專利名稱：自動對焦裝置、圖像捕獲裝置和自動對焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用通過圖像數(shù)據(jù)處理生成的評價(jià)值自動調(diào)整物體上 的焦距，從而使得物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)(在下文中稱為"焦點(diǎn)對 準(zhǔn)")的自動對焦裝置、圖像捕獲裝置和自動對焦方法。
背景技術(shù)：
典型的圖像捕獲裝置(例如攝像機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī))包括用于自動
調(diào)整相對物體的焦距的自動對焦或AF (自動調(diào)整焦點(diǎn))單元。例如，日 本未審查專利申請公開No. 10-213736公開了用于提高自動對焦機(jī)構(gòu)的精 確性的各種技術(shù)的示例。
用于根據(jù)相關(guān)技術(shù)的攝像機(jī)的典型對焦控制裝置的要點(diǎn)下面將描述。 圖1示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的典型攝像機(jī)的配置。圖1所示的攝像機(jī)利用通過 圖像處理生成的評價(jià)值來執(zhí)行自動對焦操作。攝像機(jī)的透鏡模塊(block) 包括透鏡組，該透鏡組具有圖像捕獲透鏡101c和對焦透鏡101;位置檢測 器101a;透鏡機(jī)構(gòu)101b;和透鏡驅(qū)動器102。該攝像機(jī)模塊還包括圖像捕 獲器件103、圖像捕獲器件驅(qū)動器104、圖像信號發(fā)生器105、圖像信號處 理器106、評價(jià)值計(jì)算器107、控制單元109、存儲器110和開關(guān)113。
已經(jīng)通過移動對焦透鏡101相對其調(diào)整過焦距的物體圖像被形成在圖 像捕獲器件103上，例如該攝像機(jī)中的CCD (電荷耦合器件)。物體圖像 隨后被圖像捕獲器件103光電轉(zhuǎn)換成電信號，并輸出所述信號到圖像信號 發(fā)生器105。對焦透鏡101從透鏡驅(qū)動器102接收指令并被透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu) 101b所移動。透鏡驅(qū)動器102包括透鏡CPU和透鏡驅(qū)動電路，并且輸出 用于基于來自控制單元109的指令來移動對焦透鏡101并對焦(焦點(diǎn))的 指令。對焦透鏡101的位置或?qū)刮恢帽晃恢脵z測器101a所檢測。
圖像捕獲器件驅(qū)動器104驅(qū)動圖像捕獲器件103對形成在圖像捕獲器
件103上的物體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并生成經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號。圖像信號 發(fā)生器105對從圖像捕獲器件103輸出的電信號執(zhí)行適當(dāng)?shù)男盘柼幚?，?br> 生成遵循指定標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號。圖像信號在輸入到評價(jià)值計(jì)算器107的同 時(shí)被發(fā)送到一個(gè)電路組(圖像信號處理器106)。評價(jià)值計(jì)算器107過濾 出圖像信號中在成像幀(imaging frame)內(nèi)限定的特定區(qū)域中的高頻分 量，以計(jì)算與圖像對比度相關(guān)的評價(jià)值。當(dāng)捕獲典型物體的圖像時(shí)，評價(jià) 值在圖像接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)增大，并且評價(jià)值在圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)時(shí)具 有相對最大值。前述評價(jià)值對于一場(field)圖像信號被更新一次。
控制單元109包括CPU (中央處理單元)等，其針對一場接收一次由 評價(jià)值計(jì)算器107計(jì)算出的評價(jià)值，并操作以搜索評價(jià)值的峰值。
存儲器IIO包括半導(dǎo)體存儲器(例如RAM)，并且存儲對焦透鏡101 的對焦位置和諸如評價(jià)值之類的信息。
開關(guān)113指示單觸(one-shot)開關(guān)，用于直接激活自動對焦操作。
在前述攝像機(jī)的配置中，控制單元109利用通過圖像處理獲得的評價(jià) 值移動對焦透鏡，并控制評價(jià)值達(dá)到相對最大值(焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài))；就是 說，控制單元109操作以搜索評價(jià)值的峰值，以便獲得評價(jià)值的相對最大 值。因此，無論高對比度還是低對比度的物體圖像，評價(jià)值的峰值都可以 被檢測到。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)利用評價(jià)值判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài) 時(shí)，如果對焦透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)101b包括由于老化而造成的缺陷，或者輸入 到評價(jià)值計(jì)算器107的圖像信號的SNR (信噪比)降低，則獲得精確的對 焦?fàn)顟B(tài)的可能性可能降低。
由于對焦透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)的缺陷所造成的自動對焦操作中的故障將通過 參考圖2A、 2B來描述。圖2A、 2B分別示出當(dāng)對焦透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括某 些缺陷(例如對焦透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的故障和性能惡化)時(shí)，評價(jià)值的波動 和對焦透鏡的移動。圖表2A、 2B的縱軸分別指示評價(jià)值和對焦透鏡的移 動，而橫軸都指示時(shí)間。圖表中所示曲線針對一場圖像信號或不規(guī)則地獲
得的多個(gè)數(shù)據(jù)被繪制一次。圖2B示出在t0到tl之間的時(shí)間間隔中以超高 速度執(zhí)行對焦，在tl到t2之間的時(shí)間間隔中以高速度執(zhí)行對焦，并且在
t2到t3之間的時(shí)間間隔中以低速度執(zhí)行對焦，并且在t3到t4之間執(zhí)行評 價(jià)峰值搜索操作。
圖2A、 2B示出如下情況雖然在檢測到(t3)評價(jià)值的相對最大值 之后，控制單元9指示透鏡驅(qū)動器102使對焦透鏡返回到與檢測到相對最 大值的點(diǎn)(t2)相對應(yīng)的對焦位置，但控制單元9無法使對焦透鏡返回到 與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置。在圖2B中，虛線代表在檢測到 評價(jià)值的相對最大值之后由控制單元指導(dǎo)的對焦透鏡的被指示的移動，而 實(shí)線代表對焦透鏡的實(shí)際移動；從而表明對焦透鏡的移動沒有遵循控制單 元109提供的指令。
在此情況下，用戶可以通過顯示指示在對焦透鏡機(jī)構(gòu)中發(fā)生故障的警 告符號而得到通知。如果這種故障頻繁或持續(xù)發(fā)生，則用戶通常會通過警 告符號注意到發(fā)生在自動對焦裝置或攝像機(jī)中的故障，因此可以準(zhǔn)備某種 修復(fù)來修改該故障。
另一方面，如果故障的發(fā)生不太頻繁，用戶則通常不被通知該故障， 并因此不修復(fù)自動對焦裝置。結(jié)果，前述故障可能在實(shí)際成像過程中發(fā) 生。
由于圖像信號的SNR降低而造成的自動對焦操作中的故障將通過參考 圖3A、 3B和圖4A、 4B來描述。圖3A、 3B是示出由于存在或不存在 SNR的降低而造成的評價(jià)值的波動的圖表。在圖3A、 3B中，橫軸指示對 焦透鏡的移動，而縱軸指示評價(jià)值。圖4A、 4B是分別示出當(dāng)圖像信號的 SNR (信噪比)降低時(shí)評價(jià)值的波動和對焦透鏡的移動的圖表。圖表 4A、 4B的縱軸分別指示評價(jià)值和對焦透鏡的移動，而橫軸都指示時(shí)間。
一般而言，當(dāng)圖像信號的SNR降低時(shí)，評價(jià)值的量值和波動一般在與 捕獲的物體圖像被模糊的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦透鏡位置上增大。參考圖3A和 3B，包括SNR降低的評價(jià)值曲線122示出所獲得的評價(jià)值和波動量123 (噪聲)都在遠(yuǎn)離檢測到評價(jià)值的相對最大值的對焦位置(焦點(diǎn)對準(zhǔn)位 置)的位置上大大增大；就是說，在該對焦位置上，與沒有SNR降低的評價(jià)值曲線121相比，物體圖像被模糊。評價(jià)值是通過過濾圖像信號的對比 度(高頻分量)而獲得的，并因此高頻分量根據(jù)噪聲的增大而增大。
