摄像装置及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及摄像机等摄像装置及其控制方法。
背景技术
图7为示出现有的摄像装置的概略系统构成的框图。
在图7中，现有的摄像装置具有：固定的第一透镜群101；进行变焦的变焦透镜群102；光圈103；固定的第二透镜群104；兼备焦点调节功能和校正变焦引起的焦面的移动的所谓的补偿功能透镜群(以下称其为“焦点补偿透镜”)105；摄像元件(CCD(电荷耦合器件))106；作为变焦透镜群102的驱动源的变焦驱动源110；作为焦点补偿透镜105的驱动源的聚焦驱动源111；以及对CCD106的输出进行放大地CDS(相关二重抽样)/AGC(自动增益控制)电路107。
摄像机信号处理电路108，将来自CDS/AGC电路107的输出信号变换为与记录装置109及具有显示功能的监视装置115相对应的信号。记录装置109，记录运动图像和静止图像，作为记录媒体使用磁带及半导体存储器。
CCD106的输出信号通过AF(自动聚焦)门112。AF门112，从整个画面中设定抽取最适于合焦的信号的范围。此门的大小是可变的，并且也有设置多个的场合。
AF信号处理电路113，抽取用于焦点检测的高频分量、低频分量及辉度差分量(视频信号的辉度级的最大值和最小值的差分)。
摄像机/AF微处理器114，在根据AF信号处理电路113的输出信号对变焦驱动源110及聚焦驱动源111进行控制的同时，对变焦开关116进行控制及对摄像机信号处理电路108的输出信号进行控制。
在如图7所示的构成的摄像装置中，AF微处理器114，通过使焦点补偿透镜105移动进行自动焦点调节而使AF信号处理电路113的输出信号水平最大。
下面对AF的动作予以说明。
摄像机的自动聚焦装置主要使用TV信号AF方式。所谓的TV信号AF方式是一种从利用摄像元件等将被摄体像经光电变换而得到的视频信号中检测画面的清晰度(锐利度)，通过移动控制聚焦透镜进行焦点调节使该值，即AF评价值，最大的方式。
作为AF评价值，一般使用借助只容许某一频带通过的带通滤波器抽取的视频信号的高频分量。对被摄体进行摄像所得到的视频信号的高频分量，通常，如图8所示，其AF评价值为最大的点为合焦点。
下面利用图9的流程图对利用摄像机/AF微处理器114对运动图像摄像时的AF控制进行说明。
在图9中，在开始运动图像AF处理时，首先，对焦点补偿透镜105进行微小驱动(步骤S101)。
之后，判别利用该微小驱动是否已达到合焦(步骤S102)。在其结果为未达到合焦时，判别是否可以判别利用该微小驱动时的合焦方向(步骤S103)。在其结果为不能判别合焦方向时，就返回到步骤S101，另一方面，在可以判别合焦方向时，就利用梯级驱动使焦点补偿透镜105向AF评价值大的方向高速移动(步骤S104)。
之后，判别利用梯级驱动是否使AF评价值越过峰值(步骤S105)。在其结果为未越过峰值时，就返回到步骤S104，继续梯级驱动，另一方面，在越过峰值时，就向反方向驱动梯级驱动中的焦点补偿透镜105以使AF评价值返回峰值(步骤S106)。于是，判别AF评价值是否达到峰值(步骤S107)。在其结果为未达到峰值时，就返回到步骤S106，继续返回AF评价值的峰值的动作，另一方面，在达到峰值时，就返回到步骤S101，利用对焦点补偿透镜105的微小驱动，搜索下一个运动图像的合焦位置。
当在步骤S102中判别为合焦时，就使焦点补偿透镜105停止(步骤S108)，将合焦时的AF评价值进行存储(步骤S109)，取得AF评价值(步骤S110)，进入再启动判定的处理。将在步骤S109中存放的前一次的AF评价值与在步骤S110中取得的此次的AF评价值进行比较，并在差值大于等于规定水平时，就判定为需要再启动(步骤S111)。在其结果判定为需要再启动时，就返回到步骤S101，重新开始微小驱动动作，另一方面，在判定为不需要再启动时，就维持焦点补偿透镜105为停止状态原样不变(步骤S112)，并为了与以后的运动图像相对应，返回到步骤S110，继续再启动判定处理。
