自动焦点对准方法和设备的制作方法

专利名称：自动焦点对准方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在数码照相机等的摄影设备中的自动焦点对准方法 及设备的技术。
背景技术：
以往人们知道，在数码照相机和录像机等的自动对焦设备中，在将从CCD等摄像元件得到的亮度信号的高频成分为最大的镜头位置 作为焦点对准位置的方式中，有以下两种方式使镜头向从摄像元件 得到的亮度信号的高频成分(以下称为焦点评价值)增加的方向移动， 把焦点评价值最大的位置作为对焦位置的爬山方式；在测距范围的全 区域内一边驱动镜头， 一边存储焦点评价值，把相当于存储的值的最 大值的镜头位置作为对焦位置的扫描方式。在这些方式中，通常如图12那样，把摄影画面的中央部分作为 测距框，把对于该范围内的被拍摄物焦点评价值最大的镜头位置作为 焦点对准位置。这样得到的镜头位置和焦点评价值的关系成为如图13 那样的山形。人们已知，当这时被拍摄物的对比度低无法得到如图13那样的 山形，不能计算出焦点对准位置时，把聚焦镜头移动到预先设定的预 定位置上的方式。该预定位置在概率上多设定于经常存在被拍摄物的 位置，或在被摄视场深度的远侧包含无限远的所谓超焦点位置。另外，也有具备通过摄影者手动操作来调节焦点位置的手动对焦 功能和该自动对焦功能二者、摄影者可选择这些功能的设备。人们已 知在这样的照相机中，摄影者通过手动对焦大体调准焦距后，通过自 动对焦，扫描此时的聚焦镜头位置前后的狭小范围，进行焦点的微调 整的方式。在通过自动对焦，扫描用手动对焦调整后的位置的前后时，对于 被拍摄物的对比度低，无法计算出焦点对准位置的情况，若如上述那 样将聚焦镜头移动到预定位置，则摄影者大体调整后的焦点位置可能 会大大改变。例如假设在上述预定位置被设定到超焦点位置时，摄影者将聚焦 镜头移动到可对焦范围的最近位置附近。在这里，进行自动对焦时， 如果被拍摄物的对比度低，无法计算出焦点对准位置，则镜头会移动 到超焦点位置。也就是说，尽管摄影者通过手动操作将镜头移动到了 最近位置，镜头仍然会移动到无限远端附近。因此焦点大大偏离摄影 者想要拍摄的被拍摄物，本想进行焦点位置的微调整，却使焦点位置 大大偏离了 。发明内容本发明鉴于是上述情况完成的，其目的在于提供一种总能适当进 行焦点对准操作的自动焦点对准方法和设备。为解决上述问题、达到目的，根据本发明的第l方案，提供一种自动焦点对准设备，其特征在于，包括第一开关，用于通过指示进 行被拍摄物像的调焦的聚焦镜头的驱动来指示摄影准备；光电转换装 置，将利用上述聚焦镜头所摄取的被拍摄物像变换成电信号；抽取装 置，从上述光电转换装置的输出信号中抽取与被拍摄物的对比度对应 的信号；聚焦镜头驱动指示开关，用于通过手动操作来指示上述聚焦 镜头的驱动；以及控制设备操作的控制装置；其中，上述控制装置， 在自动对焦模式下，通过用于指示上述摄影准备的第 一 开关的操作使 得在第一范围驱动上述聚焦镜头，在手动对焦模式下，当按照上述聚 焦镜头驱动指示开关的操作驱动了上述聚焦镜头以后，响应与用于指 示上述摄影准备的第 一开关不同的第二开关的操作，使得在比上述第 一范围小的第二范围驱动上述聚焦镜头，根据从抽取装置输出的输出 结果，将上述聚焦镜头驱动到按照上述聚焦镜头驱动指示开关的操作 驱动了的上述聚焦镜头的所存储的停止位置。采用本发明，手动对焦时，摄影者可以把自身某种程度调整好的 位置前后的狭窄范围作为扫描范围，通过自动对焦操作进行焦,泉的微 调整。这时，不能测距时就驱动聚焦镜头到开始自动对焦前的位置， 因此，即使不能测距，也不会使摄影者自身某种程度调整好的焦点大 大偏离。另外，使通常的自动对焦时的焦点对准显示和焦点对准声音与手 动对焦时的微小自动对焦时相区别，可以容易地通知摄影者当前的对 焦模式的设定。进而，由于根据变焦距镜头的位置改变手动对焦时的 微小自动对焦时的扫描范围，故不论怎样的变焦距镜头位置，都能使 焦点对准相同距离的被拍摄物。本发明的其他特征和优点通过以下结合附图的说明会弄明白。在 这些附图中，相同的参照标号表示相同或相似的部分。


