專利名稱：自動(dòng)聚焦裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于成像設(shè)備的自動(dòng)聚焦裝置和方法、及其程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
諸如攝像機(jī)和數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的成像設(shè)備已配備有自動(dòng)聚焦在主體上的任意自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)。自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)使用在成像幀(取景器的視野)中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量，而計(jì)算聚焦估計(jì)值，并驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭，以便給出最大聚焦估計(jì)值(參見日本專利申請(qǐng)公開第H10-213736號(hào))。由此，如果在成像幀的中心上設(shè)置這樣的特定區(qū)域之后進(jìn)行成像，并固定成像幀的組成(composition)，以將主體置于成像幀的中心，則有可能在聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦(in-focus)位置相符時(shí)自動(dòng)地聚焦在主體上。

發(fā)明內(nèi)容
如果在成像幀中提供的特定區(qū)域中存在兩個(gè)主體、且進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作以對(duì)所述主體中的任一個(gè)聚焦，則也許不能容易地切換自動(dòng)聚焦操作，以對(duì)特定區(qū)域中的另一個(gè)主體聚焦。
例如，如圖1A所示，如果成像設(shè)備90對(duì)主體人OB1和背景樹OB2同時(shí)成像，則特定區(qū)域包括主體人OB1和背景樹OB2。當(dāng)在此情形下成像設(shè)備90對(duì)樹OB2聚焦時(shí)，即使在自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)嘗試對(duì)人OB1聚焦時(shí)，也可能基于任何“后焦點(diǎn)”而不能容易地自動(dòng)對(duì)人OB1聚焦。注意，后焦點(diǎn)意味著被聚焦的主要主體未被對(duì)焦(out of focus)，而背景被對(duì)焦。
也就是說，如圖1A所示，如果成像設(shè)備90對(duì)主體人OB1和背景樹OB2同時(shí)成像，那么，如圖1B所示，聚焦估計(jì)值指示它們在與人OB1的位置FPob1和樹OB2的位置FPob2相對(duì)應(yīng)的聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置上的最大值。在自動(dòng)聚焦操作中，通過控制聚焦鏡頭的位置，而進(jìn)行自動(dòng)聚焦調(diào)節(jié)，以便可給出最大聚焦估計(jì)值。因此，當(dāng)將聚焦鏡頭從聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置FPt朝向位置FPob1而驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于聚焦估計(jì)值減小，所以，可能確定聚焦鏡頭的焦點(diǎn)經(jīng)過了其對(duì)焦位置，由此導(dǎo)致聚焦鏡頭的反向驅(qū)動(dòng)。由此，這未能將聚焦鏡頭從聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置FPt朝向位置FPob1驅(qū)動(dòng)。
如果鏡頭在自動(dòng)聚焦操作的開始處擺動(dòng)，并且曾經(jīng)確定了對(duì)焦位置為鏡頭的焦點(diǎn)位置FPob2，那么，例如，執(zhí)行自動(dòng)聚焦控制，以將位置FPob2保持為對(duì)焦位置。這也未能自動(dòng)地將對(duì)焦位置從位置FPob2切換到位置FPob1。作為其結(jié)果，如圖1C所示，保持出現(xiàn)近處人OB1的模糊圖像(通過遠(yuǎn)處的樹的對(duì)焦圖像)，由此，缺乏對(duì)“后焦點(diǎn)”的問題的任何解決方案。如果曾經(jīng)確定了對(duì)焦位置為鏡頭的焦點(diǎn)的位置FPob1，即出現(xiàn)近處人OB1的對(duì)焦圖像，則也許不可能從這樣的情形得到解除。
因此，期望提供這樣的自動(dòng)聚焦裝置和方法、及其程序產(chǎn)品，其可根據(jù)自動(dòng)聚焦裝置已經(jīng)對(duì)另一個(gè)主體聚焦的情形，而自動(dòng)地對(duì)期望主體聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)聚焦裝置，其具有鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，其驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測單元，其檢測鏡頭的焦點(diǎn)位置。該裝置還具有距離測量傳感器，其測量到主體的距離；以及控制單元，其執(zhí)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測單元檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于由焦點(diǎn)檢測單元檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換。
隨后，控制單元基于切換確定的結(jié)果，而重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)聚焦方法。該方法包括焦點(diǎn)位置檢測步驟，用于檢測鏡頭的焦點(diǎn)位置；距離測量步驟，用于測量到主體的距離；以及主體切換確定步驟，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測步驟中檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及在距離測量步驟中測量的測量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換。該方法還包括聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行以上自動(dòng)聚焦方法。
在本發(fā)明的任意實(shí)施例中，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足重新啟動(dòng)條件(如使用在圖像幀中提供的第一特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量的任意聚焦估計(jì)值的變化、以及計(jì)算在圖像幀中提供的第二特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的亮度分量值的任意亮度積分值的變化)，以停止聚焦操作，則可基于由焦點(diǎn)檢測單元檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而進(jìn)行對(duì)主體聚焦的切換的任意確定。
如果基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果的、對(duì)焦位置和鏡頭的焦點(diǎn)位置之間的差超過用于切換的確定的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長，則確定已切換了要對(duì)焦的主體。隨后，重新啟動(dòng)聚焦操作?；诰嚯x測量傳感器的新測量的距離結(jié)果，而使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
由此，根據(jù)本發(fā)明的任意實(shí)施例，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止曾經(jīng)的聚焦操作，則可基于鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而進(jìn)行對(duì)主體聚焦的切換的確定。隨后，聚焦操作基于對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)，以基于距離測量傳感器的新測量的距離結(jié)果，使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。因此，在另一個(gè)主體被對(duì)焦時(shí)，通過測量直到期望主體的距離的距離測量傳感器，而進(jìn)行聚焦操作。如果是這樣，那么，當(dāng)確定已切換了要對(duì)焦的主體時(shí)，可基于距離測量傳感器的新測量的距離結(jié)果，而使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符，由此，允許自動(dòng)地對(duì)期望主體對(duì)焦。
此說明書的結(jié)束部分特別指出并直接要求了本發(fā)明的主體的權(quán)利。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過參照附圖來讀取本說明書的剩余部分，而最佳地理解本發(fā)明的操作方法和組織、以及其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和目的，附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素。


圖1A至1C是用于圖解根據(jù)相關(guān)技術(shù)的自動(dòng)聚焦操作的圖；圖2是用于示出根據(jù)本發(fā)明的攝像機(jī)的實(shí)施例的配置的框圖；
圖3是用于示出聚焦估計(jì)值計(jì)算單元的配置的框圖；圖4是用于示出估計(jì)窗的大小的圖；圖5是示出用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖6是示出用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的水平和垂直方向積分方案的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖7是示出用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖8是用于示出攝像機(jī)的自動(dòng)聚焦操作的流程圖；圖9是用于示出鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖；圖10是用于說明使用測量距離結(jié)果的自動(dòng)聚焦操作的圖；圖11A至11C是用于圖解后聚焦求解(back-focus-solving)操作的圖；以及圖12是用于示出另一個(gè)自動(dòng)聚焦操作的流程圖；具體實(shí)施方式