如上所述，摄像机/AF微处理器114，在反复进行再启动判定→微小驱动→梯级驱动→微小驱动→再启动判定的同时，通过对焦点补偿透镜105进行驱动控制，将AF评价值控制为永远最大。
另外，作为在利用银盐胶片的单反像机中使用很多的方式有相位差检测方式。相位差检测方式，对通过摄影透镜的出射光瞳的光束进行二分割，利用一组焦点检测用传感器分别接受二分割光束，通过检测根据该受光量输出的信号的偏离量，即两光束的分割方向的相对位置偏离量，直接求出摄影透镜在聚焦方向上的偏离量。所以，通过利用焦点检测用传感器进行一次累积动作时，可以获得聚集偏离量和方向，可以进行高速焦点调节动作。但是，为了对通过摄影透镜的出射光瞳的光束进行二分割，获得与各个光束相对应的信号，一般设置焦点检测用的光学系统和传感器两个系统。
在使用外部测距传感器的AF方式中，作为被动方式，存在利用图10及图11所示的原理的方法。外部测距传感器，具有第一及第二两个光路，分别具有成像透镜和受光元件阵列。从各受光元件阵列读出通过第一及第二光路成像的两个被摄体信号，通过运算计算两个信号的相关性。通过计算要使一个被摄体信号移动多少个像素才能使两个信号的相关性最大，可以根据此运算计算出的偏离量，借助三角测量的原理，取得测距信息。
此运算原理，首先如图11所示，计算使相关性成为最大的偏离量X，其次如图10所示，从已知的焦点距离f和两个光路光学系统间的距离B，通过比例计算，计算出到被摄体的距离。
另外，作为主动方式，存在使用超声波传感器测定传播速度的方式及使用在袖珍像机广泛使用的红外线传感器进行三角测量的方式。
此外，提出了将外部测距方式或相位差检测方式和TV信号AF方式组合的自动聚焦装置(比如，参照日本专利特开平5-64056号公报及日本专利特开2002-258147号公报)。此自动聚焦装置，利用相位差检测方式，计算出到合焦位置的距离和方向，使透镜移动到合焦位置，利用TV信号AF方式进行聚集偏离的校正。在TV信号AF方式和外部测距方式组合使用的方法中，在TV信号AF方式的梯级动作中，在具有使用距离信息时可以瞬时判断合焦方向的优点的同时，还具有在在梯级动作中确认被摄体距离的同时，使聚焦透镜在合焦方向上移动的优点。这样一来，在利用有效活用距离信息可使高速合焦动作成为可能的同时，可以利用以TV信号AF方式所得到的AF评价值产生的AF动作达到高精度的合焦。
然而，在具备兼用TV信号AF方式和外部测距方式的自动聚焦装置中，迄今为止关于外部测距传感器的功耗尚未研究过。
在TV信号AF方式的梯级动作中，利用距离信息非常有效，在合焦附近只利用TV信号AF方式的AF评价值就可以实现充分高精度的合焦动作，不一定需要距离信息。另外，在从广角向远摄方向变焦时，凸轮轨迹分散，只利用TV信号AF方式的AF评价值，因为由于视角变化的影响很难正确继续把握被摄体距离，所以利用距离信息是有效的。反之，在变焦是从远摄向广角方向改变时，凸轮轨迹收敛，如果在变焦开始时可以合焦的话，则由于通过追随在该时点确定的凸轮轨迹在变焦中也很容易维持合焦，不一定需要距离信息。
这样，不一定需要距离信息的场合，比如，为合焦时，为只利用AF评价值就可以进行合焦确认动作时以及从远摄向广角方向变焦时。反之，需要距离信息的场合，比如，为在电源刚一接通时，为刚一从MF(手动聚焦)切换到AF时，检索AF评价值的极大方向时，AF评价值的变动大时以及从广角向远摄方向变焦时。
在一直对外部测距单元供电时，即使是如上所述不一定需要距离信息时，距离传感器(测距传感器)也会无谓地耗电。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种在利用距离信息提高AF/变焦性能的同时，可以尽可能地抑制功耗的摄像装置及其控制方法。
