專利名稱：自動(dòng)聚焦設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于成像裝置的自動(dòng)聚焦設(shè)備、方法及其程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
諸如攝像機(jī)與數(shù)字照相機(jī)等成像裝置已經(jīng)配備有自動(dòng)對(duì)對(duì)象聚焦的任一自動(dòng)聚焦機(jī)制。自動(dòng)聚焦機(jī)制利用在成像框(取景器視圖)中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量以計(jì)算聚焦評(píng)估值，并且驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭，從而可以給出最大聚焦評(píng)估值(參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H10-213736)。由此，如果在所述特定區(qū)域被設(shè)置在成像框中心之上、并且成像框的構(gòu)成被固定以將對(duì)象置于成像框中心之上以后成像，則當(dāng)聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置符合其對(duì)焦位置(in-focus position)時(shí)，可以自動(dòng)對(duì)該對(duì)象聚焦。

發(fā)明內(nèi)容
用于廣播或?qū)I(yè)用途的成像裝置在自動(dòng)聚焦操作中具有其服務(wù)所必須的各種性能。例如，用來(lái)對(duì)景觀成像以掌握周?chē)鞖獾乃^的天氣相機(jī)被固定地設(shè)置在高塔或高大建筑物的頂部之上，并且在整個(gè)一天中連續(xù)使用。這強(qiáng)烈地要求該成像裝置具有長(zhǎng)的壽命周期，但是當(dāng)發(fā)生相機(jī)震動(dòng)等等時(shí)并不特別要求其聚焦調(diào)整性能。另外，并不特別要求其迅速開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作、聚焦時(shí)間周期等等。
在另一方面，用于體育節(jié)目、新聞節(jié)目等等的成像裝置不會(huì)在整個(gè)一天中連續(xù)使用。與天氣相機(jī)相比，這并不強(qiáng)烈地要求該成像裝置具有長(zhǎng)壽命周期。但是對(duì)于用于體育節(jié)目等等的成像裝置，強(qiáng)烈要求其迅速開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作、聚焦時(shí)間周期等等，以在恰當(dāng)時(shí)刻釋放快門(mén)。在此類成像裝置中，經(jīng)常使用便利型裝置。這也強(qiáng)烈地要求當(dāng)發(fā)生相機(jī)震動(dòng)等等時(shí)它們的其聚焦調(diào)整性能。
在用于電影制造的成像裝置中，必須制成高品質(zhì)圖像。與聚焦時(shí)間周期相比，這強(qiáng)烈地要求聚焦精確度、對(duì)焦的高品質(zhì)圖像、以及平滑聚焦操作。
由此，對(duì)自動(dòng)聚焦操作的請(qǐng)求根據(jù)該成像裝置所用于的服務(wù)內(nèi)容而變化。如果制造并分發(fā)每個(gè)都專用于其任意服務(wù)內(nèi)容的成像裝置，則由于多種產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)，將難于提供廉價(jià)的圖像裝置。
人們希望提供能夠根據(jù)各種用途進(jìn)行任意自動(dòng)聚焦操作的自動(dòng)聚焦設(shè)備、方法、及其程序產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供了一種自動(dòng)聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，其驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；以及距離測(cè)量傳感器，其測(cè)量到對(duì)象的距離。該設(shè)備還包含聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，其利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值；以及用戶界面，其設(shè)置自動(dòng)聚焦內(nèi)容。該設(shè)備還包含控制單元，其進(jìn)行聚焦操作，以根據(jù)聚焦評(píng)估值，或者聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果來(lái)控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元檢測(cè)的鏡頭焦點(diǎn)的位置滿足其對(duì)焦位置?？刂茊卧鶕?jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、距離測(cè)量傳感器、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，提供了一種自動(dòng)聚焦方法。該方法包含焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量步驟，其測(cè)量到對(duì)象的距離；以及聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟，其利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值。該方法還包含鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟，其進(jìn)行聚焦操作，以根據(jù)聚焦評(píng)估值，以及聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果中的任何一個(gè)來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測(cè)步驟檢測(cè)的鏡頭焦點(diǎn)的位置滿足其對(duì)焦位置。該方法還包含操作切換步驟，其根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，相互切換鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟、距離測(cè)量步驟、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)所設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，提供了一種計(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。
根據(jù)本發(fā)明的任一實(shí)施方式，根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，控制驅(qū)動(dòng)鏡頭的速度、距離測(cè)量傳感器的距離測(cè)量窗口的尺寸、重新開(kāi)始聚焦操作的重新開(kāi)始確定標(biāo)準(zhǔn)、使用距離測(cè)量傳感器的測(cè)定距離結(jié)果的鏡頭驅(qū)動(dòng)處理、以及不使用距離測(cè)量傳感器的測(cè)定距離結(jié)果的鏡頭驅(qū)動(dòng)處理等等，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)任意所設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容的聚焦操作。另外，存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)由用戶界面設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)聚焦內(nèi)容，并且通過(guò)從存儲(chǔ)單元中讀出任意自動(dòng)聚焦內(nèi)容，切換聚焦操作。
由此，根據(jù)本發(fā)明的任一實(shí)施方式，可以根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、距離測(cè)量傳感器、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)所設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。因此，如果根據(jù)成像裝置的任意用途通過(guò)用戶界面設(shè)置自動(dòng)聚焦內(nèi)容，則可以根據(jù)任意用途來(lái)進(jìn)行任意自動(dòng)聚焦操作。
本說(shuō)明書(shū)的結(jié)束部分具體指出并且直接要求本發(fā)明的技術(shù)主題。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)參照附圖閱讀本說(shuō)明書(shū)的其余部分，能夠?qū)Ρ景l(fā)明操作的組織與方法、以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與目的獲得最佳理解。在附圖中，類似的附圖標(biāo)記指類似的元件。


圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的攝像機(jī)實(shí)施方式的配置的方框圖；圖2為顯示聚焦評(píng)估值計(jì)算單元的配置的方框圖；圖3為顯示評(píng)估窗口尺寸的圖示；圖4為顯示過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器的配置的方框圖；圖5為顯示過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的水平與垂直方向積分方案的計(jì)算濾波器的配置的方框圖；圖6為顯示過(guò)濾垂直方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器的配置的方框圖；圖7為顯示攝像機(jī)自動(dòng)聚焦操作的流程圖；圖8為顯示鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖；圖9為解釋利用測(cè)定距離結(jié)果的自動(dòng)聚焦操作的圖示；圖10A至10C為說(shuō)明后焦點(diǎn)解決操作的圖示；圖11為顯示改變已經(jīng)設(shè)置的設(shè)置內(nèi)容的設(shè)置內(nèi)容改變處理的流程圖；圖12為用來(lái)改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單的圖示。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1顯示具有自動(dòng)聚焦機(jī)制的諸如攝像機(jī)10等成像裝置的整體配置。
攝像機(jī)10的鏡頭組件(lens block)20由以下構(gòu)成成像鏡頭、檢測(cè)成像鏡頭位置的鏡頭位置檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)成像鏡頭的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元等等。應(yīng)該注意在圖1所示的鏡頭組件20中，作為成像鏡頭，顯示了聚焦鏡頭21與擺動(dòng)鏡頭22，聚焦鏡頭21用來(lái)將對(duì)象圖像聚焦在成像元件的成像表面上，擺動(dòng)鏡頭22利用對(duì)于聚焦鏡頭21驅(qū)動(dòng)方向的確定來(lái)使其焦點(diǎn)位置滿足對(duì)焦位置。