圖4A、 4B示出如下情況由于圖像信號的SNR降低，在搜索評價(jià)值
峰值時(shí)，在遠(yuǎn)離檢測到評價(jià)值的相對最大值的對焦位置(焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置) 的位置上錯(cuò)誤地檢測到相對最大值。在此情況下，雖然對焦透鏡被返回到
檢測到(t2)評價(jià)值的相對最大值的對焦位置，但是返回的位置不對應(yīng)于
物體圖像焦點(diǎn)對準(zhǔn)的位置，因此在使對焦透鏡返回到對焦位置之后獲得的 評價(jià)值小于上述評價(jià)值的相對最大值。在此情況下生成的相對最大值是由 于圖像信號中的噪聲。這種不正確的檢測可能由于各種原因所導(dǎo)致，例如 信號放大器的惡化。
如果評價(jià)信號的SNR對用戶而言大到足以在對物體進(jìn)行成像的同時(shí)通 知由SNR導(dǎo)致的圖像惡化，用戶則可以讓修理工修復(fù)對焦機(jī)構(gòu)。但是，如 果SNR對用戶而言沒有大到足以用于通知，用戶則通常無法通知故障，并 因此保持具有某種故障的自動對焦的操作，其原因無法被檢測。因此，自 動對焦的操作在圖像質(zhì)量(SNR)以這種方式惡化的情況下可能被不利地 影響。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦裝置利用從物體圖像的圖像信號獲得 的評價(jià)值來執(zhí)行自動對焦操作時(shí)，該自動對焦裝置利用由圖像捕獲單元捕 獲的物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià) 值，并且在移動對焦透鏡的位置的同時(shí)搜索評價(jià)值的峰值。在檢測到評價(jià) 值的相對最大值之后，該自動對焦裝置通過使對焦透鏡返回到與檢測到相 對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計(jì)算評價(jià)值，判斷評價(jià)值是否滿足指定條 件，并且隨后基于多個(gè)判斷結(jié)果來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部 分。
當(dāng)在自動對焦操作中檢測到某種異常(例如自動對焦操作的性能惡化 或圖像質(zhì)量惡化)時(shí)，對焦判斷的結(jié)果可能波動。在前述方法中，波動因 子可被用于利用評價(jià)值判斷自動對焦裝置是否表現(xiàn)出異常操作。控制單元 9分析在相對最大值處的評價(jià)值和在對焦透鏡返回到與檢測到評價(jià)值的峰 值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)的評價(jià)值之間的關(guān)系，并評價(jià)物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度。因此，物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度是利用 由于對焦透鏡的移動生成的評價(jià)值的波動來評價(jià)的，從而提高了判斷自動 對焦操作是否包括異常操作的精確性。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦裝置利用從物體圖像的圖像信號獲得 的評價(jià)值來執(zhí)行自動對焦操作時(shí)，該自動對焦裝置利用由圖像捕獲單元捕 獲的物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià) 值，通過對特定區(qū)域中的圖像信號的亮度求積分來計(jì)算亮度添加值，并且 在移動對焦透鏡的位置的同時(shí)搜索評價(jià)值的峰值。隨后，在檢測到評價(jià)值 的相對最大值之后，該自動對焦裝置通過使對焦透鏡返回到與檢測到相對 最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計(jì)算評價(jià)值，判斷所述評價(jià)值和所述亮度添加 值是否滿足指定條件，并且隨后基于多個(gè)判斷結(jié)果來判斷自動對焦裝置是 否包括異常部分。
當(dāng)在自動對焦操作中檢測到某種異常(例如自動對焦操作的性能惡化 或圖像質(zhì)量惡化)時(shí)，對焦判斷的結(jié)果可能波動。在前述方法中，波動因 子可被用于利用評價(jià)值判斷自動對焦裝置是否表現(xiàn)出異常操作。由于自動 對焦裝置分析在相對最大值處的評價(jià)值和在對焦透鏡返回到與檢測到評價(jià) 值的峰值的點(diǎn)像對應(yīng)的對焦位置時(shí)的評價(jià)值之間的關(guān)系，并評價(jià)物體圖像 處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度，因此，可以在不受由于對焦透鏡的移動導(dǎo)致 的評價(jià)值波動的影響的情況下評價(jià)確信度。此外，物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn) 狀態(tài)的確信度可以通過設(shè)置多個(gè)閾值而利用更具體的方式來評價(jià)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以利用通過圖像處理獲得的評價(jià)值來執(zhí)行指 定的評價(jià)或判斷，基于評價(jià)值來判斷自動對焦裝置是否包括異常操作。因 此，雖然該裝置只具有簡單的配置，但是當(dāng)前的自動對焦操作狀態(tài)可以被 評價(jià)。此外，由于該自動對焦裝置被配置為使得用戶可以得到關(guān)于自動對 焦操作性能惡化、圖像質(zhì)量惡化等的通知(警告)，因此用戶可以識別出 異常的自動對焦操作，并因此可以準(zhǔn)備某種修復(fù)，以便修正攝像機(jī)的故 障。


圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的攝像機(jī)的配置的圖。
圖2A、 2B是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦處理未能終止 時(shí)評價(jià)值的波動和對焦透鏡的移動的第一圖。
圖3A、 3B是示出由于存在或不存在SNR的降低而引起的評價(jià)值波動 的圖。
圖4A、 4B是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦處理無法終止 時(shí)評價(jià)值的波動和對焦透鏡的移動的第二圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像機(jī)的配置的圖。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的評價(jià)值計(jì)算器的配置的圖。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于評價(jià)圖像所使用的區(qū)域的圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水平方向評價(jià)值計(jì)算過濾器的配置的圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有全積分系統(tǒng)(whole integration system)的水平方向評價(jià)值計(jì)算過濾器的配置的圖。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直方向評價(jià)值計(jì)算過濾器的配置 的圖。
圖11A、 11B、 11C是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦處理 正?；虺晒K止時(shí)亮度添加值的波動、評價(jià)值以及對焦透鏡的移動的圖。
圖12A、 12B、 12C是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)自動對焦處理 無法終止時(shí)亮度添加值的波動、評價(jià)值以及對焦透鏡的移動的圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可被用于判斷物體圖像是焦點(diǎn)對準(zhǔn) 還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的評價(jià)值的示例的圖。
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可被用于判斷物體圖像是焦點(diǎn)對準(zhǔn) 還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的評價(jià)值的示例的圖。
圖15A、 15B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在使用亮度添加值和評價(jià)值時(shí) 判斷物體圖像是焦點(diǎn)對準(zhǔn)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的過程的圖。
