头3的位置偏移，因 此在上述第一实施方式的数字照相机中存在无法确保规定的对焦精度的 情况。20 有鉴于此，在该第二实施方式中，首先在基于从上述更换镜头2接收的各种镜头数据而通过安装于上述照相机机身1的上述更换镜头2来 进行上述第一实施方式的无缝移动的成像器AF时，估算完成对焦所需的 时间来改变上述聚焦镜头3的移动速度。艮P，考虑到由于提高上述聚焦镜头3的移动速度而引起的对焦精度25降低，求解在上述聚焦镜头3移动速度较快的状态下AF评价值达到峰值 时的上述聚焦镜头3的镜头位置(AF评价值达到峰值时的镜头位置)， 使上述聚焦镜头3先移动至该镜头位置。然后，与上述第一实施方式同 样地，以上述最佳移动速度使上述聚焦镜头3移动，求解AF评价值达到 真的峰值时的镜头位置，并使上述聚焦镜头3移动至该镜头位置。由此 确保规定的对焦精度。以下参照图7所示的流程图来说明该第二实施方式的数字照相机中的上述控制部14的成像器AF的程序。另外，关于进行与图5所示流程图同样的动作控制的步骤，记述该情况而适当省略说明。5 首先，当电源开关(未图标)接通时，该数字照相机的电源导通，上述镜头控制部5进行上述初始数据通信(上述镜头控制部5与上述控 制部14进行上述各种镜头数据的通信)(步骤S30)。即，该步骤S30是 与图5所示流程图中的步骤S10相同的动作控制。另外，基于上述步骤S30中接收的镜头数据中用于后述的成像器AF io的判断的数据来求解上述聚焦镜头3的移动速度，并且估算以该移动速 度使上述聚焦镜头3从无限远移动至最近时所需的时间(最长行程的最 长所需时间)(步骤S31)。另外，在上述步骤S31中例如通过下述方法来估算上述所需时间。 (1)总脉冲数的判断 15 如在上述第一实施方式中参照图5所示流程图进行说明的那样，在上述聚焦镜头3的移动速度的计算中能够算出一个VD中的驱动脉冲数。 其中， 一个VD中的时间为帧速率，因此基于上述一个VD中的驱动脉 冲数和上述镜头数据中"从无限远到最近的总脉冲数"，能够估算使上述 聚焦镜头3从无限远到最近来进行成像器AF时所需的时间。 20 (2)镜头ID数据的判断与上述第一实施方式同样地，通过由上述控制部14来参照上述镜头 数据中的镜头ID数据即表示上述更换镜头2的种类的数据而能够判断上 述聚焦镜头3的最佳移动速度。另外，关于到照相机机身1的开发时点为止在市场上销售的所有更 25换镜头，能够判断适用于成像器AF时的最佳移动速度。因此，上述控制 部14基于镜头ID数据而能够判断上述聚焦镜头3的最佳移动速度。但 是却无法对应于在照相机机身1开发后开发的更换镜头，因此对于这些 更换镜头使用上述(1)的方法或者下述(3)的方法。 (3)到对焦完成的移动时间数据的判断
对于在与上述照相机机身1的开发同时期或者其后开发的更换镜头2，在适用于从无限远到最近的整个行程的成像器AF的情况下，能够将 到对焦完成所需的上述聚焦镜头3的移动时间的数据(以下称为移动时 间数据)作为上述镜头数据之一进行存储。另外，上述控制部14可以参5照上述移动时间数据。具体而言，对于在与上述照相机机身1的开发同 时期或者其后开发的更换镜头2，将上述移动时间数据存储于设置于上述 更换镜头2内的与上述镜头控制部5连接的上述镜头存储器17中。另外， 上述移动时间数据可以是用(N msec)单位表示的数据，也可以是按照 某种移动时间分类对应的图形式的数据。io 另外，对于在上述照相机机身1开发以前已经开发出来的旧式的镜头，可以通过来自主页(Web)的固件升级(上述镜头控制部5的固件升 级)，而将上述移动时间数据写入设置于上述更换镜头2内的上述镜头控 制部5内的存储器中。另外，在上述步骤S31中，为了估算使上述聚焦镜头3从无限远移15动到最近时所需的时间(最长行程的最长所需时间)，不限于上述方法(l) 至(3)而可以使用其它方法，只要能够估算在进行成像器AF时到完成 对焦所需的时间即可。另外，不限于将该更换镜头2适用于从无限远到最近的整个行程的 成像器AF的情况，也可以考虑以此为基准的适用于较长行程的成像器20 AF的情况，来估算在进行成像器AF时到完成对焦所需的时间。 下面返回到图7所示的流程图的说明。参照上述步骤S31中的估算结果，来判断在进行成像器AF时是否 耗费(例如耗费2秒以上的对焦时间)到完成对焦所需时间以上的时间 (步骤S32)。