下面將通過參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖2示出了具有自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)的例如攝像機(jī)10的成像設(shè)備的總體配置。
攝像機(jī)10的鏡頭塊20由成像鏡頭、檢測成像鏡頭的位置的鏡頭位置檢測單元、驅(qū)動(dòng)成像鏡頭的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元等組成。注意，在圖2中示出的鏡頭塊20中，作為成像鏡頭，圖解了用于將主體的圖像聚焦在成像元件的成像表面上的聚焦鏡頭21、以及用于利用聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向的確定而使其焦點(diǎn)的位置與對(duì)焦位置相符的擺動(dòng)鏡頭22。
對(duì)于聚焦鏡頭21，提供了檢測聚焦鏡頭21的位置的鏡頭位置檢測單元21a，即，檢測聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置的焦點(diǎn)位置檢測單元；以及驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21沿其光軸移動(dòng)鏡頭位置的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b。
類似地，對(duì)于擺動(dòng)鏡頭21，提供了檢測擺動(dòng)鏡頭22的位置的鏡頭位置檢測單元22a；以及鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b，其驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22沿其光軸移動(dòng)鏡頭位置，以便執(zhí)行任意適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)。
鏡頭塊20具有光圈23，用來控制入射光量。對(duì)于光圈23，還提供了檢測光圈23的口徑的打開級(jí)別的光圈位置檢測單元23a；以及光圈驅(qū)動(dòng)單元23b，其驅(qū)動(dòng)光圈23，使其被打開或關(guān)閉。
鏡頭塊控制單元51分別從鏡頭位置檢測單元21a接收指示聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置的檢測信號(hào)RSf，從鏡頭位置檢測單元22a接收指示擺動(dòng)量的檢測信號(hào)RSw，從光圈位置檢測單元23a接收指示光圈23的口徑的打開級(jí)別的檢測信號(hào)RSi。鏡頭塊控制單元51連接到用于設(shè)置自動(dòng)聚焦操作模式、并開始自動(dòng)聚焦操作的用戶接口55。根據(jù)用戶接口55的用戶操控，鏡頭塊控制單元51可接收任意操控信號(hào)PSL。鏡頭塊控制單元51還可具有未示出的存儲(chǔ)單元，其由只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等構(gòu)成。存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)有關(guān)聚焦鏡頭21和擺動(dòng)鏡頭22中的每個(gè)的焦距的數(shù)據(jù)和有關(guān)口徑比的數(shù)據(jù)、以及有關(guān)制造商的名稱和鏡頭塊的系列號(hào)的任意信息等。
鏡頭塊控制單元51基于所存儲(chǔ)的信息、檢測信號(hào)RSf、RSw和RSi、以及操控信號(hào)PSL和從將在后面描述的相機(jī)塊控制單元52接收的聚焦控制信號(hào)CTf和擺動(dòng)控制信號(hào)CTw，而生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw。鏡頭塊控制單元51還將所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf提供到鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b，以驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，由此允許期望的主體處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。另外，鏡頭塊控制單元51還將所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDw提供到鏡頭驅(qū)動(dòng)單元22b，以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22，由此允許檢測到聚焦鏡頭21的對(duì)焦位置的方向。鏡頭塊控制單元51還生成光圈控制信號(hào)RDi，并將其提供到光圈驅(qū)動(dòng)單元23b，由此允許控制光圈23的口徑的打開級(jí)別。
相機(jī)塊30中的分色棱鏡31將來自鏡頭塊20的入射光分離為三基色紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)，并分別將其R分量提供到圖像拾取裝置32R，將其G分量提供到圖像拾取裝置32G，并將其B分量提供到圖像拾取裝置32B。
圖像拾取裝置32R通過光電轉(zhuǎn)換而生成與R分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SR，并將其提供到預(yù)放大器33R。圖像拾取裝置32G通過光電轉(zhuǎn)換而生成與G分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SG，并將其提供到預(yù)放大器33G。圖像拾取裝置32B通過光電轉(zhuǎn)換而生成與B分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SB，并將其提供到預(yù)放大器33B。
預(yù)放大器33R放大圖像信號(hào)SR的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲(reset noise)，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SR提供到A/D轉(zhuǎn)換器34R。A/D轉(zhuǎn)換器34R接收?qǐng)D像信號(hào)SR，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DRa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)放大器33G放大圖像信號(hào)SG的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SG提供到A/D轉(zhuǎn)換器34G。A/D轉(zhuǎn)換器34G接收?qǐng)D像信號(hào)SG，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DGa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)放大器33B放大圖像信號(hào)SB的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SB提供到A/D轉(zhuǎn)換器34B。A/D轉(zhuǎn)換器34B接收?qǐng)D像信號(hào)SB，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DBa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)處理單元35接收?qǐng)D像信號(hào)DRa、DGa和DBa，以調(diào)節(jié)它們的增益，并執(zhí)行黑電平的穩(wěn)定化、以及其動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)節(jié)等，生成圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，并將由此生成的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb提供到信號(hào)處理單元36、以及聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。
信號(hào)處理單元36接收?qǐng)D像信號(hào)DRb、DGb和DBb，以對(duì)它們執(zhí)行各種信號(hào)處理，由此生成圖像輸出信號(hào)DVout。例如，執(zhí)行用于壓縮具有超過設(shè)置電平(set level)的電平的圖像信號(hào)的拐點(diǎn)補(bǔ)償(knee compensation)、用于根據(jù)各種任意設(shè)置伽瑪曲線而校正圖像信號(hào)的電平的伽瑪校正、以及用于將圖像信號(hào)的電平限制為處于設(shè)置區(qū)域中的白和黑限幅(clipping)。信號(hào)處理單元36還執(zhí)行邊緣增強(qiáng)處理、線性矩陣處理、用于生成具有期望格式的圖像輸出信號(hào)DVout的編碼處理等。
聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37基于從預(yù)放大器35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，而生成亮度信號(hào)DY，并使用亮度信號(hào)DY計(jì)算任意聚焦估計(jì)值ID。隨后，聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37將聚焦估計(jì)值ID提供到相機(jī)塊控制單元52。
圖3示出了聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37的配置。聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37具有亮度信號(hào)生成電路371，用于基于圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，而生成亮度信號(hào)DY；聚焦估計(jì)值生成電路372-ID0至372-ID13，用于生成將在后面描述的14種聚焦估計(jì)值ID0至ID13；以及接口電路373，用于與相機(jī)塊控制單元52通信，并根據(jù)來自相機(jī)塊控制單元52的任意請(qǐng)求，而將所生成的聚焦估計(jì)值ID0至ID13提供到相機(jī)塊控制單元52。
通過使用從預(yù)放大器35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，亮度信號(hào)生成電路371通過如下計(jì)算而生成亮度信號(hào)DY
