自聚焦裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法

文檔序號：2730406閱讀：172來源：國知局

專利名稱：自聚焦裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于利用由圖像數(shù)據(jù)處理生成的評估值自動調(diào)整對對象的
聚焦，從而使對象圖像處于聚焦狀態(tài)(此后稱為"對焦(in-focus)")的自聚焦(auto-focus)裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法。
背景技術：
諸如攝像機或數(shù)字靜態(tài)照相機之類的典型圖像捕獲裝置包括用于自動調(diào)整對對象的聚焦的自聚焦或AF (自動調(diào)焦)單元。例如，日本未審査專利申請公布No. 10-213736公開了改善自聚焦機構的精確性的各種技術的示例。
下面將描述根據(jù)相關技術的用于攝像機的典型聚焦控制裝置的概況。圖1圖示了根據(jù)相關技術的典型攝像機的配置。圖1中所示的攝像機利用由圖像處理生成的評估值執(zhí)行自聚焦操作。攝像機的透鏡塊包括具有圖像捕獲透鏡101c和聚焦透鏡101的透鏡組；位置檢測器101a;透鏡機構 101b;和透鏡驅動器102。照相機塊還包括圖像捕獲設備103、圖像捕獲設備驅動器104、圖像信號發(fā)生器105、圖像信號處理器106、評估值計算器107、控制單元109、存儲器110和開關113。
在該攝像機中，通過移動聚焦透鏡101而調(diào)整其聚焦的對象圖像形成在諸如CCD (電荷耦合器件)之類的圖像捕獲設備103上。然后，對象圖像被圖像捕獲設備103光電轉換為電信號，并將信號輸出到圖像信號發(fā)生器105。聚焦透鏡101接收來自透鏡驅動器102的指示，并被透鏡驅動機構101b移動。透鏡驅動器102包括透鏡CPU和透鏡驅動電路，并基于來自控制單元109的指示輸出用于移動聚焦透鏡101并調(diào)整聚焦(焦點)的指示。聚焦透鏡101的位置或聚焦位置由位置檢測器101a檢測。
圖像捕獲設備驅動器104驅動圖像捕獲設備103光電轉換形成在圖像
捕獲設備103上的對象圖像并生成光電轉換后的電信號。圖像信號發(fā)生器 105對從圖像捕獲設備103輸出的電信號執(zhí)行適當?shù)男盘柼幚恚⑸勺?從規(guī)定標準的圖像信號。圖像信號被發(fā)送到電路組(圖像信號處理器 106)，同時輸入到評估值計算器107。評估值計算器107過濾定義在成像幀內(nèi)的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量，以計算與圖像對比度有關的評估值。當捕獲典型對象的圖像時，評估值隨著圖像接近于對焦(in-focus) 狀態(tài)而增大，并且當圖像處于對焦狀態(tài)時評估值為相對最大值。前述評估值針對圖像信號的一場更新一次。
控制單元109包括CPU (中央處理單元)等等，對于一場接收一次由評估值計算器107計算的評估值，并操作來搜索評估值的峰值。
存儲器IIO包括諸如RAM之類的半導體存儲器，并存儲透鏡101的聚焦位置和諸如評估值之類的信息。
開關113指示引導自聚焦操作的激活的單觸發(fā)(one-shot)開關。
在前述攝像機的配置中，控制單元109利用由圖像處理獲得的評估值移動聚焦透鏡，并控制評估值以達到相對最大值(對焦狀態(tài))；即，控制單元109操作來搜索評估值的峰值以獲取評估值的相對最大值。因此，無論是髙對比度還是低對比度對象圖像，都可以檢測評估值的峰值。
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然而，除了聚焦狀態(tài)的改變外，評估值還隨著對象的移動和擺動而變化。在對象正在移動或擺動時獲得的評估值可能被錯誤地檢測為評估值的相對最大值，盡管對象圖像仍然是失焦(out-of-focus)的，因而自聚焦裝置將聚焦透鏡返回到與不正確地檢測到相對最大值的點相對應的聚焦位置，并繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)處理。結果，盡管被捕獲圖像仍然保持模糊 (blurred)，但是聚焦透鏡可能停止不動。
具體而言，在圖1所示單觸發(fā)操作的情況下；即，在單觸發(fā)開關113 被按下以激活自聚焦操作，并在對象圖像通過自聚焦處于對焦狀態(tài)從而聚焦位置會聚在一點時終止處理序列的情況下，由于在對象正在移動或擺動時獲得的評估值被錯誤地檢測為評估值的相對最大值，因此如果在聚焦透
鏡位于對象圖像保持失焦狀態(tài)的位置處時自聚焦操作終止，則對象圖像仍然模糊。然而，在某些情況下，用戶可能繼續(xù)對對象成像，而不會注意到捕獲的對象圖像處于失焦狀態(tài)。
本發(fā)明的實施例公開了一種自聚焦裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法，利用這種裝置和方法可以獲得確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài) 的精確結果。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，當自聚焦裝置利用從對象圖像的圖像信號獲得的評估值執(zhí)行自聚焦操作時，自聚焦裝置利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，并在移動聚焦透鏡的位置的同時搜索評估值的峰值。隨后，在檢測到評估值的相對最大值之后，自聚焦裝置通過將聚焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置來計算評估值，并確定評估值是否滿足規(guī)定條件。
根據(jù)以上配置，由于自聚焦裝置分析在相對最大值處獲得的評估值和在聚焦透鏡被返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時獲得的評估值之間的關系，并評價對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性，因此可以在不受由對象的移動引起的評估值的改變的影響的情況下評價可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，當自聚焦裝置利用從對象圖像的圖像信號獲得的評估值執(zhí)行自聚焦操作時，自聚焦裝置利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，通過對特定區(qū)域中的圖像信號的亮度積分來計算亮度相加值，并在移動聚焦透鏡的位置的同時搜索評估值的峰值。在檢測到評估值的相對最大值之后，自聚焦裝置通過將聚焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置來計算評估值，并執(zhí)行關于評估值是否滿足第一條件的第一判決和關于亮度相加值是否滿足第二條件的第二判決。
