摄像装置及摄像装置的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种摄像装置及摄像装置的控制方法。所述摄像装置包括：摄像元件，其被配置为对光学图像进行光电转换；以及控制器，其被配置为基于从所述摄像元件输出的信号来控制聚焦透镜的驱动，并且控制用来驱动所述摄像元件的帧速率，并且，所述控制器基于从以第一帧速率驱动的所述摄像元件输出的信号，来检测对焦位置，并且所述控制器在进行用来将所述聚焦透镜驱动至所述对焦位置的第一操作的同时，将所述摄像元件的帧速率切换到低于所述第一帧速率的第二帧速率。
【专利说明】摄像装置及摄像装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种进行对比度方法的焦点检测的摄像装置。
【背景技术】
[0002]传统上，已知具有实时浏览(live view)功能、并且进行对比度方法的自动焦点检测(AF控制)的摄像装置。对比度方法的AF控制需要在改变聚焦透镜的聚焦位置的同时计算对比度评价值，以确定对比度评价值达到峰值的位置。
[0003]为了使对比度方法的AF控制高速化，可以采用如下的结构，即将焦点检测期间的帧速率切换到高速帧速率，以缩短对比度评价值的采样周期，从而以更高的速度驱动聚焦透镜来进行对比度评价值的检测。在该结构中，考虑到系统(摄像系统)的处理负荷、取决于消耗电流的电池剩余时间以及其他因素，将AF控制期间的帧速率设置为高于正常状态期间设置的帧速率。日本特开第2013-25107号公报(JP2013-25107)公开了一种摄像装置，该摄像装置在实时浏览期间的帧速率是60fps时，通过半按下释放按钮使帧速率切换到120fps，从而进行AF控制，并且在AF控制完成之后，将切换后的帧速率设置为60fps的原始帧速率。
[0004]为了使摄像装置开始拍摄，通常需要完成AF控制，以使聚焦透镜被定位于最佳聚焦位置，并且需要完成用来确定拍摄期间的曝光的测光处理。在要用于聚焦的焦点检测框(AF框)未被固定的多点AF模式或其他模式下固定了对焦框(聚焦框)之后，才能进行上述的测光处理。
[0005]然而，JP2013-25107中公开的摄像装置在AF控制期间彻底全按下释放按钮的情况下，在AF控制之后将帧速率从120fps切换到60fps，以设置为正常的实时浏览状态。然后，摄像装置在进行测光以确定被设置用于拍摄的曝光之后允许拍摄。由于帧速率切换通常需要预定的时间，因此，即使当以更高的速度进行AF控制时，从释放时间滞后的观点考虑，聚焦状态可能仍然未被优化。
[0006]另一方面，在被设计为在AF控制期间使原始帧速率切换到高速帧速率的状态保持预定时间的结构中，与在AF控制之后立即使帧速率返回到正常帧速率的结构相比，由于消耗电流的增大，使电池寿命变短，并且由于温度的上升，使实时浏览操作的持续时间变短。
[0007]另外，JP2013-25107中公开的摄像装置被配置为在将帧速率从低帧速率改变为高帧速率之后，开始对比度方法的焦点检测。这使得直到帧速率改变完成才能开始焦点检测，而这又导致焦点检测需要大量的时间。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种能够在消耗电流及温度上升被抑制的情况下进行高速拍摄的摄像装置，以及该摄像装置的控制方法。本发明还提供一种能够在进行高速焦点检测的同时显示所需实时浏览的摄像装置，以及该摄像装置的控制方法。
[0009]作为本发明的一个方面的摄像装置包括:摄像元件，其被配置为对光学图像进行光电转换；以及控制器，其被配置为基于从所述摄像元件输出的信号来控制聚焦透镜的驱动，并且控制用来驱动所述摄像元件的帧速率，并且，所述控制器基于从以第一帧速率驱动的所述摄像元件输出的信号，来检测对焦位置，并且在进行用来将所述聚焦透镜驱动至所述对焦位置的第一操作的同时，将所述摄像元件的帧速率切换到低于所述第一帧速率的第二帧速率。
[0010]作为本发明的另一方面的摄像装置的控制方法包括以下步骤:在摄像元件中对光学图像进行光电转换；基于从以第一帧速率驱动的所述摄像元件输出的信号，来检测对焦位置；进行用来将所述聚焦透镜驱动至所述对焦位置的第一操作；以及在进行所述第一操作的同时，将所述摄像元件的帧速率切换到低于所述第一帧速率的第二帧速率。
[0011]通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明其他特征及方面将变得清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是例示第一及第二实施例中的摄像系统的结构的框图。
[0013]图2是第一及第二实施例中的AF控制的说明图。
[0014]图3是第一实施例中的AF控制及测光处理的操作定时的说明图。
[0015]图4是第一实施例中的AF控制及测光处理的流程图。
[0016]图5是第二实施例中的AF控制及测光处理的操作定时的说明图。
[0017]图6是第二实施例中的AF控制及测光处理的流程图。
[0018]图7是例示第三实施例中的摄像装置(摄像系统)的结构的框图。
[0019]图8是第三实施例中的摄像装置的控制方法(焦点检测方法)的流程图。
[0020]图9A及图9B分别是第三实施例及第四实施例中的摄像元件的摄像像素的平面图和横截面图。
[0021]图1OA及图1OB分别是第三及第四实施例中的摄像元件的焦点检测像素的平面图和横截面图。
[0022]图1lA及图1lB分别是第三及第四实施例中的摄像元件的焦点检测像素的平面图和截面图。
[0023]图12是概念性地说明第三及第四实施例中的摄像元件的光瞳被分割的情形的图。
[0024]图13是例示第四实施例中的摄像装置(摄像系统)的结构的框图。
[0025]图14是第四实施例中的摄像装置的控制方法(焦点检测方法)的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面，将参照附图来描述本发明的示例性实施例。在各图中，相同的元件将用相同的附图标记来表示，并且将省略重复的描述。
[0027][第一实施例]
[0028]首先，将参照图1，来描述该实施例中的摄像系统(照相机系统)的概略结构。图1是例示摄像系统的结构的框图。在图1中，附图标记100表示摄像装置(照相机或摄像装置主体)，并且附图标记200表示镜头单元(镜头装置或可互换镜头)。如上所述，该实施例的摄像系统包括摄像装置100，以及可拆卸地安装在摄像装置100上的镜头单元200。该实施例也适用于由相互一体化的镜头单元200和摄像装置主体构成的摄像装置(摄像系统)。
[0029]现在，将描述摄像装置100的结构及操作。照相机微计算机101 (控制器或CCPU)是系统控制电路，该系统控制电路被配置为控制摄像装置100的各元件。照相机微计算机101被配置为对摄像系统进行各种控制，以及还进行各种条件确定。摄像元件102 (摄像单元)由(XD、CM0S或其他传感器构成，并且包括红外截止滤波器及低通滤波器等。经由镜头单元200中的镜头202 (或多个透镜)形成被摄体图像(光学图像)，并且，经由镜头202形成的被摄体图像在摄像元件102上成像。摄像元件102对被摄体图像进行光电转换。