为达到上述目的，根据本发明的第一方面提供一种摄像装置，其构成包括：聚焦透镜；从经过聚焦透镜形成的光学像输出视频信号的信号处理装置；驱动聚焦透镜的透镜驱动装置；从信号处理装置所输出的视频信号检测焦点信号的第一检测装置；检测来自被摄体的两个像信号的第二检测装置；根据第一和第二检测装置的检测结果进行焦点调整的焦点调整装置；判别摄像装置的摄影状态及动作状态的状态判别装置；根据状态判别装置所判别的状态来控制对第二检测装置的供电的电源控制装置。
优选是状态判别装置根据第一检测装置的检测结果判别动作状态。
更优选是状态判别装置判别操作者的操作的摄影状态。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为合焦状态时，切断对第二检测装置的供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为合焦确认状态时，切断对第二检测装置的供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为焦点信号极大方向检索状态时，对第二检测装置供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为焦点信号的变化是大幅度状态时，对第二检测装置供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为主电源刚刚接通时，对第二检测装置供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为刚刚从聚焦手动调整切换为自动调整时，对第二检测装置供电。
更优选是电源控制装置，在状态判别装置判别为从广角到远摄的变焦操作状态时，对第二检测装置供电。
为达到上述目的，根据本发明的第二方面提供一种摄像装置的控制方法，该摄像装置的构成包括：聚焦透镜；从经过聚焦透镜形成的光学像输出视频信号的信号处理装置；驱动聚焦透镜的透镜驱动装置；从信号处理装置所输出的视频信号检测焦点信号的第一检测装置；检测来自被摄体的两个像信号的第二检测装置；根据第一及第二检测装置的检测结果进行焦点调整的焦点调整装置；该控制方法包含判别摄像装置的摄影状态及动作状态的状态判别步骤；以及根据状态判别步骤所判别的状态来控制对第二检测装置的供电的电源控制步骤。
从下面结合附图的详细描述，很容易了解本发明的上述及其他目的、特点、方面和优点。
【附图说明】
图1为示出本发明的实施方式1的摄像装置的概略系统构成的框图。
图2为示出根据操作者的操作的摄影状态(主电源的接通/断开及AF/MF的切换)，控制对外部测距单元的供电的供电处理的算法的流程图。
图3示出在AF处理动作时，控制对外部测距单元的供电的供电控制处理的算法的流程图。
图4为示出凸轮轨迹数据的一例的示图。
图5为示出本发明的实施方式2的摄像装置执行的在变焦动作时的供电控制处理的算法的流程图。
图6为用来说明从广角向远摄变焦时的凸轮轨迹追随方法的一例的示图。
图7为示出现有的摄像装置的概略系统构成的框图。
图8为示出现有的TV信号AF方式的自动聚焦的原理的曲线图。
图9为示出现有的运动图像摄影时AF控制处理的算法的流程图。
图10为现有的三角测量的原理图。
图11为现有的相关性运算的原理图。
图12为说明至被摄体的距离的计算方法的示图。
【具体实施方式】
下面根据附图对本发明的实施方式予以详细说明。
图1为示出本发明的实施方式1的摄像装置的概略系统构成的框图。同图中，对于与图7的构成要素相同的构成要素赋予同一符号，其说明则省略。
在图1中，本实施方式的摄像装置具有外部测距单元126和控制对外部测距单元126的供电的电源控制电路127。
作为外部测距单元的AF方式，如前所述，历来使用的有主动方式及被动方式等，外部测距单元126测定至被摄体的距离，输出该距离信息。AF微处理器114，比较来自外部测距单元126的输出结果和在现在的变焦透镜群102和焦点补偿透镜105的透镜位置合焦的距离信息而算出偏离量及偏离方向。