根據(jù)以上配置，由于自聚焦裝置分析在相對最大值處獲得的評估值和在聚焦透鏡被返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時獲得的評估值之間的關系，并評價對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性，因此可以在不受由對象的移動引起的評估值的改變的影響的情況下評價該可靠性。另外，根據(jù)以上配置，通過設置多個閾值可以評價處于對焦狀態(tài)的對象圖
像的更特定的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，在自聚焦處理中可以獲得在確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)時的精確結果。

圖1圖示了根據(jù)相關技術的攝像機的配置。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像機的配置。
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的評估值計算器的配置。
圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于評估圖像的區(qū)域。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的水平方向評估值計算濾波器的配置。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的具有整體積分系統(tǒng)的水平方向評估值
計算濾波器的配置。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的垂直方向評估值計算濾波器的配置。圖8A、 8B、 8C分別圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例在自聚焦處理正?；虺?br> 功終止時亮度相加值、評估值和聚焦透鏡的移動的波動。
圖9A、 9B、 9C分別圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例在自聚焦處理未能正常
或成功終止時亮度相加值、評估值和聚焦透鏡的移動的波動。
圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的可以用其確定對象圖像是處于對焦
還是失焦狀態(tài)的評估值的示例。
圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的不能用其確定對象圖像是處于對焦
還是失焦狀態(tài)的評估值的示例。
圖12A、 12B圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的利用亮度相加值和評估值確
定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的過程。
圖13是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的自聚焦處理的流程圖。圖14是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的背景處理的流程圖。
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下面將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包括自聚焦機構的諸如攝像機之
類的圖像捕獲裝置的配置。圖2中所示的攝像機除了包括圖1中所示的配置外，還包括被配置為生成通過對成像信號的特定區(qū)域(中心部分)中的亮度積分而獲得的亮度相加值的亮度相加值計算器、接口 (IF)單元和監(jiān) 視器。
攝像機的透鏡塊包括透鏡組，透鏡組具有被配置為將入射在圖像捕獲透鏡lc上的對象圖像聚焦在圖像捕獲設備的圖像捕獲表面上的聚焦透鏡 1、被配置為檢測每個透鏡的位置的位置檢測器、被配置為驅動每個透鏡的透鏡驅動機構，和被配置為控制透鏡驅動機構的移動的透鏡驅動器。除了聚焦透鏡1和圖像捕獲透鏡lc外，諸如用于確定焦點位置的方向的擺動透鏡之類的透鏡被從圖2所示的透鏡塊中省略。
聚焦透鏡1包括被配置為檢測聚焦透鏡1的位置或聚焦位置的位置檢測器la、被配置為沿光軸方向移動聚焦透鏡的位置的透鏡驅動機構lb和被配置為移動透鏡驅動機構的透鏡驅動器2。同樣地，擺動透鏡(未示出)包括擺動透鏡驅動機構，該機構被配置為沿光軸方向移動位置檢測器和透鏡位置以執(zhí)行適當?shù)臄[動。透鏡塊包括被配置為限制可以經(jīng)過的光量的孔徑光闌(未示出)；并且孔徑光闌包括被配置為檢測孔徑光闌的孔徑尺寸的孔徑光闌位置檢測器和被配置為開關孔徑光闌的孔徑光闌驅動機構。
透鏡驅動器2被從位置檢測器la提供以相應的檢測信號，包括指示聚焦位置的信號、指示擺動量的信號，和指示孔徑光闌的孔徑尺寸的信號。包括透鏡CPU和透鏡驅動電路在內(nèi)的透鏡驅動器2被配置為根據(jù)從控制單元9發(fā)送的指令移動聚焦透鏡1的聚焦點(焦點)。透鏡驅動器2與被配置為設置自聚焦模式或發(fā)起自聚焦操作的用戶接口 (未示出)相連，以使得透鏡驅動器2被提供以根據(jù)用戶接口的操作的操作信號。透鏡驅動器2包括具有ROM或EEPROM的存儲裝置(未示出)，其上存儲有信息，例如聚焦透鏡1和擺動透鏡的焦點長度數(shù)據(jù)、孔徑比數(shù)據(jù)、制造商名稱和制造商的序列號。
透鏡驅動器2基于存儲的信息、相應的檢測信號和下面將描述的提供自控制單元9的聚焦控制信號或擺動控制信號來生成透鏡驅動信號。透鏡
驅動器2還將所生成的透鏡驅動信號提供給透鏡驅動機構lb，以將聚焦透鏡1移動到期望的聚焦位置。透鏡驅動器2將所生成的透鏡驅動信號提供給擺動透鏡驅動機構以擺動擺動透鏡，以使得聚焦透鏡1可以檢測聚焦位置的方向。透鏡驅動器2還生成孔徑光闌驅動信號以控制孔徑光闌的孔徑尺寸。
在圖2所示的攝像機中，對象圖像經(jīng)由聚焦透鏡1形成在圖像捕獲設備3上，然后被圖像捕獲設備3光電轉換為電信號，并輸出到圖像信號發(fā) 生器5。圖像捕獲設備3可以包括CCD (電荷耦合器件)、CMOS (互補金屬氧化物半導體)等等。圖像捕獲設備驅動器4是圖像捕獲設備驅動電路的一個示例，其向圖像捕獲設備3提供驅動信號以將形成在圖像捕獲設備3上的對象圖像光電轉換為信號。驅動信號是基于垂直方向同步信號、水平方向同步信號和從時鐘信號發(fā)生器生成的時鐘信號提供的，這三種信號都用于攝像機的每個單元的標準操作。
在圖像信號發(fā)生器5中，從圖像捕獲設備3輸出的電信號受到適當?shù)?信號處理，并且生成了遵從規(guī)定標準的圖像信號。圖像信號被發(fā)送到電路組(圖像信號處理器6)，還被輸入到評估值計算器7。評估值計算器7 被配置為在捕獲的圖像幀內(nèi)提供的特定區(qū)域中過濾掉圖像信號的高頻分量，并計算與圖像對比度有關的評估值。在對典型對象成像時，評估值通常隨著對象圖像接近對焦狀態(tài)而增大，并且在對象圖像處于對焦時相對最大。評估值對于圖像信號的一場更新一次。利用評估值進行的自聚焦操作是本領域中的公知技術，其一個示例在先前由本發(fā)明的申請人公開的日本未審查專利申請公布No. 10-213736中有詳細描述。