[0030]快门103在读取拍摄图像的期间关闭，以对摄像元件102进行遮光，并且在实时浏览或拍摄期间打开，以将光线引导至摄像元件102。“实时浏览”是如下的功能，即向被置于摄像装置100的背面上或置于其他位置的、诸如液晶显示器等的显示器113，依次输出从摄像元件102连续读取的图像信号，而使得能够检查拍摄的图像。快门103的控制电路基于来自照相机微计算机101的快门驱动信号118，来控制快门103。在该实施例中，快门103是公知的焦平面快门。快门103的控制电路控制构成焦平面快门的快门驱动磁铁，以使快门帘幕移行(travel),从而进行曝光操作。快门103还包括光遮断器(interrupter),该光遮断器被配置为检测快门103的叶片的位置，以检测快门移行完成等的定时。光遮断器经由被配置为传输检测信号的信号线119，而连接到照相机微计算机101。
[0031]测光电路106 (诸如测光单元等的测光装置)与信号处理电路111 (数字信号处理电路)协作地对由摄像元件102捕获的图像信号进行计算，从而进行测光处理。亦即，测光电路106通过使用从摄像元件102获得的信号，来进行测光。如后所述，基于来自以低帧速率驱动的摄像元件102的信号，来进行测光。
[0032]焦点检测电路107与信号处理电路111协作地对由摄像元件102捕获的图像信号进行计算，从而进行焦点检测控制(AF控制)。亦即，焦点检测电路107基于从摄像元件102获得的信号，来进行对比度方法的焦点检测。如后所述，基于来自以高帧速率驱动的摄像元件102的信号，来进行对比度方法的焦点检测。
[0033]增益切换电路108切换摄像元件102的信号(放大信号)的增益。由照相机微计算机101依照拍摄条件或者用户的输入操作，来控制增益的切换。A/D转换器109将从摄像元件102发送的、放大的模拟信号转换为数字信号。定时生成器IlO(TG)具有如下的结构，即同步输入摄像元件102的放大信号的定时与AD转换器109的转换的定时。信号处理电路111依据参数，对由A/D转换器109转换为数字信号的图像数据进行图像处理。在此，将省略被配置为存储处理后的图像的、诸如存储器等的存储单元的描述。
[0034]支座130被配置为将镜头单元200安装在摄像装置100上，并且包括位于摄像装置100上的照相机支座130a以及位于镜头单元200上的镜头支座130b。支座130包括能够在照相机微计算机101与镜头微计算机201之间进行数据通信的通信终端，这使得能够在照相机微计算机101与镜头微计算机201之间进行通信。该通信使得照相机微计算机101能够确定安装在摄像装置100上的镜头单元200的类型及状态。
[0035]输入部112包括释放按钮(SWl及SW2)以及用来进行单张拍摄模式和连续拍摄模式的模式切换的开关、按钮或转盘等，并且能够从外部输入对摄像装置100的设置等。显示单元113包括被配置为显示各种设定模式以及其他拍摄信息的液晶设备或发光器件等。此夕卜，显示单元113显示来自以低巾贞速率驱动的摄像元件102的图像,作为实时浏览。
[0036]随后，将描述镜头单元200的结构及操作。附图标记201表示镜头微计算机(诸如控制器或LPU等的控制单元)，该镜头微计算机被配置为控制镜头单元200的各部件的操作。镜头微计算机201进彳丁镜头单兀200的控制以及各种条件确定。镜头202由多个透镜构成，并且包括被配置为通过在光轴方向上移动来进行聚焦的聚焦透镜。透镜驱动单元203在沿光轴OA的方向(光轴方向)上移动镜头202的聚焦透镜。照相机微计算机101基于摄像装置100的焦点检测电路107的输出，来计算镜头202的驱动量。
[0037]编码器204检测镜头202的位置(位置信息)。由照相机微计算机101计算出的镜头202的驱动量从照相机微计算机101被传递至镜头微计算机201。然后，镜头微计算机201通过使用镜头202的位置信息以及由照相机微计算机101计算出的驱动量，来对透镜驱动单元203进行驱动控制。透镜驱动单元203以这种方式将聚焦透镜移动到对焦位置。在焦点检测中，照相机微计算机101将聚焦透镜的驱动方向及驱动速度传递至镜头微计算机201，并且对聚焦透镜进行适合于焦点检测操作(聚焦控制)的驱动控制。亦即，照相机微计算机101 (镜头微计算机201)基于焦点检测电路107的检测结果，来进行聚焦透镜的聚焦驱动。
[0038]光阑205被用于调节光强。光阑驱动电路206驱动光阑205。镜头微计算机201控制光阑驱动电路206，以对光阑205进行驱动控制。通过通信，将控制光阑205所需的光阑驱动量，从照相机微计算机101通知给镜头微计算机201。虽然在该实施例中，镜头202的焦距是固定的(单焦点)，但是适用的焦距不局限于此，并且镜头202的焦距可以是可变的，如同在变焦透镜的情况下一样。
[0039]接下来，将参照图2，来描述通过焦点检测电路107及照相机微计算机101进行的AF控制。图2是该实施例中的AF控制(焦点检测及聚焦驱动)的说明图。
[0040]首先，焦点检测电路107从信号处理电路111，接收针对摄像信号(图像信号)的对比度评价值(A)。信号处理电路111通过从摄像信号中提取高频分量，然后对提取的高频分量进行积分，来确定出对比度评价值(A)。与此并行地，照相机微计算机101与镜头微计算机201通信，以经由透镜驱动单元203驱动聚焦透镜。照相机微计算机101 (焦点检测电路107)以这种方式来搜索对比度评价值达到峰值的位置(峰值位置)(执行峰值搜索(B))。在确定出对比度评价值的峰值位置时，照相机微计算机101与镜头微计算机201通信，以向峰值位置驱动聚焦透镜(执行聚焦驱动(C))。
[0041 ] 亦即，焦点检测电路107在移动聚焦透镜的同时，基于来自摄像元件102的信号来获得对比度评价值(焦点信号)。然后，焦点检测电路107检测对比度评价值达到峰值的聚焦透镜的位置(能够获得对焦状态的位置)。随后，照相机微计算机101进行聚焦驱动，以将聚焦透镜移动到对焦位置。当进行了上述操作时，AF控制完成。
[0042]接下来，将描述本发明的第一实施例中的AF控制及测光处理。
[0043]首先，参照图3，来描述该实施例中的AF控制及测光处理的操作定时。图3是AF控制及测光处理的操作定时的说明图。在图3中，符号SWl表示快门按钮被半按下的SWl的状况(开或关)。符号VD表示由定时生成器IlO(TG)生成的垂直同步信号(VD信号)，并且指示从摄像元件102读取像素信号的定时，即帧周期。符号AE表示测光电路106进行测光处理(即累积、读取及计算)的定时。符号AF表示焦点检测电路107进行AF控制(即峰值搜索(B)及聚焦驱动(C))的定时。
