[发明专利]摄像设备及其方法、镜头设备及其方法和摄像系统

说明书

技术领域

本发明涉及适合用在具有可更换镜头单元的诸如摄像机等的摄像设备中的自动焦点调节技术。

背景技术

近年来，如下的摄像机用AF(自动调焦)装置已成为主流，其中这些AF装置通过根据摄像信号检测图像的清晰度来确定AF评价值，并且使调焦透镜移动至AF评价值变为最高的位置，由此进行焦点调节。以下将上述方法称为“TVAF方法”。作为TVAF评价值，通常使用利用预定频带的带通滤波器所提取的视频图像信号的高频成分水平。在利用摄像系统拍摄被摄体的情况下，如图2A所示，TVAF评价值随着调焦透镜逐渐聚焦而增大并且在聚焦点处达到最大。换句话说，图2A示出聚焦程度随着远离聚焦点而变低。图2B示出用于基于调焦透镜以微小间隔振动时获得的TVAF评价值的变化来判断聚焦方向的操作(以下称为“往复运动操作”)。在该往复运动操作中，该透镜的运动对拍摄画面的影响并不明显，因而该往复运动操作特别适用于拍摄运动图像的照相机。“往复运动操作”还被称为“摆动操作”。

另一方面，在可更换镜头系统的情况下，在所使用的一些镜头单元中，在进行往复运动操作时图像倍率变化大，由此调焦透镜的运动对拍摄画面的影响可能明显。日本特开2010-271697公开了具有可更换镜头单元的自动焦点调节型摄像机中所使用的设备，其中该设备将与图像倍率变化有关的信息从镜头单元传递至照相机单元，由此限制往复运动操作期间的振动振幅。

在日本特开2010-271697公开的设备所进行的AF操作中，响应于图像倍率变化来限制振动振幅，因而往复运动操作所获得的TVAF评价值之间的差减小。结果，在用于生成TVAF评价值的S/N(信噪)比下降的情况下，方向检测精度下降。

此外，在镜头可更换型摄像设备中所进行的自动调焦(AF)控制中，如日本专利3943609所公开的那样，摄像设备(照相机本体)生成表示视频图像的对比度状态(即，摄像光学系统的焦点状态)的焦点信号。一般地，使可更换镜头(镜头单元)基于从照相机本体获取到的焦点信号来移动调焦透镜，由此进行AF控制。

在使用焦点信号的AF控制中，通过调焦透镜在近方向和无限远方向上进行微小量的往返驱动(以下称为“微小振动”)来检测焦点信号的增减，从而判断作为焦点信号增加的调焦透镜的移动方向的聚焦方向。然后，调焦透镜的微小振动的中心位置(以下称为“振动中心”)在聚焦方向上移动。在振动中心向着聚焦方向的移动重复了预定次数的情况下，判断为该方向是真的聚焦方向，并且通过使调焦透镜以恒定速度在聚焦方向上移动来搜索焦点信号最大的调焦位置。将该操作称为AF控制期间的“爬山驱动”。该“爬山驱动”还被称为“爬峰驱动”。在聚焦位置附近再次进行调焦透镜的微小振动，由此判断调焦透镜是否处于聚焦状态。

在这种情况下，由于照相机本体生成符合所安装的镜头单元的特性的焦点信号并且利用该镜头单元进行AF控制，因此利用照相机本体和镜头单元的组合来确定通过AF控制进行聚焦的精度。

然而，近年来，设置在照相机本体侧的诸如CMOS传感器等的摄像元件的像素数已急剧增加。由于焦深在像素间距精细的摄像元件中较浅，因此根据该新近趋势需要提高聚焦的精度。

然而，作为用于使调焦透镜移动的致动器，一般经常使用驱动分辨率受到限制的步进马达等。因而，调焦透镜的位置控制分辨率也受到限制。在这种情况下，在针对像素间距精细的摄像元件的浅焦深而在聚焦位置附近进行调焦透镜的微小振动(还包括振动中心的移动)的情况下，发生摄像元件所拍摄的图像接近或远离聚焦状态的调焦波动。

图27示出爬山驱动期间的调焦透镜的运动，其中在横轴上标绘调焦透镜位置(调焦位置)并且在纵轴上标绘焦点信号值。该焦点信号随着其接近聚焦位置而形成值增大的钟形状。在爬山驱动期间，调焦透镜以恒定速度向着焦点信号值为最大(峰值)的聚焦位置移动，从而搜索该聚焦位置。

对于图27的A所示的调焦透镜的移动，焦点信号超过其峰值而开始减少，因而判断为调焦透镜已通过其聚焦位置，由此结束爬山驱动。然后，调焦透镜返回至焦点信号到达其峰值的位置，由此开始微小振动。另一方面，对于图27的B所示的调焦透镜的移动，焦点信号在没有到达其峰值的情况下开始减少，因而判断为已将不适当方向设置为聚焦方向并且使调焦透镜的移动方向反转由此继续爬山驱动。在利用爬山驱动检测到焦点信号值到达其峰值的聚焦位置之后的微小振动中，进行关于调焦透镜位置是否落在图27中示出的阴影区域所表示的焦深的范围内的聚焦判断。在调焦透镜处于聚焦的情况下，调焦透镜停止并且AF控制结束。