[發明專利]攝像設備及其方法、鏡頭設備及其方法和攝像系統

有效

• 申請號: 201210589718.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103209297A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 保田仁志;友定俊彥
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G02B7/38;G03B13/36
• 代理公司: 北京魏啟學律師事務所 11398
• 代理人: 魏啟學

技術領域

本發明涉及適合用在具有可更換鏡頭單元的諸如攝像機等的攝像設備中的自動焦點調節技術。

背景技術

近年來，如下的攝像機用AF(自動調焦)裝置已成為主流，其中這些AF裝置通過根據攝像信號檢測圖像的清晰度來確定AF評價值，并且使調焦透鏡移動至AF評價值變為最高的位置，由此進行焦點調節。以下將上述方法稱為“TVAF方法”。作為TVAF評價值，通常使用利用預定頻帶的帶通濾波器所提取的視頻圖像信號的高頻成分水平。在利用攝像系統拍攝被攝體的情況下，如圖2A所示，TVAF評價值隨著調焦透鏡逐漸聚焦而增大并且在聚焦點處達到最大。換句話說，圖2A示出聚焦程度隨著遠離聚焦點而變低。圖2B示出用于基于調焦透鏡以微小間隔振動時獲得的TVAF評價值的變化來判斷聚焦方向的操作(以下稱為“往復運動操作”)。在該往復運動操作中，該透鏡的運動對拍攝畫面的影響并不明顯，因而該往復運動操作特別適用于拍攝運動圖像的照相機。“往復運動操作”還被稱為“擺動操作”。

另一方面，在可更換鏡頭系統的情況下，在所使用的一些鏡頭單元中，在進行往復運動操作時圖像倍率變化大，由此調焦透鏡的運動對拍攝畫面的影響可能明顯。日本特開2010-271697公開了具有可更換鏡頭單元的自動焦點調節型攝像機中所使用的設備，其中該設備將與圖像倍率變化有關的信息從鏡頭單元傳遞至照相機單元，由此限制往復運動操作期間的振動振幅。

在日本特開2010-271697公開的設備所進行的AF操作中，響應于圖像倍率變化來限制振動振幅，因而往復運動操作所獲得的TVAF評價值之間的差減小。結果，在用于生成TVAF評價值的S/N(信噪)比下降的情況下，方向檢測精度下降。

此外，在鏡頭可更換型攝像設備中所進行的自動調焦(AF)控制中，如日本專利3943609所公開的那樣，攝像設備(照相機本體)生成表示視頻圖像的對比度狀態(即，攝像光學系統的焦點狀態)的焦點信號。一般地，使可更換鏡頭(鏡頭單元)基于從照相機本體獲取到的焦點信號來移動調焦透鏡，由此進行AF控制。

在使用焦點信號的AF控制中，通過調焦透鏡在近方向和無限遠方向上進行微小量的往返驅動(以下稱為“微小振動”)來檢測焦點信號的增減，從而判斷作為焦點信號增加的調焦透鏡的移動方向的聚焦方向。然后，調焦透鏡的微小振動的中心位置(以下稱為“振動中心”)在聚焦方向上移動。在振動中心向著聚焦方向的移動重復了預定次數的情況下，判斷為該方向是真的聚焦方向，并且通過使調焦透鏡以恒定速度在聚焦方向上移動來搜索焦點信號最大的調焦位置。將該操作稱為AF控制期間的“爬山驅動”。該“爬山驅動”還被稱為“爬峰驅動”。在聚焦位置附近再次進行調焦透鏡的微小振動，由此判斷調焦透鏡是否處于聚焦狀態。

在這種情況下，由于照相機本體生成符合所安裝的鏡頭單元的特性的焦點信號并且利用該鏡頭單元進行AF控制，因此利用照相機本體和鏡頭單元的組合來確定通過AF控制進行聚焦的精度。

然而，近年來，設置在照相機本體側的諸如CMOS傳感器等的攝像元件的像素數已急劇增加。由于焦深在像素間距精細的攝像元件中較淺，因此根據該新近趨勢需要提高聚焦的精度。

然而，作為用于使調焦透鏡移動的致動器，一般經常使用驅動分辨率受到限制的步進馬達等。因而，調焦透鏡的位置控制分辨率也受到限制。在這種情況下，在針對像素間距精細的攝像元件的淺焦深而在聚焦位置附近進行調焦透鏡的微小振動(還包括振動中心的移動)的情況下，發生攝像元件所拍攝的圖像接近或遠離聚焦狀態的調焦波動。

圖27示出爬山驅動期間的調焦透鏡的運動，其中在橫軸上標繪調焦透鏡位置(調焦位置)并且在縱軸上標繪焦點信號值。該焦點信號隨著其接近聚焦位置而形成值增大的鐘形狀。在爬山驅動期間，調焦透鏡以恒定速度向著焦點信號值為最大(峰值)的聚焦位置移動，從而搜索該聚焦位置。

對于圖27的A所示的調焦透鏡的移動，焦點信號超過其峰值而開始減少，因而判斷為調焦透鏡已通過其聚焦位置，由此結束爬山驅動。然后，調焦透鏡返回至焦點信號到達其峰值的位置，由此開始微小振動。另一方面，對于圖27的B所示的調焦透鏡的移動，焦點信號在沒有到達其峰值的情況下開始減少，因而判斷為已將不適當方向設置為聚焦方向并且使調焦透鏡的移動方向反轉由此繼續爬山驅動。在利用爬山驅動檢測到焦點信號值到達其峰值的聚焦位置之后的微小振動中，進行關于調焦透鏡位置是否落在圖27中示出的陰影區域所表示的焦深的范圍內的聚焦判斷。在調焦透鏡處于聚焦的情況下，調焦透鏡停止并且AF控制結束。