對(duì)于聚焦鏡頭21，配備有檢測(cè)聚焦鏡頭21的位置的鏡頭位置檢測(cè)單元21a，即檢測(cè)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元；以及鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b，其驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21使鏡頭位置沿其光軸移動(dòng)。
類似地，對(duì)于擺動(dòng)鏡頭22，配備有檢測(cè)擺動(dòng)鏡頭22的位置的鏡頭位置檢測(cè)單元22a，以及驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22使鏡頭位置沿其光軸移動(dòng)的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元22b，以進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)。
鏡頭組件20具有光圈23，以控制入射光量。對(duì)于光圈23，也配備有檢測(cè)光圈23孔徑開(kāi)口水平的光圈位置檢測(cè)單元23a，以及驅(qū)動(dòng)光圈23使其打開(kāi)、關(guān)閉的光圈驅(qū)動(dòng)單元23b。
鏡頭組件控制單元51分別接收來(lái)自鏡頭位置檢測(cè)單元21a的、指示聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)位置的檢測(cè)信號(hào)RSf，來(lái)自鏡頭位置檢測(cè)單元22a的、指示擺動(dòng)量的檢測(cè)信號(hào)RSw，來(lái)自光圈位置檢測(cè)單元23a的、指示光圈23孔徑開(kāi)口水平的的檢測(cè)信號(hào)RSi。鏡頭組件控制單元51連接到用戶界面55，以設(shè)置自動(dòng)聚焦操作模式并且開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作。根據(jù)用戶對(duì)用戶界面55的操縱，鏡頭組件控制單元51可以接收任何操縱信號(hào)PSL。鏡頭組件控制單元51還具有存儲(chǔ)單元(其未顯示)，由只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等等構(gòu)成。該存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)關(guān)于聚焦鏡頭21和擺動(dòng)鏡頭22每一個(gè)的焦距的數(shù)據(jù)、關(guān)于孔徑比的數(shù)據(jù)、以及關(guān)于鏡頭組件的制造商名稱與序列號(hào)的任何信息等等。
鏡頭組件控制單元51基于所存儲(chǔ)的信息、檢測(cè)信號(hào)RSf、RSw、和RSi、操縱信號(hào)PSL、以及從以后將描述的相機(jī)組件控制單元52收到的聚焦控制信號(hào)CTf和擺動(dòng)控制信號(hào)CTw，生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw。鏡頭組件控制單元51進(jìn)一步向鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b提供所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf以驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，由此允許對(duì)所希望的對(duì)象對(duì)焦。鏡頭組件控制單元51另外向鏡頭驅(qū)動(dòng)單元22b提供所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDw以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22，由此允許對(duì)聚焦鏡頭對(duì)焦位置的方向進(jìn)行檢測(cè)。鏡頭組件控制單元51還生成光圈控制信號(hào)RDi，并且將其供給光圈驅(qū)動(dòng)單元23b，由此允許光圈23孔徑的開(kāi)口水平得到控制。
相機(jī)組件30中的分光棱鏡31將來(lái)自鏡頭組件20的入射光分離為三原色紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)，并且分別將其中的R分量提供給圖像拾取器32R，將其中的G分量提供給圖像拾取器32G、并且將其中的B分量提供給圖像拾取器32B。
圖像拾取器32R通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于R分量的圖像信號(hào)SR，并且將其提供給前置放大器33R。圖像拾取器32G通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于G分量的圖像信號(hào)SG，并且將其提供給前置放大器33G。圖像拾取器32B通過(guò)光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于B分量的圖像信號(hào)SB，并且將其提供給前置放大器33B。
前置放大器33R放大圖像信號(hào)SR的電平，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置(reset)噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號(hào)SR提供給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，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
前置放大器33G放大圖像信號(hào)SG的電平，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號(hào)SG提供給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，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
前置放大器33B放大圖像信號(hào)SB的電平，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號(hào)SB提供給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，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
預(yù)處理單元35接收?qǐng)D像信號(hào)DRa、DGa、DBa，以調(diào)整它們的增益，并且執(zhí)行黑電平的穩(wěn)定處理、對(duì)其動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整等等，以生成圖像信號(hào)DRb、DGb、DBb，并且將由此生成的圖像信號(hào)DRb、DGb、DBb提供給信號(hào)處理單元36與聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37。
信號(hào)處理單元36接收?qǐng)D像信號(hào)DRb、DGb、DBb，以對(duì)它們進(jìn)行各種信號(hào)處理，由此生成圖像輸出信號(hào)DVout。例如，進(jìn)行用來(lái)壓縮具有高于設(shè)置電平的電平的圖像信號(hào)的Knee補(bǔ)償，用來(lái)根據(jù)任意各種設(shè)置的gama曲線校正圖像信號(hào)的電平的gama校正，以及用來(lái)限制圖像信號(hào)的電平保留在設(shè)置區(qū)域中的白及黑電平削波。信號(hào)處理單元36還進(jìn)行邊沿增強(qiáng)處理、線性矩陣處理、編碼處理，以生成具有希望格式的圖像輸出信號(hào)DVout等等。
聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37根據(jù)從預(yù)處理單元35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb、DBb生成亮度信號(hào)DY，并且利用亮度信號(hào)DY計(jì)算任意聚焦評(píng)估值ID。然后，聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37將聚焦評(píng)估值ID提供給相機(jī)組件控制單元52。
圖2顯示聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37的配置。聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37具有亮度信號(hào)生成電路371，用來(lái)根據(jù)圖像信號(hào)DRb、DGb、DBb生成亮度信號(hào)DY；聚焦評(píng)估值生成電路372-ID0至372-ID13，用來(lái)生成將在以后描述的十四種聚焦評(píng)估值ID0至ID13；以及接口電路373，用來(lái)與相機(jī)組件控制單元52通信，并且根據(jù)來(lái)自相機(jī)組件控制單元52的任何請(qǐng)求，將所生成的聚焦評(píng)估值ID0至ID13提供給相機(jī)組件控制單元52。
通過(guò)使用從預(yù)處理電路35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb、DBb，亮度信號(hào)生成電路371生成亮度信號(hào)DY，如下計(jì)算DY＝0.30DRb+0.59 DGb+0.11DBb。
這是因?yàn)闉榱舜_定是否達(dá)到聚焦，確定對(duì)比度是高還是低就足夠了，并且檢測(cè)亮度信號(hào)DY電平變化作為對(duì)比度變化就足夠了。
聚焦評(píng)估值生成電路372-ID0生成如下聚焦評(píng)估值ID0。類似地，每個(gè)聚焦評(píng)估值生成電路372-ID1至372-ID13生成如下聚焦評(píng)估值ID1至ID13。
聚焦評(píng)估值ID0聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W1_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID1聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W2_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID2聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W2_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID3聚焦評(píng)估值的名稱″IIR4_W3_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID4聚焦評(píng)估值的名稱″IIR0-W1_VIntg″；聚焦評(píng)估值ID5聚焦評(píng)估值的名稱″IIR3_W1_VIntg″；聚焦評(píng)估值ID6聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W1_HIntg″；聚焦評(píng)估值ID7聚焦評(píng)估值的名稱″Y_W1_HIntg″；聚焦評(píng)估值ID8聚焦評(píng)估值的名稱″Y_W1_Satul″；
聚焦評(píng)估值ID9聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W3_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID10聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W4_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID11聚焦評(píng)估值的名稱″IIR1_W5_HPeak″；聚焦評(píng)估值ID12聚焦評(píng)估值的名稱″Y_W3_HIntg″；以及聚焦評(píng)估值ID13聚焦評(píng)估值的名稱″Y_W3_HIntg″。