另外，关于作为该判断基准一例的2秒，通常在TTL相位 25差AF中，如果到对焦完成耗费2秒就视作相当慢，但是由于上述更换镜 头2并非为针对成像器AF的设计，并且考虑到进行从无限远到最近的整 个行程中的成像器AF时所需的最长时间，那么也不算太慢。当上述步骤S32分支于"否"时，转入图5所示流程图中的上述步 骤Sll,并执行以后的步骤。即，在进行成像器AF时如果完成对焦所消耗的时间不是太久，则执行上述第一实施方式的成像器AF的程序。另一方面，当上述步骤S32分支于"是"时，为了提高上述聚焦镜 头3的移动速度而通过在上述步骤Sll和上述步骤S31中说明的方法来 估算为了实现2秒左右达到对焦的上述聚焦镜头3的移动速度(步骤 5 S33)。另外，等待上述1RSW 15接通(指示开始上述聚焦镜头3的镜头移 动)(步骤S34)。当上述1RSW 15接通后，对上述镜头控制部5指示开始上述聚焦镜 头3的移动，从而能够以在上述步骤S33中求出的移动速度移动(步骤 io S35)。后续的步骤S36至步骤S44是分别进行与图5所示流程图中的上述 步骤S14和上述步骤S22中的动作控制相同的动作控制的步骤。另外，当在上述步骤S44中对上述镜头控制部5指示停止镜头移动 后，与图5所示流程图中的上述步骤S23同样地，求解AF评价值达到峰 15值时的上述聚焦镜头3的镜头位置(步骤S45)。但是，为了如上所述提 高上述聚焦镜头3的移动速度，在上述步骤S45中求出的是参照图6B说 明的AF评价值达到大致的峰值时的镜头位置。另外，将该步骤S45中的运算结果记录于存储器(未图标)中(步 骤S46)。另外，使上述聚焦镜头3移动到在上述步骤S45中求出的镜头 20位置(步骤S47)。另外，转入图5所示流程图中的上述步骤S13。然后， 通过如上所述执行图5所示流程图的程序，使上述聚焦镜头3以能够在 成像器AF中实现较高对焦精度的通常的移动速度移动，来搜索AF评价 值达到真的峰值时的上述聚焦镜头3的镜头位置。如上所述，根据该第二实施方式，能够提供在使用针对TTL相位差 25 AF设计的更换镜头来进行成像器AF时能够确保较高的对焦精度并且能 够缩短到对焦完成所需时间的数字照相机。具体而言，根据该第二实施方式的数字照相机，基于上述镜头数据 来估算使用上述更换镜头2来进行上述第一实施方式中的无缝移动的成 像器AF时到完成对焦所需的时间。另外，仅在该估算的结果是判断为完成对焦所需的时间为预定的时间以上时，暂时提高上述聚焦镜头3的移动速度，搜索AF评价值达到大致的峰值时的上述聚焦镜头3的镜头位置， 并使上述聚焦镜头3移动到该位置。然后进行上述的第一实施方式中的 无缝移动的成像器AF的处理，使上述聚焦镜头3以最佳移动速度移动。5由此能够使上述聚焦镜头3向AF评价值成为真的峰值时的镜头位置移 动。即根据该第二实施方式的数字照相机，即使在上述更换镜头2的成 像器AF适应性不是很好的情况下，也能够縮短完成对焦所需的时间，并 且确保与上述第一实施方式的数字照相机同样的对焦精度。上述第一和第二实施方式中说明的各个部件也进行如下指代。艮P，io编码器13对聚焦镜头3的镜头位置进行检测，因此被称为镜头位置检测 部。图像控制部11生成确定用于摄像元件7以规定时间间隔进行摄像的 摄像定时的同步信号，因此被称为同步信号生成部。焦点检测部12与上 述同步信号同步地基于上述摄像元件7取得的电信号来计算用于评价被 摄体的对焦程度的值即焦点评价值，因此被称为焦点评价值计算部。控15制部14与上述同步信号同步地从上述编码器13取得上述聚焦镜头3的 镜头位置，因此被称为镜头位置取得部。 .另外，控制部14作为其功能取得存储于镜头存储器17的关于镜头 单元即更换镜头2的信息并且基于关于上述镜头单元的信息来计算使用 上述更换镜头2以登山方式将上述聚焦镜头3向对焦位置移动时的上述20聚焦镜头3的最佳移动速度。执行上述各种功能的部位可以称为镜头移 动速度运算部，因此控制部14具有上述镜头移动速度运算部。控制部14作为其功能取得存储于镜头存储器17的关于镜头单元即 更换镜头2的信息，并且基于关于上述更换镜头2的信息来计算完成对 焦所需的推定时间并且判断该推定时间是否为规定时间以上。由于执行25上述各种功能的部位可以称为判定部，因此控制部14具有上述判定部。 控制部14作为其功能在通过上述判定部判定为上述推定所需时间 是上述规定时间以上时，通过使上述聚焦镜头3以第二速度移动的第二 模式来对上述聚焦镜头3进行移动控制，而在通过上述判定部判定为上 述推定所需时间不是上述规定时间以上时，通过以比上述第二速度慢的