DY＝0.30DRb+0.59DGb+0.11DBb。
這是因?yàn)?，確定對(duì)比度是高還是低以便確定是否實(shí)現(xiàn)了聚焦是足夠的，并且，檢測亮度信號(hào)DY的電平隨著對(duì)比度的變化的變化也是足夠的。
聚焦估計(jì)值生成電路372-ID0生成以下聚焦估計(jì)值ID0。類似的，聚焦估計(jì)值生成電路372-ID1至372-ID13的每一個(gè)生成以下聚焦估計(jì)值ID1至ID13。
聚焦估計(jì)值ID0聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W1_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID1聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W2_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID2聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W2_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID3聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR4_W3_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID4聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR0_W1_VIntg”；聚焦估計(jì)值ID5聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR3_W1_VIntg”；聚焦估計(jì)值ID6聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W1_HIntg”；聚焦估計(jì)值ID7聚焦估計(jì)值的名稱，“Y_W1_HIntg”；聚焦估計(jì)值ID8聚焦估計(jì)值的名稱，“Y_W1_Saul”；聚焦估計(jì)值ID9聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W3_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID10聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W4_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID11聚焦估計(jì)值的名稱，“IIR1_W5_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID12聚焦估計(jì)值的名稱，“Y_W3_HIntg”；以及聚焦估計(jì)值ID13聚焦估計(jì)值的名稱，“Y_W3_HIntg”。
這里，分別對(duì)以上聚焦估計(jì)值ID0至ID13提供了指示其屬性的聚焦估計(jì)值的名稱，即“使用數(shù)據(jù)估計(jì)窗的大小聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法”。估計(jì)窗是在圖像幀中提供的特定區(qū)域。
基本上，通過在估計(jì)窗中將圖像信號(hào)的頻率分量加到一起，而得到這些聚焦估計(jì)值ID0至ID13，并且，聚焦估計(jì)值ID0至ID13指示與圖像中的任意模糊相對(duì)應(yīng)的值。
在聚焦估計(jì)值的名稱的“使用數(shù)據(jù)”中存在“IIR”和“Y”。“IIR”使用有關(guān)通過使用高通濾波器(HPF)而從亮度信號(hào)DY中濾出的高頻分量的數(shù)據(jù)?！癥”使用在未使用任何HPF情況下的亮度信號(hào)DY的頻率分量。
在使用HPF時(shí)，可使用無限沖擊響應(yīng)(IIR)型HPF?；贖PF的種類，將IIR分類為IIR0、IIR1、IIR3、以及IIR4，其表示具有不同截止頻率的HPF。設(shè)置HPF使得具有不同截止頻率，例如，這允許在使用了具有高截止頻率的HPF的情況下，在對(duì)焦位置的附近位置上，聚焦估計(jì)值的變化增大，這與使用了具有低截止頻率的HPF的情況相反。如果幾乎不能聚焦，則可在使用具有低截止頻率的HPF時(shí)增大聚焦估計(jì)值的變化，這與使用了具有高截止頻率的HPF的情況相反。由此，可將HPF設(shè)置為具有不同的截止頻率，以便在自動(dòng)聚焦操作期間，根據(jù)任意聚焦情形而選擇最適合的聚焦估計(jì)值。
估計(jì)窗的大小是要用于生成聚焦估計(jì)值的圖像區(qū)域的大小。在此實(shí)施例中，估計(jì)窗的大小例示了以下五種估計(jì)窗的大小W1至W5。
估計(jì)窗的大小W1116像素乘60像素；估計(jì)窗的大小W296像素乘60像素；估計(jì)窗的大小W3232像素乘120像素；估計(jì)窗的大小W4192像素乘120像素；以及估計(jì)窗的大小W5576像素乘180像素。
這些估計(jì)窗中的每個(gè)的中心與圖像幀的中心對(duì)齊。應(yīng)注意，在圖4中，圖解了在一個(gè)場的幀大小是768像素乘240像素的情況下的估計(jì)窗的大小W1至W5。
由此，將估計(jì)窗設(shè)置為其具有各種大小，這允許產(chǎn)生適于估計(jì)窗的任意大小的任意聚焦估計(jì)值。這允許在聚焦估計(jì)至ID0至ID13之中選擇任意適合的聚焦估計(jì)值，以符合目標(biāo)主體所具有的任意大小。
作為聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法，可例示HPeak方案、HIntg方案、VIntg方案、以及Satul方案。HPeak方案是相對(duì)于任意峰值的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。HIntg方案是相對(duì)于任意水平和垂直積分的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。VIntg方案是相對(duì)于任意積分的垂直方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。Satul方案是計(jì)算其亮度飽和的像素的數(shù)目的計(jì)算方法。
HPeak方案也是用于使用HPF而從水平方向圖像信號(hào)得到任意高頻分量的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，其用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID0、ID1、ID2、ID3、ID9、ID10、以及ID11。
圖5示出了用于對(duì)要用于HPeak方案的水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的此計(jì)算濾波器具有HPF 381，用于僅對(duì)來自亮度信號(hào)生成電路的亮度信號(hào)DY的高頻分量進(jìn)行濾波；絕對(duì)值處理電路382，用于計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值；乘法電路383，用于將這些高頻分量的絕對(duì)值乘以水平方向窗控制信號(hào)WH；行峰值保持電路384，用于保持每行的峰值；以及垂直方向積分電路386，用于對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的所有行的峰值進(jìn)行垂直積分。
HPF 381從亮度信號(hào)DY中濾出高頻分量，而絕對(duì)值處理電路382計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值。
乘法電路383將所述絕對(duì)值乘以水平方向窗控制信號(hào)WH，以得到估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的絕對(duì)值。換句話說，如果向乘法電路383提供其在估計(jì)窗之外的相乘值變?yōu)?的窗控制信號(hào)WH，則有可能僅向行峰值保持電路384提供估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的水平方向絕對(duì)值。此外，如果將窗控制信號(hào)WH設(shè)置為使得相乘值可在估計(jì)窗中臨近窗的位置上變得更小，則有可能基于存在于估計(jì)窗的窗附近的任何額外邊緣(具有高亮度的任何邊緣)到估計(jì)窗中的浸入(invasion)的影響、以及隨著主體的任何滾動(dòng)(rolling)和/或傾斜(pitching)而帶來的聚焦估計(jì)值的急劇變化，而消除聚焦估計(jì)值中的任何噪聲，其中，所述浸入響應(yīng)于聚焦的進(jìn)展而出現(xiàn)。
行峰值保持電路384可保持每行的峰值，垂直方向積分電路386基于垂直方向窗控制信號(hào)WV，對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的每行的已保持的峰值進(jìn)行垂直相加或積分，以生成任意聚焦估計(jì)值ID。注意，因?yàn)閷⑺椒较蚍逯当３忠淮危源朔桨副环Q為“HPeak”。
HIntg方案是用于使用垂直和水平積分而得到水平方向聚焦估計(jì)值的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。圖6示出了用于根據(jù)垂直和水平積分而對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。除了使用水平方向相加電路385、而不是行峰值保持電路之外，此計(jì)算濾波器具有類似于上面如圖5所示的HPeak方案的計(jì)算濾波器的配置。在圖6示出的此計(jì)算濾波器中，水平方向相加電路385對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的所有絕對(duì)值進(jìn)行水平相加，而垂直方向積分電路386對(duì)估計(jì)窗中的所有行的相加結(jié)果進(jìn)行垂直積分。
在此實(shí)施例中，用于根據(jù)垂直和水平積分而對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的這樣的計(jì)算濾波器用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID6、ID7、ID12、以及ID13。
在將HIntg方案與HPeak方案相比時(shí)，它們彼此之間的不同之處在于，在HPeak方案中，對(duì)于每行計(jì)算峰值，并將所計(jì)算的峰值垂直相加，而在HIntg中，將估計(jì)窗內(nèi)的每行中的高頻分量的所有絕對(duì)值水平相加，并對(duì)相加的值進(jìn)行垂直積分。