附图包括在说明书中并构成其一部分，用于i^L明本发明的实施例，并与说明书一起说明本发明的原理。图1是表示本发明的实施形式的电子照相机的方框图。图2是表示本发明的实施形式的电子照相机的基本操作的流程图。图3是表示图2中的摄影处理的流程图。图4是表示图3中的主曝光用AF处理的流程图。图5是表示图4中的焦点对准声音和焦点对准显示的图。图6是说明图4中的测距范围的设定的流程图。图7是说明在图6中设定的测距范围的图。图8是说明图4中的扫描操作的流程图。图9是说明图3中的主曝光处理的流程图。图IO是说明本发明的第2实施形式中的测距范围的设定的流程图。图ll是说明在图10中设定的测距范围的图。图12是表示摄影画面中的测距框的图。图13是表示对于聚焦镜头位置的焦点评价值的图表。具体实施形式下面，参照附图，说明本发明的优选实施形式。 (第1实施形式)图1是应用了本发明的电子照相机的方框图。101是用于将焦点 调准在后述的摄像元件上的聚焦镜头。102是检测出聚焦镜头101的 初始位置的光斩波器(photointerrupter) 。 103是驱动聚焦镜头101 的电机。104是向电机103输入驱动信号、使聚焦^:头101移动的聚 焦镜头驱动电路。105是光圈及快门等的光量控制部件。106是驱动 光圈、快门105的电机。107是向电机106输入驱动信号、使光圏和 快门105移动的光圈…决门驱动电路。108是改变摄影镜头的焦距的 变焦距镜头。109是检测出变焦距镜头108的初始位置的光斩波器。 110是驱动变焦距镜头108的电机。111是向电机110输入驱动信号、 使变焦距镜头108移动的变焦距镜头驱动电路。另外，112是将从被拍摄物来的反射光变换成电信号的摄像元件。 113是将从摄像元件112输出的模拟信号变换成数字信号的A/D转换 器。114是产生为使摄像元件112和A/D转换器U3动作所必需的定 时信号的定时信号产生电路(以下称为TG) 。 115是对从A/D转换 器113输入的图像数据施加预定的处理的图像处理处理器。116是暂 时存储在图像处理处理器115中处理过的图像数据的緩冲存储器。117 是用于与后述的记录介质连接的接口 。 118是存储卡或硬盘等的记录 介质。另外，119是用于控制摄影顺序等的系统的微控制器(以下称为 CPU)。 120是将指示变焦距操作的开始和停止的信号输入到CPU119 的变焦距SW。 121是用于指示AF和AE等的摄影准备的开关(以下 称为SW1)。 122是在摄影准备指示开关121操作后，用于指示主曝 光及记录操作等的摄影处理的摄影处理指示开关(以下称为SW2)。123是用于给系统接通电源的主开关。124是设定照相机的操作模式 的模式开关。此外，125是存储有在CPU119中执行的程序的程序存储器。126 是CPU119根据存储在程序存储器125中的程序进^f亍处理时所必需的 写入及读出各种数据的工作存储器。127是进行照相机的操作状态和 各种警告显示的操作显示单元。128是显示图像的电子取景器(以下 称为EVF)。 129是进行各种设定的设定开关。130是进行自动对焦 和手动对焦的切换的对焦模式开关。131是用于通过手动操作指示聚 焦镜头101的驱动的聚焦镜头驱动指示开关。132是指示调焦开始的 开关。133是用于使各种警告声音和操作声音及声音发声的扬声器。接下来，使用图2的流程图，说明本发明的电子照相机。首先， 在步骤S201中，判定指示摄影准备的SW1的状态，如果为ON,进 入步骤S205，如果不为ON,则进入步骤S202。在步骤S202中，进 行AE操作，使得控制光圈105和快门速度，使在EVF128中显示的 图像的明亮度处于适当状态。