下面对如上构成的摄像装置执行的控制处理予以说明。
图2为示出根据操作者的操作的摄影状态(主电源的接通/断开及AF/MF的切换)，控制对外部测距单元的供电的供电处理的算法的流程图。图3示出在AF处理动作时，控制对外部测距单元的供电的供电控制处理的算法的流程图。
首先对图2的算法予以说明。
在同图中，首先，在步骤S1中，在操作者使主电源接通时，在对本实施方式的摄像装置进行供电的同时，也对外部测距单元126进行供电。由此，外部测距单元126，取得被摄体的距离信息。
之后，在步骤S2中，判别聚焦动作是AF模式还是MF模式，并且在MF模式时，进入到步骤S4，而在AF模式时，进入到步骤S3。
在步骤S3中，判断是否是刚刚从MF切换到AF后，在是刚刚切换后时，就进入到步骤S4，在不是刚刚切换时，则进入到步骤S6。
在步骤S4中，因为是刚刚切换到AF后的模式，使供给电源控制电路127的信号接通来向外部测距单元126的供电，以便可以取得被摄体距离信息。
在步骤S5中，因为是不需要被摄体距离信息的MF模式，使供给电源控制电路127的信号断开而切断向外部测距单元126的供电。
之后，在步骤S6中，判别主电源是否断开，在不是断开时，返回到步骤S2，重复上述的处理，在是断开时，本处理结束。
另外，上述一系列处理，是在一直对操作者的操作状态进行监视并以与垂直同步的周期重复进行的。
这样，因为在AF模式中在主电源接通时，以及在刚刚从MF模式切换到AF模式后时，可以向外部测距单元126供电，可取得被摄体距离信息并在AF动作中利用，从而使高速AF动作成为可能。
之后，对图3的AF处理的算法予以说明。图3的AF处理，是在操作者在AF模式中使主电源接通时或从MF模式切换到AF模式时，在图2的步骤S4之后进行的处理，并在AF模式的状态中反复执行。
在图3中，首先，在步骤S11中，判别从现在的透镜位置推定的被摄体距离和从外部测距单元126检测的被摄体距离信息的距离差是否大于规定的阈值X。在距离差大于规定的阈值X时，就进入到步骤S14，而在小于时，则进入到步骤S12。
在步骤S12中，在使焦点补偿透镜105在AF评价值增加方向(峰值方向)移动规定量之后，在步骤S13中，判别焦点补偿透镜105是否在同一方向移动了规定次数。此时，在焦点补偿透镜105移动了时，就进入到步骤S14，而在未移动时，则返回到步骤S12。
在步骤S14中，在确认上述距离差的同时，使焦点补偿透镜105移动到AF评价值的峰值位置。
之后，在步骤S15中，判断AF评价值的峰值位置和由上述外部测距单元126检测到的被摄体距离信息的距离差，在距离差为“0”时，就确定为合焦而进入到步骤S20，而不是“0”时，则进入到步骤S16。
在步骤S16中，判别距离差是否大于规定的阈值A，在距离差大于规定的阈值A时，就返回到步骤S11重复上述的处理，而在小于等于阈值A时，则进入到步骤S17。
在步骤S17中，判断焦点补偿透镜105是否在由上述外部测距单元126检测到的被摄体距离的合焦附近，并且将发送到电源控制电路127的信号断开而切断对外部测距单元126的供电，以便不使用距离数据只利用TV信号AF方式进行合焦动作。
之后，在步骤S18中，对焦点补偿透镜105进行微小驱动，进行用来检测作为如上述图8所示的AF评价值峰值的评价值的顶部(峰)的合焦确认动作。在步骤S19中，判别是否可以确定合焦位置，在可以确定合焦时，就进入到步骤S20，而在不能确定合焦时，则返回到步骤S18。
在步骤S20中，在使焦点补偿透镜105在确定合焦位置处停止之后，在步骤S21中，使供给电源控制电路127的信号断开而切断对外部测距单元126的电源。于是，在步骤S22中，判别AF评价值的变动是否大于规定值，在变动大于规定值时，就进入到步骤S23，而在变动小时，则返回到步骤S20。