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動對焦處理的流程圖。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背景處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將根據(jù)附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括自動對焦機(jī)構(gòu)的圖像捕獲裝置 (例如攝像機(jī))的配置。圖5所示攝像機(jī)除了圖l所示的配置之外還包括 亮度添加值計(jì)算器、接口 (IF)單元和監(jiān)視器，其中所述亮度添加值計(jì)算 器被配置用于生成通過對圖像信號的某一特定區(qū)域(中心部分)中的亮度 求積分而獲得的亮度添加值。
該攝像機(jī)的透鏡模塊包括這樣的透鏡組其具有被配置用于將入射在 圖像捕獲透鏡lc上的物體圖像對焦到圖像捕獲器件的圖像捕獲表面上的 對焦透鏡1、被配置用于檢測每個(gè)透鏡的位置的位置檢測器、被配置用于 驅(qū)動每個(gè)透鏡的透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及被配置用于控制透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)的移動 的透鏡驅(qū)動器。圖5所示的透鏡模塊中省略了除對焦透鏡1和圖像捕獲透 鏡lc之外的透鏡，例如用于確定對焦位置的方向的擺動透鏡。
對焦透鏡1包括被配置用于檢測對焦透鏡1的位置或?qū)刮恢玫奈恢?br> 檢測器la、被配置用于在光軸方向上移動對焦透鏡的位置的透鏡驅(qū)動機(jī) 構(gòu)lb，以及被配置用于移動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)的透鏡驅(qū)動器2。同樣的，擺動
透鏡(未示出)包括被配置用于在光軸方向上移動位置檢測器和透鏡位置 以便執(zhí)行適當(dāng)?shù)臄[動的擺動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)。透鏡模塊包括被配置用于限制 可以穿過的光量的孔徑光闌(未示出)；并且該孔徑光闌包括被配置用于 檢測孔徑光闌的孔徑大小的孔徑光闌位置檢測器和被配置用于打開和關(guān)閉 孔徑光闌的孔徑光闌驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
透鏡驅(qū)動器2從位置檢測器la收到各個(gè)檢測到的信號，包括用于
指示對焦位置的信號、用于指示擺動量的信號和用于指示孔徑光闌的孔徑
大小的信號。包括透鏡CPU和透鏡驅(qū)動電路的透鏡驅(qū)動器2被配置用于 根據(jù)從控制單元9發(fā)送的指令來移動對焦透鏡1的焦距(焦點(diǎn))。透鏡驅(qū) 動器2與被配置用于設(shè)置自動對焦的模式或發(fā)起啟動對焦操作的用戶接口 (未示出)相連，從而使得透鏡驅(qū)動器2根據(jù)用戶接口的操作來接收操作 信號。透鏡驅(qū)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，例如對焦透鏡1和擺動透鏡的的焦距長度數(shù)據(jù)、
孔徑比率數(shù)據(jù)、制造商的名稱和制造商的序列號。
透鏡驅(qū)動器2基于從控制單元9提供的對焦控制信號或擺動控制信號 (隨后將描述)、各個(gè)檢測到的信號和存儲的信息來生成透鏡驅(qū)動信號。 透鏡驅(qū)動器2還將生成的透鏡驅(qū)動信號提供到透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)lb以將對焦 透鏡1移動到所需的對焦位置。透鏡驅(qū)動器2將生成的透鏡驅(qū)動信號提供 到擺動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)以使擺動透鏡擺動，從而使對焦透鏡l可以檢測對焦 位置的方向。透鏡驅(qū)動器2還生成孔徑光闌驅(qū)動信號，以控制孔徑光闌的 孔徑大小。
在圖5所示的攝像機(jī)中，物體圖像經(jīng)由對焦透鏡l被形成在圖像捕獲 器件3上，該物體圖像隨后被圖像捕獲器件3光電轉(zhuǎn)換成電信號并被輸出 到圖像信號發(fā)生器5。圖像捕獲器件3可以包括CCD (電荷耦合器件)、 CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等等。圖像捕獲器件驅(qū)動器4是圖像捕 獲器件驅(qū)動電路的一個(gè)示例，其向圖像捕獲器件3提供用于將形成在圖像 捕獲器件3上的物體圖像光電轉(zhuǎn)換成信號的驅(qū)動信號。驅(qū)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(shí)鐘信號發(fā)生器生成的時(shí)鐘信號 來提供的，所有這些信號被用于攝像機(jī)的每個(gè)單元的標(biāo)準(zhǔn)操作。
在圖像信號發(fā)生器5中，從圖像捕獲器件3輸出的電信號經(jīng)歷適當(dāng)?shù)?信號處理，并且生成遵循指定標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號。圖像信號被發(fā)送到一個(gè)電 路組(圖像信號處理器6)，并且還被輸入到評價(jià)值計(jì)算器7。該評價(jià)值 計(jì)算器7被配置用于過濾出在所捕獲的圖像幀中提供的特定區(qū)域中的圖像 信號的高頻分量，并計(jì)算與圖像對比度相關(guān)的評價(jià)值。在對典型的物體進(jìn) 行成像時(shí)，評價(jià)值一般在物體圖像接近焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)增大，并且當(dāng)物體 圖像焦點(diǎn)對準(zhǔn)時(shí)，評價(jià)值具有相對最大值。評價(jià)值對于一場圖像信號被更 新一次。利用評價(jià)值的自動對焦操作是本領(lǐng)域中的公知技術(shù)，其一個(gè)示例 在本發(fā)明的申請人早先公開的日本未審査專利申請公開No. 10-213736中 被詳細(xì)描述。
前述處理是針對三原色R (紅)、G (綠)和B (藍(lán))中的每一個(gè)被 執(zhí)行的。例如，攝像機(jī)模塊包括顏色分離棱鏡(未示出)。該顏色分離棱 鏡將從透鏡模塊入射的光分離成三原色R、 G和B，并分別將R分量光提供到R分量圖像捕獲器件，將G分量光提供到G分量圖像捕獲器件并將
B分量光提供到B分量圖像捕獲器件。在圖5中，三個(gè)R、 G和B分量圖 像捕獲器件被表示為圖像捕獲器件3。
針對形成在圖像捕獲器件3上的每種顏色的物體圖像經(jīng)歷指定處理， 然后再被圖像捕獲器件3光電轉(zhuǎn)換成信號并被輸出到圖像信號發(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 (模擬/數(shù) 字)轉(zhuǎn)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，并對信號執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以消除復(fù)位噪聲，并且A/D轉(zhuǎn)換器將模 擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。
此外，圖像信號發(fā)生器5被配置用于對所提供的每種顏色的圖像信號 執(zhí)行增益控制、黑電平均衡或動態(tài)范圍控制等等，并將這樣獲得的圖像信 號提供到圖像信號處理器6、評價(jià)值計(jì)算器7和亮度添加值計(jì)算器8。
圖像信號處理器6對從圖像信號發(fā)生器5提供的圖像信號執(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knee校正以 在某一電平處或之上壓縮圖像信號，執(zhí)行g(shù)amma校正以根據(jù)配置的 gamma曲線設(shè)置針對圖像信號的校正電平，并且執(zhí)行白電平限幅處理或黑 電平限幅處理以將圖像信號電平限制在指定范圍。圖像信號處理器6還執(zhí) 行邊緣增強(qiáng)處理或線性矩陣處理、編碼處理等等以按所需格式生成輸出圖 像信號。
評價(jià)值計(jì)算器7利用捕獲的圖像信號的圖像幀內(nèi)設(shè)置的特定區(qū)域中的 圖像信號來過濾出高頻分量，以計(jì)算與圖像對比度相對應(yīng)的評價(jià)值ID， 并將計(jì)算出的評價(jià)值ID提供到控制單元9。
具有例如前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器的圖像信號發(fā)生器5、圖像信號處 理器6、評價(jià)值計(jì)算器7等等利用與從單元、圖像信號處理器6、評價(jià)值 計(jì)算器7提供的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(shí)鐘信號CLK來執(zhí)行各自的處理。垂直方向同步信號VD、水平 方向同步信號HD和時(shí)鐘信號CLK可以交替地從時(shí)鐘信號發(fā)生器獲得。