在步骤S203中，进行自动白平衡(AWB ) 操作，使得不论光源的色温如何，在EVF128中显示的图像都处于合 适的色平衡。在步骤S204中，对从摄像元件112读出的图像信号施 加预定的处理，送往EVF128进行显示。在步骤S205中，按照后述 的顺序进行摄影处理。在步骤S206中，判断对焦模式是否利用对焦模式SW130被设定 为手动对焦。如果是手动对焦模式，则进入步骤S207,否则进入步 骤S201。在步骤S207中，判断聚焦驱动SW131的状态，如果是ON， 则进入步骤S210,否则进入步骤S208。在步骤S208中，判断调焦开 始指示SW132的状态，如果是ON,则进入步骤S209，否则进入步 骤S201。在步骤S209中，按照后述的顺序，进行AF处理。在步骤 S210中，根据聚焦驱动SW131的操作状态，驱动聚焦镜头101。图3是说明图2中的步骤S205的摄影处理的流程图。在步骤S301 中进行主曝光用AE处理。在步骤S302中，判断对焦模式是否通过 对焦模式SW130被设定为手动对焦。如果是手动对焦，则进入步骤S303,否则进入步骤S304。在步骤S303中按照后述的顺序进行主曝 光用AF处理。在步骤S304中，按照后述的顺序，进行主曝光和记 录。图4是说明图2中的步骤S209和图3中的步骤S302的AF处理 的流程图。首先，在步骤S401中，将聚焦镜头101的当前位置存储 在工作存储器126中。如果聚焦镜头驱动电机103中使用步进电机， 则以从利用光斩波器102检测出的初始位置开始的相对驱动脉沖数， 作为聚焦镜头101的位置。另外，也可以使用无图示的旋转编码器等 来测定绝对位置。在步骤S402中，按照后述的顺序i殳定测距范围。在步骤S403中， 按照后述的顺序进行扫描操作。在步骤S404中，对用步骤S403中的 扫描操作得到的AF评价值施加预定的运算，如果可以计算出焦点峰 值，则将计算出的焦点峰值位置存储到工作存储器126中，同时测距 结果存储为OK。如果被拍摄物的对比度低等，无法计算出焦点峰值 位置时，则将测距结果以NG存储于工作存储器126中。在步骤S405中，如果在步骤S404中存储的测距结果为OK,则 进入步骤S413，如果是NG，则进入步骤S406。在步骤S406中，判 断对焦模式是否通过对焦模式SW130被设定为手动对焦。如果是手 动对焦模式，则进入步骤S410,否则进入步骤S407。在步骤S407中， 向预先确定的预定位置移动聚焦镜头101。在步骤S408中，将焦点 对准声音设定为焦点对准NG时的声音。在步骤S409中，将焦点对 准显示设定为焦点对准NG时的显示。在步骤S410中，向在步骤S401中存储的位置移动聚焦镜头101。 在步骤S411中将焦点对准声音设定为MF时的声音。在步骤S412中， 将焦点对准显示设定为MF时的显示。在步骤S413中，向在步骤S404中计算出的焦点峰值位置移动聚 焦镜头101。即对焦模式为手动对焦模式时，移动聚焦镜头到开始AF 处理前的位置。这是因为，即便对焦模式是手动对焦模式的情况，如 果在测距结果为NG的情况下也把移动的聚焦镜头101的位置，象步骤S407那样取为预先确定的预定位置，则焦点也可能大大偏离摄影 者自身某种程度调整好的位置的缘故。因此，如果象步骤S413那样， 向开始AF处理时的位置移动聚焦镜头101，则即使是测距NG的情 况，也可以不使摄影者自身某种程度调整好的焦点偏离更多。在步骤S414中，判断对焦模式是否通过对焦模式SW130被设定 为手动对焦模式。如果是手动对焦模式，则进入步骤S411，否则进 入步骤S415。在步骤S415中，将焦点对准声音设定为焦点对准OK 时的声音。在步骤S416中，将焦点对准显示设定为焦点对准OK时 的显示。