HIntg方案被分類為在其使用數(shù)據(jù)中使用高頻分量的“IIR1”、以及在其中使用原始的亮度信號(hào)DY自身的“Y”。注意，作為從圖6示出的計(jì)算濾波器中移除HPF 381的濾波器電路的亮度相加值計(jì)算濾波器電路可獲得亮度相加值。
VIntg方案是用于使用垂直積分而得到垂直方向聚焦估計(jì)值的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，其用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID4和ID5。HPeak和HIntg方案兩者均執(zhí)行水平相加，以產(chǎn)生聚焦估計(jì)值，而VIntg方案將高頻分量垂直相加，以產(chǎn)生聚焦估計(jì)值。如果僅存在垂直高頻分量、而不存在水平高頻分量，例如，場景的上半部為白色而場景的下半部為黑色的圖像、地平線的圖像等，那么，根據(jù)HPeak方案的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法不會(huì)有效地起作用。VIntg方案的聚焦估計(jì)值用于在這樣的場景中有效地起作用的自動(dòng)聚焦。
圖7示出了用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器具有用于計(jì)算水平方向平均值的計(jì)算電路391、IIR型的HPF 392、絕對(duì)值處理電路393、以及積分電路394。
計(jì)算電路391基于窗控制信號(hào)WHc，從每行的亮度信號(hào)DY中選擇位于估計(jì)窗沿水平方向的中心部分的任意像素(例如，63個(gè)像素)的亮度信號(hào)，并計(jì)算其平均值，以將其作為每一個(gè)水平周期的一個(gè)輸出而傳送。選擇估計(jì)窗的中心部分的64個(gè)像素的原因是消除了在估計(jì)窗的外圍存在的任何噪聲。在此實(shí)施例中，由于依次存儲(chǔ)64個(gè)像素的數(shù)據(jù)，并最終輸出一個(gè)平均值，所以，可實(shí)現(xiàn)不需要任何存儲(chǔ)裝置的簡單的配置，如行存儲(chǔ)器或幀存儲(chǔ)器。接下來，IIR型的HPF 392對(duì)高頻分量進(jìn)行濾波，其中，它與行頻同步。隨后，絕對(duì)值處理電路393計(jì)算高頻分量的絕對(duì)值。積分電路394基于垂直方向窗控制信號(hào)WV，而對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的所有行進(jìn)行垂直積分。
Satul方案是用于得到估計(jì)窗中的亮度信號(hào)DY中的飽和像素的數(shù)目(具體地，其亮度電平變?yōu)槌^預(yù)定電平的像素的數(shù)目)的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，Satul方案用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID8。在聚焦估計(jì)值ID8的計(jì)算中，通過將亮度信號(hào)DY與閾值α相比較，計(jì)算有多少超過閾值α的像素存在于每個(gè)場的估計(jì)窗中，來確定聚焦估計(jì)值ID8，
回來參照?qǐng)D2，參考信號(hào)產(chǎn)生單元40產(chǎn)生垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，攝像機(jī)10中的每個(gè)單元基于所述信號(hào)而操作。參考信號(hào)產(chǎn)生單元40將這些信號(hào)提供到圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42。圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42基于由此提供的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，而生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIR，以將其提供到圖像拾取裝置32R，以便驅(qū)動(dòng)它。類似地，圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42還分別生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIG、RIB，以將它們提供到圖像拾取裝置32G、32B，以便驅(qū)動(dòng)它們。注意，預(yù)放大器33R、33G和33B、A/D轉(zhuǎn)換器34R、34G和34B、預(yù)處理單元35、信號(hào)處理單元36、聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37等使用與從它們各自的先前單元接收的圖像信號(hào)相同步的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，而執(zhí)行各種處理?？蓮膮⒖夹盘?hào)產(chǎn)生單元40、或從它們各自的先前單元與圖像信號(hào)一起接收這些信號(hào)。
響應(yīng)于來自相機(jī)塊控制單元52的請(qǐng)求，距離測量傳感器45執(zhí)行任意測量，以向相機(jī)塊控制單元52提供指示到主體的距離的測量距離結(jié)果Mag。當(dāng)未能執(zhí)行任何測量時(shí)，距離測量傳感器45傳送指示不能執(zhí)行任何測量的數(shù)據(jù)(下文中稱為“無能力(inability)數(shù)據(jù)NG”)，作為測量距離結(jié)果Mag。距離測量傳感器45例示了主動(dòng)方案的距離測量傳感器，在照射它時(shí)，其通過利用紅外線、電波等的反射，而測量到主體的距離。距離測量傳感器45還例示了被動(dòng)方案的距離測量傳感器，其利用通過使用傳感器檢測有關(guān)主體的亮度信息而得到的亮度信號(hào)的偏移、銳度等，來測量到主體的距離。
相機(jī)塊控制單元52連接到用戶接口56。相機(jī)塊控制單元52基于從用戶接口56接收的操控信號(hào)PSC，而生成任意控制信號(hào)，并將控制信號(hào)提供到相應(yīng)的單元，以控制它們，使得攝像機(jī)10可基于操控信號(hào)PSC等而操作。
鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52可使用預(yù)先設(shè)置的格式和/或預(yù)先設(shè)置的協(xié)議而相互通信。鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52對(duì)自動(dòng)聚焦操作執(zhí)行任意控制。
鏡頭塊控制單元51還響應(yīng)于來自相機(jī)塊控制單元52的請(qǐng)求，而向相機(jī)塊控制單元52提供各種信息QF(例如，有關(guān)鏡頭的焦點(diǎn)的位置、光圈值等的信息)。
鏡頭塊控制單元51還基于從相機(jī)塊控制單元52接收的聚焦控制信號(hào)CTf、擺動(dòng)控制信號(hào)CTw等，而生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw，并控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b、22b來驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21和擺動(dòng)鏡頭22。
相機(jī)塊控制單元52基于在聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37中計(jì)算的聚焦估計(jì)值ID、由距離測量傳感器45得到的測量距離結(jié)果Mag、以及從鏡頭塊控制單元51讀取的各種信息，而生成用于執(zhí)行聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)控制的聚焦控制信號(hào)CTf、以及用于執(zhí)行擺動(dòng)鏡頭22的驅(qū)動(dòng)控制的擺動(dòng)控制信號(hào)CTw。相機(jī)塊控制單元52將它們提供到鏡頭塊控制單元51。
鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52可被嵌入在一起。在下面的描述中，控制器50將表示鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52的組合?？刂破?0可由微計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器等構(gòu)成，并通過運(yùn)行從存儲(chǔ)器讀取的各種程序，而執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。
下面將描述攝像機(jī)10的自動(dòng)聚焦操作。圖8示出了自動(dòng)聚焦操作的流程圖。
在步驟ST1，控制器50控制距離測量傳感器45測量到主體的距離，并從其傳送測量距離結(jié)果Mag。
在步驟ST2，控制器50基于從鏡頭位置檢測單元21a接收的檢測信號(hào)RSf，而檢測聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置。
在步驟ST3，控制器50執(zhí)行任意鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理。在這樣的鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理中，基于焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和測量距離結(jié)果Mag，而設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向和驅(qū)動(dòng)速度。
圖9示出了鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖。
在步驟ST51，控制器50確定測量距離結(jié)果Mag是否是無能力數(shù)據(jù)NG。如果不是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST52，而如果是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST56。
在步驟ST52，控制器50基于測量距離結(jié)果Mag，而確定焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否離開對(duì)焦區(qū)域FJA，其中，焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1。如果基于測量距離結(jié)果Mag的從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE比第一確定距離LD1長，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST53，而如果不是這樣，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST54。