[0044]在图3中，时段Fl是待机状态期间的实时浏览操作时段(SWl被断开的时段)。在时段Fl中，由垂直同步信号定义的帧速率(低速帧速率或低帧速率)是30fps。在时段Fl中，考虑到摄像装置100的消耗电流以及摄像元件102或信号处理电路111的温度上升，将30fps的低速帧速率设置为能够持续进行长时间的实时浏览操作的帧速率。然而，适用的帧速率不局限于此，因而可以将30fps以外的其他帧速率设置为低速帧速率。
[0045]当通过半按下输入部112中包括的快门按钮而接通SWl时，照相机微计算机101将帧速率切换到120fps的高速帧速率(高帧速率)，以开始AF控制(帧(m))。在这种情形下，接通SWl的操作(预定操作)可以被改述为指示拍摄准备的操作或者指示聚焦的操作。在图3中，时段F2是帧速率为120fps的时段(帧速率被设置为高速帧速率的时段)。在时段F2中，照相机微计算机101 (焦点检测电路107)在驱动聚焦透镜的同时，以高速帧速率的帧周期来获得对比度评价值(A)。通过以高速帧速率获得对比度评价值，使得能够以更高的速度驱动聚焦透镜来进行峰值搜索(B)。这使得能够缩短焦点检测处理(对比度AF)所需的时间。虽然本实施例中在AF控制期间设置的高速帧速率是120fps，但是适用的帧速率不局限于此。可以设置120fps以外的任何其他帧速率，只要该帧速率高于在待机状态期间(时段Fl)设置的帧速率即可。
[0046]在由焦点检测电路107完成对比度评价值的峰值搜索(B)时，照相机微计算机101使帧速率返回到作为针对待机状态而设置的帧速率的30fps (低速帧速率)。在图3中，时段F3是从高速帧速率改变为低速帧速率时开始的时段(峰值搜索(B)完成之后的时段)。在时段F3中，照相机微计算机101使帧速率返回到低速帧速率(30fps)，并且向代表对比度评价值(A)的峰值P的位置驱动聚焦透镜。在图3中，时段A2代表包括峰值搜索(B)及聚焦驱动(C)的一系列AF控制操作的时段。在时段A2中的右端定时，AF控制完成，从而满足针对AF的拍摄条件。
[0047]在帧速率切换到作为低速帧速率的30fps时，测光电路106在AF控制完成之前(在时段A2中)开始测光处理。当切换帧速率时，需要数个处理，诸如用于测光的累积时间以及用于读取的增益的设置等。因此，在时段B中，进行切换帧速率所需的处理。之后，测光电路106在时段Al中进行测光处理。测光电路106读取在帧(η)中累积的像素数据，并且还在后续帧(η+1)中进行计算。照相机微计算机101基于计算的结果，来确定用于拍摄的曝光参数。在时段Al中的右端定时，测光处理完成，然后在帧(η+2)中，准备用于拍摄的曝光参数。由此，能够满足针对AE控制的条件。
[0048]如上所述，在针对AF控制和针对AE控制的拍摄条件均满足时，照相机微计算机101准备好拍摄。在图3中，时段R代表能够进行拍摄的时段。当在早于时段R的起点(左端)的定时、接通了代表包括在输入部112中的快门按钮(图中未示出)的全按下的SW2时，在由时段R的起点表示的定时，拍摄操作开始。另一方面，当在时段R中接通了 SW2时，拍摄操作立即开始。
[0049]随后，将参照图4，来描述该实施例中的AF控制及测光处理的流程。图4是例示AF控制及测光处理的流程图。主要由测光电路106或焦点检测电路107，基于照相机微计算机101的命令(指令)来进行图4的各步骤。
[0050]首先，在步骤S101，照相机微计算机101把在待机状态期间应用的低速帧速率(在该实施例中为30fps)，设置为实时浏览的帧速率。此外，照相机微计算机101进行定时生成器110所需的设置。
[0051]随后，在步骤S102，测光电路106进行测光。测光电路106能够与垂直同步信号(VD信号)同步地，在每个帧中进行测光。然而，该实施例不局限于此，并且考虑到系统(摄像装置)的处理负荷，测光电路106可以被配置为周期性地(循环地)进行测光处理，例如，在数个帧中仅进行一次。
[0052]随后，在步骤S103，照相机微计算机101确定SWl是否被接通。当照相机微计算机101确定SWl为断开时，照相机微计算机101在等待快门按钮的输入的同时，重复步骤S102。另一方面，当照相机微计算机101确定SWl被接通时，流程进入到步骤S104。
[0053]随后，在步骤S104，照相机微计算机101进行帧速率切换，即从低速帧速率(低帧速率)切换到高速帧速率(高帧速率)。在该实施例中，照相机微计算机101进行从30fps的帧速率到120fps的帧速率的切换。通过这种方式的低速帧速率到高速帧速率的切换，缩短了对比度评价值采样周期，这使得能够以更高的速度驱动聚焦透镜来进行峰值搜索。这使得能够缩短对比度AF的处理时间。
[0054]在切换到高速帧速率之后，在步骤S105，照相机微计算机101进行AF曝光控制，使得针对由用户选择的AF框(AF框的周边)实现适当的曝光。在图3中所示的VD信号的帧(m)中，来进行AF曝光控制。具体而言，照相机微计算机101基于在时段Fl中进行的测光的结果，确定是否针对与AF框相邻的块实现了适当的曝光。当照相机微计算机101确定针对这些块的曝光与适当的曝光相差IEV或更多时，照相机微计算机101进行曝光控制(AE控制)。可以通过任意选用累积时间、读取增益以及镜头单元的光阑，来进行曝光控制。这使得即使当要聚焦的被摄体与画面中的其他区域相比较暗时，也能够将用于焦点检测的对比度评价值输出为具有适当水平的值。另一方面，在待机状态期间，考虑到整个画面的亮度来进行AE控制。这可能导致待机状态期间的实时浏览的曝光与AF处理期间的曝光之间的差异。
[0055]随后，在步骤S106，照相机微计算机101开始搜索驱动，即对比度评价值的峰值搜索。然后，在步骤S107，焦点检测电路107获得对比度评价值(AF评价值)。在搜索驱动中，照相机微计算机101在获得对比度评价值的同时移动聚焦透镜，并且检测对比度评价值达到峰值的聚焦透镜的位置(聚焦透镜的峰值位置)。之后，在步骤S108，照相机微计算机101确定焦点检测电路107是否检测出对比度评价值(AF评价值)达到峰值的聚焦透镜的位置。当照相机微计算机101确定焦点检测电路107未检测出聚焦透镜的峰值位置时，照相机微计算机101重复步骤S107，直到焦点检测电路107检测出峰值位置为止。另一方面，当照相机微计算机101确定焦点检测电路107检测出聚焦透镜的峰值位置时，流程进入到步骤S109。在步骤S109，照相机微计算机101停止在步骤S106开始的、用于峰值搜索的聚焦透镜的驱动。
[0056]随后，照相机微计算机101并行地进行步骤SllO的帧速率切换和步骤S112的聚焦驱动(将聚焦透镜驱动至对焦位置)。亦即，照相机微计算机101在聚焦驱动中切换帧速率。在步骤S110，照相机微计算机101把高速帧速率(120fps)，改变为针对实时浏览而设置的正常帧速率(低速帧速率:30fps)。此外，照相机微计算机101在改变帧速率的同时，使在步骤S105进行的AF曝光控制的状况返回到原始状况。例如，照相机微计算机101在步骤S105，把在改变到AF曝光控制之前设置的曝光控制值(曝光控制参数)，存储在位于照相机微计算机101内部的存储器(存储单元)中。然后，在步骤S110，照相机微计算机101把在AF曝光控制中要使用的曝光控制参数，改变为存储在存储器中的曝光控制参数。然而，该实施例不局限于此，并且，可以使用其他方法来改变曝光控制状况。