在图4的步骤S408、步骤S411及步骤S415中，才艮据测距结果 及对焦模式改变了焦点对准声音的设定，但这些设定通过改变从扬声 器133发出的哔哔声的次数来区别。另外，在步骤S409、步骤S412 及步骤S416中，根据测距结果及对焦模式改变了焦点对准显示的设 定，^旦这些i殳定通过改变EVF128中显示的焦点对准符号的颜色来区 别。图5表示其一例。状态如下焦点对准OK时，焦点对准声音为 2声，焦点对准显示为绿色；焦点对准NG时，焦点对准声音为l声， 焦点对准显示为黄色；MF时，焦点对准声音为3声，焦点对准显示 为白色。象这样，通过根据测距结果及对焦模式改变焦点对准声音和 焦点对准显示，可以告诉摄影者焦点对准是否成功，或当前是否在用 自动对焦模式测距。因此可以将失败和误操作防患于未然。图6是说明图4中的步骤S402的测距范围的设定的流程图。首 先，在步骤S601中，判断对焦模式是否通过对焦模式SW130被设定 为手动对焦。如果是手动对焦模式，则进入步骤S602,否则进入步 骤S605。在步骤S602中，将扫描开始位置设定为PS1。在步骤S603 中，将扫描结束位置设定为PE1。在步骤S604中，将作为取得焦点 评价值的聚焦镜头位置间隔的扫描间隔设定为SS1。关于这些PS1、 PE1、 SS1，在后面讲述。在步骤S605中，将扫描开始位置设定为PS2。在步骤S606中将扫描结束位置设定为PE2。在步骤S607中，将扫描间隔设定为SS2。 关于这些PS2、 PE2、 SS2也在后面讲述。步骤S602、步骤S603、步骤S605及步骤S606中的PS1、 PE1 及PS2、 PE2的位置关系，如图7所示。即，把可对焦范围的无限远 端作为PS2，最近端作为PE2。另一方面，PS1处于比PS2靠最近侧 的位置，PE1处于比PE2靠无限远侧的位置。也就是说，从PS1到 PE1的测距范围比从PS2到PE2的测距范围要窄。因此，如果通过对 焦才莫式SW130对焦模式被设定为手动对焦，则扫描窄的范围，如果 没有这样设定，则扫描宽的范围。另外，PS1、PE1分别把在图2的步骤S210中移动的聚焦镜头101 的位置作为中心，以预定量的范围设定在前后。也就是说，如果是手 动对焦模式，则在由摄影者操作聚焦驱动SW131而使其移动的聚焦 镜头101的位置的前后的狭小范围进行扫描，所以可以对摄影者想拍 摄的被拍摄物进行焦点位置的微调整。另一方面，如果是自动对焦模式，则由于摄影者不知道要拍摄处 于怎样距离的被拍摄物，因而为了扫描焦点对准范围的全区域，取扫 描幵始位置=无限远端、扫描结束位置=最近端。这样，对于处于所有 距离的位置的被拍摄物都能够可靠地调准焦点。进而，将手动对焦模式时的扫描间隔设定为比自动对焦模式时更 窄。即，使SSKSS2。这样一来，在手动对焦时能更正确地调准焦点。图8是说明图4中的步骤S403的扫描操作的流程图。首先，在 步骤S801中，向扫描开始位置移动聚焦镜头101。该扫描开始位置 是用图6的流程图说明的PS1和PS2。在步骤S802中，使用A/D转 换器113,将从摄像元件112中读出的模拟图像信号变换为数字信号， 在图像处理处理器115中抽取亮度信号的高频成分，将此作为焦点评 价值存储于工作存储器126中。在步骤S803中，取得聚焦镜头101 的当前位置，存储于工作存储器126中。如果使用步进电机作为聚焦镜头驱动电机，则以自利用光斩波器 102检测出的初始位置开始的相对驱动脉冲数作为聚焦镜头101的位置。另外，也可以用无图示的旋转编码器等来测定绝对位置。在步骤S804中，判断聚焦镜头101的当前位置是否与扫描结束位置相同， 如果相同则进入步骤S805,否则结束扫描操作。该扫描结束位置是 用图6的流程图说明的PE1或PE2。在步骤S805中，使聚焦镜头101 向扫描结束方向按扫描间隔移动。该扫描间隔是用图6的流程图说明 的SS1或SS2。图9是说明图3的步骤S304中的主曝光处理的流程图。