下面更詳細(xì)描述評價(jià)值計(jì)算器7。圖6示出評價(jià)值計(jì)算器7的配置。 評價(jià)值計(jì)算器7包括被配置用于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、用于生成14種評價(jià)值IDO到ID13 (下面將 描述)的評價(jià)值生成電路22以及接口電路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的請求提供生成的評價(jià)值。
亮度信號生成電路21利用從圖像信號發(fā)生器5提供的圖像信號R、 G、 B執(zhí)行以下運(yùn)算DY = 0.30R + 0.59G + O.llG，并生成亮度信號 DY。該亮度信號DY以這種方式生成，因?yàn)槠渥阋院唵蔚貦z測對比度水 平的改變，并判斷對比度是高還是低，以便判斷物體圖像是焦點(diǎn)對準(zhǔn)的還 是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)的。
評價(jià)值生成電路22生成評價(jià)值IDO到ID13。評價(jià)值IDO到ID13是 通過對在捕獲的圖像幀中設(shè)置的特定區(qū)域(在下文中被稱為"評價(jià)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 (blurring)相對應(yīng)的值。
評價(jià)值IDO:評價(jià)值名稱"IIR1—Wl_HPeak"
評價(jià)值ID1:評價(jià)值名稱"IIR1—W2—HPeak"
評價(jià)值ID2:評價(jià)值名稱"IIR1—W2—HPeak"
評價(jià)值ID3:評價(jià)值名稱"IIR4—W3一HPeak"
評價(jià)值ID4:評價(jià)值名稱"IIRO—W1—VMg"
評價(jià)值ID5:評價(jià)值名稱"IIR3—W1—VIntg"
評價(jià)值ID6:評價(jià)值名稱"IIR1_W1—HIntg"
評價(jià)值ID7:評價(jià)值名稱"Y一WlJHntg"
評價(jià)值ID8:評價(jià)值名稱"Y一Wl一Satul"
評價(jià)值ID9:評價(jià)值名稱"IIR1—W3—HPeak"
評價(jià)值ID10:評價(jià)值名稱"mU_W4_HPeak"
評價(jià)值ID11:評價(jià)值名稱"IIR1_W5—HPeak"
評價(jià)值ID12:評價(jià)值名稱"Y—W3—HIntg"
評價(jià)值ID13:評價(jià)值名稱"Y_W3_fflntg"
指示屬性的評價(jià)值名稱(所用數(shù)據(jù)—評價(jià)幀大小—評價(jià)計(jì)算方法)被與 評價(jià)值IDO到ID 13 —起提供。
在評價(jià)值名稱中的所用數(shù)據(jù)被廣義地分成"IIR"和"Y" 。 "IIR"
指包括利用HPF (高通濾波器)從亮度信號DY獲得的高頻分量的數(shù)據(jù)；
而"Y"指使用亮度信號DY的原始頻率分量而不使用HPF的數(shù)據(jù)。
當(dāng)使用HPF時(shí)，IIR類型(無限沖激響應(yīng)類型)HPF被使用。根據(jù) HPF的類型，評價(jià)值被分成IIRO、 IIRl、 1IR3禾niIR4;這些代表具有各自 不同的截止頻率的HPF。因此，通過設(shè)置具有不同截止頻率的HPF，例 如通過在焦點(diǎn)對準(zhǔn)位置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的情況相比，評價(jià)值中的改變可以被增大。此外，當(dāng)捕獲 的圖像焦點(diǎn)極不對準(zhǔn)時(shí)，利用具有低截止頻率的HPF與利用具有高截止 頻率的HPF的情況相比，評價(jià)值中的改變可被增大。以這種方式，在自 動對焦操作期間可以根據(jù)對焦?fàn)顟B(tài)來設(shè)置具有不同截止頻率的HPF，以便 選擇最佳的評價(jià)值。
評價(jià)幀大小指在評價(jià)值生成中使用的圖像區(qū)域的大小。如圖4所示， 例如可以提供五種評價(jià)幀大小Wl到W5;每個(gè)評價(jià)幀的中心對應(yīng)于捕獲 的圖像的中心。在圖4中，當(dāng)一場的圖像大小為768像素x240像素時(shí)評 價(jià)幀大小Wl到W5被示出。
評價(jià)幀大小W1: 116像素x60像素
評價(jià)幀大小W2: 96像素x60像素
評價(jià)幀大小W3: 232像素x 120像素
評價(jià)幀大小W4: 192像素x 120像素
評價(jià)幀大小W5: 576像素x 180像素
因此，通過設(shè)置多種幀大小之一，可以生成對應(yīng)于幀大小的不同評價(jià) 值。因此，無論目標(biāo)物體的大小怎樣，都可以通過設(shè)置評價(jià)值IDO到 ID13之一來獲得適當(dāng)?shù)脑u價(jià)值。
評價(jià)值計(jì)算方法包括HPeak、 HIntg、 VIntg禾n Satul方法。HPeak系統(tǒng) 指利用峰值系統(tǒng)計(jì)算水平評價(jià)值；HIntg系統(tǒng)包括利用全積分系統(tǒng)計(jì)算水 平評價(jià)值；VIntg系統(tǒng)包括利用積分系統(tǒng)計(jì)算垂直方向評價(jià)值；并且Satul 系統(tǒng)包括飽和亮度的數(shù)目。
HPeak方法是這樣一種評價(jià)值計(jì)算方法，其中HPF被用于從水平方向 圖像信號確定高頻分量并被用于計(jì)算評價(jià)值IDO、 ID1、 ID2、 ID3、 ID9、ID10和IDU。圖8示出HPeak方法所使用的水平方向評價(jià)值過濾器的配 置。該水平方向評價(jià)值過濾器包括HPF31，其只過濾來自亮度信號生成 電路21的亮度信號DY的高頻分量；絕對值處理電路32，其選擇高頻分 量的絕對值；乘法電路33，其將高頻分量的絕對值與水平方向幀控制信 號WH相乘；行峰值保存電路34，其針對每行保存一個(gè)峰值；以及垂直 方向積分電路35，其在垂直方向上對評價(jià)幀中的所有行的峰值求積分。
亮度信號DY的高頻分量被HPF 31過濾，并且由絕對值處理電路32 選擇絕對值。隨后，乘法電路33乘上水平方向幀控制信號WH以獲得評 價(jià)幀內(nèi)的高頻分量的絕對值。就是說，如果評價(jià)幀之外的乘法值等于 "0"的幀控制信號WH被提供到乘法電路33，則只有評價(jià)幀內(nèi)的水平方 向高頻分量的絕對值被提供到行峰值保存電路34。這里，在垂直方向中 的幀控制信號WH形成方波；但是，在水平方向上的幀控制信號WH不 僅僅包括單純方波的特性，而是包括三角波的特性，因此幀控制信號WII 的乘法值在幀外圍(兩端)被減小。因此，當(dāng)幀內(nèi)的物體圖像接近焦點(diǎn)對 準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，有可能減小由干擾圍繞幀外圍的外部邊緣(在評價(jià)幀中的高亮 度邊緣，包括評價(jià)值的噪聲、劇烈變化等等)的物體圖像所導(dǎo)致的影響， 或者由物體的移動所導(dǎo)致的評價(jià)值的可變性可被降低。行峰值保存電路 34保存每行的峰值。垂直方向積分電路35基于垂直方向幀控制信號WV 在垂直方向上將針對評價(jià)幀內(nèi)每行保存的峰值相加，從而獲得評價(jià)值。該 方法被稱為HPeak方法，因?yàn)樗椒较?H)的峰值被暫時(shí)保存。
HIntg方法被定義為總積分型水平方向評價(jià)值計(jì)算方法。圖9示出總
積分型水平方向評價(jià)值計(jì)算過濾器的配置。該總積分型水平方向評價(jià)值計(jì) 算過濾器被用于計(jì)算評價(jià)值ID6、 ID7、 ID12和ID13。與圖8的HPeak方 法水平方向評價(jià)幀控制信號WH計(jì)算過濾器相比，HIntg方法過濾器被配 置為包括HPF41、絕對值處理電路42和乘法電路43，這三個(gè)單元與圖8 中的31到33類似；但是不同于圖8，在水平方向加法電路44中，評價(jià)幀 中的水平方向高頻分量的絕對值全部被相加，然后，在垂直方向積分電路 45中，在評價(jià)幀中垂直方向上所有行的相加結(jié)果在垂直方向上被積分。 此外，HPeak方法和HIntg方法之間還存在以下區(qū)別在HPeak方法中，
每行確定一個(gè)峰值，并且所獲得的峰值在垂直方向上被相加，而在HIntg 方法中，每行的水平方向高頻分量的絕對值都被相加，隨后所獲得的高頻 分量在垂直方向上被相加。
HIntg方法被分成IIRl和Y。 IIRl采用高頻分量作為數(shù)據(jù)，而Y采用 原始亮度信號DY。亮度添加值是利用亮度添加值計(jì)算過濾器電路獲得 的，所述亮度添加值計(jì)算過濾器電路是通過從圖9的總積分型水平方向評 價(jià)值計(jì)算過濾器中刪除HPF 41而得到的。
VIntg方法是一種總積分型垂直方向評價(jià)值計(jì)算方法，被用于獲得評 價(jià)值ID4禾Q ID5。在HPeak方法和HIntg方法中，都是在水平方向上將值 相加以生成評價(jià)值；但是，在VIntg方法中，高頻分量是在垂直方向上相 加的，以生成評價(jià)值。例如，在上半部分為白色而下半部分為黑色的圖像 (例如具有地平線或其他場景的圖像)的情況下，使得只在垂直方向上存 在高頻分量而在水平方向上不存在高頻分量，在此情況下，HPeak方法水 平方向評價(jià)值不能有效地工作。因此，VIntg方法中的評價(jià)值被使用，以 使得AF有效地作用于這樣的場景。
