(57)【要約】【課題】  本発明は、焦点制御精度を高め、焦点制御を簡単にする課題を解決するデジタルカメラの自動焦点制御方法を提供する。【解決手段】  本発明のデジタルカメラの自動焦点制御方法は、レンズ系と撮像素子と距離測定装置と信号処理手段と駆動チップと駆動装置とを含むデジタルカメラを準備する第１のステップと、上記距離測定装置が測定したデータを信号処理手段に供給して制御信号を得る第２のステップと、上記制御信号を駆動チップに供給した後、この駆動チップがこの制御信号によって駆動装置を制御する第３のステップと、上記駆動装置が上記レンズ系或いは撮像素子を最適適合位置に移動する第４のステップとを含む。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルカメラの自動焦点制御方法において、
レンズ系と撮像素子と距離測定装置と信号処理手段と駆動チップと駆動装置とを含むデジタルカメラを準備する第１のステップと、
上記距離測定装置が測定したデータを信号処理手段に供給して制御信号を得る第２のステップと、
上記制御信号を駆動チップに供給した後、この駆動チップがこの制御信号によって駆動装置を制御する第３のステップと、
上記駆動装置が上記レンズ系或いは撮像素子を最適適合位置に移動する第４のステップとを含むことを特徴とするデジタルカメラの自動焦点制御方法。
【請求項２】
前記駆動装置が移動する精度の範囲は前記レンズ系による焦点深度の二分の一より小さいことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラの自動焦点制御方法。
【請求項３】
前記駆動装置はステッピングモーターを使用することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラの自動焦点制御方法。
【請求項４】
前記駆動装置は電磁弁を使用することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラの自動焦点制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラにおける自動焦点制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の発展によって、デジタルカメラが多数の人々に使用されている。電話及びピーディーエー（Personal Digital Assistance）等携帯電子機器も目覚しい発展をしている。携帯電子機器を高性能、多機能化の方向へ発展させるためにデジタルカメラを上記携帯電子機器に搭載する方式が提案されている。しかし携帯電子機器の体積が小さいため、上記携帯電子機器に搭載するカメラは大部分が固定焦点の方式を使用している。
【０００３】
固定焦点レンズ系は特許文献１を参照できる。この固定焦点レンズ系において撮像素子はレンズの焦点面に配置されている。被写体とレンズとの距離が焦点距離の５０倍以上（無限遠）の時、結像面と焦点面とが重なり合う。そのため固定焦点レンズ系で無限遠に配置される被写体を撮ると優良な像を得られる。しかし近い位置にある被写体を撮る時は、被写体とレンズとの距離が近いためレンズと結像面との距離が遠くなる、即ち結像面が焦点面の後に配置される。そのため焦点面に不良な像が現れる。この問題を解決するために結像面とレンズ面との距離を増やさなければ成らない。
【０００４】
この問題を解決する技術は特許文献２に開示されている像距離を制御できるレンズ系が参照される。上記像距離を制御できるレンズ系は、レンズ、焦点調節リング、弾性部材、カメラ本体を含む。該レンズと焦点調節リングとはギヤの方式で連結されている。該焦点調節リングは弾性部材を介してカメラ本体と連結されている。焦点調節リングの下方には調整溝が設けられている。前記カメラ本体は上記調整溝に嵌挿され、レンズの光軸の方向に沿って高さが異なる突出部が設けられている。焦点調節リングを回すと前記調整溝が互いに異なる突出部に嵌挿される。前記突出部の高さが異なるので前記レンズが光軸の方向に沿って移動出来る。従って、レンズを移動させる方法によって結像面とレンズ面との距離を変化出来る。
【０００５】
しかし、前記突出部は前記カメラ本体の円周方向で等分する個所に設けられているので、焦点調節リングを連続的に調整できない。即ち焦点調節リングを分段的に調整する方法しかなく、そのため調整精度が悪くなる問題がある。その上、目測する方法で像距離を調整することはかなり労力を費やす仕事である。
【特許文献１】中国特許第０１２０２１１２.１号明細書
【特許文献１】中国特許第０２２２０１１５.７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記のこうした課題を解決するデジタルカメラの自動焦点制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明にかかるデジタルカメラ自動焦点制御方法に適するデジタルカメラは、レンズ系と撮像素子と距離測定装置と信号処理手段と駆動チップと駆動装置とを含む。上記距離測定装置はレンズと被写体の距離を測定するのに使用される。上記信号処理手段は上記距離測定装置から測定したデータを処理して成る制御信号を前記駆動チップに供給するのに使用される。上記駆動装置は該駆動チップの制御信号によってレンズ系或いは撮像素子を最適適合位置に移動させることも制御する。
【発明の効果】
【０００８】
このデジタルカメラ自動焦点制御方法は駆動装置で焦点を調整するから、調整の精度を上げることができ、また距離測定装置と信号処理手段とが像素子とレンズ系との距離を自動的に制御するために操作が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下は本発明の実施例である。本実施例にかかるデジタルカメラ自動焦点制御方法に適するデジタルカメラは、レンズ系と、撮像素子と、距離測定装置と、信号処理手段と、駆動チップと、駆動装置とを含む。上記距離測定装置は、レンズ系と被写体との距離を測定するのに使用される。上記信号処理手段は、上記距離測定装置が測定したデータを処理して成る制御信号を前記駆動チップに供給するのに使用される。上記駆動装置は、該駆動チップの制御信号によってレンズ系或いは撮像素子を最適適合位置に移動させることを制御し、これによって焦点制御が完了する。
【００１０】
上記距離測定装置は、デジタルカメラの観察窓に配置される。距離測定装置は、距離センサー（Ｓｅｎｓｏｒ）、例えば赤外線の距離センサーが使用される。赤外線の距離センサーは、赤外線を発射し始めた時と被写体に反射されて戻った時との時差で物距離を測定するという原理を使用するものである。
【００１１】
上記駆動装置は、電磁弁或いはステッピングモーター（Ｓｔｅｐｐｉｎｇ  Ｍｏｔｏｒ）が使用される。
【００１２】