速度即第一速度使上述聚焦镜头3移动的第一模式来对上述聚焦镜头3 进行移动控制。由于执行上述各种功能的部位可以称为速度控制部，因 此控制部14具有上述速度控制部。以上示出并说明了本发明的优选实施方式，当然可以在不脱离本发 5明精神的范围内进行各种形式和细节的变更。本发明不限于上述说明而 覆盖落入权利要求范围的各种变形。
权利要求
1.一种数字照相机，该数字照相机包括照相机主体；以及可相对于该照相机主体进行装卸的镜头单元，其中，上述镜头单元具有在光轴方向上移动而用于调整来自被摄体的光束的成像位置的聚焦镜头；基于从上述照相机主体发送的镜头移动命令来移动上述聚焦镜头的镜头移动部；检测上述聚焦镜头的镜头位置的镜头位置检测部；以及存储关于该镜头单元的信息的镜头存储器，上述照相机主体具有对通过上述镜头单元形成的光学像进行摄影并输出电图像信号的摄像元件；生成决定用于使上述摄像元件以规定时间间隔进行摄像的摄像定时的同步信号的同步信号生成部；基于与上述同步信号同步地从上述摄像元件输出的电图像信号来计算用于评价被摄体像的对焦程度的值即焦点评价值的焦点评价值计算部；与上述同步信号同步地从上述镜头位置检测部取得上述聚焦镜头的镜头位置的镜头位置取得部；以及控制部，其基于上述焦点评价值计算部算出的焦点评价值和上述镜头位置取得部取得的上述聚焦镜头的镜头位置，向上述镜头移动部发送镜头移动命令，以使上述聚焦镜头以登山方式向对焦位置移动，该数字照相机的特征在于，上述控制部具有镜头移动速度运算部，该镜头移动速度运算部取得存储于上述镜头存储器中的与上述镜头单元有关的信息，基于所取得的与上述镜头单元有关的信息来计算使上述聚焦镜头移动的第一速度。
2. 根据权利要求1所述的数字照相机，其中，上述镜头速度运算部计算上述聚焦镜头的移动速度，以使上述同步 信号的一个周期中的上述聚焦镜头的移动距离为规定值以下。
3. 根据权利要求1所述的数字照相机，其中，存储于上述镜头存储器中的与上述镜头单元有关的信息是表示上述聚焦镜头在每个单位时间内的移动距离的信息、表示用于使上述聚焦镜 头移动的驱动脉冲的每个规定脉冲数的上述聚焦镜头的移动距离的信 息、使上述聚焦镜头从最近焦点位置移动到无限远焦点位置所需的驱动 脉冲数以及确定镜头单元种类的信息中的至少任一种信息。
4.根据权利要求1所述的数字照相机，其中，上述镜头单元是针对安装于具有相位差方式的自动焦点调节功能的 照相机主体来进行使用的方式而设计的镜头单元。
5. 根据权利要求1所述的数字照相机，其中，上述控制部还包括 判定部，其取得存储于上述镜头存储器中的关于上述镜头单元的信息，基于所取得的关于上述镜头单元的信息来计算完成对焦所需的推定所需时间，以判定该推定所需时间是否为规定时间以上；以及速度控制部，其在通过上述判定部判定为上述推定所需时间是上述 规定时间以上时，通过以比上述第一速度快的第二速度使上述聚焦镜头20移动的第二模式来控制上述聚焦镜头的移动，并且在通过上述判定部判定为上述推定所需时间不是上述规定时间以上时，通过以上述第一速度 使上述聚焦镜头移动的第一模式来控制上述聚焦镜头的移动。
6. 根据权利要求5所述的数字照相机，其中，在通过上述判定部判定出上述推定所需时间为规定时间以上时， 上述速度控制部通过以上述第二模式来控制上述聚焦镜头的移动而检测焦点评价值的最大值，并且在通过上述第二模式检测出焦点评价值 的最大值后，以上述第一模式控制上述聚焦镜头的移动，从而使上述聚 焦镜头向对焦位置移动。
全文摘要
本发明提供作为具有照相机主体和能够装卸于上述照相机主体的镜头单元的数字照相机，上述照相机主体在以成像器AF方式(登山方式)使上述镜头单元进行对焦动作时，基于关于上述镜头单元的信息来计算用于使上述镜头单元的聚焦镜头移动的最佳速度即最佳移动速度。
文档编号G03B13/32GK101101429SQ200710126938
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月3日 优先权日2006年7月6日
发明者松本寿之 申请人:奥林巴斯映像株式会社