相對(duì)于測量距離結(jié)果Mag而設(shè)置對(duì)焦區(qū)域FJA，使得可將與測量距離結(jié)果Mag相對(duì)應(yīng)的主體上的對(duì)焦位置FPj包括在其中。例如，將基于測量距離結(jié)果Mag的距離測量的錯(cuò)誤區(qū)域設(shè)為對(duì)焦區(qū)域FJA?？商鎿Q地，將比基于測量距離結(jié)果Mag的距離測量的錯(cuò)誤區(qū)域?qū)挻蟮膮^(qū)域設(shè)為對(duì)焦區(qū)域FJA?？赏ㄟ^考慮聚焦鏡頭21的控制便利性(facility)而設(shè)置第一確定距離LD1的量。也就是說，如果嘗試以將在后面描述的第一驅(qū)動(dòng)速度Va來驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則當(dāng)?shù)谝淮_定距離LD1過短時(shí)，聚焦鏡頭會(huì)在其到達(dá)第一驅(qū)動(dòng)速度Va之前便已經(jīng)到達(dá)了對(duì)焦位置FPj。如果以非常高的速度驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則可能花費(fèi)很多時(shí)間來停止聚焦鏡頭21，使得如果在聚焦鏡頭21到達(dá)接近對(duì)焦位置FPj時(shí)嘗試停止聚焦鏡頭21，則聚焦鏡頭21可能會(huì)經(jīng)過對(duì)焦位置FPj，由此導(dǎo)致不良的聚焦操作。因此，可基于在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)的最大速度和控制便利性而設(shè)置第一確定距離LD1。由于這樣的最大速度和控制便利性基于聚焦長度和光圈值而不同，所以，可基于聚焦長度和光圈值而調(diào)節(jié)第一確定距離LD1。
在步驟ST53，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為第一驅(qū)動(dòng)速度Va，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs迅速到達(dá)對(duì)焦位置FPj，這是因?yàn)榫劢圭R頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置離開對(duì)焦區(qū)域FJA，其中，焦點(diǎn)的位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1?？刂破?0還將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為基于測量距離結(jié)果Mag的方向。換句話說，將驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為使得可朝向由測量距離結(jié)果Mag指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向，而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs。由于有可能基于距離測量傳感器45的測量距離結(jié)果Mag而正確地確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向，所以，對(duì)于確定其驅(qū)動(dòng)方向來說，不需要任何擺動(dòng)。
聚焦鏡頭21的第一驅(qū)動(dòng)速度Va用于允許聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)迅速接近對(duì)焦位置。不需要限制其驅(qū)動(dòng)速度來防止其焦點(diǎn)經(jīng)過聚焦估計(jì)值的曲線中的峰值，這是因?yàn)椋恳粋€(gè)聚焦估計(jì)值僅在每一場被修改一次。由此，在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)速度Va可為可允許的驅(qū)動(dòng)速度中最大的一個(gè)。
隨后，處理從步驟ST52轉(zhuǎn)到步驟ST54，其中，控制器50確定聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)。如果焦點(diǎn)FPs的位置不處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST55，而如果焦點(diǎn)FPs的位置處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST56。
在步驟ST55，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為比第一驅(qū)動(dòng)速度Va慢的第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。控制器50還將其驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為基于測量距離結(jié)果Mag的方向。換句話說，將其驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為使得可朝向由測量距離結(jié)果Mag指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向，而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs。將此第二驅(qū)動(dòng)速度Vb設(shè)為允許平滑地實(shí)現(xiàn)從第二驅(qū)動(dòng)速度Vb到比第二驅(qū)動(dòng)速度Vb慢的第三驅(qū)動(dòng)速度Vc的速度改變，以便防止在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)指示聚焦估計(jì)值的變化的聚焦估計(jì)值的曲線不健全(dwarfed)。
例如，估計(jì)場的深度為Fs，將第二驅(qū)動(dòng)速度Vb設(shè)為12Fs/場。注意，將第三驅(qū)動(dòng)速度Vc設(shè)為能夠精確地檢測聚焦估計(jì)值的曲線的峰值的速度，例如，2Fs/場。如果在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)的可允許的速度中最大的一個(gè)不大于12Fs/場，則第一驅(qū)動(dòng)速度Va等于第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。
當(dāng)該處理從步驟ST51或ST54轉(zhuǎn)到步驟ST56時(shí)，控制器50執(zhí)行類似于過去的情況的擺動(dòng)，并且，在驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22時(shí)，基于聚焦估計(jì)值的變化而設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向。在此情況下，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為其第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。如果焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和焦點(diǎn)FPm的位置之間的距離較短，則控制器50可將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為其第三驅(qū)動(dòng)速度Vc，這是因?yàn)榻裹c(diǎn)FPs的當(dāng)前位置接近對(duì)焦位置FPj。
之后，在圖8中示出的步驟ST4，控制器50執(zhí)行鏡頭驅(qū)動(dòng)處理。在鏡頭驅(qū)動(dòng)處理中，執(zhí)行類似于過去情況的爬山法控制處理以及聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度的切換，使得聚焦鏡頭21被驅(qū)動(dòng)為使其焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。
如果從焦點(diǎn)FPs的位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離比短于第一確定距離LD1的第二確定距離LD2短，則將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度從第一驅(qū)動(dòng)速度Va切換到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。將第二確定距離LD2設(shè)為使得例如，在與對(duì)焦區(qū)域FJA離開第二確定距離LD2的位置上，在將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度從第一驅(qū)動(dòng)速度Va切換到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb時(shí)(這將在后面描述)，聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度可在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)減小到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。這樣的設(shè)置可防止由于較少的聚焦估計(jì)值的數(shù)目而造成的聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)經(jīng)過對(duì)焦區(qū)域FJA中的聚焦估計(jì)值的曲線的峰值。
在爬山法控制處理中，檢測由聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37計(jì)算的聚焦估計(jì)值的任何增大和減小，并且，驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs，使得這個(gè)檢測到的聚焦估計(jì)值可為最大值，由此使焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。在此實(shí)施例中的使用聚焦估計(jì)值的爬山法控制處理中，驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，使得以上聚焦估計(jì)值ID0、ID2等可為最大值。如果具有較大亮度的像素增加，則將估計(jì)窗大小W1切換為估計(jì)窗大小W5，并通過使用聚焦估計(jì)值ID8而計(jì)算聚焦估計(jì)值，以便防止聚焦鏡頭21被驅(qū)動(dòng)到出現(xiàn)模糊的方向。此外，通過使用聚焦估計(jì)值ID0和其它聚焦估計(jì)值ID1至ID7和ID9至ID13，可確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度的改變，可確定主體的滾動(dòng)和/或傾斜，可確定聚焦鏡頭21的保留驅(qū)動(dòng)，并可確定聚焦鏡頭21到達(dá)其近點(diǎn)或遠(yuǎn)點(diǎn)?；谶@些確定結(jié)果，將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)操作控制為實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的精確聚焦。由此，執(zhí)行這樣的爬山法控制處理，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置與對(duì)焦位置FPj相符。自動(dòng)聚焦操作完成。