此處，對(duì)于以上聚焦評(píng)估值ID0至ID13，分別使用指示其屬性的聚焦評(píng)估值名稱，“使用數(shù)據(jù)評(píng)估窗口尺寸聚焦評(píng)估值計(jì)算方法”。評(píng)估窗口為在圖像幀中提供的特定區(qū)域。
基本通過(guò)將評(píng)估窗口中的圖像信號(hào)頻率分量相加在一起，獲得這些聚焦評(píng)估值ID0至ID13，并且這些聚焦評(píng)估值指示相應(yīng)于圖像中任何模糊的值。
在聚焦評(píng)估值名稱的“使用數(shù)據(jù)”中有“IIR”與“Y”?！癐IR”使用關(guān)于通過(guò)利用高通濾波器(HPF)從亮度信號(hào)DY中過(guò)濾出的高頻分量的數(shù)據(jù)。“Y”使用未利用任何HPF的、原樣的亮度信號(hào)DY。
當(dāng)利用HPF時(shí)，可以使用無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)型HPF。根據(jù)HPF的種類，IIR分類為IIR0、IIR1、IIR3、以及IIR4，其表示具有不同截?cái)囝l率的HPF。設(shè)置HPF從而具有不同截?cái)囝l率允許放大聚焦評(píng)估值的變化，例如，如果使用具有高截?cái)囝l率的HPF的話則在對(duì)焦位置附近的位置上，與使用具有低截?cái)囝l率的HPF的情況形成對(duì)比。如果幾乎沒(méi)有聚焦，則當(dāng)使用具有低截?cái)囝l率的HPF時(shí)可以放大聚焦評(píng)估值的變化，與使用具有高截?cái)囝l率的HPF的情況形成對(duì)比。由此，可以設(shè)置HPF從而具有不同截?cái)囝l率，以在自動(dòng)聚焦操作期間、根據(jù)任意聚焦情況選擇最適當(dāng)?shù)木劢乖u(píng)估值。
評(píng)估窗口尺寸為將被用來(lái)生成聚焦評(píng)估值的圖像區(qū)域的尺寸。在本實(shí)施方式中，評(píng)估窗口的各種尺寸顯示了以下五種評(píng)估窗口尺寸W1至W5。
評(píng)估窗口尺寸W1116像素乘60像素；評(píng)估窗口尺寸W296像素乘60像素；評(píng)估窗口尺寸W3232像素乘120像素；評(píng)估窗口尺寸W4192像素乘120像素；評(píng)估窗口尺寸W5576像素乘180像素。
這些評(píng)估窗口的中心對(duì)準(zhǔn)成像框的中心。應(yīng)該注意在圖3中，在一場(chǎng)的幀尺寸為768像素乘240像素的情況下顯示評(píng)估窗口尺寸W1至W5。
由此，設(shè)置評(píng)估窗口從而具有其各種尺寸允許產(chǎn)生適合于任意評(píng)估窗口尺寸的任意分離聚焦評(píng)估值。這允許從聚焦評(píng)估值ID0至ID13中選擇任意適當(dāng)?shù)木劢乖u(píng)估值，以滿足目標(biāo)對(duì)象所具有的任何尺寸。
對(duì)于聚焦評(píng)估值的計(jì)算方法，可以使用HPeak方案、HIntg方案、VIntg方案、以及Satul方案。HPeak方案為相對(duì)于任何峰值的水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算方法。HIntg方案為相對(duì)于任何水平與垂直積分的水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算方法。VIntg方案為相對(duì)于任何積分的垂直方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算方法。Satul方案為計(jì)算其亮度飽和的像素的數(shù)目的計(jì)算方法。
HPeak方案還是用來(lái)利用HPF從水平方向圖像信號(hào)中獲取任何高頻分量的、聚焦評(píng)估值的計(jì)算方法。在本實(shí)施方式中，其用來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值ID0、ID1、ID2、ID3、ID9、ID10、以及ID11。
圖4顯示用于HPeak方案的、用來(lái)過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器的配置，其可以用于聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37中。該用來(lái)過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器具有HPF 381，用來(lái)從來(lái)自亮度信號(hào)生成電路的亮度信號(hào)DY中只過(guò)濾出高頻分量；絕對(duì)值處理單元382，用來(lái)計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值；乘法電路383，用來(lái)將這些高頻分量的絕對(duì)值乘以水平方向窗口控制信號(hào)WH；行峰值保持電路384，用來(lái)為每一行保持一個(gè)峰值；以及垂直方向積分電路386，用來(lái)垂直地積分評(píng)估窗口內(nèi)所有行的峰值。
HPF 381從亮度信號(hào)DY中過(guò)濾出高頻分量，并且絕對(duì)值處理單元382計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值。
乘法電路383將該絕對(duì)值乘以水平方向窗口控制信號(hào)WH，以獲得評(píng)估窗口內(nèi)高頻分量的絕對(duì)值。換而言之，如果向乘法電路383提供評(píng)估窗口中其相乘值變?yōu)榱愕乃椒较虼翱诳刂菩盘?hào)WH，就可能向行峰值保持電路384只提供評(píng)估窗口內(nèi)高頻分量的水平方向絕對(duì)值。另外，如果設(shè)置窗口控制信號(hào)WH使得在評(píng)估窗口中靠近窗口的位置上相乘值變小，則可能消除基于靠近評(píng)估窗口的窗口存在的任何額外邊沿(具有高亮度的任何邊沿)侵入評(píng)估窗口的影響的、聚焦評(píng)估值中的任何噪聲，該噪聲響應(yīng)于聚焦的進(jìn)展、以及伴隨對(duì)象任何左右滾動(dòng)和/或上下顛簸的聚焦評(píng)估值的突然變化而發(fā)生。
行峰值保持電路384可以為每行保持一個(gè)峰值。垂直方向積分電路386根據(jù)垂直方向窗口控制信號(hào)WV，垂直地相加或積分已被保持的、評(píng)估窗口內(nèi)每行的峰值，以生成任何聚焦評(píng)估值ID。應(yīng)該注意該方案被稱為“HPeak”是因?yàn)樗椒较蚍逯翟槐３帧?br> HIntg方案為通過(guò)利用水平與垂直積分獲得水平方向聚焦評(píng)估值的聚焦評(píng)估值計(jì)算方法。圖5顯示用來(lái)根據(jù)水平與垂直積分過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器的配置，其可以用于聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37中。該計(jì)算濾波器具有與以上圖4所示HPeak方案的計(jì)算濾波器類似的配置，只是利用了水平方向相加電路385來(lái)代替行峰值保持電路。在圖5所示的該計(jì)算濾波器中，水平方向相加電路385水平地相加評(píng)估窗口內(nèi)所有高頻分量的絕對(duì)值，并且垂直方向積分電路386垂直地對(duì)評(píng)估窗口中所有行的相加結(jié)果進(jìn)行積分。
在本實(shí)施方式中，這樣的根據(jù)垂直與水平積分過(guò)濾水平方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器用來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值ID6、ID7、ID12、以及ID13。
當(dāng)比較HIntg方案與HPeak方案時(shí)，其相互不同之處在于在HPeak方案中，計(jì)算每行的峰值，并且垂直地相加所計(jì)算的峰值；而在HIntg方案中，水平地相加評(píng)估窗口內(nèi)每行中高頻分量的絕對(duì)值，并且垂直地積分相加結(jié)果。
HIntg方案分類為在其使用數(shù)據(jù)中使用高頻分量的“IIR1”，以及在其中使用原樣的亮度信號(hào)DY自身的“Y”。應(yīng)該注意亮度相加值計(jì)算濾波器電路(其為從圖5所示的計(jì)算濾波器中去除HPF 381的濾波器電路)可以獲得亮度相加值。
VIntg方案為通過(guò)利用垂直積分獲得垂直方向聚焦評(píng)估值的聚焦評(píng)估值計(jì)算方法。在本實(shí)施方式中，其用來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值ID4以及ID5。HIntg方案與HPeak方案都進(jìn)行水平相加，以產(chǎn)生聚焦評(píng)估值；而VIntg方案垂直地相加高頻分量，以產(chǎn)生聚焦評(píng)估值。如果只存在垂直高頻分量而不存在水平高頻分量，例如，其中景象的上半部為白、景象的下半部為黑的圖像，即地平線等等的圖像，則根據(jù)HPeak方案的水平方向聚焦評(píng)估值計(jì)算方法不能有效地發(fā)揮作用。在此類景象中，使用VIntg方案的聚焦評(píng)估值進(jìn)行自動(dòng)聚焦，以便有效地發(fā)揮作用。
圖6顯示用來(lái)過(guò)濾垂直方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器的配置，其可以用于聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37中。用來(lái)過(guò)濾垂直方向聚焦評(píng)估值的計(jì)算濾波器具有計(jì)算電路391，用來(lái)計(jì)算水平方向平均值；IIR型HPF392；絕對(duì)值處理單元393；以及積分電路394。
計(jì)算電路391根據(jù)窗口控制信號(hào)WHc、從每行的亮度信號(hào)DY中選擇在其水平方向上位于評(píng)估窗口中心部分的任何像素(例如63個(gè)像素)的亮度信號(hào)，并且計(jì)算其平均值，以將其作為每個(gè)水平周期的一個(gè)輸出來(lái)傳送。這是因?yàn)檫x擇其中心部分的64個(gè)像素，消除了存在于評(píng)估窗口外圍的任何噪聲。在本實(shí)施方式中，因?yàn)橐来未鎯?chǔ)了64個(gè)像素的數(shù)據(jù)，并且最終輸出一個(gè)平均值，所以可以獲得不需要諸如行存儲(chǔ)器或幀存儲(chǔ)器等任何存儲(chǔ)器件的簡(jiǎn)單配置。接著，IIR型HPF392過(guò)濾高頻分量，其與行頻率同步。然后絕對(duì)值處理電路393計(jì)算高頻分量的絕對(duì)值。積分電路394根據(jù)垂直方向窗口控制信號(hào)WV，垂直地積分評(píng)估窗口內(nèi)所有行。
Satul方案為計(jì)算評(píng)估窗口中亮度信號(hào)DY中飽和像素的數(shù)目(具體地，其亮度電平變得高于預(yù)定電平的像素的數(shù)目)的計(jì)算方法。在本實(shí)施方式中，Satul方案用來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值ID8。在計(jì)算聚焦評(píng)估值ID8時(shí)，通過(guò)將亮度信號(hào)DY與門(mén)限值比較來(lái)計(jì)算對(duì)于每場(chǎng)有多少超過(guò)門(mén)限值…的像素存在于評(píng)估窗口內(nèi)，來(lái)確定聚焦評(píng)估值ID8。