[0057]在照相机微计算机101将帧速率改变为低速帧速率(30fps)之后，测光电路106在步骤Slll进行测光处理。在该实施例中，测光电路106通过对用于对焦框(对焦位置)的检测的焦点检测区域进行加权，来进行评价测光，即测光电路106基于与焦点检测区域相对应的信号，来进行测光处理。然而，该实施例不局限于此，并且，测光电路106可以进行整个画面被平均的平均测光。另选地，如果能够由用户来选择测光方法，则测光电路106可以根据用户设置的测光方法来进行测光。照相机微计算机101计算用于静止图像拍摄的曝光参数(例如，TV，AC，IS0)，并将这些值存储在位于照相机微计算机101内部的存储器(存储单元)中，以基于检测出的测光结果来进行用于静止图像拍摄的曝光控制。步骤Slll的测光处理的完成使得满足针对AE控制的拍摄条件。
[0058]另一方面，在步骤S112，照相机微计算机101将聚焦透镜驱动至对比度评价值达到峰值的位置(对焦位置)。步骤S112的AF控制的完成使得满足针对AF控制的拍摄条件。
[0059]在步骤Slll的测光处理以及步骤S112的AF控制完成之后，照相机微计算机101在步骤S113，准许接受代表输入部112中包括的快门按钮的全按下的SW2(释放许可)。这使得能够在不早于该定时的任何定时进行拍摄。亦即，照相机微计算机101通过测光电路106完成测光处理，然后进行使得能够进行拍摄操作的控制(准许拍摄处理)。在拍摄期间，照相机微计算机101 (测光电路106)能够通过使用在步骤Slll存储在存储器中的曝光控制参数，来进行适当的曝光控制。
[0060]在该实施例中，与由照相机微计算机101将聚焦透镜驱动至对焦位置并行地，定时生成器I1将摄像元件102的帧速率从高速帧速率切换到低速帧速率。继帧速率切换之后，测光电路106基于来自摄像元件102的信号进行测光处理。优选地，在照相机微计算机101将聚焦透镜驱动至对焦位置的同时(图3的帧(n))，测光电路106累积来自摄像元件102的信号，以用于焦点检测后的曝光控制。
[0061]更优选地，当在以低速帧速率驱动摄像元件102的同时、接通输入部112的SWl时，定时生成器I1将低速帧速率切换到高速帧速率，以驱动摄像元件102。在检测出对焦位置时，定时生成器110将高速帧速率切换到低速帧速率，以驱动摄像元件102。
[0062]该实施例与AF控制中的聚焦透镜的聚焦驱动并行地，进行帧速率切换以及针对AE控制的测光处理，这使得能够在消耗电流及温度上升被抑制的情况下进行高速拍摄操作(缩短时间滞后)。
[0063][第二实施例]
[0064]接下来，将描述本发明的第二实施例中的AF控制及测光处理。
[0065]存在能够被采用作为可互换镜头系统的各种可互换镜头(镜头单元200)。另外，已知有通过聚焦操作来改变被摄体的图像倍率的镜头单元。图像倍率的改变，导致画面中心附近的摄像面上的被摄体图像的大小改变，以及画面周边的被摄体图像的大小改变和位置移动。
[0066]在第一实施例中，描述了如下的结构，即在摄像镜头的聚焦驱动中，进行帧速率切换及测光处理。当在第一实施例的结构中、使用图像倍率变化明显的镜头单元时，通过在聚焦透镜的聚焦驱动期间进行测光，有可能导出与在对焦状态下导出的测光结果不同的测光结果。因此，在该实施例中，将描述如下的结构，即在摄像镜头的聚焦驱动期间切换帧速率，并且在聚焦驱动之后进行测光。
[0067]首先，将参照图5，来描述该实施例中的AF控制及测光处理的操作定时。图5是AF控制及测光处理的操作定时的说明图。在图5中，将省略对与第一实施例(图3)相同的部分的描述。
[0068]在图5中，在帧速率切换完成时，即在时段B的右端定时，摄像装置进入能够开始测光的状态。然而，在该实施例中，测光处理的开始被延迟，以便避免由于聚焦透镜的聚焦驱动而导致的图像倍率改变的影响。然而，该实施例不局限于此。例如，摄像装置可以被配置为使得在继帧(η-1)之后的各帧中进行测光处理，并且不将该测光处理的结果用于确定曝光控制参数。
[0069]在AF控制中的聚焦驱动完成之后，即在继时段A2之后的帧(η)中，测光电路106开始测光处理。测光电路106在帧(η+1)中，读取在帧(η)中累积的像素数据，并且针对该像素数据进行计算，以确定用于拍摄的曝光控制参数。在时段Al的端点(右端)定时，测光处理完成，并且在继帧(η+2)之后的帧中，准备用于拍摄的曝光控制参数。这使得满足针对AE控制的拍摄条件。在这一系列处理完成时，摄像系统进入能够进行拍摄的状态(时段R)。
[0070]接下来，将参照图6，来描述该实施例中的AF控制及测光处理的流程。图6是例示AF控制及测光处理的流程图。主要由测光电路106或焦点检测电路107，基于照相机微计算机101的命令(指令)来进行图6的各步骤。由于图6的步骤S201至S209分别与第一实施例中描述的图4的步骤SlOl至S109相同，所以将省略重复的描述。
[0071]在图6的步骤S209，照相机微计算机101停止在步骤S206开始的、用于峰值搜索的聚焦透镜的驱动。随后，照相机微计算机101并行地进行步骤S210的帧速率切换和步骤S211的聚焦驱动(将聚焦透镜驱动至对焦位置)。亦即，照相机微计算机101在聚焦驱动期间切换帧速率。由于图6的步骤S210及S211分别与步骤SllO及S112相同，所以将不再详细描述。
[0072]在步骤S210的帧速率改变以及步骤S211的AF控制完成之后，测光电路106在步骤S212进行测光处理。在步骤S212的测光处理(以及步骤S211的AF控制)完成之后，照相机微计算机101在步骤S213，准许接受代表输入部112中包括的快门按钮的全按下的SW2 (释放许可)。这使得能够在不早于该定时的任何定时进行拍摄(照相机微计算机101准许拍摄处理)。在拍摄期间，照相机微计算机101(测光电路106)能够通过使用在步骤S212存储在存储器中的曝光控制参数，来进行适当的曝光控制。
[0073]如上所述，在该实施例中，测光电路106在照相机微计算机101完成聚焦透镜的聚焦驱动之后，基于来自摄像元件102的信号进行测光处理。
[0074]在该实施例中，与AF控制中的聚焦透镜的聚焦驱动并行地进行帧速率切换，并且在聚焦驱动完成时进行测光处理。这使得能够在降低图像倍率改变的影响的同时，在消耗电流及温度上升被抑制的情况下进行高速拍摄操作(缩短时间滞后)。
[0075][第三实施例]
[0076]接下来，将参照图7，来描述本发明的第三实施例中的摄像装置的结构。图7是例示第三实施例中的摄像装置的结构的框图。虽然在该实施例中，将描述镜头单元700(镜头装置)被可拆卸地附装至作为摄像装置的照相机主体720的摄像系统，但是，适用的结构不局限于此。该实施例也适用于由相互一体化的照相机主体720和镜头单元700构成的摄像
>j-U ρ?α装直。