首先， 在步骤S901中，进行对摄像元件112的曝光。在步骤S902中，读出 摄像元件112中存储的数据。在步骤S903中，使用A/D转换器113, 将从摄像元件112读出的模拟信号变换成数字信号。在步骤S904中， 使用图像处理处理器115，对从A/D转换器113输出的数字信号施加 各种图像处理。在步骤S卯5中，把在步骤S904中处理的图像按照 JPEG等的格式进行压缩。在步骤S906中，通过记录介质接口 117, 把在步骤S905中压缩的数据记录到安装在电子照相机主体上的存储 卡等的记录介质118中。 (第2实施形式)在上述说明中，是将对焦模式为手动对焦模式时的扫描开始位置 和扫描结束位置及扫描间隔设定为 一 种的，但这些也可以根据变焦距 镜头108的位置改变。下面，说明这样构成时的处理。图IO对应于第1实施形式中的图6的说明测距范围设定的流程 图。首先，在步骤SIOOI中，判断对焦模式是否通过对焦模式SW130 被设定为手动对焦。如果是手动对焦，则进入步骤S1002,否则进入 步骤S1009。在步骤S1002中，判断变焦距镜头108的位置是否为广 角，如果是广角则进入步骤S1003，否则进入步骤S1006。在步骤S1003中，将扫描开始位置设定为PSW1。在步骤S1004 中，将扫描结束位置设定为PEW1。在步骤S1005中，把作为取得焦 点评价值的聚焦镜头位置间隔的扫描间隔设定为S S W1 。在步骤S1006中，将扫描开始位置i殳定为PST1。在步骤S1007 中，将扫描结束位置设定为PET1。在步骤S1008中将作为取得焦点评价值的聚焦镜头位置间隔的扫描间隔设定为SST1。关于这些 PSW1、 PEW1、 SSW1、 PST1、 PET1、 SST1，在后面进行描述。在步骤S1009中，将扫描开始位置设定为PS2。在步骤S1010中， 将扫描结束位置设定为PE2。在步骤S1011中，将扫描间隔设定为 SS2。关于这些PS2、 PE2、 SS2,也在后面进行描述。步骤S1003、步骤S1004、步骤S1006、步骤S1007、步骤S1009 及步骤S1010中的PSW1、 PEW1、 PST1、 PET1及PS2、 PE2的位置 关系如图11所示。即，将可对焦范围的无限远端作为PS2，最近端 作为PE2。另一方面，PSW1处于比PS2靠最近侧的位置，PET1处 于比PE2靠无限远侧的位置。也就是说，从PSW1到PEW1的测距范 围比从PS2到PE2的测距范围更窄。另夕卜，PST1处于PSW1和PS2之间的位置，PET1处于PEW1和 PE2之间的位置。也就是说，从PST1到PET1的测距范围比从PSW1 到PEW1的测距范围宽。因此，变焦距镜头108的位置如果处于广角 端，则扫描窄的范围，如果不是处于广角端，则扫描较宽的范围。与 变焦距镜头108处于广角端时相比，不处于广角时，即使是相同的聚 焦镜头101的移动量，焦点对准的被拍摄物距离的移动量也较小。因 此如前所述，比起变焦距镜头108处于广角端位置的时候，使不处于 广角端位置时的扫描范围扩大，能够与变焦距镜头108的位置无关地， 得到相同的测距范围。并且，把变焦距镜头108的位置处于广角端时的扫描间隔比不处 于广角端时设定得更窄。即，使SSWKSST1。这样，即使在变焦距 镜头108的位置不处于广角端，扫描范围较宽时，也可以防止测距时 间变长。在这里，上述各种实施形式中所示的各功能块及处理顺序可通过 硬件构成，也可通过由CPU或MPU、 ROM及RAM等组成的微型计 算机系统构成，还可按照存储在ROM或RAM中的工作程序实现该 操作。另外，为实现上述各功能块的功能把用于实现该功能的软件的 程序提供给RAM,按照该程序，使上述各功能块动作而进行实施的情况也包含在本发明的范畴内。这时，上述软件的程序自身实现上述各实施形式的功能，该程序 自身及用于把该程序提供给计算机的设备，例如存储相关程序的记录介质构成本发明。