在步骤S23中，判断AF评价值变动大，被摄体距离改变，并且在使供给电源控制电路127的信号接通而向外部测距单元126供电之后，返回到步骤S11，再启动焦点补偿透镜105重复进行处理。
这样，根据本实施方式，在成为合焦状态时(步骤S19中的YES)及成为合焦确认状态时(步骤S16中的YES)，切断对外部测距单元126的供电，削减外部测距单元126的功耗。另外，在AF评价值的峰值搜索(步骤S11)及AF评价值的变动大时(步骤S22中的YES)，通过对外部测距单元126供电，可取得被摄体距离信息并在AF动作中利用，从而使高速AF动作成为可能。
下面对本发明的实施方式2的摄像装置予以说明。本实施方式的摄像装置的系统构成使用上述实施方式1的摄像装置的系统构成，即使用保持原样不变的图1所示的系统构成。
本实施方式的摄像装置，其特征在于在变焦动作时控制对外部测距单元126的供电的供电控制处理。
首先，对内聚焦型透镜系统予以说明。
图1的透镜系统是内聚焦型的透镜系统。世所公知，在内聚焦型的透镜系统中，由于焦点补偿透镜105兼备补偿透镜的功能和焦点调节功能，即使是被摄体距离相等，用来使被摄体图像在摄像面106合焦的焦点补偿透镜105的位置因焦点距离而异。
在使焦点距离变化时，就是在使变焦透镜群102的位置变化时，用来使在任意的被摄体距离合焦的焦点补偿透镜105的位置，可以以图4所示的曲线表示。图4所示的曲线，最下方的曲线与在无限远处的被摄体距离合焦的位置相对应，并且随着曲线向上移动，越接近摄像面越对应于合焦被摄体距离的位置。所以，在对任意的被摄体距离的对象进行摄像的同时进行变焦时，按照与图4所示的被摄体距离相对应的曲线的轨迹驱动焦点补偿透镜105时，在合焦状态中可进行变焦。于是，在具有内聚焦透镜的摄像系统中，一般使用的控制方法是将图4所示的多个轨迹信息以某种形式存储于透镜控制用的微型计算机(微处理器)等之中，并将对变焦透镜群102的驱动按照该轨迹信息驱动焦点补偿透镜105。
下面利用图5对本实施方式的摄像装置执行的变焦动作时的供电控制处理的算法予以说明。
在图5中，首先，在步骤S31中，判别是否是变焦操作。在是变焦操作时，就进入到步骤S32，而在不是变焦操作时，则返回到步骤S31，确认再度操作状况。
在步骤S32中，判别变焦操作方向是远摄方向还是广角方向。于是，在是针对广角方向的变焦操作时，就进入到步骤S33，而在是针对远摄方向的变焦操作时，则进入到步骤S34。在步骤S33中，使供给电源控制电路127的信号断开而切断向外部测距单元126的供电，并返回到步骤S31。在步骤S34中，使供给电源控制电路127的信号接通而向外部测距单元126供电。
之后，在步骤S35中，取得从外部测距单元126检测到的被摄体距离信息，在步骤S36中，根据在步骤S35中取得的检测到的被摄体距离信息，从图4所示的曲线之中决定要追随的凸轮轨迹，在步骤S37中，在驱动变焦透镜群102从广角变焦到远摄方向的同时，驱动焦点补偿透镜105使其追随上述决定的凸轮轨迹。
下面对将变焦透镜群102从广角驱动到远摄时的轨迹追随方法予以说明。
图6A及图6B为用来说明此种轨迹追随方法的一例的示图。图6(a)及(b)的横轴都表示变焦透镜群102的位置。并且，图6(a)的纵轴表示作为AF评价信号的辉度信号高频分量(清晰度信号)的垂直同步期间内的峰值水平，而图6(b)的纵轴表示焦点补偿透镜105的位置。在图6(b)中，是将对某一被摄体进行变焦时的合焦轨迹绘制成为曲线204。其中，焦点补偿透镜105的驱动方向，在图6(b)中，向上(即最近方向)为正，向下(即无限远方向)为负。在焦点补偿透镜105维持合焦的同时，追寻合焦轨迹204时，AF评价信号的大小成为图6(a)的直线201那样的变化。已知，一般在维持合焦的变焦中，AF评价信号的水平大致为一定值。