圖10示出了使用測量距離結(jié)果的自動(dòng)聚焦操作。當(dāng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置離開基于測量距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA、且其焦點(diǎn)的位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1時(shí)，即，當(dāng)基于測量距離結(jié)果Mag的從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE比第一確定距離LD1長時(shí)，以第一驅(qū)動(dòng)速度Va驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，而無任何擺動(dòng)。隨后，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb和第三驅(qū)動(dòng)速度Vc驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21。當(dāng)經(jīng)過了時(shí)間周期Tafu時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。這允許當(dāng)將聚焦時(shí)間周期與過去的自動(dòng)聚焦操作相比時(shí)，它會(huì)短得多，如在圖10中用虛線示出的，使得執(zhí)行擺動(dòng)來確定驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭的方向，隨后，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，并且，當(dāng)經(jīng)過了時(shí)間周期Tafv時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。
當(dāng)焦點(diǎn)FPa的當(dāng)前位置比第一確定距離LD1更接近基于測量距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA、且焦點(diǎn)的位置位于對(duì)焦區(qū)域FJA之外時(shí)，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，而無任何擺動(dòng)。這允許當(dāng)將聚焦時(shí)間周期與過去的自動(dòng)聚焦操作相比時(shí)，它會(huì)被縮短，使得在自動(dòng)聚焦操作的開始點(diǎn)執(zhí)行擺動(dòng)。
之后，在圖8中示出的步驟ST5，控制器50確定是否已滿足了重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作的任何重新啟動(dòng)條件。如果已滿足了重新啟動(dòng)條件，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST1，其中，將重復(fù)以上處理，以便將聚焦鏡頭21驅(qū)動(dòng)為使鏡頭21的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符。如果尚未滿足重新啟動(dòng)條件，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST6。
下面將描述重新啟動(dòng)條件。在此實(shí)施例中，存在兩種模式，即場景穩(wěn)定模式和場景不穩(wěn)定模式。如果亮度的變化超過了預(yù)定閾值，則確定攝像機(jī)10在其水平面中搖攝(pan)、或主體大規(guī)模移動(dòng)，以將模式切換為場景不穩(wěn)定模式。如果亮度的變化變得較小，以滿足用于將模式從場景不穩(wěn)定模式切換到場景穩(wěn)定模式的任何變換條件，則將場景不穩(wěn)定模式切換到場景穩(wěn)定模式。在其中亮度變化小的此場景穩(wěn)定模式中，則確定攝像機(jī)10不搖攝或緩慢搖攝(如果有的話)，或主體不移動(dòng)。在此實(shí)施例中，這樣進(jìn)行設(shè)置，使得在場景不穩(wěn)定模式中停止重新啟動(dòng)，而可在將場景不穩(wěn)定模式切換到場景穩(wěn)定模式時(shí)執(zhí)行重新啟動(dòng)。
由此，使用這種亮度變化的重新啟動(dòng)避免了重新啟動(dòng)的任何錯(cuò)誤確定，這是因?yàn)?，如果鏡頭的焦點(diǎn)的位置在自動(dòng)聚焦操作期間接近其對(duì)焦位置、從而使其亮度積分值幾乎不改變，則不會(huì)改變視場。
這里，作為亮度積分值，示意性地使用了亮度積分的正規(guī)化的差p0?？筛鶕?jù)以下等式而計(jì)算正規(guī)化的差p0p0＝(Yadd_W5_f0-Yadd_W5_f1)/Ynow_W5_f0/N1 ...(1)其中，項(xiàng)“Yadd_W5_f0”指示在從先前場N1到當(dāng)前場的時(shí)間周期內(nèi)，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值的總和；項(xiàng)“Yadd_W5_f1”指示在從場N1+1到先前場2*N1的時(shí)間周期內(nèi)，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值的總和；并且，項(xiàng)“Ynow_W5_f0”指示在當(dāng)前場中，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值。
當(dāng)在場景穩(wěn)定模式中，正規(guī)化的差p0的絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)超過了預(yù)定閾值β1時(shí)，將模式從場景穩(wěn)定模式切換到場景不穩(wěn)定模式。當(dāng)在場景不穩(wěn)定模式中，絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)下降到預(yù)定閾值β2以下時(shí)，將模式從場景不穩(wěn)定模式切換到場景穩(wěn)定模式，以重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作，并使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符，以完成自動(dòng)聚焦操作。
可替換地，作為重新啟動(dòng)條件，可使用聚焦估計(jì)值的變化。在此實(shí)施例中，如果在場景穩(wěn)定模式期間，聚焦估計(jì)值ID0沿其時(shí)間方向的平均值從自動(dòng)聚焦操作完成(恰好在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后)的聚焦估計(jì)值起增大了其設(shè)置比率，則可執(zhí)行重新啟動(dòng)。
如果穩(wěn)固地設(shè)置了攝像機(jī)10、且場景改變很小，例如，主體朝向由此設(shè)置的攝像機(jī)10的場景，那么，亮度積分值幾乎不改變，使得如果僅考慮亮度積分的正規(guī)化的差，則未能執(zhí)行重新啟動(dòng)。然而，如果考慮聚焦估計(jì)值沿其時(shí)間方向的平均，則還有可能重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。
可根據(jù)以下等式而計(jì)算聚焦估計(jì)值的變化q0q0＝Hadd_W1_f1/Hadd_W1_f0 ...(2)
其中，項(xiàng)“Hadd_W1_f0”指示所計(jì)算的聚焦估計(jì)值的總和，例如，所述總和即在從場景穩(wěn)定的時(shí)間到場M的時(shí)間周期內(nèi)、通過使用圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W1的頻率分量而將聚焦估計(jì)值相加的總和；并且，項(xiàng)“Hadd_W1_f1”指示在從當(dāng)前場到先前場M的時(shí)間周期內(nèi)的聚焦估計(jì)值的總和。
在此實(shí)施例中，如果聚焦估計(jì)值的變化q0下降到1/γ以下、或超過γ，則自動(dòng)聚焦操作重新啟動(dòng)(γ和M分別為常量)。
由此，使用聚焦估計(jì)值沿其時(shí)間方向的平均中的變化允許在沒有有關(guān)主體的任何滾動(dòng)和/或傾斜、和/或相機(jī)的任何振動(dòng)的任何影響的情況下的重新啟動(dòng)。
在使用任何正規(guī)化的差時(shí)，重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作并不容易，因?yàn)槿绻鄼C(jī)非常慢地?fù)u攝，則幾乎不顯示出正規(guī)化的差的變化。由此，在此實(shí)施例中，如果亮度積分值從自動(dòng)聚焦操作完成(恰好在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后)的聚焦估計(jì)值起增大了其設(shè)置比率，則可執(zhí)行重新啟動(dòng)。
可根據(jù)以下等式而計(jì)算亮度積分值的變化r0r0＝Y(jié)_now/Y_jp ...(3)其中，項(xiàng)“Y_now”指示當(dāng)前亮度積分值；并且，項(xiàng)“Y_jp”指示恰好在完成自動(dòng)聚焦操作之后的亮度積分值。
在此實(shí)施例中，如果亮度積分值的變化r0下降到1/δ以下、或超過δ，則自動(dòng)聚焦操作重新啟動(dòng)(δ為常量)。由此，使用亮度積分值的變化允許即使相機(jī)非常慢地?fù)u攝，也能重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。
之后，該處理從圖8中示出的步驟ST5轉(zhuǎn)到步驟ST6，其中，控制單元50控制距離測量傳感器45測量到主體的距離，并且，類似于步驟ST1，從其傳送測量距離結(jié)果Mag。