[0077]在图7的镜头单元700中，第一透镜单元701被布置在镜头单元700的前端，并且在沿光轴OA的方向(光轴方向)上被可前后移动地保持。光阑702通过调节自身的开口直径，来调节拍摄期间的光强。光阑702和第二透镜单元703以一体化的方式在光轴方向上前后移动，并且与第一透镜单元701的前后移动连动地实现变焦功能。第三透镜单元704(聚焦透镜)通过在光轴方向上前后移动来进行聚焦。
[0078]变焦致动器711驱动第一透镜单元701及第二透镜单元703在光轴方向上前后移动，以进行变焦操作。光阑致动器712包括步进电机等。聚焦致动器713驱动第三透镜单元704在光轴方向上前后移动，以进行聚焦。变焦驱动电路714响应于用户的变焦操作,来驱动变焦致动器711。光阑驱动电路715驱动光阑致动器712，以控制光阑702的开口。聚焦驱动电路716基于焦点检测结果来进行聚焦致动器713的驱动控制，并且驱动第三透镜单元704在光轴方向上前后移动，以进行聚焦。
[0079]镜头微计算机717 (控制器)进行针对镜头单元700的全部计算及控制。镜头微计算机717控制变焦驱动电路714、光阑驱动电路715、聚焦驱动电路716及镜头存储器718。此外，镜头微计算机717检测各镜头单元的当前位置，并且响应于来自照相机微计算机725的命令(指令)，将镜头位置信息通知给照相机微计算机725。镜头存储器718存储自动聚焦所需的光学信息。镜头单元700经由支座710被附装至照相机主体720。
[0080]在照相机主体720中，光学低通滤波器721是用来减轻拍摄图像的假色或波纹(moire)的光学元件。摄像元件722被配置为对被摄体图像(光学图像)进行光电转换，并且包括CMOS传感器(或CXD传感器)及其周边电路。在摄像元件722中，在水平方向上具有m个像素并且在垂直方向上具有η个像素的各光接收像素上，放置一个光电转换元件，并且，离散地布置焦点检测像素行。
[0081]摄像元件驱动电路723 (驱动单元)控制摄像元件722的摄像操作，并且对从摄像元件722输出的图像信号进行A/D转换，以将数字图像信号发送到照相机微计算机725。此外，摄像元件驱动电路723响应于照相机微计算机725的命令(指令)，来切换摄像元件722的帧速率(驱动帧速率)。
[0082]图像处理电路724对从摄像元件722输出的图像信号，进行诸如伽玛转换、颜色插值及JPEG压缩等的各种图像处理。诸如LCD等的显示器726 (显示单元)显示关于照相机主体720的拍摄模式的信息、拍摄前的预览图像及拍摄后的待检查图像，以及焦点检测时的对焦状态显示图像等。此外，显示器726显示从以低速帧速率(低帧速率)驱动的摄像元件722发送的图像，作为实时浏览。操作SW727(操作开关组)包括电源开关、释放(拍摄触发)开关、变焦操作开关，以及拍摄模式选择开关等。在该实施例中，操作SW还包括用来进行自动聚焦(AF控制)的AF开始按钮。
[0083]可移动存储器728 (快闪存储器)记录拍摄图像。摄像面相位差焦点检测单元729通过使用从摄像元件722的焦点检测像素获得的信号，来进行相位差方法的焦点检测。对比度焦点检测单元730通过使用由图像处理电路724获得的图像的高频分量而生成的对比度评价值，来进行对比度方法的焦点检测处理。在该实施例中，对比度焦点检测单元730在摄像元件驱动电路723以高速帧速率(高帧速率)驱动摄像元件722的同时，进行对比度方法的焦点检测。
[0084]照相机微计算机725 (控制器)进行照相机主体720中的全部计算及控制。照相机微计算机725控制摄像元件驱动电路723、图像处理电路724、显示器726、操作SW727、存储器728、摄像面相位差焦点检测单元729及对比度焦点检测单元730。照相机微计算机725经由支座710的信号线与镜头微计算机717通信，以向镜头微计算机717，发送用于获得透镜位置信息以及用于以预定驱动量驱动各透镜的请求。照相机微计算机725能够获得各镜头单元700(可互换镜头)特有的光学信息。照相机微计算机725包括被配置为存储用来控制照相机主体720的操作的程序的ROM、被配置为存储变量的RAM，以及被配置为存储各种参数的EEPR0M(电可擦除可编程只读存储器)。此外，照相机微计算机725根据存储在ROM中的程序，来进行后述的焦点检测处理(摄像装置的控制)。
[0085]在该实施例中,摄像元件722包括摄像像素及焦点检测像素。摄像面相位差焦点检测单元729基于由穿过彼此不同的光瞳区域(分割光瞳区域)的光束在焦点检测像素上形成的一对图像的图像偏移量，来进行相位差方法的焦点检测(摄像面相位差AF)。
[0086]接下来，将参照图9A及图9B至图12来描述摄像面相位差AF。图9A及图9B至图1lA及图1lB是说明摄像像素及焦点检测像素的结构的图。该实施例采用通过4个(2X2)像素的重复而构成的拜耳(Bayer)阵列，在该拜耳阵列中，在两个对角像素位置，布置具有对G(绿色)的光谱灵敏度的两个像素，并且在另外两个像素位置，布置具有对R(红色)的光谱灵敏度的一个像素，以及具有对B(蓝色)的光谱灵敏度的一个像素。在拜耳阵列中，根据预定规则离散地布置具有后述结构的焦点检测像素。
[0087]图9A及图9B例示了摄像像素的布置及结构。图9A是以两行两列布置的摄像像素的平面图。如通常所知，在拜耳阵列中，在对角方向上布置G像素，并且在另外两个像素位置布置R像素及B像素。两行两列的结构被重复布置。
[0088]图9B是例示图9A的截面A-A的横截面图。符号ML表示布置在各像素前面的片上微透镜，符号CFk表不R(红色)滤色器,并且符号CFe表不G (绿色)滤色器。符号F1D表示被示意性地例示的CMOS传感器的光电转换部，并且符号CL表示用来形成信号线的布线层，该信号线被配置为传输CMOS传感器中的各种信号。符号TL表示被示意性地例示的摄像光学系统(摄像镜头)。
[0089]各摄像像素的片上微透镜ML以及光电转换部H)，被配置为尽可能有效地捕获穿过摄像光学系统TL的光束。换言之，摄像光学系统TL的出射光瞳EP和光电转换部ro通过微透镜ML而彼此形成共轭关系，并且光电转换部ro被设计为具有大的有效面积。虽然在图9B中描述了 G像素上的入射光束，但是，R像素及B (蓝色)像素也具有相同的结构。因此，与摄像像素R、G及B中的各个相对应的出射光瞳EP具有大的直径，并且来自被摄体的光束被有效地捕获，从而提高图像信号的信噪比(S/N)。
[0090]图1OA及图1OB例示了用来在摄像光学系统TL(摄像镜头)的水平方向(x方向)上进行光瞳分割的焦点检测像素的布置及结构。该实施例中所使用的“水平方向(X方向)”是指当照相机被握持使得摄像光学系统TL的光轴为水平时、沿与光轴正交并且水平延伸的直线的方向。图1OA是包括焦点检测像素的两行两列的像素的平面图。当获得用于记录或观看的图像信号时，通过G像素来获得亮度信息的主要分量。由于人的图像辨识特性对亮度信息敏感，所以当G像素有缺陷时，容易辨识出图像劣化。另一方面，由于人的视觉感知对颜色信息不敏感，因此，当使用作为被配置为获得颜色信息(色差信息)的像素的R及B像素时，即使用来获得颜色信息的像素有一定程度的缺陷，也难以辨识出图像劣化。因此，在该实施例中，两行两列中的G像素仍然作为摄像像素,并且R及B像素被替换为焦点检测像素。在图1OA中，焦点检测像素用符号Sha及Shb来表示。