回去參照?qǐng)D1，基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元40產(chǎn)生攝像機(jī)10中的每個(gè)單元根據(jù)其來(lái)進(jìn)行操作的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK?；鶞?zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元40將這些信號(hào)提供給圖像拾取器驅(qū)動(dòng)單元42。圖像拾取器驅(qū)動(dòng)單元42根據(jù)如此提供的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIR，并且將其提供給圖像拾取器32R，以驅(qū)動(dòng)該器件。類似地，圖像拾取器驅(qū)動(dòng)單元42還分別生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIG、RIB，并且將它們提供給圖像拾取器32G、32B，以驅(qū)動(dòng)所述器件。應(yīng)該注意前置放大器33R、33G、33B，A/D轉(zhuǎn)換器34R、34G、34B，預(yù)處理單元35，信號(hào)處理單元36，聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37等等利用與從它們相應(yīng)的先前單元接收的圖像信號(hào)同步的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK，進(jìn)行各種處理。這些信號(hào)可以從基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生單元40接收，或者可以從其相應(yīng)的先前單元與圖像信號(hào)一起接收。
響應(yīng)于來(lái)自相機(jī)組件控制單元52的請(qǐng)求，距離測(cè)量傳感器45進(jìn)行任意測(cè)量，以向相機(jī)組件控制單元52提供用于指示到對(duì)象的距離的測(cè)定距離結(jié)果Mag。當(dāng)不能進(jìn)行任何測(cè)量時(shí)，距離測(cè)量傳感器45傳送指示不能進(jìn)行任何測(cè)量的數(shù)據(jù)(此后稱為“無(wú)能力數(shù)據(jù)NG”)作為測(cè)定距離結(jié)果Mag。距離測(cè)量傳感器45說(shuō)明有源方案的距離測(cè)量傳感器，其通過(guò)當(dāng)輻射紅外線、電波等等時(shí)利用其反射來(lái)測(cè)量到對(duì)象的距離。距離測(cè)量傳感器45還說(shuō)明無(wú)源方案的距離測(cè)量傳感器，其使用傳感器、通過(guò)利用由檢測(cè)關(guān)于對(duì)象的亮度信息而獲得的亮度信號(hào)的移位、清晰度等等來(lái)測(cè)量到對(duì)象的距離。
顯示驅(qū)動(dòng)單元47連接到顯示器48。顯示驅(qū)動(dòng)單元47根據(jù)從信號(hào)處理單元36接收的圖像信號(hào)DVvf、或者從相機(jī)組件控制單元52接收的顯示信號(hào)DVmm，生成顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDM，并且將其提供給顯示器48。
顯示器由圖像顯示元件構(gòu)成，例如液晶顯示元件和陰極射線管。根據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDM驅(qū)動(dòng)圖像顯示元件，以在顯示器48的屏幕上顯示所成像的圖像、各種信息、以及進(jìn)行成像裝置中的各種設(shè)置的菜單。
相機(jī)組件控制單元52連接到用戶界面56。相機(jī)組件控制單元52根據(jù)從用戶界面56接收的操縱信號(hào)PSC生成任意控制信號(hào)，并且將這些控制信號(hào)提供給相應(yīng)單元以控制它們，從而攝像機(jī)10可以基于操縱信號(hào)PSC等等進(jìn)行操作。
鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52可以使用預(yù)先設(shè)置的格式和/或預(yù)先設(shè)置的協(xié)議相互進(jìn)行通信。鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52對(duì)自動(dòng)聚焦操作進(jìn)行任意控制。
響應(yīng)于來(lái)自相機(jī)組件控制單元52的請(qǐng)求，鏡頭組件控制單元51還向相機(jī)組件控制單元52提供各種信息QF(例如，關(guān)于鏡頭焦點(diǎn)位置、光圈值等等的信息)。
鏡頭組件控制單元51還根據(jù)從相機(jī)組件控制單元52接收的聚焦控制信號(hào)CTf、擺動(dòng)控制信號(hào)CTw等等生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw，并且控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b、22b以驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21與擺動(dòng)鏡頭22。
相機(jī)組件控制單元52根據(jù)在聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37中計(jì)算的聚焦評(píng)估值ID、由距離測(cè)量傳感器45獲得的測(cè)定距離結(jié)果Mag、以及從鏡頭組件控制單元51讀取的各種信息，生成用于進(jìn)行聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)控制的聚焦控制信號(hào)CTf，和用于進(jìn)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)組件控制單元52將這些信號(hào)提供給鏡頭組件控制單元51。
相機(jī)組件控制單元52改變關(guān)于自動(dòng)聚焦操作的設(shè)置內(nèi)容，并且生成顯示信號(hào)DVmm，以顯示用于改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單，從而允許根據(jù)來(lái)自用戶的任意請(qǐng)求進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作。相機(jī)組件控制單元52將顯示信號(hào)DVmm提供至顯示驅(qū)動(dòng)單元47。用于存儲(chǔ)關(guān)于自動(dòng)聚焦操作的設(shè)置內(nèi)容的設(shè)置內(nèi)容存儲(chǔ)單元58連接到相機(jī)組件控制單元52。設(shè)置內(nèi)容存儲(chǔ)單元58可以存儲(chǔ)新的設(shè)置內(nèi)容?？梢詮脑O(shè)置內(nèi)容存儲(chǔ)單元58中選擇性地讀取任意設(shè)置內(nèi)容。這使自動(dòng)聚焦操作能夠自動(dòng)切換，或者根據(jù)攝像機(jī)10的任意用途進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作。
鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52可以內(nèi)置在一起。在以下描述中，控制器50指示鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52的結(jié)合?？刂破?0可以由微機(jī)、存儲(chǔ)器等等構(gòu)成，并且通過(guò)運(yùn)行從存儲(chǔ)器中讀出的各種程序來(lái)執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。
以下將描述攝像機(jī)10的自動(dòng)聚焦操作。圖7顯示了自動(dòng)聚焦操作的流程圖。
在步驟ST1，控制器50控制距離測(cè)量傳感器45以測(cè)量到對(duì)象的距離，并且從該距離測(cè)量傳感器發(fā)送測(cè)定距離結(jié)果Mag。
在步驟ST2，控制器50根據(jù)從鏡頭位置檢測(cè)單元21a接收的檢測(cè)信號(hào)RSf檢測(cè)聚焦鏡頭21焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置。
在步驟ST3，控制器50進(jìn)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，根據(jù)焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置與測(cè)定距離結(jié)果Mag，設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向與驅(qū)動(dòng)速度。
圖8顯示鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖。
在步驟ST51，控制器50確定測(cè)定距離結(jié)果Mag是否為無(wú)能力數(shù)據(jù)NG。如果不是無(wú)能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST52；而如果是無(wú)能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST56。
在步驟ST52，控制器50根據(jù)測(cè)定距離結(jié)果Mag確定焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否離開(kāi)對(duì)焦區(qū)域FJA，且更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1。如果從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE大于第一確定距離LD1，則該處理進(jìn)行到步驟ST53；否則該處理進(jìn)行到步驟ST54。
對(duì)焦區(qū)域FJA相對(duì)于測(cè)定距離結(jié)果Mag而設(shè)置，從而對(duì)象上的對(duì)焦位置FPj(其相應(yīng)于測(cè)定距離結(jié)果Mag)可以包含在其中。例如，將基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的錯(cuò)誤距離測(cè)量區(qū)域設(shè)置于對(duì)焦區(qū)域FJA?？商鎿Q地，可以將比基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的錯(cuò)誤距離測(cè)量區(qū)域?qū)挼膮^(qū)域設(shè)置于對(duì)焦區(qū)域FJA。可以在考慮聚焦鏡頭21的控制能力的情況下設(shè)置第一確定距離LD1的量。即，如果試圖以后面描述的第一驅(qū)動(dòng)速度Va驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則當(dāng)?shù)谝淮_定距離LD1太短時(shí)，聚焦鏡頭21會(huì)在其達(dá)到第一驅(qū)動(dòng)速度Va之前已經(jīng)到達(dá)對(duì)焦位置FPj。如果以非常高的速度驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則停止聚焦鏡頭21可能需要很多時(shí)間，從而如果當(dāng)聚焦鏡頭21靠近對(duì)焦位置FPj時(shí)試圖停止聚焦鏡頭21，聚焦鏡頭21可能穿過(guò)對(duì)焦位置FPj，由此導(dǎo)致不良的聚焦操作。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)，可以根據(jù)最大速度與控制能力設(shè)置第一確定距離LD1。因?yàn)樵撟畲笏俣扰c控制能力根據(jù)焦距與光圈值而不同，所以可以根據(jù)焦距與光圈值調(diào)整第一確定距離LD1。