在步驟ST7，控制單元50確定是否已切換了要對(duì)焦的主體。如果已切換了要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST3，其中，執(zhí)行鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理和鏡頭驅(qū)動(dòng)處理，由此，再次允許自動(dòng)聚焦處理操作，使得所切換的主體可被對(duì)焦(in focus)。如果尚未切換要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
通過確定是否可對(duì)存在于與具有與鏡頭的焦點(diǎn)FPs的位置不同的距離的位置中的主體成像，而切換要對(duì)焦的主體，其中，在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的位置中，當(dāng)在步驟ST4完成了鏡頭驅(qū)動(dòng)處理時(shí)，主體被對(duì)焦。例如，如果在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差超過了預(yù)定閾值的確定時(shí)間周期持續(xù)比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長的時(shí)間，則確定已切換了要被對(duì)焦的主體。并且，如果在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差在預(yù)定閾值以下、或該差超過預(yù)定閾值的確定時(shí)間周期比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期短，則確定尚未切換要被對(duì)焦的主體。將用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期設(shè)為使得，如果在用于由距離測量傳感器45進(jìn)行的距離測量的視場內(nèi)短暫地包括期望主體之外的另一個(gè)主體，則不重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。例如，如果將參考時(shí)間周期設(shè)為2或3秒，那么，即使在攝像機(jī)10之前經(jīng)過了任何人，也有可能防止重新啟動(dòng)經(jīng)過的人被對(duì)焦的自動(dòng)聚焦操作。
由此，當(dāng)通過設(shè)置用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期、以及閾值而確定已切換了要被對(duì)焦的主體時(shí)，如果通過使用測量距離結(jié)果Mag而再次執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作，則可解決后焦點(diǎn)(back focus)的任何問題。例如，如圖11A所示，如果成像設(shè)備10對(duì)主體人OB1和背景樹OB2同時(shí)成像，那么，如圖11B所示，當(dāng)使樹OB2對(duì)焦時(shí)，出現(xiàn)主體人OB1的模糊圖像。在此情形下，將用于由距離測量傳感器45進(jìn)行的距離測量的視場設(shè)為存在于背景樹OB2之前的主體人OB1。此時(shí)，如果鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差超過了用于確定切換的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期持續(xù)了比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長，則將鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置移入到基于測量的距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA，由此，允許進(jìn)行爬山法處理。如圖11所示，這允許在使主體人OB1對(duì)焦時(shí)出現(xiàn)背景樹OB2的模糊圖像。由此，在此實(shí)施例中，可解決后焦點(diǎn)的問題。
距離測量傳感器45中的距離測量所需的時(shí)間周期可基于要成像的圖像等的亮度而變化。距離測量傳感器的測量時(shí)間可根據(jù)任意距離測量方案或任意距離測量特性的差異而變化。由此，用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期可基于要成像的圖像的亮度和/或距離測量傳感器的測量時(shí)間而延長或縮短。例如，如果距離測量傳感器45基于主體的對(duì)比度的差而生成信號(hào)，并使用該信號(hào)而執(zhí)行任意距離測量，則該信號(hào)中的電平可能很小，這是因?yàn)?，在?duì)暗主體成像時(shí)，存在主體的對(duì)比度的小量的差異。由此，為了將信號(hào)的電平提升，可通過延長測量時(shí)間而執(zhí)行任意距離測量。然而，如果延長測量時(shí)間，則要在用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期內(nèi)得到的測量距離結(jié)果減少，使得可能沒有正確地確定已切換了要對(duì)焦的主體。由此，如果延長測量時(shí)間，則用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期也延長，并且，利用很多測量的距離結(jié)果，使得可能正確地確定已切換了要對(duì)焦的主體，由此解決后焦點(diǎn)的問題。
可替換地，當(dāng)對(duì)亮主體成像時(shí)，測量時(shí)間很短。由此，在此情況下，如果用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期縮短，則有可能在用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期內(nèi)得到期望數(shù)目的測量距離結(jié)果，由此允許短暫地確定對(duì)主體聚焦的切換。由此，用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期可基于要成像的圖像的亮度和/或距離測量傳感器的測量時(shí)間而延長或縮短，使得有可能增加對(duì)主體聚焦的切換的確定的精確度，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)快速切換。
在此實(shí)施例中，可使用角速度傳感器，該角速度傳感器生成指示由沿主體的方向延伸的線和延其成像方向延伸的線組成的相對(duì)角的變化的參數(shù)，其中所述參數(shù)例如為指示由主體的移動(dòng)或攝像機(jī)10的振動(dòng)而引起的圖像內(nèi)的主體的滾動(dòng)和/或傾斜的參數(shù)。在此實(shí)施例中，可使用以上亮度積分值和聚焦估計(jì)值，作為用來檢測相對(duì)角的變化的參數(shù)，并且，可基于其檢測結(jié)果，而改變用于切換的確定的距離、對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期、以及確定操作中的任一個(gè)。這允許減少任何錯(cuò)誤操作。例如，如果在相對(duì)角的變化大時(shí)，將用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期設(shè)為延長、或?qū)⒂糜谇袚Q的確定的距離設(shè)為延長，則有可能減少基于攝像機(jī)10的任何振動(dòng)或主體的任何移動(dòng)的任何錯(cuò)誤操作。如果相對(duì)角的變化大，則即使在不執(zhí)行是否已改變了要對(duì)焦的主體的確定時(shí)，也有可能減少基于攝像機(jī)10的任何振動(dòng)或主體的任何移動(dòng)的任何錯(cuò)誤操作。
在此實(shí)施例中，類似于過去的技術(shù)，有可能通過利用聚焦估計(jì)值ID0和ID7的任何正規(guī)化的差、使用亮度積分值或聚焦估計(jì)值而確定主體的滾動(dòng)和/或傾斜。
將聚焦估計(jì)值ID0的正規(guī)化的差p0
％定義為p0
＝50*|e0
-e2
|/e0
，其中，e0
指示當(dāng)前場的值，而e2
指示之前兩場(previous field of two)的值。類似地，將聚焦估計(jì)值ID7的正規(guī)化的差p0[7]％定義為p0[7]＝50*|e0[7]-e2[7]|/e0[7]，其中，e0[7]指示當(dāng)前場的值，而e2[71指示之前兩場的值。
正規(guī)化的差表示每一場的聚焦估計(jì)值的變化率。在此實(shí)施例中，通過將當(dāng)前場的聚焦估計(jì)值與之前兩場的聚焦估計(jì)值相比較，而在奇數(shù)場和偶數(shù)場中的任一個(gè)中進(jìn)行比較。這允許消除基于奇數(shù)場和偶數(shù)場中的差的聚焦估計(jì)值的變化的任何影響。對(duì)這樣的情況應(yīng)用相似性，其中，盡管在以上等式中使用了百分比，但還在其中執(zhí)行乘以50倍。
三個(gè)場的移動(dòng)平均值可分別用作e0
、e2
、e0[7]、以及e2[7]。在此情況下，例如，當(dāng)房間中的熒光燈使用具有50Hz的商用電源工作，且攝像機(jī)10以60Hz操作、從而由熒光燈生成具有20Hz的閃爍時(shí)，可消除此影響。
在用于主體中的滾動(dòng)和/或傾斜確定的12個(gè)場的時(shí)間周期內(nèi)，使用聚焦估計(jì)值ID0計(jì)算正規(guī)化的差，以將相應(yīng)的正規(guī)化的差的最大值估計(jì)為最大正規(guī)化的差(下文中，稱為“ndiff_e
”)?？墒褂米畲笳?guī)化的差ndiff_e
而執(zhí)行滾動(dòng)和/或傾斜確定。
然而，如果聚焦估計(jì)值ID0的值小，則即使在由于固定噪聲變化而沒有主體滾動(dòng)和/或傾斜時(shí)，ndiff_e
也呈現(xiàn)為較大，由此，導(dǎo)致ndiff_e
超過滾動(dòng)和/或傾斜確定的閾值。
由此，如果聚焦估計(jì)值ID0的值很小，則在12個(gè)場的時(shí)間周期內(nèi)，使用聚焦估計(jì)值ID7而計(jì)算正規(guī)化的差，以將相應(yīng)的正規(guī)化的差的最大值估計(jì)為最大正規(guī)化的差“ndiff_e[7]”。隨后，使用最大正規(guī)化的差ndiff_e[7]執(zhí)行滾動(dòng)和/或傾斜確定。
由此，在此實(shí)施例中，不對(duì)所有情況都使用聚焦估計(jì)值ID0的最大正規(guī)化的差ndiff_e
。這是因?yàn)?，可以想象，ndiff_e[7]更適于在聚焦估計(jì)值ID0下降到閾值以下時(shí)主體滾動(dòng)或傾斜的情況。
對(duì)于滾動(dòng)和/或傾斜確定，應(yīng)用以下標(biāo)準(zhǔn)；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值(在用于主體中的滾動(dòng)和/或傾斜確定的12個(gè)場的時(shí)間周期內(nèi))超過了200、且ndiff_e
＜3％，則設(shè)置固定模式；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值超過了200、且ndiff_e