圖10示出計(jì)算垂直方向評價(jià)值的垂直方向評價(jià)值計(jì)算過濾器的配 置。該垂直方向評價(jià)值計(jì)算過濾器具有水平方向平均值計(jì)算過濾器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(jì)算 過濾器51基于幀控制信號WHc從每行的亮度信號DY中選擇在水平方向 上位于評價(jià)幀中心部分的多個(gè)像素(例如64個(gè)像素)的亮度信號，并利 用所選亮度信號計(jì)算平均值(或總值)。水平方向平均值計(jì)算過濾器51 隨后將一個(gè)結(jié)果輸出一個(gè)水平周期。這里，中心部分的64個(gè)像素被指定 用于去除評價(jià)幀外圍部分中的噪聲。在該垂直方向評價(jià)值計(jì)算過濾器中， 每64個(gè)像素的亮度信號被順序累積，并最終輸出每64個(gè)像素的亮度信號 的一個(gè)平均值，從而該垂直方向評價(jià)值計(jì)算過濾器可能不需要包括行存儲 器、幀存儲器或其他存儲器件，從而使得配置簡單。隨后，該水平方向平 均值被與行頻率同步，并且由HPF 52過濾出高頻分量，并且絕對值處理 電路53被用于將過濾出的高頻分量轉(zhuǎn)換成高頻分量的絕對值。此外，積 分電路54基于垂直方向幀控制信號WV在垂直方向上對評價(jià)幀中的所有
行求積分。
Satnl方法是這樣一種計(jì)算方法，其中飽和的亮度信號DY的數(shù)目，即 評價(jià)幀中等于或大于預(yù)定水平(level)的亮度水平被確定，并且結(jié)果被用 于計(jì)算評價(jià)值ID8。在計(jì)算評價(jià)值ID8時(shí)，亮度信號DY的亮度水平與閾 值a相比較，并且針對每一場，評價(jià)幀中亮度信號DY的亮度水平等于或 大于閾值a的像素的數(shù)目被計(jì)數(shù)，并且其結(jié)果被確定作為評價(jià)值ID8。
攝像機(jī)的配置通過返回參考圖6來描述。亮度添加值計(jì)算器8是這樣 的電路，其被配置用于對由圖像捕獲器件獲得的特定區(qū)域(中心部分)中 的圖像信號的亮度求積分并生成亮度添加值。亮度添加值計(jì)算器8針對從 圖像信號發(fā)生器5輸入的每種顏色將從圖像信號獲得的特定區(qū)域中的亮度 信號相加，并將相加的結(jié)果輸出到控制單元9作為亮度添加值。
控制單元9例如包括CPU (中央處理單元)、RAM (隨機(jī)訪問存儲 器)和ROM (只讀存儲器)，并且將存儲在ROM中的計(jì)算機(jī)程序獲取 到RAM上以運(yùn)行該程序，并因此執(zhí)行指定控制和處理，例如自動對焦操 作。控制單元9對于一場接收一次由評價(jià)值計(jì)算器7計(jì)算出的評價(jià)值，并 搜索評價(jià)值的峰值。自動對焦操作是利用來自單觸開關(guān)13的指令作為觸 發(fā)而被執(zhí)行的，所述單觸開關(guān)13指示自動對焦操作的激活。控制單元9 和透鏡模塊的透鏡驅(qū)動器2被配置為使得控制單元9和透鏡驅(qū)動器2可以 利用預(yù)定格式和協(xié)議彼此通信并協(xié)作控制自動對焦操作。透鏡驅(qū)動器2將 諸如對焦位置或指示孔徑光闌大小的值之類的各種信息提供到控制單元 9。透鏡驅(qū)動器2基于從控制單元9提供的對焦控制信號或擺動控制信號 來生成透鏡驅(qū)動信號，以在對焦透鏡1和擺動透鏡上執(zhí)行驅(qū)動處理?？刂?單元9基于評價(jià)計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值ID和從驅(qū)動器2取得的各種信息 來生成并提供用于控制以驅(qū)動對焦透鏡1的對焦控制信號或用于控制以驅(qū) 動擺動透鏡的擺動控制信號到透鏡驅(qū)動器2。
透鏡驅(qū)動器2和控制單元9中的每一個(gè)并入了微型計(jì)算機(jī)和存儲器， 以通過獲取以運(yùn)行存儲在非易失性存儲器中的程序來執(zhí)行自動對焦操作。
存儲器10是控制單元9向其寫入數(shù)據(jù)并從其讀出數(shù)據(jù)的存儲單元。 該存儲單元被配置用于存儲諸如對焦透鏡1的對焦位置和在評價(jià)值計(jì)算器7處計(jì)算出的評價(jià)值之類的信息。存儲器IO包括非易失性存儲器，例如半 導(dǎo)體存儲器。
指示器IIG、 IIR實(shí)現(xiàn)是顯示單元的一個(gè)示例；其中每一個(gè)分別包括
發(fā)光二極管(LED)(綠、紅)。指示器UG或IIR基于控制單元9評 價(jià)的物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度結(jié)果而點(diǎn)亮。很明顯，指示器的 類型和顏色都可以不局限于上述示例。
接口 12 (在下文中稱為"IF單元")是信號輸出單元的一個(gè)示例。 IF單元12將根據(jù)焦點(diǎn)對準(zhǔn)的物體圖像的被評價(jià)的確信度的結(jié)果的信號輸 出到自動對焦裝置或攝像機(jī)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，以使得基于從外部獲取的操作信號來控制攝像機(jī)的移 動。
液晶監(jiān)視器驅(qū)動器14被配置用于生成從信號處理器6輸出的圖像信 號并驅(qū)動信號在控制單元9的指導(dǎo)下在監(jiān)視器15上顯示字符、圖標(biāo)等 等。驅(qū)動信號基于包括在圖像信號中的時(shí)鐘信號和相應(yīng)的同步信號被提供 到監(jiān)視器15。
監(jiān)視器15是顯示單元的一個(gè)示例，對于顯示單元，可以使用液晶顯 示器件。監(jiān)視器15接收從監(jiān)視器驅(qū)動器14提供的驅(qū)動信號以根據(jù)提供的 信號顯示圖像。監(jiān)視器15可以是攝像機(jī)的取景器。
在根據(jù)這種配置的攝像機(jī)中，當(dāng)焦點(diǎn)在攝像機(jī)操作搜索評價(jià)值的峰值 的同時(shí)在評價(jià)值的峰值處會聚時(shí)，評價(jià)值的歷史記錄被搜索并且該信息被 提供到用戶。例如，如果評價(jià)值的歷史記錄滿足指定條件，綠色指示器 11G則點(diǎn)亮以指示物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)。另一方面，如果評價(jià)值的 歷史記錄不滿足指定條件，紅色指示器IIR則點(diǎn)亮以指示物體圖像可能處 于焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)。根據(jù)該實(shí)施例，在已經(jīng)通過自動對焦操作會聚焦點(diǎn)之
后，判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)，并且通過點(diǎn) 亮指示器IIG、 IIR、在監(jiān)視器15上顯示結(jié)果等等來將判斷結(jié)果告知用 戶。
可替換地，作為表示特定計(jì)算機(jī)處理或項(xiàng)目的小圖片的特殊圖標(biāo)16 可被提供在監(jiān)視器15的屏幕上或用于顯示獲取的結(jié)果的取景器上。這些圖標(biāo)的形狀和顏色可以根據(jù)結(jié)果而改變以用于分辨。
此外，結(jié)果可被劃分成如下的三個(gè)階段或四個(gè)更多階段，這些階段可 以利用三個(gè)指示器(例如綠、黃和紅)示出
"高度確信將獲取精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"， "一般確信將獲取精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"，以及 "不確信將獲取精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"。 判斷物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度的方法 隨后將參考圖11到圖15來描述。
圖IIA、 IIB、 11C分別示出在攝像機(jī)的對焦透鏡搜索與檢測到評價(jià) 值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置時(shí)亮度添加值、評價(jià)值和焦點(diǎn)的波動。
圖IIA、 IIB和IIC中的圖表的縱軸分別指示亮度添加值、評價(jià)值和
對焦透鏡的移動，而三張圖表的橫軸都指示時(shí)間。
圖表上所示的曲線針對一場的圖像信號或不規(guī)則地獲得的多個(gè)數(shù)據(jù)被
繪制一次。圖11C示出在t0到tl之間的時(shí)間間隔中以超高速度執(zhí)行對 焦，在tl到t2之間的時(shí)間間隔中以高速度執(zhí)行對焦，并且在t2到t3之間 的時(shí)間間隔中以低速度執(zhí)行對焦，并且在t3到t4之間執(zhí)行評價(jià)值峰值搜 索操作。
在此實(shí)施例中，對焦的速度隨焦點(diǎn)位置和評價(jià)值變化；但是，對焦的 速度并不限于這種方法，并且對焦的速度可被配置為無論距離多遠(yuǎn)都保持 恒定。