在步驟ST53，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)置為第一驅(qū)動(dòng)速度Va，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs迅速達(dá)到對(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(kāi)對(duì)焦區(qū)域FJA，且焦點(diǎn)位置更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1。控制器50還基于測(cè)定距離結(jié)果Mag將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向設(shè)置至一個(gè)方向。換言之，設(shè)置驅(qū)動(dòng)方向使得聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs可以朝向測(cè)定距離結(jié)果Mag所指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榭梢愿鶕?jù)距離測(cè)量傳感器45的測(cè)定距離結(jié)果Mag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)方向不需要任何擺動(dòng)。
聚焦鏡頭21的第一驅(qū)動(dòng)速度Va用來(lái)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)速度以防止其焦點(diǎn)穿過(guò)聚焦評(píng)估值曲線的峰值，這是因?yàn)槊恳粓?chǎng)每個(gè)聚焦評(píng)估值只修改一次。由此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)速度Va可以是允許的驅(qū)動(dòng)速度的最大值。
然后，處理從步驟ST52進(jìn)行到步驟ST54，其中控制器50確定聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)。如果焦點(diǎn)PFs的位置沒(méi)有在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則處理進(jìn)行到步驟ST55；而如果焦點(diǎn)PFs的位置在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理進(jìn)行到步驟ST56。
在步驟ST55，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)置為低于第一驅(qū)動(dòng)速度Va的第二驅(qū)動(dòng)速度Vb?？刂破?0還基于測(cè)定距離結(jié)果Mag將其驅(qū)動(dòng)方向設(shè)置至一個(gè)方向。換言之，設(shè)置其驅(qū)動(dòng)方向使得聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs可以朝向由測(cè)定距離結(jié)果Mag所指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向驅(qū)動(dòng)。設(shè)置第二驅(qū)動(dòng)速度Vb以允許平滑地實(shí)現(xiàn)從第二驅(qū)動(dòng)速度Vb到低于第二驅(qū)動(dòng)速度Vb的第三驅(qū)動(dòng)速度Vc的速度變化，以防止指示當(dāng)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)的聚焦評(píng)估值變化的聚焦評(píng)估值曲線變小。
例如，估計(jì)景深為Fs、第二驅(qū)動(dòng)速度Vb設(shè)置為12Fs/場(chǎng)。應(yīng)該注意第三驅(qū)動(dòng)速度Vc被設(shè)置為能夠精確檢測(cè)聚焦評(píng)估值曲線的峰值的速度，例如2Fs/場(chǎng)。如果驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭20時(shí)的允許速度的最大值不大于12Fs/場(chǎng)，則第一驅(qū)動(dòng)速度Va等于第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。
當(dāng)處理從步驟ST51或ST54進(jìn)行到步驟ST56時(shí)，控制器50進(jìn)行類似于過(guò)去情況的擺動(dòng)，并且根據(jù)當(dāng)驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22時(shí)的聚焦評(píng)估值的變化設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向。在這種情況下，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)置為其第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。如果焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置與焦點(diǎn)FPm的位置之間的距離短，則控制器50可以將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)置為其第三驅(qū)動(dòng)速度Vc，這是因?yàn)榻裹c(diǎn)FPs的當(dāng)前位置靠近對(duì)焦位置FPj。
此后，在圖7所示的步驟ST5，控制器50進(jìn)行鏡頭驅(qū)動(dòng)處理。在鏡頭驅(qū)動(dòng)處理中，進(jìn)行聚焦鏡頭21驅(qū)動(dòng)速度的切換以及類似于過(guò)去情況的爬山控制處理，從而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21以使其焦點(diǎn)FPs的位置滿足對(duì)焦位置FPj。
如果從焦點(diǎn)FPs的位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離小于比第一確定距離LD1短的第二確定距離LD2，則聚焦鏡頭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。設(shè)置第二確定距離LD2，從而例如在離開(kāi)對(duì)焦區(qū)域FJA第二確定距離LD2的位置上，當(dāng)如后所述，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)，聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度可以在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)減少到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。由于較少數(shù)目的聚焦評(píng)估值，這樣的設(shè)置可以防止聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)穿過(guò)對(duì)焦區(qū)域FJA中聚焦評(píng)估值的曲線的峰值。
在爬山控制處理中，檢測(cè)由聚焦評(píng)估值計(jì)算單元37計(jì)算的聚焦評(píng)估值的任何增加與減少，并且驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs，使得該檢測(cè)的聚焦評(píng)估值可以是最大值，由此使焦點(diǎn)FPs的位置滿足對(duì)焦位置FPj。在本實(shí)施方式中，在利用聚焦評(píng)估值的爬山控制處理中，驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，使得以上聚焦評(píng)估值ID0、ID2等等可以是最大值。如果具有較大亮度的像素增加，則將評(píng)估窗口尺寸W1切換到評(píng)估窗口尺寸W5，并且通過(guò)利用聚焦評(píng)估值ID8來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值，以防止聚焦鏡頭21被驅(qū)動(dòng)到發(fā)生模糊的方向。另外，通過(guò)利用聚焦評(píng)估值ID0與其他聚焦評(píng)估值ID1至ID7以及ID9至ID13，可以確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度的變化，可以確定對(duì)象的任何左右滾動(dòng)和/或上下顛簸，可以確定聚焦鏡頭21的反向驅(qū)動(dòng)，并且可以確定聚焦鏡頭21達(dá)到其近點(diǎn)或遠(yuǎn)點(diǎn)。根據(jù)這些確定結(jié)果，控制聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)操作，以達(dá)到優(yōu)良的精確聚焦。由此，進(jìn)行此類爬山控制處理，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)位置滿足對(duì)焦位置FPj。然后結(jié)束自動(dòng)聚焦操作。
圖9顯示利用測(cè)定距離結(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(kāi)基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA且其中焦點(diǎn)位置更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1時(shí)，即從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE大于第一確定距離LD1時(shí)，在沒(méi)有任何擺動(dòng)的情況下以第一驅(qū)動(dòng)速度Va驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21。然后以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb與第三驅(qū)動(dòng)速度Vc驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21。當(dāng)經(jīng)過(guò)時(shí)間周期Tafu時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置滿足對(duì)焦位置FPj。與圖10中虛線所示的過(guò)去的自動(dòng)聚焦操作相比，這允許大大縮短聚焦時(shí)間周期，從而進(jìn)行擺動(dòng)以確定驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭的方向，然后以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，并且當(dāng)經(jīng)過(guò)時(shí)間周期Tafv時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置滿足對(duì)焦位置FPj。
當(dāng)焦點(diǎn)FPa的當(dāng)前位置比第一確定距離LD1更靠近基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA且其中焦點(diǎn)的位置處于對(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而沒(méi)有任何擺動(dòng)。與過(guò)去的自動(dòng)聚焦操作相比，這允許縮短聚焦時(shí)間周期，以使得在自動(dòng)聚焦操作的開(kāi)始點(diǎn)處進(jìn)行擺動(dòng)。