在图6(b)中，使跟踪在变焦时的合焦轨迹204的驱动速度为Vf0。在使实际的焦点补偿透镜105的驱动速度为Vf时，对于跟踪合焦轨迹204的速度Vf0，在使其大小变化的同时进行变焦时，其轨迹成为轨迹205。此时，因为上述AF评价信号的水平，随着焦点补偿透镜105的轨迹从合焦轨迹204偏离而变小，产生如图6(a)的曲线203所示的反复上下移动的变化。就是说，在合焦轨迹204和轨迹205相交的变焦位置AF评价信号203成为最大值，在移动方向矢量205切换的变焦位置成为最小值。图6(a)的直线202表示AF评价信号203的最小值，设定阈值TH1为直线202的最小水平，在每次AF评价信号203与TH1相等时，对轨迹205的移动方向矢量的方向进行切换时，可将焦点补偿透镜105的驱动方向设定为靠近合焦轨迹204的方向。就是说，在每次只由AF评价信号水平201和202的差分产生图像的模糊时，可通过控制焦点补偿透镜105的驱动方向及驱动速度来减小该模糊程度，进行抑制模糊量的变焦。
利用这一方法，在图4所示的合焦轨迹为发散方向，即从广角向远摄方向进行变焦时，即使是不了解用来追寻真正的合焦轨迹的聚焦速度Vf0，也可以在控制聚焦速度Vf的同时，通过进行追寻图6(b)的轨迹205的动作，可以有选择地追随合焦轨迹以使AF评价信号的水平不低于阈值TH1，即不会产生大于等于一定量的模糊。
此处，焦点补偿透镜105的驱动速度Vf，在设定正方向的校正速度为Vf+，负方向的校正速度为Vf-时，由下式决定。
Vf＝Vf0+Vf+ …(1)
Vf＝Vf0-Vf- …(2)
此时，将校正速度Vf+、Vf-的设定为可防止焦点补偿透镜105的位置偏离在上述变焦方法中选择的追随轨迹，以便使从式(1)、(2)得到的Vf的两个方向矢量的内角由Vf0的方向矢量二等分。
这样，根据本实施方式，在从广角向远摄方向变焦时，向外部测距单元126供电，通过与AF评价值一起利用被摄体距离信息，就可以使变焦中的凸轮轨迹追随性能提高。
另外，在上述实施方式中，说明的是取得至被摄体的距离信息。这一点，如图10及图11所说明的，是利用两个像信号的相关性计算出距离。但也可代之以从作为两个像信号的相关性的相位差确定的偏离量，计算出被摄体的合焦位置(参照图12)。
另外，也可以将记录实现上述实施方式的功能的软件的程序代码的存储媒体供给系统或装置，由该系统或装置的计算机(或CPU及MPU)将存放于存储媒体中的程序代码读出并执行而达到本发明的目的是自不待言的。
在此场合，可由从存储媒体读出的程序代码本身实现本发明的新功能，因此该程序代码及存储该程序代码的存储媒体构成本发明。
作为用来供给程序代码的存储媒体，可考虑，比如，软盘(注册商标)、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡、ROM等。
另外，通过执行由计算机读出的程序代码，不仅可实现上述实施例的功能，而且可以根据该程序代码的指示，由运行于计算机上的OS(操作系统)等执行实际处理的一部或全部，通过该处理，实现上述实施例的功能。
作为用来供给程序的记录媒体，比如，有软盘(注册商标)、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RW、DVD+RW、磁带、非易失性存储卡、ROM等。另外，也可以通过因特网、通信网、局域网等由另一计算机供给程序代码。
另外，通过执行由计算机读出的程序代码，不仅可实现上述实施例的功能，而且可以根据该程序代码的指示，由运行于计算机上的OS(操作系统)等执行实际处理的一部或全部，通过该处理，实现上述实施例的功能，这种场合也包含在内是自不待言的。
此外，从记录媒体读出的程序代码，在写入到插入到计算机中的功能扩展板及与计算机相连接的功能扩展单元中设置的存储器之后，根据该程序的指示，由设置于该功能扩展板及功能扩展单元中的CPU等进行实际的处理的一部分或全部，藉助该处理也可实现上述的实施方式的功能，这种场合也包含在内是自不待言的。