圖11A示出當(dāng)由攝像機(jī)以典型的靜態(tài)方式對幾乎沒有擺動的物體進(jìn) 行成像時(shí)，無論對焦透鏡如何移動，亮度添加值都幾乎不改變。這種結(jié)果 是因?yàn)橐韵率聦?shí)到達(dá)攝像機(jī)的光通量一般不會隨著對焦?fàn)顟B(tài)的變化而發(fā) 生很大波動。
相反，評價(jià)值可能根據(jù)對焦?fàn)顟B(tài)的變化而變化。圖11C示出當(dāng)在代表 初始增大的點(diǎn)和代表檢測到相對最大值的點(diǎn)之間(在t0和t3之間)移動 對焦透鏡時(shí)的結(jié)果。在檢測到相對最大值(t3)之后，利用上山和下山評 價(jià)，對焦透鏡使對焦方向反向并將透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相 對應(yīng)的位置(t3到t4)。
當(dāng)透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置時(shí)，獲得的評價(jià) 值一般大于圖IIB所示的相對最大值。具體而言，在移動對焦透鏡的同時(shí) 獲得的評價(jià)值一般小于對焦透鏡返回并停在與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對 應(yīng)的位置上時(shí)獲得的值，這是因?yàn)槲矬w圖像對比度的改變在移動對焦透鏡 時(shí)一般很小。就是說，無法獲得精確的對比度，這是因?yàn)閷雇哥R在與檢 測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置上仍然在移動。
因此，在對焦透鏡返回并停在與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置 上時(shí)獲得的評價(jià)值一般小于在對焦透鏡穿過檢測到相對最大值的對焦位置 時(shí)獲得的評價(jià)值。
圖12A、 12B、 12C分別示出當(dāng)攝像機(jī)的對焦透鏡搜索與可能判斷不 精確的對焦的評價(jià)值的峰值相對應(yīng)的位置時(shí)亮度添加值、評價(jià)值和焦點(diǎn)的 波動。圖9A和9B代表當(dāng)捕獲具有物體擺動或攝像機(jī)擺動的圖像時(shí)亮度 添加值和評價(jià)值的行為。圖12B示出雖然對焦透鏡返回到與檢測到相對最 大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，但是物體圖像處于焦點(diǎn)未對準(zhǔn)時(shí)，評價(jià)值很小。 這種結(jié)果的原因在于由于在物體或攝像機(jī)擺動時(shí)評價(jià)值發(fā)生改變而生成 不適當(dāng)?shù)南鄬ψ畲笾?。另外，如圖12A所示，當(dāng)物體或攝像機(jī)擺動時(shí)亮 度添加值劇烈變化。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過如上所述檢查評價(jià)值和亮度添加值的歷史 記錄，來高度確信地判斷在由自動對焦單元計(jì)算出的對焦位置上物體圖像 是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)。
第一對焦判斷方法被定義為如下過程存儲器IO在每次自動對焦處 理終止之后存儲基于條件A判斷的結(jié)果；就是說，在控制單元9確定對焦
位置已經(jīng)會聚到物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的點(diǎn)處之后存儲基于條件A 判斷的結(jié)果。條件A被用于利用評價(jià)值的歷史記錄來判斷自動對焦操作 是否正常終止。 條件A
在條件A中，如果評價(jià)值的相對最大值被定義為ea并且當(dāng)對焦透鏡 返回并停在與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置上時(shí)獲得的評價(jià)值被定 義為eb，通過將評價(jià)值eb除以相對最大值ea獲得的值大于預(yù)定閾值。條
件A由以下等式1表示。
0! Seb/ea (1)
其中"代表一個(gè)常數(shù)。
前述的a是基于通過執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)或測試獲得的結(jié)果來定義的。 例如，當(dāng)如圖13所示(如同圖11B)評價(jià)值eb除以相對最大值ea獲 得的值大于預(yù)定閾值(滿足等式1)時(shí)，物體圖像被確定處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀
相反，當(dāng)如圖14所示(如同圖12B)評價(jià)值eb除以相對最大值ea獲 得的值小于預(yù)定閾值(由以下等式表示a<eb/ea)時(shí)，物體圖像被確定 處于焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)。
第二對焦判斷方法被定義為一種積分判斷，其中基于以下條件B判斷 的結(jié)果結(jié)合基于第一對焦判斷方法(條件A)所判斷的結(jié)果被用于判斷物 體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)。如果第一對焦判斷是通 過計(jì)算等式1來執(zhí)行的，物體圖像則很可能被確定為處于焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀 態(tài)，因此通過以下等式獲得的比率可能不是正確的比率
物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)被確定為不確信的的次數(shù)/物體圖像處于 焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)被確定為確信的的次數(shù)
為了消除該不利影響，第二對焦判斷是通過利用亮度添加值計(jì)算等式 2來執(zhí)行的，并且第一對焦判斷(所獲得的結(jié)果是否滿足等式1)僅僅在 所獲得的結(jié)果滿足等式2的情況下才被執(zhí)行。隨后，通過計(jì)算等式l和等 式2獲得的結(jié)果被存儲在存儲器10中。換言之，等式2被用于從比率中 消除可能影響結(jié)果的無關(guān)因素(例如擺動)，并獲得僅僅從攝像機(jī)裝置的 圖像處理中產(chǎn)生的結(jié)果。
具體而言，在第二判斷方法中，僅當(dāng)結(jié)果滿足條件(B)時(shí)，存儲器 10才存儲根據(jù)條件A判斷的結(jié)果。條件B被用于判斷物體是否擺動。如 果條件B被滿足，則確定物體圖像沒有擺動，并因此通過在無擺動的情況
下使得自動對焦的位置會聚到該點(diǎn)而獲得的結(jié)果可以被記錄。 條件B
根據(jù)條件B，如圖15A、 15B所示，當(dāng)在當(dāng)前場中獲得的亮度添加值
被確定為Y0并且在當(dāng)前場之前兩場獲得的亮度添加值被確定為Y2時(shí)， 通過將在當(dāng)前場獲得的亮度添加值除以在當(dāng)前場之前兩場獲得的亮度添加
值所獲得的值處于預(yù)定范圍內(nèi)。條件B由以下等式1和2表示。 7l<Y2/Y0<72 (2) 其中71和72代表常數(shù)。
條件B包括用于判斷指示亮度改變的值是否在指定范圍內(nèi)的條件(等 式2)。如果條件B沒有滿足(例如參見圖12A)，自動對焦單元則確定 物體或攝像機(jī)在對焦物體時(shí)已經(jīng)擺動。因此，獲得更精確的對焦調(diào)整結(jié)果 和更高的確信度是通過在消除物體或攝像機(jī)的擺動的同時(shí)判斷物體圖像是 處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)來確保的。在該實(shí)施例中，在等式2中 使用的亮度添加值被定義為在當(dāng)前場之前兩場獲得的亮度值。但是，在等 式2中使用的亮度添加值并不局限于此；并且在當(dāng)前場之前的指定場獲得 的任意亮度添加值都可被適當(dāng)?shù)厥褂谩Ｇ笆鲋岛?2是基于從執(zhí)行的實(shí) 驗(yàn)或測試中獲得的結(jié)果來適當(dāng)?shù)卮_定的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，控制單元9基于根據(jù)存儲在存儲器10中的多 個(gè)結(jié)果中的各個(gè)項(xiàng)目(兩個(gè)或更多個(gè))計(jì)算出的比率來判斷自動對焦裝置 是否表現(xiàn)出異常操作。例如，控制單元9基于評價(jià)值和亮度添加值將判斷 的各個(gè)結(jié)果存儲在存儲器10中，并在各個(gè)值被存儲的次數(shù)達(dá)到指定數(shù)目 (例如1000次)時(shí)獲取結(jié)果。此外，控制單元9通過將物體圖像處于焦 點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)被確定為不確信的的次數(shù)除以物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)被確 定為確信的的次數(shù)來計(jì)算比率，并且基于所產(chǎn)生的比率值來判斷位于自動 對焦裝置和相關(guān)單元中的電路是否包括異常部分。根據(jù)該方法，可以判斷 該比率是否大于等于指定值，并且還可以檢查由先前判斷的結(jié)果獲得的多 個(gè)比率的歷史記錄。