此后，在圖7所示步驟ST5，控制器50確定是否已經(jīng)滿足了重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作的任何重新開(kāi)始條件。如果滿足了重新開(kāi)始條件，則該處理返回到步驟ST1，其中將重復(fù)以上處理，從而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21以使鏡頭21的焦點(diǎn)位置滿足其對(duì)焦位置。如果還未滿足重新開(kāi)始條件，則該處理進(jìn)行到步驟ST6。
以下將描述重新開(kāi)始條件。在本實(shí)施方式中，有兩種模式，即景象穩(wěn)定模式與景象不穩(wěn)定模式。如果亮度變化超過(guò)預(yù)定門(mén)限值，則確定攝像機(jī)10在其水平面上搖頭，或者對(duì)象以大尺度移動(dòng)，從而將模式切換到景象不穩(wěn)定模式。如果亮度變化變小、滿足了將模式從景象不穩(wěn)定模式切換到景象穩(wěn)定模式的任意切換條件，則將景象不穩(wěn)定模式切換到景象穩(wěn)定模式。在該景象穩(wěn)定模式下(其中亮度變化較小)，確定攝像機(jī)未搖頭，或者緩慢搖頭(如果搖頭的話)，或者對(duì)象未移動(dòng)。在本實(shí)施方式中，設(shè)置為使得在景象不穩(wěn)定模式下停止重新開(kāi)始，并且當(dāng)景象不穩(wěn)定模式切換到景象穩(wěn)定模式時(shí)，可以進(jìn)行重新開(kāi)始。
由此，利用此類亮度變化的重新開(kāi)始避免對(duì)于重新開(kāi)始的任何錯(cuò)誤確定，這是因?yàn)樵谧詣?dòng)聚焦操作中，如果鏡頭焦點(diǎn)位置更靠近其對(duì)焦位置，則不改變視場(chǎng)，從而基本不改變其亮度積分值。
此處，作為亮度積分值，可以說(shuō)明性地使用亮度積分的歸一化差異(normalized difference)p0。該歸一化差異p0可以根據(jù)以下公式計(jì)算
p0＝(Yadd_W5_f0-Yadd_W5_f1)/Ynow_W5_f0/N1 ··(1)其中項(xiàng)“Yadd_W5_f0”指示從先前場(chǎng)N1到當(dāng)前場(chǎng)的時(shí)間周期內(nèi)、相對(duì)于評(píng)估窗口W5的、圖像信號(hào)亮度積分值的總和；項(xiàng)“Yadd_W5_f1”指示從場(chǎng)N1+1到先前場(chǎng)2*N1的時(shí)間周期內(nèi)、相對(duì)于評(píng)估窗口W5的、圖像信號(hào)亮度積分值的總和；項(xiàng)“Ynow_W5_f0”指示當(dāng)前場(chǎng)內(nèi)、相對(duì)于評(píng)估窗口W5的、圖像信號(hào)的亮度積分值。
在景象穩(wěn)定模式下，當(dāng)歸一化差異p0的絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)超過(guò)預(yù)定門(mén)限值··1時(shí)，模式從景象穩(wěn)定模式切換到景象不穩(wěn)定模式。在景象不穩(wěn)定模式下，當(dāng)絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)落到預(yù)定門(mén)限值…以下時(shí)，模式從景象不穩(wěn)定模式切換到景象穩(wěn)定模式，以重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作，并且使鏡頭焦點(diǎn)位置滿足其對(duì)焦位置，從而成自動(dòng)聚焦操作。
可替換地，作為重新開(kāi)始條件，可以使用聚焦評(píng)估值的變化。在該實(shí)施方式中，在景象穩(wěn)定模式期間，如果聚焦評(píng)估值ID0在其時(shí)間方向上的平均值從自動(dòng)聚焦操作完成(緊接在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置滿足其對(duì)焦位置之后)的聚焦評(píng)估值開(kāi)始按其設(shè)置比率增加，則可以進(jìn)行重新開(kāi)始。
如果攝像機(jī)10穩(wěn)固設(shè)置、并且景象變化小(例如其中對(duì)象朝向如此設(shè)置的攝像機(jī)10走來(lái)的景象)，則亮度積分值不太變化，從而如果只考慮亮度積分的歸一化差異，則不能進(jìn)行重新開(kāi)始。然而，如果考慮聚焦平均值在其時(shí)間方向上的平均值，則也可以在該情況下重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作。
聚焦評(píng)估值的變化q0可以根據(jù)以下公式計(jì)算q0＝Hadd_W1_f1/Hadd_W1_f0··(2)其中，項(xiàng)“Hadd_W1_f1”指示從景象穩(wěn)定時(shí)到場(chǎng)M的時(shí)間周期內(nèi)的、相對(duì)于評(píng)估窗口W1的、通過(guò)利用圖像信號(hào)頻率分量所計(jì)算(例如相加的)的聚焦評(píng)估值的總和；項(xiàng)“Hadd_W1_f0”指示從當(dāng)前場(chǎng)到先前場(chǎng)M的時(shí)間周期內(nèi)的、聚焦評(píng)估值的總和。
在本實(shí)施方式中，如果聚焦評(píng)估值的變化q0落到1/γ以下或者超過(guò)γ，則自動(dòng)聚焦操作重新開(kāi)始(Y與M分別為常量)。
由此，利用聚焦評(píng)估值的平均值在其時(shí)間方向上的變化使得能夠在對(duì)對(duì)象的任何左右滾動(dòng)和/或上下顛簸和/或相機(jī)的任何震動(dòng)沒(méi)有任何影響的情況下進(jìn)行重新開(kāi)始。
當(dāng)使用任意歸一化差異時(shí)，如果相機(jī)非常緩慢地?fù)u頭，則不容易重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作，這是因?yàn)閹缀醪粫?huì)出現(xiàn)歸一化差異變化。由此，在本實(shí)施方式中，如果亮度積分值從自動(dòng)聚焦操作完成(緊接在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置滿足其對(duì)焦位置之后)的聚焦評(píng)估值開(kāi)始按其設(shè)置比率增加，則可以進(jìn)行重新開(kāi)始。
亮度積分值的變化r0可以根據(jù)以下公式計(jì)算r0＝Y(jié)_now/Y_jp ··(3)其中項(xiàng)“Y_now”指示當(dāng)前亮度積分值；項(xiàng)“Y_jp”指示緊接在自動(dòng)聚焦操作完成之后的亮度積分值。
在本實(shí)施方式中，如果亮度積分值的變化r0落到1/δ以下或者超過(guò)δ，則自動(dòng)聚焦操作重新開(kāi)始(δ為常量)。由此，利用亮度積分值的變化使自動(dòng)聚焦操作能夠重新開(kāi)始，即使相機(jī)非常緩慢地?fù)u頭也如此。
此后，處理從圖7所示的步驟ST5進(jìn)行到步驟ST6，其中控制單元50控制距離測(cè)量傳感器45，以測(cè)量到對(duì)象的距離，并且從該距離測(cè)量傳感器45發(fā)送測(cè)定距離結(jié)果Mag，這與步驟ST1類似。
在步驟ST7，控制單元50確定將要對(duì)焦的對(duì)象是否已經(jīng)被切換。如果已經(jīng)切換了將要對(duì)焦的對(duì)象，則該處理返回步驟ST3，其中進(jìn)行鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理與鏡頭驅(qū)動(dòng)處理，由此再次允許自動(dòng)聚焦處理操作，從而所切換的對(duì)象可以對(duì)焦。如果未切換將要對(duì)焦的對(duì)象，則該處理返回步驟ST5。
通過(guò)確定當(dāng)在步驟ST4完成鏡頭驅(qū)動(dòng)處理時(shí)、是否可以對(duì)存在于具有與其中對(duì)象對(duì)焦的鏡頭焦點(diǎn)FPs位置不同距離的位置上的對(duì)象成像，切換將要對(duì)焦的對(duì)象。例如，如果當(dāng)鏡頭焦點(diǎn)FPs當(dāng)前位置與基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的鏡頭焦點(diǎn)FPm的位置之間的差異超過(guò)預(yù)定門(mén)限值時(shí)的確定時(shí)間周期持續(xù)得比切換聚焦對(duì)象的基準(zhǔn)時(shí)間周期藥廠，確定已經(jīng)切換了將要對(duì)焦的對(duì)象。另外，如果鏡頭焦點(diǎn)FPs當(dāng)前位置與基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的鏡頭焦點(diǎn)FPm的位置之間的差異落到預(yù)定門(mén)限值之下、或者如果當(dāng)該差異超過(guò)預(yù)定門(mén)限值時(shí)的確定時(shí)間周期持續(xù)得比切換聚焦對(duì)象的基準(zhǔn)時(shí)間周期要短，則確定未切換將要對(duì)焦的對(duì)象。設(shè)置切換聚焦對(duì)象的基準(zhǔn)時(shí)間周期，使得如果不同于所希望對(duì)象的另一對(duì)象短暫地包含在距離測(cè)量傳感器的距離測(cè)量視場(chǎng)內(nèi)，則自動(dòng)聚焦操作不重新開(kāi)始。例如，如果該基準(zhǔn)時(shí)間周期設(shè)置為2或3秒，則即使當(dāng)任意人在攝像機(jī)10之前通過(guò)時(shí)，也可以防止其中所通過(guò)的人對(duì)焦的自動(dòng)聚焦操作重新開(kāi)始。
由此，當(dāng)通過(guò)設(shè)置切換聚焦對(duì)象的基準(zhǔn)時(shí)間周期以及所述門(mén)限值、已經(jīng)確定已經(jīng)切換了將要對(duì)焦的對(duì)象時(shí)，如果通過(guò)利用測(cè)定距離結(jié)果Mag再次進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作，則可以解決所有后焦點(diǎn)(back focus)問(wèn)題(聚焦的主要對(duì)象離焦，而背景對(duì)焦)。例如，如圖10A所示，如果成像裝置10同時(shí)對(duì)對(duì)象人物OB1與背景樹(shù)木OB2成像，當(dāng)背景樹(shù)木OB2對(duì)焦時(shí)產(chǎn)生對(duì)象人物OB1的模糊圖像，如圖10B所示。在這種情況下，將距離測(cè)量傳感器45的距離測(cè)量視場(chǎng)設(shè)置到存在于背景樹(shù)木OB2之前的對(duì)象人物OB1。此時(shí)，如果當(dāng)鏡頭焦點(diǎn)FPs當(dāng)前位置與基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差異超過(guò)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)得比用于聚焦對(duì)象切換的基準(zhǔn)時(shí)間周期要長(zhǎng)，則鏡頭焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置移動(dòng)到基于測(cè)定距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA，由此使得能夠進(jìn)行爬山處理。這使得當(dāng)對(duì)象人物OB1對(duì)焦時(shí)產(chǎn)生背景樹(shù)木OB2的模糊圖像，如圖10C所示。由此，在本實(shí)施方式中，可以解決后焦點(diǎn)問(wèn)題。