[0091]图1OB是例示图1OA的截面B-B的横截面图。微透镜ML及光电转换部PD的结构与图9B中所示的摄像像素相同。由于在该实施例中，未将聚焦检测像素的信号用于生成图像，所以放置了透明膜CFW(白色)，来替代用于分离颜色的滤色器。为了对摄像元件722进行光瞳分割，布线层CL的开口在一个方向上(在X方向上)，相对于相应微透镜ML的中心线是偏心的。具体而言，由于像素Sha的开口 OPha向右(在-X方向上)偏心，因此，像素Sha接收穿过摄像光学系统TL的左侧出射光瞳EPha的光束。同样，由于像素Shb的开口 OPhb向左(在+X方向上)偏心，因此，像素Shb接收穿过摄像光学系统TL的右侧出射光瞳EPhb的光束。像素Sha在水平方向上(在X方向上)规则地排列，并且通过像素Sha获得的被摄体图像被定义为A图像。同样，像素Shb在水平方向上(在X方向上)规则地排列，并且通过像素Shb获得的被摄体图像被定义为B图像。通过A图像与B图像的相对位置的计算，使得能够检测被摄体图像的焦点偏移量(散焦量)。
[0092]虽然在像素Sha及Shb中，能够对在拍摄画面的X方向上具有亮度分布的被摄体，例如垂直线(y方向上的线)，进行焦点检测，但是无法对在垂直方向(y方向)上具有亮度分布的水平线(X方向上的线)进行焦点检测。在该实施例中，为了使得能够对后者进行焦点检测，还配设了如下的像素，这些像素被配置为在摄像光学系统TL的垂直方向(y方向)上进行光瞳分割。
[0093]图1lA及图1lB例示了用来在摄像光学系统TL的垂直方向(y方向)上进行光瞳分割的焦点检测像素的布置及结构。该实施例中所使用的“垂直方向(y方向)”，是指当照相机被握持使得摄像光学系统TL的光轴为水平时、沿与光轴正交并且垂直延伸的直线的方向。图1lA是包括焦点检测像素的两行两列的像素的平面图，并且如同在图1OA的情况下一样，G像素仍然是摄像像素，并且R及B像素是焦点检测像素。在图1OA中，焦点检测像素用符号Sve及Svd来表不。
[0094]图1lB是例示图1IA的截面C-C的横截面图。相比于具有在水平方向(x方向)上分割光瞳的结构的图1OB的像素，图1lB的像素具有在垂直方向(y方向)上分割光瞳的结构。图1lB的其他像素的结构与图1OB相同。亦即，由于像素Svc的开口 OPvc向下(在-y方向上)偏心，因此像素Svc接收穿过摄像光学系统TL的上侧(+y方向)出射光瞳EPvc的光束。同样，由于像素Svd的开口 OPvd向上(在+y方向上)偏心，因此像素Svd接收穿过摄像光学系统TL的右侧出射光瞳EPvd的光束。像素Svc在垂直方向(y方向)上规则地排列，并且通过这些像素(像素组)获得的被摄体图像被定义为C图像。同样，像素Svd在垂直方向(y方向)上规则地排列，并且通过这些像素(像素组)获得的被摄体图像被定义为D图像。通过C图像与D图像之间的相对位置的检测(计算)，使得能够检测被摄体图像的焦点偏移量(散焦量)。
[0095]另外，随着像素Sve的开口 OPto与像素Svd的开口 OPvd的偏心量之差变大，针对散焦的灵敏度变高，并且焦点检测精度提高。相反，当发生大量散焦时，图像偏移量变大，并且能够进行焦点检测的最大散焦范围相对变小。通过排列作为具有不同特性的焦点检测系统的、图10A、图10B、图1lA及图1lB中所示的针对水平方向检测的和针对垂直方向检测的焦点检测像素中的任何一类，使得能够提高聚焦精度。
[0096]图12是概念性地说明该实施例中的摄像元件722的光瞳分割情形的图。在图12中，符号TL表不摄像镜头，附图标记722表不摄像兀件，符号OBJ表不被摄体，并且符号IMG表示被摄体图像。如参照图9A及图9B所描述的，摄像像素接收穿过摄像光学系统TL的出射光瞳EP的整个区域的光束。另一方面，如参照图10A、图10B、图1lA及图1lB所描述的，焦点检测像素具有光瞳分割功能。
[0097]具体而言，图1OA及图1OB中所示的像素Sha接收穿过+X方向侧的光瞳的光束，即穿过图12中所示的光瞳EPha的光束Lm。同样，像素SHB、Svc及Svd分别接收穿过光瞳EPhb、EPvc及EPvd的光束Lm、Lvc及Lvd。焦点检测像素分布在摄像元件722的整个区域上，因此，能够通过摄像面相位差AF来进行焦点检测。此外，由于能够在整个摄像区域上进行焦点检测，因此，能够在由用户设置的任意位置的同一测距框(焦点检测框)中，与对比度焦点检测单元730同步地获得摄像面相位差AF的结果。
[0098]虽然描述了使用摄像面相位差AF的焦点检测方法，作为该实施例中的示例，但是，适用的焦点检测方法不局限于此，只要这些方法是不使用对比度评价值的焦点检测方法即可。例如，也可以采用运用外侧的相位差检测或者有效测距(active ranging)的焦点检测方法。在该实施例中，将主要描述当AF开始按钮被操作时进行的焦点检测控制及帧速率切换，并且将省略其他的描述。
[0099]接下来，将参照图8，来描述该实施例中的摄像装置的控制。图8是例示该实施例中的摄像装置的控制的流程图。在此，将描述通过对AF开始按钮的操作而触发的一系列操作，其中，在AF开始按钮被操作之前，在以低速帧速率驱动摄像元件722的情况下显示实时浏览图像的状态下时，进行所述的对AF开始按钮的操作。主要由摄像面相位差焦点检测单元729、对比度焦点检测单元730或摄像元件驱动电路723，基于照相机微计算机725的命令(指令)来进行图8的各步骤。
[0100]首先，在步骤S301，当AF开始按钮(操作SW727)未被用户操作时，照相机微计算机725控制摄像元件驱动电路723以低速帧速率驱动摄像元件722。在这种情形下，以低速帧速率，在显示器726上显示由图像处理电路724处理过的图像(实时浏览显示)。随后，在步骤S302，摄像面相位差焦点检测单元729获得用于摄像面相位差AF的图像信息。此时，照相机微计算机725从摄像面相位差焦点检测单元729，获得与图中未例示的设定测距框(焦点检测框)相对应的图像信息。除获得图像信息外，也可以获得对比度评价值。
[0101]随后，在步骤S303，照相机微计算机725确定用户是否操作了 AF开始按钮(SW727)。响应于对AF开始按钮的操作，照相机微计算机725开始聚焦控制(AF控制)。当照相机微计算机725确定AF开始按钮未被操作时，照相机微计算机725重复步骤S302及S303。亦即，照相机微计算机725继续从摄像面相位差焦点检测单元729获得图像信息。另一方面，当照相机微计算机725确定AF开始按钮被操作时，流程进入到步骤S304。
[0102]在步骤S304，照相机微计算机725确定在步骤S302获得的最新图像信息(作为摄像面相位差AF输出的焦点检测信号)是否具有可靠性。使用例如在JP2007-052072中公开的S级别(SELECT LEVEL(选择级别))值，来确定图像信息的可靠性。当照相机微计算机725确定摄像面相位差AF输出的可靠性低时，流程进入到步骤S306。另一方面，当照相机微计算机725确定摄像面相位差AF输出的可靠性高时，流程进入到步骤S305。