前述處理針對三基色R (紅)、G (綠)和B (藍)中的每一種執(zhí) 行。例如，照相機塊包括分色棱鏡(未示出)。分色棱鏡將從透鏡塊入射的光分離為三基色R、 G和B，并分別將R分量光提供給R分量圖像捕獲設備、將G分量光提供給G分量圖像捕獲設備、將B分量光提供給B分量圖像捕獲設備。在圖2中，三個R、 G和B分量圖像捕獲設備被表示為圖像捕獲設備3。
形成在圖像捕獲設備3上的每種顏色的對象圖像受到規(guī)定處理，然后
被圖像捕獲設備3光電轉換為信號并輸出到圖像信號發(fā)生器5。例如，圖像信號發(fā)生器5包括前置放大器(未示出)和A/D (模/數(shù))轉換器。輸入到圖像信號發(fā)生器5的電信號的電平被前置放大器放大，并且對信號執(zhí)行相關雙采樣以消除復位噪聲，并且A/D轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字圖像信號。
另外，圖像信號發(fā)生器5被配置為對每種顏色所提供的圖像信號執(zhí)行增益控制、黑電平穩(wěn)定或動態(tài)范圍控制等等，并將這樣獲得的圖像信號提供給圖像信號處理器6、評估值計算器7和亮度相加值計算器8。
圖像信號處理器6對提供自圖像信號發(fā)生器5的圖像信號執(zhí)行各種信號處理，并生成輸出圖像信號。例如，圖像信號處理器6執(zhí)行膝狀校正 (knee correction)以壓縮圖像信號使之處于或髙于某一電平，執(zhí)行伽馬校正(gamma correction)以根據(jù)配置的伽馬曲線設置用于圖像信號的適當電平，并執(zhí)行白鉗位(clip)處理或黑鉗位處理以將圖像信號電平限制在規(guī) 定范圍內(nèi)。圖像信號處理器6還執(zhí)行邊緣增強處理或線性矩陣處理、編碼處理等等以生成期望格式的輸出圖像信號。
評估值計算器7使用圖像信號的在被捕獲圖像幀內(nèi)提供的特定區(qū)域中的圖像信號過濾掉高頻分量，以計算與圖像對比度相對應的評估值ID并將所計算的評估值ID提供給控制單元9。
具有諸如前置放大器和A/D轉換器的圖像信號發(fā)生器5、圖像信號處理器6、評估值計算器7等等利用提供自各個單元、圖像信號處理器6、評估值計算器7的與圖像信號同步的垂直方向同步信號VD、水平方向同步信號HD和時鐘信號CLK執(zhí)行相應的處理。垂直方向同步信號VD、水平方向同步信號HD和時鐘信號CLK也可以從時鐘信號發(fā)生器獲得。
評估值計算器7將在下面更詳細地描述。圖3圖示了評估值計算器7 的配置。評估值計算器7包括被配置為基于每種顏色的圖像信號生成亮度信號DY的亮度信號生成電路21、如下所述生成14種評估值IDO到ID13 的評估值生成電路22,和接口電路23。接口電路23被配置為與控制單元 9通信并根據(jù)來自控制單元9的請求提供所生成的評估值。
圖像信號發(fā)生器21利用提供自圖像信號發(fā)生器5的圖像信號R、 G、
B執(zhí)行以下操作DY-0，30R+0.59G+0.11B并生成亮度信號DY。亮度信號 DY之所以以這種方式生成是因為僅僅檢測對比度水平的改變并確定對比度是高還是低以確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)是足夠的。
評估值發(fā)生器22生成評估值IDO到ID13。評估值IDO到ID13是通過對提供在被捕獲圖像幀內(nèi)的特定區(qū)域(下文中稱為"評估幀")中的圖像信號的頻率分量求和而獲得的，并且提供與圖像的模糊程度相對應的值。
評估值IDO:評估值名稱"IIRl一WlJIPeak"
評估值ID1:評估值名稱"IIRl一W2Jffeak"
評估值ID2:評估值名稱"IIRl一W2JIPeak"
評估值ID3:評估值名稱"IIR4一W3Jffeak"
評估值ID4:評估值名稱"IIR0_W1—Vlntg"
評估值ID5:評估值名稱"IIR3_Wl_VIntg"
評估值ID6:評估值名稱"IIRl_Wl_HIntg"
評估值ID7:評估值名稱"Y一WlJfflntg"
評估值ID8:評估值名稱"Y_W1—Satul"
評估值ID9:評估值名稱"IIRl一W3JHPeak"
評估值ID10:評估值名稱"IIR1_W4—HPeak"
評估值ID11:評估值名稱"IIR1一W5—HPeak"
評估值ID12:評估值名稱"Y_W3_HIntg"
評估值ID13:評估值名稱"Y_W3_fflntg"
指示屬性(使用的數(shù)據(jù)一評估幀尺寸一評估計算方法)的評估值名稱被與評估值IDO到ID13 —起提供。
在評估值名稱中使用的數(shù)據(jù)被廣泛地劃分為"IIR"和"Y" 。 "IIR" 指包括利用HPF (高通濾波器)從亮度信號DY獲得的髙頻分量的數(shù)據(jù)；而"Y"指在不用HPF的情況下使用亮度信號DY的原始頻率分量的數(shù) 據(jù)。
當使用HPF時，使用IIR型(無限沖擊響應型)的HPF。根據(jù)HPF 的類型，評估值被劃分為IIRO、 IIRl、 1IR3和IIR4;這些代表具有不同的相應截止頻率的HPF。從而，通過設置具有不同截止頻率的HPF，例如，
通過在對焦位置的附近使用具有高截止頻率的HPF，與使用具有低截止頻率的HPF的情形相比可以增大評估值的改變。另外，當被捕獲圖像存在很大失焦時，與使用具有高截止頻率的HPF的情形相比，使用具有低截止頻率的HPF可以增大評估值的改變。以這種方式，根據(jù)自聚焦操作期間的聚焦狀態(tài)可以設置具有不同截止頻率的HPF以選擇最優(yōu)的評估值。
評估幀尺寸指在評估值生成中使用的圖像區(qū)域的尺寸。如圖4所示，例如可以提供五類評估值尺寸，W1到W5;每個評估幀的中心對應于被捕獲圖像的中心。在圖4中，當一場的圖像尺寸是768像素X240像素時，評估值尺寸Wl到W5如下所示。
評估幀尺寸W1: 116像素X60像素
評估幀尺寸W2: 96像素X60像素
評估幀尺寸W3: 232像素X120像素
評估幀尺寸W4: 192像素X120像素
評估幀尺寸W5: 576像素X180像素
從而，通過設置多個幀尺寸之一，可以生成與幀尺寸相對應的不同評估值。因而，通過設置評估值IDO到ID13之一可以獲得適當?shù)脑u估值，而無論目標對象的尺寸如何。
評估值計算方法包括HPeak、 fflntg、 VIntg和Satul方法。Hpeak系統(tǒng) 指通過峰值系統(tǒng)計算水平評估值；HIntg系統(tǒng)包括通過整體積分系統(tǒng)計算水平評估值；VIntg系統(tǒng)涉及通過積分系統(tǒng)計算垂直方向評估值，并且 Satul系統(tǒng)包括飽和亮度的數(shù)目。
HPeak方法是這樣一種評估值計算方法，其中HPF被用于根據(jù)水平方向圖像信號確定高頻分量，并被用于計算評估值IDO、 ID1、 ID2、 ID3、 ID9、 IDlO和IDll。圖5示出了用于HPeak方法的水平方向評估值計算濾波器的配置。水平方向評估值計算濾波器包括僅從亮度信號生成電路21 的亮度信號DY中過濾掉高頻分量的HPF 31;選擇高頻分量的絕對值的絕對值處理電路32;將高頻分量的絕對值乘以水平方向幀控制信號WH的乘法電路33;保持每行一個峰值的行峰值保持電路34;以及沿垂直方向對評估幀中的所有行的峰值進行積分的垂直方向積分電路35。