例如，如果在檢查通過先前判斷的結(jié)果獲得的多個(gè)比率的歷史記錄的 過程中該比率表示以下改變0.01 (第一次)、0.02 (第二次)、0.011 (第三次)和0.04 (當(dāng)前)，控制單元9則由于當(dāng)前所產(chǎn)生的比率中的激 烈增大而確定在裝置(位于自動對焦裝置、對焦驅(qū)動機(jī)構(gòu)和圖像信號處理 器等中的電路)中已經(jīng)發(fā)生異常處理，并警告用戶在裝置中已經(jīng)發(fā)生某種
異常操作。
用于向用戶提供信息或通知用戶的多個(gè)方法可以通過改變條件(等式 l和等式2)和顯示方法(如下所示)的組合來準(zhǔn)備。 對焦判斷的條件
-等式l
-等式1和等式2 提供信息的方法 -指示器
-在取景器或監(jiān)視器屏幕上的圖標(biāo)
-信號輸出(通過分配特定信號線將信號從攝像機(jī)發(fā)送到外部設(shè) 備)
接下來，利用根據(jù)本實(shí)施例的攝像機(jī)的自動對焦處理將通過參考圖
16所示的流程圖來描述。在根據(jù)本實(shí)施例的自動對焦處理中，控制單元9
搜索評價(jià)值的峰值。如果檢測到相對最大值，則在對焦透鏡返回與檢測到
評價(jià)值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)計(jì)算評價(jià)值?？刂茊卧?分析評價(jià) 值的歷史記錄。就是說，控制單元9分析處于相對最大值的評價(jià)值和在對 焦透鏡返回與檢測到評價(jià)值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)的評價(jià)值之間 的關(guān)系，評價(jià)物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度并將確信度判斷的結(jié)果 提供給用戶。
在圖16中，攝像機(jī)的控制單元9 (參見圖2)利用某種觸發(fā)(例如由 開關(guān)13生成的指定定時(shí)或操作信號)發(fā)起一個(gè)周期的自動對焦操作，然 后搜索從評價(jià)值計(jì)算器7輸出的評價(jià)值的峰值(步驟S1)。
控制單元9周期性地存儲評價(jià)值和對焦位置到存儲器10中作為背景 處理；就是說，控制單元9將評價(jià)值和對焦位置存儲在背景中，并操作以 基于存儲的信息搜索評價(jià)值的峰值。如圖17的流程圖所示，控制單元9 基于包含在圖像信號中的同步信號或基于從時(shí)鐘信號發(fā)生器(未示出)輸 入的時(shí)鐘信號來判斷當(dāng)前時(shí)間是否匹配周期性的啟動時(shí)間(步驟S21)。 根據(jù)本實(shí)施例，周期性的啟動時(shí)間的一個(gè)示例被定義為一場。如果控制單 元9確定當(dāng)前時(shí)間匹配啟動時(shí)間之一，控制單元9則發(fā)起AF1周期操作，
并將由評價(jià)值計(jì)算器7計(jì)算出的評價(jià)值和從位置檢測器la發(fā)送的對焦位 置存儲在存儲器10中(步驟S22)。當(dāng)控制單元9確定當(dāng)前時(shí)間不匹配 周期性的啟動時(shí)間之一時(shí)，控制單元9在步驟S22處終止判斷處理。
在發(fā)起AF1周期操作之后，控制單元9取得存儲在存儲器10中的評 價(jià)值和對焦位置，并基于取得的評價(jià)值和對焦位置來設(shè)置對焦透鏡1的移 動方向。
控制單元9隨后判斷相對最大值是否已經(jīng)被檢測到(步驟S2)，如 圖16的流程圖所示。當(dāng)控制單元9尚未檢測到相對最大值時(shí)，控制單元 9繼續(xù)搜索評價(jià)值的峰值，直到最大值被檢測到為止(步驟S3)。
在步驟S2中的判斷處理中，當(dāng)檢測到相對最大值時(shí)，控制單元9控 制透鏡驅(qū)動器2使對焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置 (步驟S4)。
控制單元9分析評價(jià)值的歷史記錄。就是說，控制單元9分析處在相 對最大值上的評價(jià)值和處在對焦透鏡的當(dāng)前位置上的評價(jià)值之間的關(guān)系， 并利用前述條件A和B來判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未 對準(zhǔn)狀態(tài)(步驟S5)。
控制單元9基于前述步驟S5中關(guān)于物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還 是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)的結(jié)果來提供信息(步驟S6)。
隨后，控制單元9更新結(jié)果在存儲器10中被存儲的次數(shù)(+1)(步 驟S7)。更新的次數(shù)被存儲在存儲器10或控制單元9中的RAM中。由 于執(zhí)行的對焦判斷(關(guān)于物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)) 處理的次數(shù)被存儲，因此物體圖像處于焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)的次數(shù)可以通過將 執(zhí)行的對焦判斷處理的次數(shù)減去物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的次數(shù)來計(jì)算 出。
隨后，控制單元9判斷更新的次數(shù)是否達(dá)到指定數(shù)目(例如1000 次)(步驟S8)。如果更新的次數(shù)尚未達(dá)到指定數(shù)目，則在步驟S8處的 處理將終止。
在步驟S8處的判斷處理中，當(dāng)更新的次數(shù)已經(jīng)達(dá)到指定數(shù)目時(shí)，控 制單元9從存儲器10取得多個(gè)判斷結(jié)果，并計(jì)算取得的結(jié)果的比率(比
例)(步驟S9)。判斷結(jié)果的比率(比例)以上述方式被計(jì)算出。隨 后，控制單元9基于該比率(比例)來判斷自動對焦裝置是否包括異常部 分。包括在自動對焦裝置中的異常部分的存在或不存在可以通過檢查獲得 的比率是否超過指定值，或者通過檢查通過先前判斷的結(jié)果所獲得的多個(gè) 比率的歷史記錄來確定。
此外，控制單元9基于計(jì)算出的比率或比例來生成警告信號(判斷信 號)，所述警告信號隨后經(jīng)由各個(gè)顯示單元(例如指示器或監(jiān)視器)或IF
單元12被發(fā)送到外部設(shè)備(步驟S9)。
最后，控制單元9重置(初始化)更新次數(shù)并終止處理(歩驟 Sll)。
當(dāng)在自動對焦操作中檢測到某種異常時(shí)，例如自動對焦操作的性能惡 化或圖像質(zhì)量惡化，對焦判斷的結(jié)果可能波動。在前述方法中，自動對焦 裝置是否表現(xiàn)異常操作可以利用波動因子來確定。由于自動對焦裝置分析 在相對最大值處獲得的評價(jià)值和當(dāng)對焦透鏡被返回到與檢測到評價(jià)值的峰 值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)獲得的評價(jià)值之間的關(guān)系，并且評價(jià)物體圖像 處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度，因此確信度可以根據(jù)由與物體移動所導(dǎo)致的 評價(jià)值的波動來評價(jià)，從而提高了判斷自動對焦裝置是否表現(xiàn)異常自動對 焦操作的精確度。
向用戶提供信息的方法可能如下所述。如圖5所示，當(dāng)控制單元9確 定在自動對焦裝置中"未檢測到異常"時(shí)，綠色指示器IIG將點(diǎn)亮。或 者，當(dāng)控制單元9確定在自動對焦裝置中"檢測到異常"時(shí)，紅色指示器 IIR將點(diǎn)亮?？商鎿Q地，除了點(diǎn)亮指示器11G禾n IIR之外，用戶還可能 通過從控制單元9向監(jiān)視器驅(qū)動器14輸出判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn) 狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)的結(jié)果(對焦判斷信號)從而在顯示器15等的 屏幕上顯示指定圖標(biāo)16而被通知或通告。此外，對焦判斷信號或警告信 號可以通過被用作信號輸出單元的IF單元12從控制單元9輸出到外部設(shè) 備，并且用戶可以通過某些其他的顯示方式利用外部設(shè)備得到通知。
此外，警告信號可被配置為保持從控制單元9輸出到各個(gè)單元，或者 可被配置為在指定時(shí)間段中保持警告而不受用戶干擾，直到用戶利用用戶
接口 (或操作設(shè)備)取消警告為止。此外，通過根據(jù)用戶設(shè)置進(jìn)行切換， 警告可以是有效的或無效的。