[0103]在步骤S305，照相机微计算机725基于在步骤S302获得的图像信息，开始将聚焦透镜(第三透镜单元704)从作为摄像面相位差AF的结果而获得的对焦位置驱动至与该对焦位置相隔预定距离范围的位置。之后，在步骤S306，照相机微计算机725进行用于将帧速率切换到高速帧速率的切换处理，以便以高速进行对比度AF控制。当照相机微计算机725在步骤S304确定在帧速率切换前获得的最新图像信息的可靠性高时，照相机微计算机725切换帧速率，同时将聚焦透镜移动到由图像信息获得的位置。聚焦透镜被移动到的位置(基于图像信息而获得的、与对焦位置相隔预定距离范围的位置)，对应于通过在步骤S308要进行的对比度AF而开始扫描的位置。当预先已知近似的对焦位置时，通过从估计的对焦位置的周边开始扫描操作，而不是在聚焦透镜的整个可移动范围内进行扫描操作，能够缩短AF时间段。在该实施例中，预定距离范围被设置为通过实验或凭经验获得的值，使得当在基于图像信息获得的对焦位置的周边进行扫描操作时，能够满意地检测出对比度评价值的峰值。虽然在帧速率切换期间，不能获得来自摄像元件722的输出信号，但是在该实施例中，通过使用在帧速率切换之前获得的图像信息，而将聚焦透镜驱动至扫描开始位置。通过进行该控制，使得能够将聚焦透镜驱动至基于通过摄像面相位差AF确定的对焦位置的扫描开始位置，而不必等待帧速率切换完成，因此，能够缩短焦点检测所需的时间段。
[0104]在步骤S307，照相机微计算机725控制摄像元件驱动电路723以高速帧速率驱动摄像元件722。此时，以高速帧速率，在显示器726上显示由图像处理电路724处理过的图像。随后，在步骤S308，对比度焦点检测单元730以高速帧速率，来进行对比度方法的焦点检测。在这种情形下，照相机微计算机725进行在获得对比度评价值的同时移动聚焦透镜的扫描操作。如上所述，基于使用在帧速率切换之前获得的图像信息而获得的对焦位置，来确定扫描操作的开始位置。基于扫描的结果，聚焦透镜被移动到对比度评价值达到峰值的位置，然后，AF处理完成。
[0105]如上所述，当进行聚焦控制时，照相机微计算机725把摄像元件722的帧速率，从低速帧速率改变为高速帧速率。在这种情况下，当通过摄像面相位差AF而确定的图像信息(焦点检测信号)的可靠性高时，照相机微计算机725基于该图像信息，来确定聚焦控制的扫描开始位置。之后，照相机微计算机725在进行帧速率切换的同时，将聚焦透镜驱动至扫描开始位置。
[0106]根据图8的流程图，在焦点检测开始时，照相机微计算机725基于在不使用对比度评价值的情况下获得的焦点检测结果(在该实施例中为摄像面相位差AF的输出结果)，开始将聚焦透镜驱动至扫描开始位置。照相机微计算机725与聚焦透镜的驱动并行地，将低速帧速率切换到高速帧速率。这使得能够进行高速且平稳的聚焦控制。
[0107]在某些情况下，可以在向基于通过摄像面相位差AF确定的对焦位置而获得的扫描开始位置、驱动聚焦透镜的同时，将低速帧速率切换到高速帧速率。在这些情况下，该实施例使得无需停止聚焦透镜的驱动，就能够转变到对比度AF的聚焦控制。这使得能够以更高的速度进行更平稳的聚焦控制。
[0108][第四实施例]
[0109]接下来，将参照图13，来描述本发明的第四实施例中的摄像装置的结构。图13是例示该实施例中的摄像装置(摄像系统)的结构的框图。与图7中所示的第三实施例的摄像装置的不同点在于，图13中所示的该实施例的摄像装置未配设摄像面相位差焦点检测单元729。由于其他结构与第三实施例的摄像装置的结构相同，所以将省略重复的描述。
[0110]照相机微计算机725及对比度焦点检测单元730进行上述的扫描操作，以检测对比度评价值达到峰值的聚焦透镜的位置，进而进行聚焦控制。由于对比度AF控制的性质，当在聚焦控制开始时、聚焦透镜位于对比度评价值的峰值附近的位置时，需要聚焦透镜一度离开峰值附近的位置，以便检测峰值。使聚焦透镜离开对比度评价值的峰值位置的控制，是不需要对比度评价值的控制。该实施例涉及在该控制期间切换帧速率的控制。
[0111]接下来，将参照图14描述该实施例中的摄像装置的控制。图14是例示该实施例中的摄像装置的控制的流程图。在此，将描述通过对AF开始按钮的操作而触发的一系列操作，其中，在AF开始按钮被操作之前，在以低速帧速率驱动摄像元件722的情况下显示实时浏览图像的状态下时，进行所述的对AF开始按钮的操作。主要由对比度焦点检测单元730或摄像元件驱动电路723，基于照相机微计算机725的命令(指令)来进行图14的各步骤。
[0112]首先，在步骤S801，当AF开始按钮(操作SW727)未被用户操作时，照相机微计算机725控制摄像元件驱动电路723以低速帧速率驱动摄像元件722。在这种情形下，以低速帧速率，在显示器726上显示由图像处理电路724处理过的图像(实时浏览显示)。
[0113]随后，在步骤S802，照相机微计算机725确定用户是否操作了 AF开始按钮(SW727)。当照相机微计算机725确定AF开始按钮未被操作时，照相机微计算机725重复步骤S802。另一方面，当照相机微计算机725确定AF开始按钮被操作时，流程进入到步骤S803。照相机微计算机725继续获得对比度评价值，直到AF开始按钮被操作为止。
[0114]之后，在步骤S803，照相机微计算机725确定聚焦透镜(第三透镜单元704)是否位于近对焦位置(near in-focus posit1n)(进行近对焦位置确定)。例如，当最新的对比度评价值高于预定的阈值时，照相机微计算机725确定聚焦透镜位于近对焦位置。当照相机微计算机725在步骤S803确定聚焦透镜未位于近对焦位置时，流程进入到步骤S805。另一方面，当照相机微计算机725确定聚焦透镜位于近对焦位置时，流程进入到步骤S804。
[0115]当照相机微计算机725在步骤S803确定聚焦透镜位于近对焦位置时，照相机微计算机725在步骤S804开始驱动聚焦透镜，以将聚焦透镜移动到与近对焦位置相隔预定距离范围的位置。
[0116]在步骤S805，照相机微计算机725进行用于将帧速率切换到高速帧速率的切换处理，从而以高速进行对比度AF控制。当照相机微计算机725在步骤S803确定聚焦透镜位于近对焦位置时，照相机微计算机725切换帧速率，同时将聚焦透镜移动到与近对焦位置相隔预定距离范围的位置。聚焦透镜被移动到的位置(与近对焦位置相隔预定距离范围的位置)，对应于通过在步骤S807要进行的对比度AF而开始扫描的位置。在该实施例中，预定距离范围被设置为通过实验或凭经验获得的值，使得当在对焦位置的周边进行扫描操作时，能够满意地检测出对比度评价值的峰值。虽然在帧速率切换期间，不能获得来自摄像元件722的输出信号，但是在该实施例中，基于在进行帧速率切换之前获得的对比度评价值，而确定聚焦透镜是否位于近对焦位置。当照相机微计算机725确定聚焦透镜位于近对焦位置时，照相机微计算机725将聚焦透镜驱动到与近对焦位置相隔预定距离范围的位置，使得能够检测出对比度评价值的峰值。通过进行该控制，使得能够将聚焦透镜从被确定为位于对焦位置附近的位置，移动到扫描器开始位置，而不必等待帧速率切换完成，因此，能够缩短焦点检测所需的时间段。