亮度信號DY的高頻分量被HPF 31過濾，并被絕對值處理電路32選擇絕對值。隨后，水平方向幀控制信號WH被乘法電路33相乘以獲得評估幀內(nèi)髙頻分量的絕對值。即，如果其相乘值在評估幀外是"0"的幀控制信號WH被提供給乘法電路33，則只有評估幀內(nèi)水平方向高頻分量的絕對值被提供給行峰值保持電路34。
這里，垂直方向的幀控制信號WH形成方波；然而，水平方向的幀控制信號WH并不僅僅包括方波的特性，而是還包括三角波的特性，因此幀控制信號WH的相乘值在幀的外圍(兩端)減小。從而，隨著幀內(nèi)的對象圖像接近對焦狀態(tài)，可以減小由對象圖像與圍繞幀外圍的外部邊緣(評估幀中的高亮度邊緣，包括評估值的噪聲、深度改變等等)的相互干擾所引起的效應，或者可以減小由對象的移動所引起的評估值的改變。行峰值保持電路34保持每行的峰值。垂直方向積分電路35基于垂直方向幀控制信號WV沿垂直方向把為評估幀內(nèi)的每行保持的峰值相加，從而獲得評估值。這一方法被稱為HPeak方法，因為水平方向(H)峰值被臨時保持。
HIntg方法被定義為一種全積分型的水平方向評估值計算方法。圖6 圖示了一種全積分型水平方向評估值計算濾波器的配置。該全積分水平方向評估值計算濾波器被用于計算評估值ID6、 ID7、 ID12和ID13。與圖5 的HPeak方法中的水平方向評估幀控制信號WH計算濾波器相比，HIntg 方法的濾波器被配置為包括HPF 41、絕對值處理電路42和乘法電路43，這三個單元類似于圖5中的31到33;但是不同之處在于，在水平方向相加電路44中，評估幀中水平方向高頻分量的絕對值被全部相加，然后在垂直方向積分電路45中，對于評估幀中垂直方向上所有行的相加結果被沿垂直方向積分。而且，HPeak方法和HIntg方法還有下面的不同點；在 HPeak方法中每一行確定一個峰值，并且所獲得的峰值被沿垂直方向相加，而在HIntg方法中每行的水平方向高頻分量的絕對值被全部相加，然后所獲得的高頻分量被沿垂直方向相加。
fflntg方法被劃分為IIR1和Y。 IIR1采用高頻分量作為數(shù)據(jù)，而Y釆用原始亮度信號DY。亮度相加值由亮度相加值計算濾波器電路獲得，這一電路是通過從圖6的全積分型水平方向評估值計算濾波器中去除HPF 31
而得到的。
VIntg方法是一種全積分型垂直方向評估值計算方法，其用于獲得評估值ID4和ID5。在HPeak方法和HIntg方法中，值被沿水平方向相加以生成評估值；然而，在VIntg方法中，高頻分量被沿垂直方向相加以生成評估值。例如，在圖像的上半部分為白而下半部分為黑(例如具有水平線或其他場景的圖像)從而只有在垂直方向有高頻分量而在水平方向沒有髙頻分量的情況下，HPeak方法水平方向評估值不能有效工作。因而使用 VIntg方法的評估值以使得AF有效地作用于這種場景。
圖7圖示了計算垂直方向評估值的垂直方向評估值計算濾波器的配置。垂直方向評估值計算濾波器具有水平方向平均值計算濾波器51、 IIR 型HPF 52、絕對值處理電路53和積分電路54。水平方向平均值計算濾波器51基于幀控制信號WHc從每行的亮度信號DY中選擇水平方向的評估幀的中心部分中的像素(例如，64個像素)的亮度信號，并利用所選擇的亮度信號計算平均值(或總值)。然后，水平方向平均值計算濾波器51 對于一個水平周期輸出一個結果。這里，指定使用中心部分的64個像素以便去除評估幀外圍部分中的噪聲。在垂直方向評估值計算濾波器中，每 64個像素的亮度信號是順序累積的，并且最終每64個像素的亮度信號的一個平均值被輸出，因此垂直方向評估值計算濾波器可以不需要包括行存儲器、幀存儲器或其他存儲器設備，這導致配置簡單。隨后，該水平方向平均值被與行頻率同步，并且高頻分量被HPF 52過濾，然后絕對值處理電路53被用于將過濾的高頻分量轉換為高頻分量的絕對值。另外，積分電路54基于垂直方向幀控制信號WV沿垂直方向對評估幀內(nèi)的所有行積分。
Satul方法是這樣一種計算方法，其中確定評估幀內(nèi)飽和的亮度信號 DY (即等于或高于規(guī)定電平的亮度電平)的數(shù)目，并且結果被用于計算評估值ID8。在計算評估值ID8時，亮度信號DY的亮度電平被與閾值cx相比較，并且對于每一場，對評估幀中亮度信號DY的亮度電平等于或髙于閾值a的像素的數(shù)目進行計數(shù)，其結果被確定為評估值ID8。
返回圖2，描述攝像機的配置。亮度相加值計算器8是一種被配置為
對由圖像捕獲設備獲得的特定區(qū)域(中心部分)中的圖像信號的亮度進行
積分并生成亮度相加值的電路。亮度相加值計算器8將從輸入自圖像信號發(fā)生器5的每種顏色的圖像信號中獲得的特定區(qū)域中的亮度信號相加，并且相加的結果被輸出到控制單元9作為亮度相加值。
控制單元9例如包括CPU (中央處理單元)、RAM (隨機訪問存儲器)和ROM (只讀存儲器)，并將存儲在ROM中的計算機程序取到 RAM上以運行程序，從而執(zhí)行諸如自聚焦操作之類的規(guī)定控制和處理。控制單元9對于一場接收一次由評估值計算器7計算的評估值，并搜索評估值的峰值。自聚焦操作利用來自單觸發(fā)開關13的指令作為觸發(fā)來執(zhí) 行，單觸發(fā)開關13引導自聚焦操作的激活?？刂茊卧?和透鏡塊的透鏡驅動器2被配置為使得控制單元9和透鏡驅動器2可以利用預定格式和協(xié) 議彼此通信，并合作控制自聚焦操作。透鏡驅動器2向控制單元9提供各種信息，例如聚焦位置或指示孔徑光闌尺寸的值。透鏡驅動器2基于提供自控制單元9的聚焦控制信號或擺動控制信號生成透鏡驅動信號，以對聚焦透鏡1和擺動透鏡執(zhí)行驅動處理?？刂茊卧?基于由評估計算器計算的評估值ID和從驅動器2取得的各種信息生成用于控制以驅動聚焦透鏡1 的聚焦控制信號或用于控制以驅動擺動透鏡的擺動控制信號，并將這兩個信號提供給透鏡驅動器2。
透鏡驅動器2和控制單元9中的每一個都結合了微計算機和存儲器以通過取得并運行存儲在非易失性存儲器中的程序來執(zhí)行自聚焦操作。
存儲器10是控制單元9向其寫入數(shù)據(jù)和從其讀出數(shù)據(jù)的存儲單元。存儲單元被配置為存儲諸如聚焦透鏡1的聚焦位置和評估值計算器7所計算的評估值之類的信息。存儲器10包括諸如半導體存儲器之類的非易失性存儲器。
指示器11G、 IIR是顯示單元的一個示例；其每一個都分別包括發(fā)光二極管(LED;發(fā)光二極管(綠、紅))。指示器IIG或IIR基于控制單元9對對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性的評價結果而點亮。很明顯，用于指示器的類型或顏色并不限于上述的作為示例的那些。
接口 12 (下文中稱為"IF單元")是信號輸出單元的一個示例。IF
單元12將根據(jù)對對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性的評價結果的信號輸出到自聚焦裝置或攝像機的外部。從外部輸入的操作信號被從IF單元12發(fā) 送到控制單元9，從而基于從外部獲取的操作信號控制攝像機的移動。
液晶監(jiān)視器驅動器14被配置為生成從信號處理器6輸出的圖像信號和驅動信號，以用于在由控制單元9引導的監(jiān)視器15上顯示字符、圖標等等。驅動信號被基于包括在圖像信號中的相應同步信號和時鐘信號提供給監(jiān)視器15。
監(jiān)視器15是可以使用液晶顯示設備的顯示單元的一個示例。監(jiān)視器 15接收提供自監(jiān)視器驅動器14的驅動信號以根據(jù)所提供的信號顯^示圖像。監(jiān)視器15可以是攝像機的取景器。