當(dāng)已經(jīng)根據(jù)任何先前設(shè)置的設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行了以上自動(dòng)聚焦操作時(shí)，攝像機(jī)10可能無(wú)法根據(jù)攝像機(jī)10的任意用途執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。例如，如果已經(jīng)設(shè)置攝像機(jī)10的自動(dòng)聚焦操作從而適合于天氣相機(jī)，則當(dāng)在體育節(jié)目或新聞節(jié)目中使用攝像機(jī)10時(shí)，對(duì)對(duì)象聚焦可能需要很多時(shí)間，從而可能會(huì)失去釋放快門(mén)的時(shí)機(jī)。人們希望改變已經(jīng)相對(duì)于自動(dòng)聚焦操作而設(shè)置的設(shè)置內(nèi)容，以根據(jù)攝像機(jī)10的任意用途執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。如果存儲(chǔ)此類設(shè)置內(nèi)容、并且可以從所存儲(chǔ)的設(shè)置內(nèi)容中讀取并使用所希望的設(shè)置內(nèi)容，則可以容易地根據(jù)攝像機(jī)10的任意用途執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。
圖11為顯示可以根據(jù)用戶的操縱、改變已經(jīng)被設(shè)置的設(shè)置內(nèi)容的設(shè)置內(nèi)容改變處理的流程圖。
在步驟ST71，控制單元50確定是否指明了所存儲(chǔ)的設(shè)置內(nèi)容。如果指明了所存儲(chǔ)的設(shè)置內(nèi)容，例如已經(jīng)存儲(chǔ)了用來(lái)標(biāo)識(shí)的設(shè)置標(biāo)識(shí)信息(其與任意設(shè)置內(nèi)容相關(guān))、并且指明了所存儲(chǔ)的設(shè)置標(biāo)識(shí)信息，則該處理進(jìn)行到步驟ST72。在另一方面，如果未指明所存儲(chǔ)的設(shè)置內(nèi)容，則該處理進(jìn)行到步驟ST73。
在步驟ST72，控制單元50讀取所指明的設(shè)置內(nèi)容，并且處理進(jìn)行到步驟ST74。在步驟ST73，控制單元50讀取當(dāng)前設(shè)置內(nèi)容，并且處理進(jìn)行到步驟ST74。
在步驟ST74，控制單元50在顯示器48的屏幕上顯示用來(lái)改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單。在用來(lái)改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單上，對(duì)于每個(gè)設(shè)置項(xiàng)目，顯示這樣讀出的設(shè)置內(nèi)容。
圖12顯示了用來(lái)改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單。在用來(lái)改變?cè)O(shè)置內(nèi)容的菜單中，有三個(gè)顯示區(qū)域，即用來(lái)顯示用于標(biāo)識(shí)設(shè)置內(nèi)容的設(shè)置標(biāo)識(shí)信息的顯示區(qū)域GA、用來(lái)顯示設(shè)置項(xiàng)目的顯示區(qū)域GB、以及用來(lái)顯示每個(gè)設(shè)置項(xiàng)目的設(shè)置狀態(tài)的顯示區(qū)域GC。
在顯示區(qū)域GA上，作為設(shè)置標(biāo)識(shí)信息，顯示例如設(shè)置標(biāo)題、設(shè)置號(hào)、用戶標(biāo)識(shí)號(hào)。
在顯示區(qū)域GB上，作為設(shè)置項(xiàng)目，顯示例如有關(guān)于聚焦操作速度設(shè)置的“AF SPEED(自動(dòng)聚焦速度)”項(xiàng)目、有關(guān)于距離測(cè)量傳感器45的任何使用的設(shè)置“AF SENSER(自動(dòng)聚焦傳感器)”項(xiàng)目、有關(guān)于距離測(cè)量傳感器45的距離測(cè)量窗口尺寸設(shè)置的“AF WINDOW SIZE(自動(dòng)聚焦窗口尺寸)”項(xiàng)目、有關(guān)于自動(dòng)聚焦操作重新開(kāi)始的設(shè)置的“AF SENSITIVITY(自動(dòng)聚焦敏感度)”項(xiàng)目等等。
在顯示區(qū)域GC上，對(duì)于每個(gè)設(shè)置項(xiàng)目顯示在顯示區(qū)域GB上顯示的每個(gè)設(shè)置項(xiàng)目的設(shè)置狀態(tài)。為了確定當(dāng)進(jìn)行設(shè)置的任意改變時(shí)有多少設(shè)置改變可用，也可以在顯示區(qū)域GC上顯示可選的設(shè)置內(nèi)容。
在步驟ST75，控制單元50根據(jù)用戶的操縱，改變?cè)O(shè)置內(nèi)容。當(dāng)操縱用戶界面55或56、以移動(dòng)由向上或向下箭頭標(biāo)記的光標(biāo)時(shí)，如圖12所示，控制單元50根據(jù)其操縱來(lái)移動(dòng)由向上或向下箭頭標(biāo)記的光標(biāo)。伴隨由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)的移動(dòng)，還移動(dòng)黑圈標(biāo)記的光標(biāo)。應(yīng)當(dāng)注意，黑圈指示相對(duì)于由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)指示的設(shè)置項(xiàng)的設(shè)置狀態(tài)的顯示位置。如果用戶界面55或56配備有旋轉(zhuǎn)編碼器(旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān))，并且控制單元50根據(jù)其旋轉(zhuǎn)操縱移動(dòng)由向上或向下箭頭標(biāo)記的光標(biāo)，就可以容易地移動(dòng)由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)。
當(dāng)由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)被移動(dòng)到所希望的設(shè)置項(xiàng)目的位置上、并且然后選擇了由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)所指示的所希望設(shè)置項(xiàng)目時(shí)，控制單元50將由黑圈標(biāo)記的、指示設(shè)置狀態(tài)的顯示位置的光標(biāo)改變?yōu)橛蓡?wèn)號(hào)(未顯示)標(biāo)記的、指示可以改變?cè)O(shè)置狀態(tài)的光標(biāo)，并且允許對(duì)設(shè)置狀態(tài)的任意改變。例如，如果旋轉(zhuǎn)編碼器配備有推動(dòng)開(kāi)關(guān)，以便當(dāng)推動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)操作該推動(dòng)開(kāi)關(guān)，則當(dāng)在移動(dòng)了由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)之后推動(dòng)了旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)，控制單元50確定選擇了由箭頭標(biāo)記的光標(biāo)所指示的所希望的設(shè)置項(xiàng)目，并且允許對(duì)設(shè)置狀態(tài)的任意改變。
如果在允許任意改變?cè)O(shè)置狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行設(shè)置切換操作，則控制單元50在顯示區(qū)域GC上反復(fù)按順序顯示可選擇設(shè)置內(nèi)容，從而可以確定如何選擇設(shè)置內(nèi)容。如果在顯示了所希望的設(shè)置內(nèi)容的情況下，操縱推動(dòng)開(kāi)關(guān)以選擇所希望的設(shè)置內(nèi)容，則相對(duì)于該設(shè)置項(xiàng)目的設(shè)置內(nèi)容改變?yōu)樗@示的設(shè)置內(nèi)容。
以下將描述設(shè)置項(xiàng)目及其設(shè)置內(nèi)容。關(guān)于項(xiàng)目“自動(dòng)聚焦速度”，可以將快速“快”、正常速度“正?！?、以及慢速“慢”中的任何一個(gè)選擇為設(shè)置內(nèi)容?？焖佟翱臁睘榫劢箷r(shí)間周期占主導(dǎo)地位的設(shè)置狀態(tài)。例如以上第二速度Vb設(shè)置為12Fs/場(chǎng)。如果第二速度設(shè)置為12Fs/場(chǎng)，則聚焦時(shí)間周期會(huì)變小，從而可以容易地對(duì)移動(dòng)量大的對(duì)象聚焦。
正常速度“正常”為在圖像中獲得對(duì)象的平滑移動(dòng)占主導(dǎo)地位的設(shè)置狀態(tài)。例如，以上第二速度Vb設(shè)置為6Fs/場(chǎng)。如果第二速度設(shè)置為6Fs/場(chǎng)，則可以比快速“快”狀態(tài)獲得更多的聚焦評(píng)估值。這使聚焦評(píng)估值能夠比快速“快”狀態(tài)少穿過(guò)聚焦評(píng)估值峰值，由此在圖像中獲得對(duì)象的任意平滑移動(dòng)。這種設(shè)置狀態(tài)也可用于成像及紀(jì)錄聚焦過(guò)程的任意畫(huà)面制造(包括電影生產(chǎn))。
慢速“慢”為聚焦精確度占主導(dǎo)地位的設(shè)置狀態(tài)。例如，以上第二速度Vb設(shè)置為第三速度Vc。如果第二速度設(shè)置為第三速度Vc，就避免了穿過(guò)聚焦評(píng)估值的峰值，由此獲得精確的自動(dòng)聚焦操作。
關(guān)于項(xiàng)目“自動(dòng)聚焦傳感器”，可以將有效“開(kāi)”或無(wú)效“關(guān)”選擇為設(shè)置內(nèi)容。如果為“開(kāi)”，則距離測(cè)量傳感器45進(jìn)行任意距離測(cè)量，并且可以使用以上測(cè)定距離結(jié)果進(jìn)行以上自動(dòng)聚焦操作。如果為“關(guān)”，則距離測(cè)量傳感器45停止進(jìn)行任何距離測(cè)量，或者測(cè)定距離結(jié)果設(shè)置為“NG”，并且在不使用任何測(cè)定距離結(jié)果的前提下進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作。
關(guān)于項(xiàng)目“自動(dòng)聚焦窗口尺寸”，可以將自動(dòng)設(shè)置“自動(dòng)”、大尺寸設(shè)置“大”、中等尺寸設(shè)置“中”、小尺寸設(shè)置“小”中的任何一個(gè)選擇為設(shè)置內(nèi)容。如果為“自動(dòng)”，則可以利用先前設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)距離測(cè)量視場(chǎng)進(jìn)行距離測(cè)量。如果為“大”，則可以設(shè)置較大的距離測(cè)量視場(chǎng)(例如整個(gè)圖像)。如果為“中”，則可以將距離測(cè)量視場(chǎng)設(shè)置為一半圖像。如果為“小”，則可以將距離測(cè)量視場(chǎng)設(shè)置為四分之一圖像。
距離測(cè)量窗口的尺寸與自動(dòng)聚焦操作穩(wěn)定性之間存在權(quán)衡關(guān)系。如果選擇“大”，則自動(dòng)聚焦操作穩(wěn)定性增加(從而較少發(fā)生錯(cuò)誤操作)；但是如果這樣的話，不同于所希望對(duì)象的另一對(duì)象可能會(huì)包含在距離測(cè)量窗口中，從而聚焦在另一對(duì)象上的可能性增加。如果選擇“小”，則因?yàn)榇翱谛《梢栽诔上駮r(shí)精確地聚焦在所希望對(duì)象上，其中所希望對(duì)象包含在距離測(cè)量窗口中。