[0117]随后，在步骤S806，照相机微计算机725控制摄像元件驱动电路723以高速帧速率驱动摄像元件722。在这种情形下，以高速帧速率，在显示器726上显示由图像处理电路724处理过的图像。随后，在步骤S807，对比度焦点检测单元730以高速帧速率，来进行对比度方法的焦点检测。在该焦点检测中，照相机微计算机725进行在获得对比度评价值的同时移动聚焦透镜的扫描操作。如上所述，基于在帧速率切换之前被确定为位于对焦位置附近的位置，来确定扫描操作的开始位置。基于扫描的结果，聚焦透镜被移动到对比度评价值达到峰值的位置，然后AF处理完成。
[0118]如上所述，照相机微计算机725在自身要进行聚焦控制时，确定聚焦透镜是否位于近对焦位置。当照相机微计算机725确定聚焦透镜位于近对焦位置时，照相机微计算机725从近对焦位置移动聚焦透镜，同时将摄像元件722的帧速率从低速帧速率切换到高速帧速率。当例如对比度评价值高于预定的阈值时，照相机微计算机725确定聚焦透镜位于近对焦位置。
[0119]根据图14的流程图，在焦点检测的开始，照相机微计算机725在不使用基于对比度评价值获得的焦点评价值的情况下，开始驱动聚焦透镜。然后，照相机微计算机725在驱动聚焦透镜的同时，将帧速率从低速帧速率切换到高速帧速率。这使得能够进行高速的焦点检测控制。
[0120][其他实施方式]
[0121]另外，可以通过读出并执行记录在存储介质(例如，非临时性计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令、以执行本发明的上述实施例中的一个或更多实施例的功能的系统或装置的计算机，来实现本发明的各实施例，并且，可以利用由通过例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令、以执行上述实施例中的一个或更多实施例的功能的系统或装置的计算机来执行的方法，来实现本发明的各实施例。所述计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其他电路中的一者或更多，并且可以包括独立计算机或独立计算机处理器的网络。所述计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。所述存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)?)、闪存设备、存储卡等中的一者或更多。
[0122]第一及第二实施例能够提供一种能够在消耗电流及温度上升被抑制的情况下进行高速拍摄的摄像装置，以及该摄像装置的控制方法。第三及第四实施例能够提供一种能够在进行高速焦点检测的同时显示所需实时浏览的摄像装置，以及该摄像装置的控制方法。
[0123]虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使所述范围涵盖所有的此类变形以及等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种摄像装置，该摄像装置包括: 摄像单元，其用于对光学图像进行光电转换；以及 控制单元，其用于基于从所述摄像单元输出的信号来控制聚焦透镜的驱动，并且用于控制用来驱动所述摄像单元的帧速率， 该摄像装置的特征在于， 所述控制单元基于从以第一帧速率驱动的所述摄像单元输出的信号，来检测对焦位置，并且 所述控制单元在进行用来将所述聚焦透镜驱动至所述对焦位置的第一操作的同时，将所述摄像单元的帧速率切换到低于所述第一帧速率的第二帧速率。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，该摄像装置还包括测光单元，该测光单元用于基于从所述摄像单元输出的信号进行测光处理， 该摄像装置的特征在于，所述测光单元在所述第一操作进行的同时进行所述测光处理。
3.根据权利要求2所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述测光单元在所述控制单元将所述摄像单元的帧速率切换到所述第二帧速率之后，进行所述测光处理。
4.根据权利要求2所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述控制单元基于所述测光单元的所述测光处理的结果，进行用来拍摄静止图像的曝光控制。
5.根据权利要求2所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述控制单元在完成所述第一操作以及所述测光单元的所述测光处理之后，准许拍摄处理。
6.根据权利要求2所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述测光单元基于与用来检测所述对焦位置的焦点检测区域相对应的信号，来进行所述测光处理。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任何一项所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述控制单元以所述第二帧速率驱动所述摄像单元，直到进行了指示聚焦的预定操作为止，并且响应于所述预定操作，将所述摄像单元的帧速率切换到所述第一帧速率。
8.根据权利要求1至权利要求6中的任何一项所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述控制单元在移动所述聚焦透镜的同时，基于从所述摄像单元输出的信号获得焦点信号，并且检测该焦点信号的峰值，以检测所述对焦位置。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，该摄像装置还包括测光单元，该测光单元用于基于从所述摄像单元输出的信号进行测光处理， 该摄像装置的特征在于，所述测光单元在所述第一操作完成之后进行所述测光处理。
10.根据权利要求9所述的摄像装置， 该摄像装置的特征在于，所述测光单元在所述控制单元将所述摄像单元的帧速率切换到所述第二帧速率之后，进行所述测光处理。
11.一种摄像装置的控制方法，该控制方法包括以下步骤: 在摄像单元中对光学图像进行光电转换； 基于从以第一帧速率驱动的所述摄像单元输出的信号，来检测对焦位置； 进行用来将所述聚焦透镜驱动至所述对焦位置的第一操作；以及在进行所述第一操作的同时，将所述摄像单元的帧速率切换到低于所述第一帧速率的第二帧速率。
【文档编号】H04N5/232GK104135607SQ201410174459
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2013年5月1日
【发明者】上坂天志, 井上浩二 申请人:佳能株式会社