在根據(jù)該配置的攝像機中，當在攝像機操作來搜索評估值的峰值的同時焦點在評估值的峰值處會聚時，搜索評估值的歷史，并且向用戶提供該信息。例如，如果評估值的歷史滿足規(guī)定條件，則綠色指示器11G點亮以指示對象圖像處于對焦狀態(tài)。另一方面，如果評估值的歷史不滿足規(guī)定條件，則紅色指示器IIR點亮以指示對象圖像可能處于失焦狀態(tài)。根據(jù)該實施例，在通過自聚焦操作已經(jīng)會聚了焦點后，確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，并且通過點亮指示器IIG、 IIR，在監(jiān)視器15上顯示結果等等向用戶通知確定結果。
或者，作為代表特定計算機處理或項目的小圖片的特殊圖標16可以被提供在監(jiān)視器15或取景器的扭幕上以顯示所獲得的結果。圖標可以根據(jù)結果改變形狀和顏色以用于區(qū)分。
而且，結果可以被劃分為如下的三個、四個或更多個狀態(tài)，其可以利
用諸如綠色、黃色和紅色之類的三個指示器示出
"高度可靠一獲得精確的對焦狀態(tài)" "中等可靠一獲得精確的對焦狀態(tài)"
"不可靠一獲得精確的對焦狀態(tài)"
下面參考圖8到圖12描述確定對象圖像是處于對焦或失焦狀態(tài)的可靠性的方法。
圖8A、 8B、 8C分別圖示了在攝像機的聚焦透鏡搜索與檢測到評估值
的峰值的點相對應的位置的同時，亮度相加值、評估值和聚焦的波動。
圖8A、 8B、 8C的垂直軸分別指示聚焦透鏡的亮度相加值、評估值和移動，三個圖的水平軸指示時間。
圖上所示的曲線針對圖像信號的一場繪制一次，或針對在不規(guī)則基礎上獲得的多個數(shù)據(jù)繪制。圖8C表明在評估值峰值搜索操作中，聚焦在t0 到tl之間的時間間隔中以超高速執(zhí)行，在tl到t2之間的時間間隔中以髙速執(zhí)行，在t2到t3和t3到t4之間的時間間隔中以低速執(zhí)行。
在該實施例中，聚焦的速度隨著聚焦位置和評估值而變化；然而，聚焦的速度并不限于該方法，并且聚焦的速度可以被配置為無論距離如何都保持恒定。
圖8A表明，當以典型的靜態(tài)方式在幾乎不擺動的情況下利用攝像機對對象成像時，無論聚焦透鏡的移動如何，亮度相加值幾乎不改變。這是因為到達攝像機的亮度通量通常并不波動很大以至改變聚焦狀態(tài)。
相反地，評估值可以根據(jù)聚焦狀態(tài)的改變而改變。圖8C示出了當在代表初始增大的點和代表相對最大值的檢測結果的點之間(在t0和13之間)移動聚焦透鏡時的結果。在利用上升和下降評估檢測到相對最大值 (t3)之后，聚焦透鏡反轉聚焦方向，并使透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置(t3到t4)。
當聚焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置時，獲得的評估值通常大于圖8B中所示的相對最大值。具體而言，在移動聚焦透鏡時獲得的評估值通常小于在聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到相對最大值的點相對應的位置處時獲得的值，這是因為對象圖像的對比度的改變在移動聚集透鏡時通常很小。即，由于聚焦透鏡在與檢測到相對最大值的點相對應的位置處仍然在移動，因此不能獲得精確的對比度。
因此，當聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到相對最大值的點相對應的位置處時獲得的評估值通常小于在聚焦透鏡經(jīng)過檢測到相對最大值的聚焦位置時獲得的評估值。
圖9A、犯、9C分別圖示了在攝像機的聚焦透鏡搜索與可以確定不精確的聚焦的評估值的峰值相對應的位置的同時，亮度相加值、評估值和聚
焦的波動。圖9A和9B代表當利用對象的擺動或攝像機的擺動捕獲圖像時亮度相加值和評估值的行為。圖9B表明在對象圖像失焦時評估值較小，盡管聚焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置。這是因為在對象或攝像機擺動時由于評估值的改變而獲得了不適當?shù)南鄬ψ畲笾?。?外，在對象或攝像機擺動的同時，亮度相加值劇烈改變，如圖9A所示。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，在由自聚焦單元計算的聚焦位置處對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)是通過如上所述檢査評估值和亮度相加值的歷史而高度可靠地確定的。
這里，在用于確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的標準中使用的條件如下所述。
本實施例在標準中采用了兩個條件A和B。條件A被用于利用評估值的歷史確定自聚焦操作是否正常終止。條件A
在條件A中，如果評估值的相對最大值被定義為ea，并且在聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到相對最大值的點相對應的位置處時獲得的評估值被定義為eb,則通過將評估值eb除以相對最大值ea所獲得的值大于規(guī)定閾值。條件A由以下公式1表示。
a< eb/ea 1
其中a代表常數(shù)。
前述a是基于由進行的實驗或測試獲得的結果定義的。
例如，當通過將評估值eb除以相對最大值ea所獲得的值大于規(guī)定閾
值(滿足公式1)時(如圖10和圖8B所示)，對象圖像被確定為處于對
焦狀態(tài)。
相反地，當通過將評估值eb除以相對最大值ea所獲得的值小于規(guī)定閾值(由下面的公式0> eb/ea代表)時(如圖11和圖9B所示)，對象圖
像被確定為處于失焦狀態(tài)。
下面描述條件B。條件B除了包括以上條件A外還包括亮度條件，以更加嚴格地確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)；即，條件B指條件A 的更加嚴格的版本。根據(jù)條件B，當檢測到亮度改變時，控制單元9在檢
測到相對最大值時確定擺動可能已發(fā)生，因而對象圖像處于失焦狀態(tài)，除
非同時滿足下面的公式1和2。條件B
在條件B中，如果評估值的相對最大值被定義為ea，并且在聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到相對最大值的點相對應的位置處時獲得的評估值被定義為eb，則通過將評估值eb除以相對最大值ea所獲得的值大于第一閾值。另外，如圖12所示，當在當前場中獲得的亮度相加值被定義為 Y0，并且在當前場之前的兩場獲得的亮度相加值被定義為Y2時，通過將在當前場中獲得的亮度相加值除以在當前場前兩場獲得的亮度相加值所獲得的值在規(guī)定范圍內(nèi)。條件B由下面的公式1和2表示。
eaXa〈eb 1
其中a代表常數(shù)。
Yl<Y2/Y0<y2 2
其中Yl和y2代表常數(shù)。