作为存储相关程序的存储介质，除上述ROM和 RAM之外，也可4吏用例如软盘、硬盘、光盘、光》兹盘、CD-ROM、 CD-I、 CD-R、 CD-RW、 DVD、 zip、磁带或非易失性的存储卡等。另外，通过计算机执行提供的程序，不仅是实现上述实施形式的 功能，该程序与在计算机中运行的OS (操作系统)或其他应用等共 同实现上述实施形式的功能时，相关程序显然也包含于本发明的实施 形式中。另外，提供的程序在存储于计算机的功能扩展板或连接在计算机 上的功能扩展单元所具有的存储器中后，基于该程序的指令，该功能 扩展板或功能扩展单元所具有的CPU等执行实际处理的一部分或全 部，通过该处理实现上述实施形式的功能的情况显然也包含在本发明 中。如以上说明，采用上述实施形式，在这种自动焦点对准设备中， 在以聚焦镜头的停止位置为基准的预定范围内 一边驱动聚焦镜头，一 边把抽取装置的输出与聚焦镜头的位置相关联进行存储，从抽取装置 的输出判断是否可进行测距。如果据此从判定结果中判定为不能测 距，则通过驱动聚焦镜头到停止位置，能总是使聚焦镜头处于适当位 置，摄取高品质的图像。本发明在不脱离其精神和范围的情况下可以做出许多不同的实 施例，因此本发明不限于那些具体的实施例，而由权利要求书来限定。
权利要求
1.一种自动焦点对准设备，其特征在于，包括第一开关(121)，用于通过指示进行被拍摄物像的调焦的聚焦镜头的驱动来指示摄影准备；光电转换装置(112)，将利用上述聚焦镜头所摄取的被拍摄物像变换成电信号；抽取装置(115)，从上述光电转换装置的输出信号中抽取与被拍摄物的对比度对应的信号；聚焦镜头驱动指示开关(131)，用于通过手动操作来指示上述聚焦镜头的驱动；以及控制设备操作的控制装置(119)；其中，上述控制装置，在自动对焦模式下，通过用于指示上述摄影准备的第一开关的操作使得在第一范围驱动上述聚焦镜头，在手动对焦模式下，当按照上述聚焦镜头驱动指示开关的操作驱动了上述聚焦镜头以后，响应与用于指示上述摄影准备的第一开关不同的第二开关(132)的操作，使得在比上述第一范围小的第二范围驱动上述聚焦镜头，根据从抽取装置输出的输出结果，将上述聚焦镜头驱动到按照上述聚焦镜头驱动指示开关的操作驱动了的上述聚焦镜头的所存储的停止位置。
2. 根据权利要求1所述的自动焦点对准设备，其特征在于 一边驱动上述聚焦镜头， 一边将上述抽取装置的输出与上迷聚焦镜头的位置相关联地进行存储。
3. 根据权利要求1所述的自动焦点对准设备，其特征在于 还包括把调焦结果报告给摄影者的调焦结果报告装置，根据对焦模式的状态，改变上述调焦结果报告装置的输出。
4. 根据权利要求3所述的自动焦点对准设备，其特征在于 上述调焦结果报告装置是显示装置。
5. 根据权利要求3所述的自动焦点对准设备，其特征在于上述调焦结果报告装置是发声装置。
6.根据权利要求1所述的自动焦点对准设备，其特征在于 还包括改变摄影镜头的焦距的变焦距镜头，根据上述变焦距镜头的位置，改变以上述停止位置为基准的上述 聚焦镜头的驱动范围。
全文摘要
本发明提供一种总能适当地进行焦点对准操作的自动焦点对准设备。为此，控制装置，在自动对焦模式下，通过用于指示摄影准备的第一开关的操作使得在第一范围驱动聚焦镜头，在手动对焦模式下，当按照聚焦镜头驱动指示开关的操作驱动了上述聚焦镜头以后，响应与用于指示上述摄影准备的第一开关不同的第二开关的操作，使得在比上述第一范围小的第二范围驱动上述聚焦镜头，根据从抽取装置输出的输出结果，将上述聚焦镜头驱动到按照上述聚焦镜头驱动指示开关的操作驱动了的上述聚焦镜头的所存储的停止位置。
文档编号G03B13/36GK101222585SQ20081000408
公开日2008年7月16日 申请日期2003年9月2日 优先权日2002年9月3日
发明者荻野宏幸 申请人:佳能株式会社