本実施例に使用されるテストレンズの焦点距離は４．８１５ｍｍ、撮像素子の解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は１２８０＊９６０＝１２３万画素、画素の大きさは３．１８μｍ、空間解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は１６０ｌｐ／ｍｍ、結像の高さは２．５４３ｍｍである。ここで光学シミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）を行うソフトウエア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）を使用すると、入射光線がレンズ系を透過して撮像素子に結像されてなる像面状態をシミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）でき、該像面のいろいろなデータも得られる。
【００１３】
また、移動精度が０．０１ｍｍより小さい駆動装置と上記駆動装置に適する信号処理手段及び駆動チップとを選択する。該移動精度は以下のような方法によって確定される。
【００１４】
光学シミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）を行う方法でデジタルカメラの駆動装置の移動精度を確定して焦点調整の精度を確保する。駆動装置の移動精度を確定することは以下に記述するようなことである。被写体が無限遠にあり、空間解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）が１６０ｌｐ／ｍｍ（Ｌｉｎｅ  Ｐａｉｒｓ／Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）の時、光学シミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）を行うソフトウエア（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）を使用して入射光線が撮像素子の軸上に結像されたＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）曲線図を作る。
【００１５】
図１を参照すると、図１でＸ軸は結像点の偏心量（単位：ｍｍ）を表示する。図１に表示されたようにＭＴＦ値が０．３より大きい時は、入射光線がレンズ系を経て撮像素子に結像された像面の軸上での焦点深度は−０．０１ｍｍから０．０２９ｍｍまでの範囲である。上記解像度は結像の品質を決定し、解像度が高ければ高いほど結像の品質がよいため、結像の品質によって適切な解像度を選択できる。ＭＴＦ値も結像の品質を決定する重要なパラメーターであり、ＭＴＦ値が高ければ高いほど結像の品質がよいため、ＭＴＦ値も結像の品質によって選択できる。もしＭＴＦ値が０．３より大きいと一般人の要求を満足できる。
【００１６】
また、被写体が無限遠にあり、空間解像度が８０ｐ／ｍｍの時、入射光線が撮像素子の軸上に結像された結像点のＭＴＦ曲線図を作る（この時、結像点が離軸の０．５、０．６、０．７、０．８の位置にある）。上記曲線図でＸ軸は結像点の偏心量（単位：ｍｍ）を表示する。図２に表示されたように、軸上での結像点は０．８の位置にあり、ＭＴＦ値が０．３より大きい時は、入射光線が上記レンズ系を経て撮像素子に結像されて成る結像点が軸から離れる距離（離軸焦点深度、以下同）は−０．０２４ｍｍから０．０１ｍｍまでの範囲である。
【００１７】
ここで、前記の結像点が０．５、０．６、０．７、０．８の位置にあるというのは結象の高さがそれぞれ０．５＊２．５４３＝１．２７２ｍｍ、０．６＊２．５４３＝１．５２６ｍｍ、０．７＊２．５４３＝１．７８１ｍｍ、０．８＊２．５４３＝２．０３５である。上記軸上焦点深度と離軸焦点深度が重なり合う部分が本当の焦点深度である。上記焦点深度は−０．０１ｍｍから０．０１ｍｍまでの範囲である。写真を撮る時、上記焦点深度、詰まり−０．０１ｍｍと０．０１ｍｍとの間の範囲に配置されれば確実に優良な写真が得られる。そのため、上記駆動装置の移動精度が焦点深度の半分（即ち０．１１ｍｍ）より小さいと、撮像素子に形成された結像面が焦点深度の範囲に配置されることを確保でき、従って焦点制御精度を確保できる。
【００１８】
上記駆動装置によって０．０１ｍｍより小さい移動精度で撮像素子とレンズ系との距離を変化する時、合焦された状態を測定する。光学シミュレーションの方法で被写体が無限遠、１．００ｍ、０．６０ｍ、０．２０ｍに配置される時の結像点のＭＴＦ曲線図を作る（この結像点は軸上、０．５、０．６、０．７、０．８の位置にある）。図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄに表示されたように、Ｘ軸は結像面の解像度（単位：ｌｐ／ｍｍ）を表示する。解像度が１６０ｌｐ／ｍｍの時、軸上の結像点のＭＴＦが０．４より大きい。解像度が８０ｌｐ／ｍｍの時、離軸の結像点のＭＴＦが０．４より大きい。これは上述したＭＴＦがすべて０．３より大きいものを満足するので、被写体が無限遠から０.２０ｍまでの場合にいる時、結像の品質が所定の要求を満足できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の方法によって、被写体が無限遠にある時、入射光線がレンズ系を経て撮像素子の軸に結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図２】本発明の方法によって、被写体が無限遠にある時、入射光線がレンズ系を経て撮像素子の軸から離れて結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図３Ａ】本発明の方法によって、被写体が無限遠にある時、入射光線がレンズ系を経て撮像素子に結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図３Ｂ】本発明の方法によって、被写体が２．０ｍ離れる位置にある時、入射光線がレンズ系を経て撮像素子に結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図３Ｃ】本発明の方法によって、被写体が０．４ｍ離れる位置にある時、入射光線がレンズを経て撮像素子に結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図３Ｄ】本発明の方法によって、被写体が０．２ｍ離れる位置にある時、入射光線がレンズを経て撮像素子に結像された結像点のＭＴＦ曲線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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