條件B包括確定指示亮度改變的值是否在規(guī)定范圍內(nèi)的條件(公式 2)。如果條件B不滿足(例如，見圖9A)，則自聚焦單元確定在對對象聚焦的同時對象或攝像機己擺動。從而，通過在消除對象或攝像機的擺動的同時確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，可以確保獲得更精確的聚焦調(diào)整的結果和改善的可靠性。在該實施例中，用在公式2中的亮度相加值被定義為在當前場之前的兩場獲得的亮度值。然而，用在公式2中的亮度相加值并不限于此；可以適當?shù)厥褂迷诋斍皥鲋暗囊?guī)定場獲得的任何亮度相加值。前述值yl和y2是基于從進行的實驗或測試獲得的結果適當?shù)?確定的。
用于向用戶提供信息或通知用戶的多種方法可以通過改變條件(公式 l和公式2)和顯示方法的組合(見下面)來準備。用于聚焦判決的條件一公式l
一公式1和公式2 提供信息的方法
一指示器
一取景器或監(jiān)視器屏幕上的圖標
一信號輸出(通過分配特定信號線，信號被從攝像機發(fā)送到外部設
備)
下面將參考圖13中所示的流程圖描述根據(jù)本實施例的使用攝像機的自聚焦處理。在根據(jù)本實施例的自聚焦處理中，控制單元9搜索評估值的峰值。如果檢測到相對最大值，則計算當聚焦透鏡返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時的評估值?？刂茊卧?分析評估值的歷一史。即，控制單元9分析相對最大值處的評估值和在聚焦透鏡返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時的評估值之間的關系，評價對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性，并將可靠性判決的結果提供給用戶。
在圖13中，攝像機的控制單元9 (見圖2)利用某種觸發(fā)(例如規(guī)定定時或由開關13生成的操作信號)發(fā)起自聚焦操作的一個循環(huán)，然后搜索從評估值計算器7輸出的評估值的峰值(步驟S1)。
控制單元9周期性地將評估值和聚焦位置存儲在存儲器10中作為背景處理；即，控制單元9存儲背景中的評估值和聚焦位置，并操作來基于存儲的信息搜索評估值的峰值。如圖14的流程圖所示，控制單元9基于在圖像信號中包含的同步信號或從時鐘信號發(fā)生器(未示出)輸入的時鐘信號確定當前時間是否與周期性啟動時間相匹配(步驟Sll)。根據(jù)本實施例，周期性啟動時間的一個示例被定義為一場。如果控制單元9確定當前時間與啟動時間之一相匹配，則控制單元9發(fā)起AF1循環(huán)操作，并將由評估值計算器7計算的評估值和從位置檢測器la發(fā)送的聚焦位置存儲在存儲器10中(步驟S12)。當控制單元9確定當前時間不與周期性啟動時間之一相匹配時，控制單元9在步驟S12終止判決處理。
在發(fā)起AF1循環(huán)操作后，控制單元9取得存儲在存儲器10中的評估值和聚焦位置，并基于所取得的評估值和聚焦位置設置聚焦透鏡1的移動方向。
然后，控制單元9確定是否已檢測到相對最大值(步驟S2)，如圖 13的流程圖所示。當控制單元9已檢測到相對最大值時，控制單元9繼續(xù)
搜索評估值的峰值，直到檢測到最大值(步驟S3)。
在步驟S2的判決處理中，當檢測到相對最大值時，控制單元9控制透鏡驅動器2以將聚焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點相對應的位置 (步驟S4)。
控制單元9分析評估值的歷史。即，控制單元9分析相對最大值處的評估值和聚焦透鏡的當前位置處的評估值之間的關系，并利用前述條件A 和B確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)(步驟S5)。
控制單元9基于結果提供前述步驟S5的關于確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的信息(步驟S6)。
例如，如果評估值的歷史滿足前述條件A (或條件B)，則綠色指示器IIG點亮以指示對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠狀態(tài)。另一方面，如果評估值的歷史不滿足規(guī)定條件，則紅色指示器IIR點亮以指示對象圖像處于對焦狀態(tài)的不可靠狀態(tài)?；蛘撸它c亮指示器11G和IIR外，還可以通過在監(jiān)視器15等的屏幕上顯示規(guī)定圖標16，從控制單元9向監(jiān)視器驅動器14輸出確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果(聚焦判決信號)，來通知或告知用戶。另外，聚焦判決信號可以被從控制單元9通過用作信號輸出單元的IF單元12輸出到外部設備，并且可以利用外部設備通過某種其他顯示方法來通知用戶。
而且，除了公式1還，還可以利用嚴格程度相對較低的公式3的條件 C提供多個確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果，公式3包括關于評估值的比率的多個閾值。因此，可以以更加特定的確定方式評價對象圖像是處于對焦或失焦狀態(tài)的可靠性，并向用戶提供關于聚焦判決的詳細信息。
條件C
如果評估值的相對最大值被定義為ea，并且在聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到局部最大值的點相對應的位置處時獲得的評估值被定義為eb，則該條件由下面的公式表示
a< eb/ea 1
|3< eb/ea 2
其中a和P代表常數(shù)(a>P)
例如，在步驟S5，如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果不滿足公式3，則紅色指示器點亮或圖標"■"被顯示在監(jiān)視器15上以指示獲得精確的對焦狀態(tài)是不可靠的。
另外，在步驟S5，如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果僅滿足公式3，則黃色指示器點亮或圖標"□"被顯示在監(jiān)視器15上以指示獲得精確的對焦狀態(tài)是有一點不可靠或中等程度可靠的。
此外，在步驟S5,如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果滿足公式1，則綠色指示器點亮或圖標"o"被顯示在監(jiān)視器15上以指示獲得精確的對焦狀態(tài)是高度可靠的。
根據(jù)本實施例的配置，控制單元9在自聚焦處理中搜索評估值的峰值。如果檢測到評估值的相對最大值，則計算在聚焦透鏡返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時的評估值?？刂茊卧?分析評估值的歷史。即，控制單元9分析相對最大值處的評估值和在聚焦透鏡返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時的評估值之間的關系，并評價對象圖像處于對焦狀態(tài)的可靠性。以上方法可以提供關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的精確結果，而不會對由聚焦透鏡的移動引起的評估值的波動有不利的影響。
而且，由于用戶被通知(告警)關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果，因此用戶能夠掌握當前的對焦狀態(tài)。結果，用戶在檢查被通知的結果后可以選擇是停止聚焦透鏡還是重新操作以搜索評估值的峰值。從而，本實施例可以消除單觸發(fā)操作的情形，其中自聚焦操作在聚焦透鏡停止在對象圖像仍然失焦從而對象圖像保持模糊的位置處時終止。