≥3％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式1，但是，如果ndiff_e
≥30％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式2，其指示主體中的滾動(dòng)和/或傾斜大于滾動(dòng)和/或傾斜模式1中的主體中的滾動(dòng)和/或傾斜的情形；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值下降到200以下，且ndiff_e[7]＜7％，則設(shè)置固定模式；以及如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值下降到200以下，且ndiff_e[7]≥7％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式1，但是，如果ndiff_e[7]≥12.5％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式2。
如果確定為滾動(dòng)和/或傾斜模式1或2，則停止是否已切換了要對(duì)焦的主體的確定，這允許由于攝像機(jī)10的振動(dòng)和要減小的主體的移動(dòng)而造成的任何錯(cuò)誤操作。
盡管在以上實(shí)施例中，可在確定已切換了要對(duì)焦的主體時(shí)自動(dòng)重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作、以解決后焦點(diǎn)的問題，但本發(fā)明不限于此?？蓪⒋税l(fā)明應(yīng)用于根據(jù)任意用戶指令而解決后焦點(diǎn)的問題的任意其它情況。圖12示出了在這樣的情況下使用的自動(dòng)聚焦操作。應(yīng)注意，相同的附圖標(biāo)記表示圖8中示出的相同步驟，將省略其詳細(xì)說明。
在步驟ST7，控制單元50確定是否已切換了要對(duì)焦的主體。如果確定已切換了要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST8。如果不是這樣，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
在步驟ST8，控制單元10確定是否已解決了后焦點(diǎn)的問題。如果用戶操縱用戶接口55或56，以指示解決后焦點(diǎn)的問題，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST3，并使用在步驟ST6得到的測量距離結(jié)果Mag而重復(fù)以上處理，由此，允許重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作，以便對(duì)切換之后的主體對(duì)焦。如果他或她不指示解決后焦點(diǎn)的問題，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
由此，有可能僅在用戶想要解決后焦點(diǎn)的問題時(shí)，才會(huì)在解決后焦點(diǎn)的問題之后，在用于由距離測量傳感器45進(jìn)行的距離測量的視場內(nèi)對(duì)主體聚焦。如果用戶接口55或56配備有轉(zhuǎn)接開關(guān)、或能夠通過軟件來改變模式，以選擇圖8和12中示出的自動(dòng)聚焦操作中的任一個(gè)，則有可能呈現(xiàn)易用的攝像機(jī)。
盡管在以上實(shí)施例中已作為攝像機(jī)而描述了成像裝置，但此發(fā)明不限于此。可將此發(fā)明應(yīng)用于任意其它成像裝置，如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素而出現(xiàn)各種修改、組合、子組合、以及變化，只要它們處于所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)即可。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明包含涉及于2005年4月15日提交至日本專利局的日本專利申請(qǐng)第2005-119035號(hào)的主題，通過引用而將其全部內(nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)聚焦裝置，包括鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測單元，檢測鏡頭的焦點(diǎn)的位置；距離測量傳感器，測量到主體的距離；以及控制單元，執(zhí)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)位置檢測單元檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符，其中，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于由焦點(diǎn)檢測單元檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置、以及距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換，并且隨后，基于對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果，而重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，作為對(duì)主體聚焦的切換的確定，控制單元確定基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果的、對(duì)焦位置和鏡頭的焦點(diǎn)的位置之間的差超過用于確定切換的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期是否比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長；并且，其中，當(dāng)確定時(shí)間周期持續(xù)比參考時(shí)間周期長時(shí)，控制單元重新啟動(dòng)聚焦操作。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，控制單元基于要成像的圖像的亮度和距離測量傳感器的測量時(shí)間中的任一個(gè)，改變參考時(shí)間周期。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括參數(shù)生成單元，其生成指示由沿主體的方向延伸的線和沿其成像方向延伸的線組成的相對(duì)角的變化的參數(shù)，其中，基于該參數(shù)，控制單元改變用于確定切換的距離、參考時(shí)間周期、以及對(duì)主體聚焦的切換的確定操作中的任一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括用戶接口，其中，控制單元在從用戶接口接收到用于指示其重新啟動(dòng)的信號(hào)時(shí)，基于切換確定的結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括聚焦估計(jì)值計(jì)算單元，其使用在圖像幀中提供的第一特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量，計(jì)算聚焦估計(jì)值，其中，控制單元使用聚焦估計(jì)值的變化作為重新啟動(dòng)條件。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括亮度積分值計(jì)算單元，其計(jì)算在圖像幀中提供的第二特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的亮度積分值，其中，控制單元使用亮度積分值的變化作為重新啟動(dòng)條件。
8.一種自動(dòng)聚焦方法，包括焦點(diǎn)位置檢測步驟，用于檢測鏡頭的焦點(diǎn)的位置；距離測量步驟，用于測量到主體的距離；主體切換確定步驟，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測步驟中檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置以及在距離測量步驟中測量的測量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換；以及聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果，重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行自動(dòng)聚焦方法，所述方法包括焦點(diǎn)位置檢測步驟，用于檢測鏡頭的焦點(diǎn)位置；距離測量步驟，用于測量到主體的距離；主體切換確定步驟，用于如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測步驟中檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置以及在距離測量步驟中測量的測量距離結(jié)果，確定對(duì)主體聚焦的切換；以及聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，而將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
全文摘要
一種自動(dòng)聚焦裝置，其具有鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、焦點(diǎn)位置檢測單元、以及測量到主體距離的距離測量傳感器。該裝置還包括控制單元，用于控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使檢測出的鏡頭的焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符。如果在使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符之后尚未滿足重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于檢測出的焦點(diǎn)位置、以及距離測量傳感器的測量距離結(jié)果，確定對(duì)主體聚焦的切換，并且隨后，基于其確定結(jié)果，重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測量傳感器的測量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符。
文檔編號(hào)G03B13/36GK1847901SQ20061007435
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者伊藤雄二郎, 須藤秀和, 竹本新治 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社