關(guān)于項(xiàng)目“自動(dòng)聚焦敏感度”，可以將高敏感度“高”、正常敏感度“正?！薄⒌兔舾卸取暗汀?、以及門(mén)限輸入“輸入”中的任何一個(gè)選擇為設(shè)置內(nèi)容。如果為“高”，則以上門(mén)限值..2被設(shè)置為大于“正?！敝档闹?，或者上述門(mén)限值...被設(shè)置為小于“正常”值的值。這使得可以容易地進(jìn)行重新開(kāi)始。如果為“低”，則上述門(mén)限值..2被設(shè)置為小于“正常”值的值，或者上述門(mén)限值....被設(shè)置為大于“正?！敝档闹?。這使重新開(kāi)始不容易進(jìn)行。如果為“輸入”，則界面55或56可以輸入任何門(mén)限值..1、..2、以及...。
在本實(shí)施方式中，不僅可以根據(jù)亮度積分歸一化差異的絕對(duì)值、聚焦評(píng)估值、以及相對(duì)于所記錄的聚焦評(píng)估值的亮度積分值的變化進(jìn)行重新開(kāi)始，而且可以利用配備在成像裝置中的角速度傳感器的角速度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行重新開(kāi)始。可以將門(mén)限值設(shè)置為該角速度檢測(cè)結(jié)果。
如果在項(xiàng)目設(shè)置“自動(dòng)聚焦敏感度”中選擇“高”，則容易重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦。由此，該設(shè)置可用于拍照時(shí)機(jī)占主導(dǎo)地位的任何成像用途。如果在該項(xiàng)目中選擇“低”，則不容易重新開(kāi)始自動(dòng)聚焦。這使聚焦鏡頭的壽命周期得以延長(zhǎng)，由此該設(shè)置可用于不需要迅速自動(dòng)聚焦操作的天氣相機(jī)。如果選擇“輸入”，則用戶可以仔細(xì)地進(jìn)行各種設(shè)置。
在步驟ST76，控制單元50確定是否進(jìn)行了結(jié)束設(shè)置內(nèi)容的改變的操作。如果進(jìn)行了結(jié)束設(shè)置內(nèi)容的改變的操作，則該處理進(jìn)行到步驟ST77。如果沒(méi)有，則該處理進(jìn)行到步驟ST75。
在步驟ST77，控制單元50注冊(cè)設(shè)置內(nèi)容，并且存儲(chǔ)設(shè)置標(biāo)識(shí)信息(其與設(shè)置內(nèi)容相關(guān))。例如，如果更新已經(jīng)被注冊(cè)的設(shè)置內(nèi)容，則可以通過(guò)注冊(cè)更新后的設(shè)置內(nèi)容(其與未更新的設(shè)置標(biāo)識(shí)信息相關(guān))來(lái)更新它們。當(dāng)存儲(chǔ)新設(shè)置內(nèi)容時(shí)，為在步驟ST75中選擇的設(shè)置內(nèi)容提供新的設(shè)置標(biāo)識(shí)信息，并且注冊(cè)設(shè)置內(nèi)容(設(shè)置標(biāo)識(shí)信息與其相關(guān))。
由此，如果用戶界面可以根據(jù)攝像機(jī)10的任意用途來(lái)設(shè)置設(shè)置內(nèi)容，則可以根據(jù)其任意用途來(lái)進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作。在本實(shí)施方式中，設(shè)置內(nèi)容存儲(chǔ)單元58可以存儲(chǔ)設(shè)置內(nèi)容。當(dāng)攝像機(jī)10用于任意不同的用途時(shí)，如果從設(shè)置內(nèi)容存儲(chǔ)單元58中讀出并使用對(duì)應(yīng)于該用途的設(shè)置內(nèi)容，則可以根據(jù)其任意用途來(lái)進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作。
雖然在以上實(shí)施方式中將成像設(shè)備描述為攝像機(jī)，但是不本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可用于任何其他成像設(shè)備，例如數(shù)字靜止相機(jī)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解根據(jù)設(shè)計(jì)需求與其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變化，只要其落入權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍即可。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，其驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量傳感器，其測(cè)量到對(duì)象的距離；聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，其利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值；用戶界面，其設(shè)置自動(dòng)聚焦內(nèi)容；以及控制單元，其進(jìn)行聚焦操作，以根據(jù)聚焦評(píng)估值，以及聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)的位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果中的任何一個(gè)來(lái)控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測(cè)單元檢測(cè)的鏡頭焦點(diǎn)的位置滿足其對(duì)焦位置，其中控制單元根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、距離測(cè)量傳感器、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)所設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中作為所設(shè)置的內(nèi)容，可以設(shè)置驅(qū)動(dòng)鏡頭的速度、距離測(cè)量傳感器的距離測(cè)量窗口尺寸、以及重新開(kāi)始聚焦操作的重新開(kāi)始確定標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中作為所設(shè)置的內(nèi)容，可以設(shè)置使用由距離測(cè)量傳感器的測(cè)定距離結(jié)果的鏡頭驅(qū)動(dòng)處理、以及不使用由距離測(cè)量傳感器的測(cè)定距離結(jié)果的鏡頭驅(qū)動(dòng)處理中的任何一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包含存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)由用戶界面設(shè)置的至少一個(gè)自動(dòng)聚焦內(nèi)容。
5.一種自動(dòng)聚焦方法，包含焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量步驟，其測(cè)量到對(duì)象的距離；聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟，其利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值；鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟，其進(jìn)行聚焦操作，以根據(jù)聚焦評(píng)估值，以及聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果中的任何一個(gè)來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測(cè)步驟檢測(cè)到的鏡頭焦點(diǎn)的位置滿足其對(duì)焦位置；以及操作切換步驟，其根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，切換鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟、距離測(cè)量步驟、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟中的操作，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)所設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。
6.一種計(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，所述方法包含焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量步驟，其測(cè)量到對(duì)象的距離；聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟，其利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值；鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟，其進(jìn)行聚焦操作，以根據(jù)聚焦評(píng)估值，以及聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果中的任何一個(gè)來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測(cè)步驟檢測(cè)到的鏡頭焦點(diǎn)的位置滿足其對(duì)焦位置；以及操作切換步驟，其根據(jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，切換鏡頭驅(qū)動(dòng)步驟、距離測(cè)量步驟、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算步驟中的操作，由此實(shí)現(xiàn)根據(jù)所設(shè)置內(nèi)容的聚焦操作。
全文摘要
一種自動(dòng)聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動(dòng)單元；焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元，其檢測(cè)鏡頭焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量傳感器，其測(cè)量到對(duì)象的距離；以及聚焦評(píng)估值計(jì)算單元，其利用在成像框中的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量來(lái)計(jì)算聚焦評(píng)估值。該設(shè)備還包含用戶界面；以及控制單元，其根據(jù)聚焦評(píng)估值，或聚焦評(píng)估值、鏡頭焦點(diǎn)位置、由距離測(cè)量傳感器測(cè)量的測(cè)定距離結(jié)果來(lái)控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元以驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使焦點(diǎn)位置滿足對(duì)焦位置?？刂茊卧鶕?jù)由用戶界面設(shè)置的自動(dòng)聚焦內(nèi)容，控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、距離測(cè)量傳感器、以及聚焦評(píng)估值計(jì)算單元。
文檔編號(hào)G03B13/36GK1847904SQ20061007436
公開(kāi)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)明者須藤秀和, 伊藤雄二郎, 竹本新治 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社