下面描述本發(fā)明的第二實施例。在該實施例中，當控制單元9已經(jīng)確定了關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的可靠性時，用戶可以基于確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果選擇是停止聚焦透鏡還是重新操作以搜索評估值的峰值，而不是向用戶提供所獲得的信息(圖13中歩驟S6)。
例如，在步驟S5，如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果
不滿足公式1,則控制單元9重新操作以搜索評估值的峰值。另一方面，在步驟S5，如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果滿足公式 1，則控制單元9允許聚焦透鏡保持不動，直到指示后續(xù)的自聚焦重啟條件為止。另外，在步驟S5，如果確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果既不滿足公式1也不滿足公式2，則控制單元9可以重新操作以搜索評估值的峰值。在該實施例中，公式l和公式2被用作示例；然而，公式 1和公式3的組合也可用于確定獲得對象圖像的聚焦狀態(tài)的可靠性。
優(yōu)選地，如果采用商用或專業(yè)用的攝像機，則聚焦透鏡是固定的以供專家控制聚焦。因此，如果允許用戶適當?shù)剡x擇是只獲得關于對象圖像的聚焦狀態(tài)的可靠性的信息還是重新操作以搜索評估值的峰值，則可以改善攝像機等等的可操作性。此外，由于控制單元9被配置為自動操作以搜索評估值的峰值，而無需用戶取決于關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài) 的某一判決結果重新按下開關13，因此除了改善攝像機的可用性以外，還可以同時改善聚焦狀態(tài)的精確性，而無需強迫用戶執(zhí)行新的操作。該實施例可以提供與在第一實施例中獲得的類似的效果。
下面描述本發(fā)明的第三實施例。根據(jù)本實施例，圖2中所示的攝像機使用角速度傳感器或加速度傳感器作為擺動檢測器，而不是使用亮度相加值來檢測攝像機的擺動。下面是使用角速度傳感器來檢測攝像機的擺動的描述。
在圖13的步驟S5中，控制單元9操作來搜索評估值的峰值，并檢測評估值的局部最大值，控制單元9計算并分析在聚焦透鏡返回到與檢測到評估值的峰值的點相對應的聚焦位置時獲得的評估值。
另外，在該實施例中，控制單元9評價在檢測到評估值的相對最大值的點處，由角速度傳感器檢測到的角速度信號是否在規(guī)定的大小范圍內(nèi)。如果角速度信號在規(guī)定的大小范圍外；即，角速度信號的范圍不滿足條件，則控制單元9確定攝像機已擺動，因而獲得對象圖像的對焦狀態(tài)是不可靠的，無論使用評估值確定的結果如何。下面是用于利用角速度信號確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的公式。
Vpan<Vmin或Vmax〈Vpan或Vtilt〈Vmin或Vmax〈Vtilt 4
其中Vpan和Vtilt分別代表平面(pan)方向和傾斜(tilt)方向的角
速度信號，并且
Vmax和Vmin (Vmax>Vmin)是常數(shù)。
如果檢測到的角速度信號不滿足公式4，則控制單元9確定攝像機已擺動，因而獲得對象圖像的對焦狀態(tài)是不可靠的，無論使用評估值確定的結果如何。從而，通過在消除對象或攝像機的擺動的同時確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，確保了獲得更加精確的聚焦調(diào)整結果和改善的可靠性。該實施例可以提供與在第一實施例中獲得的類似的效果。
應當注意，本發(fā)明并不限于上述實施例；例如，根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像捕獲裝置可以適用于替代上述攝像機的數(shù)碼相機，并且在不脫離本發(fā) 明的要點的前提下可以進行各種其他改變和修改。
另外，上面描述了使用單觸發(fā)開關13的操作信號作為觸發(fā)的自聚焦操作；然而，本發(fā)明可以適用于無論開關13的指令如何都一直執(zhí)行自動聚焦的全自動聚焦操作。
本領域技術人員應當理解，取決于設計需求和其他因素可以有各種修改、組合、子組合和變更，只要這些修改、組合、子組合和變更在所附權利要求或其等同物的范圍內(nèi)即可。
本發(fā)明包含與2006年6月30日向日本專利局提交的日本專利申請 JP2006-182566有關的對象，該申請的全部內(nèi)容通過引用結合于此。
權利要求
1.一種自聚焦裝置，包括評估值計算器，其被配置為利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，以及控制單元，其被配置為基于所述評估值輸出被提供給透鏡驅動器以驅動聚焦透鏡的指示值，并利用所述評估值確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，其中當所述控制單元操作來搜索所述評估值的峰值，同時移動所述聚焦透鏡的位置以檢測所述評估值的局部最大值時，所述控制單元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，獲得由所述評估值計算器計算的評估值，并確定所述評估值是否滿足規(guī)定條件。
2. 如權利要求1所述的自聚焦裝置，其中所述規(guī)定條件包括當?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的局部最大值，并且第二評估值被定義為在所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置時獲得的評估值時，通過將所述第二評估值除以所述第一評估值所獲得的值大于規(guī)定閾值。
3. 如權利要求1所述的自聚焦裝置，其中所述控制單元將基于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的結果確定的信息發(fā)送到指示單元，并顯示所述信息。
4. 如權利要求1所述的自聚焦裝置，還包括信號輸出單元，其被配置為將基于由所述控制單元獲得的關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的判決結果的信號輸出到所述自聚焦裝置外部。
5. 如權利要求1所述的自聚焦裝置，其中如果所述控制單元確定所述評估值不滿足關于對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)的判決條件，則所述控制單元重新操作以搜索所述評估值的峰值。
6. —種自聚焦裝置，包括評估值計算器，其被配置為利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，亮度相加值計算器，其被配置為通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的亮度積分來計算亮度相加值，以及控制單元，其被配置為基于所述評估值輸出被提供給驅動聚焦透鏡的透鏡驅動器的指示值，并利用所述評估值確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，其中在所述控制單元操作來在移動所述聚焦透鏡的位置的同時搜索所述評估值的峰值，并檢測到所述評估值的局部最大值之后，所述控制單元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，獲得由所述評估值計算器計算的評估值和由所述亮度相加值計算器計算的亮度相加值，并執(zhí)行關于所述評估值是否滿足第一條件的第一判決和關于所述亮度相加值是否滿足第二條件的第二判決。
7. 如權利要求6所述的自聚焦裝置，其中所述第一條件包括當?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的局部最大值，并且第二評估值被定義為在所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置時獲得的評估值時，通過將所述第二評估值除以所述第一評估值所獲得的值大于規(guī)定閾值；并且所述第二條件包括當?shù)谝涣炼认嗉又当欢x為在檢測到所述局部最大值時獲得的亮度相加值，并且第二亮度相加值被定義為在檢測到所述局部最大值之前的規(guī)定場獲得的亮度相加值時，通過將所述第二亮度相加值除以所述第一亮度值所獲得的值在規(guī)定閾值范圍內(nèi)。
8. 如權利要求6所述的自聚焦裝置，其中所述控制單元將基于所述第一和第二判決的結果確定的信息發(fā)送到指示單元，并顯示所述信息。
9. 如權利要求6所述的自聚焦裝置，還包括信號輸出單元，其被配置為將基于由所述控制單元獲得的關于所述第一和第二判決的結果的信號輸出到所述自聚焦裝置外部。
10. 如權利要求6所述的自聚焦裝置，其中如果所述控制單元確定所述評估值不滿足所述第一和第二判決的條件，則所述控制單元重新操作以搜索所述評估值的峰值。
11. 一種圖像捕獲裝置，包括被配置為對對象成像的圖像捕獲單元，評估值計算器，其被配置為利用在由所述圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，以及包括控制單元的自聚焦裝置，所述控制單元被配置為基于所述評估值和測得的距離結果輸出被提供給驅動聚焦透鏡的透鏡驅動器的指示值，并利用所述評估值確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，其中當所述控制單元操作來搜索所述評估值的峰值，同時移動所述聚焦透鏡的位置以檢測所述評估值的局部最大值時，所述控制單元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，獲得由所述評估值計算器計算的評估值，并確定所述評估值是否滿足規(guī)定條件。
12. —種圖像捕獲裝置，包括被配置為對對象成像的圖像捕獲單元，評估值計算器，其被配置為利用在由所述圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，亮度相加值計算器，其被配置為通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的亮度積分來計算亮度相加值，以及包括控制單元的自聚焦裝置，所述控制單元被配置為基于所述評估值輸出被提供給驅動聚焦透鏡的透鏡驅動器的指示值，并利用所述評估值確定對象圖像是處于對焦還是失焦狀態(tài)，其中在所述控制單元操作來在移動所述聚焦透鏡的位置的同時搜索所述評估值的峰值，并檢測到所述評估值的局部最大值之后，所述控制單元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，獲得由所述評估值計算器計算的評估值和由所述亮度相加值計算器計算的亮度相加值，并執(zhí)行關于所述評估值是否滿足第一條件的第一判決和關于所述亮度相加值是否滿足第二條件的第二判決。
13. —種由自聚焦裝置利用從對象圖像的圖像信號獲得的評估值進行的自聚焦方法，包括以下步驟利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，在移動聚焦透鏡的位置的同時搜索所述評估值的峰值，在檢測到所述評估值的局部最大值之后，通過將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，來計算所述評估值，以及確定所述評估值是否滿足規(guī)定條件。
14. 如權利要求13所述的自聚焦方法，其中所述規(guī)定條件包括當?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的局部最大值，并且第二評估值被定義為在所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置時獲得的評估值時，通過將所述第二評估值除以所述第一評估值所獲得的值大于規(guī)定閾值。
15. —種利用從由自聚焦裝置捕獲的對象圖像的圖像信號獲得的評估值進行的自聚焦方法，包括以下步驟利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的髙頻分量周期性地計算評估值，通過對特定區(qū)域中的所述圖像信號的亮度積分來計算亮度相加值，在移動聚焦透鏡的位置的同時搜索所述評估值的峰值，在檢測到所述評估值的局部最大值之后，通過將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置，來計算所述評估值，進行關于所述評估值是否滿足第一條件的第一判決，以及進行關于所述亮度相加值是否滿足第二條件的第二判決。
16. 如權利要求15所述的自聚焦方法，其中所述第一條件包括當?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的局部最大值，并且第二評估值被定義為在所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述局部最大值的點相對應的位置時獲得的評估值時，通過將所述第二評估值除以所述第一評估值所獲得的值大于規(guī)定閾值。
全文摘要
公開了一種包括評估值計算器和控制單元的自聚焦裝置，評估值計算器被配置為利用在由圖像捕獲單元捕獲的對象圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，控制單元被配置為基于評估值輸出被提供給透鏡驅動器以驅動聚焦透鏡的指示值，并執(zhí)行評估值執(zhí)行聚焦判決。在自聚焦方法中，當控制單元操作來搜索評估值的峰值，同時移動聚焦透鏡的位置以檢測評估值的局部最大值時，控制單元將聚焦透鏡返回到與檢測到局部最大值的點相對應的位置，獲得由評估值計算器計算的評估值，并確定評估值是否滿足規(guī)定條件。
文檔編號G02B7/00GK101098405SQ20071012323
公開日2008年1月2日申請日期2007年7月2日優(yōu)先權日2006年6月30日
發(fā)明者伊藤雄二郎, 須藤秀和申請人:索尼株式會社

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