在圖16中，控制單元9檢查用于判斷自動對焦操作中是否存在異常
操作的條件是否滿足；就是說，控制單元9檢査更新的次數(shù)是否已經(jīng)達(dá)到
指定數(shù)目。如果條件滿足，控制單元9則發(fā)起對焦判斷處理；但是，在步
驟S8之后的處理可能不需要與自動對焦操作的啟動同步。因此，在步驟 S8之后的處理可以在與自動對焦操作的啟動時(shí)間點(diǎn)不同的時(shí)間點(diǎn)上執(zhí)行。
此外，作為提供信息的方法，除了等式l之外，還可以利用相對不太
嚴(yán)格的等式3的條件C來提供判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn) 未對準(zhǔn)狀態(tài)的多個(gè)結(jié)果，所述等式3包括關(guān)于評價(jià)值比率的多個(gè)閾值。因 此，可以評價(jià)更具體的物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信度，并且將關(guān)于 對準(zhǔn)判斷的詳細(xì)信息提供給用戶。 條件C
在條件C中，如果評價(jià)值的相對最大值被定義為ea，并且當(dāng)對焦透 鏡返回并停在與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置上時(shí)獲得的評價(jià)值被 定義為eb，則該條件用以下等式1和3來表示。
a < eb/ea( 1)
/3<eb/ea (3)
其中a和/3代表常數(shù)(《>/3)。
因此，如果等式l和2都被用戶判斷，獲得的結(jié)果數(shù)目則不是兩個(gè)而 是三個(gè)。三個(gè)結(jié)果的示例包括
"高度確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"， "一般確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"，和 "不確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"。
根據(jù)條件C，自動對焦裝置是否包括異常部分可以在指定數(shù)目個(gè)更新 被存儲在存儲裝置中之后基于這三個(gè)結(jié)果來判斷?？刂茊卧?計(jì)算三個(gè)比 率，基于這三個(gè)比率，用戶利用前述提供信息的方法被告知判斷結(jié)果，所 述提供信息的方法例如是輸出到指示器、監(jiān)視器或外部設(shè)備。
以下是基于三個(gè)對焦判斷結(jié)果來判斷自動對焦裝置是否包括異常部分 的方法的具體描述。判斷結(jié)果例如可以被分類成以下三類。 存儲在存儲裝置中的對焦判斷結(jié)果的細(xì)節(jié) 等式l被滿足
"高度確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"…A 只有等式2被滿足
"一般確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"---B 等式3未被滿足
"不確信獲得精確的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)"C 基于三個(gè)對焦判斷來判斷自動對焦裝置是否包括異常部分的方法將參
考圖16來描述。
當(dāng)自動對焦操作終止時(shí)；就是說，當(dāng)在檢測到評價(jià)值的相對最大值之
后使對焦透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置時(shí)(步驟
S4)，以上判斷結(jié)果A、 B和C被獲得(步驟S5)，所述判斷結(jié)果被存 儲在存儲器10中，并且隨后存儲在存儲器10中的更新的數(shù)目被進(jìn)一步更 新(步驟S7)。
當(dāng)更新的數(shù)目己經(jīng)達(dá)到指定數(shù)目(例如1000次)時(shí)(在步驟S8)， 控制單元9取得多個(gè)判斷結(jié)果并分別檢查A、 B和C的數(shù)目，并且計(jì)算取 得的結(jié)果與總數(shù)目(1000次)的相應(yīng)比率(比例)(步驟S9)。相應(yīng)比 率被用于下述判斷。
O如果比率B大于等于指定值(或者比率C小于等于指定值)，則 對焦透鏡頻繁地稍微偏移離開物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的位置，因此在 對焦驅(qū)動或?qū)箼z測系統(tǒng)中可能存在缺陷。
<2〉如果比率C大于等于指定值，則物體圖像在實(shí)際處于焦點(diǎn)未對準(zhǔn) 狀態(tài)或模糊狀態(tài)的位置上被錯(cuò)誤地確定為處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)，因此圖像信 號的噪聲可能已經(jīng)增大。
可以通過根據(jù)前述比率改變警告的呈現(xiàn)(改變顯示或表達(dá)等等)來向 用戶提供關(guān)于自動對焦操作的異常操作的更具體信息。例如，當(dāng)在對焦驅(qū) 動或?qū)贡O(jiān)測系統(tǒng)中存在缺陷時(shí)，如<1>所示，所使用的圖標(biāo)可以被設(shè)計(jì)
為指示透鏡的缺陷；而當(dāng)在圖像信號中存在噪聲增大時(shí)，如<2>所示，所 使用的圖標(biāo)可被設(shè)計(jì)為指示攝像機(jī)的惡化。
根據(jù)本實(shí)施例的配置，控制單元9在自動對焦處理中搜索評價(jià)值的峰 值。如果評價(jià)值的相對最大值被檢測到，控制單元9則計(jì)算當(dāng)對焦透鏡返 回到與檢測到評價(jià)值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)獲得的值?？刂茊卧?br> 9隨后分析評價(jià)值的歷史記錄。就是說，控制單元9分析在相對最大值處
的評價(jià)值與當(dāng)對焦透鏡返回到與檢測到評價(jià)值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位 置時(shí)獲得的評價(jià)值之間的關(guān)系，評價(jià)物體圖像處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)的確信 度，并將確信度的結(jié)果存儲在存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用評價(jià) 值(評價(jià)值和亮度添加值)進(jìn)行的關(guān)于物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是 焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)的對焦判斷被用作異常檢測方法，利用該方法，用戶可以 持續(xù)檢測自動對焦操作的狀態(tài)。作為結(jié)果，自動對焦裝置是否包括異常操 作可以通過將相關(guān)領(lǐng)域的自動對焦裝置的配置應(yīng)用到本發(fā)明的實(shí)施例來確 定。
此外，由于判斷自動對焦裝置是否包括異常部分的結(jié)果被通知(警 告)給用戶，因此用戶可以獲得當(dāng)前自動對焦操作的狀態(tài)，例如自動對焦 操作的性能惡化或者圖像質(zhì)量的惡化。因此，在用戶實(shí)際對物體進(jìn)行成像 的同時(shí)可以抑制前述失敗或缺陷。此外，由于自動對焦操作的性能惡化被 通知(警告)給用戶，因此用戶可以準(zhǔn)備某種修復(fù)，以便修正攝像機(jī)的故 障。
接下來，下面將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，圖5所示
的攝像機(jī)使用角速度傳感器或加速度傳感器作為擺動檢測器，而非使用亮 度添加值來檢測攝像機(jī)的擺動。下面將描述使用角速度傳感器來檢測攝像 機(jī)的擺動的情況。
控制單元9在圖16中的步驟S4處操作用于搜索評價(jià)值的峰值并檢測 評價(jià)值的局部最大值，控制單元9計(jì)算并分析當(dāng)對焦透鏡返回到與檢測到 評價(jià)值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的對焦位置時(shí)獲得的評價(jià)值。
此外，在本實(shí)施例中，控制單元9還評價(jià)在檢測到評價(jià)值的相對最大 值的點(diǎn)上，利用角速度傳感器檢測到的角速度信號是否在指定量值范圍
內(nèi)。如果角速度信號在指定量值范圍以外；就是說，角速度信號的范圍不 滿足條件，控制單元9則確定攝像機(jī)已經(jīng)擺動，并因此獲得物體圖像的焦 點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)是不確信的的結(jié)論，而不管通過使用評價(jià)值確定結(jié)果如何。以 下是利用角速度信號判斷物體圖像是處于焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀 態(tài)所使用的等式。
Vpan < Vmin或Vmax < Vpan或者
Vtilt < Vmin或Vmax < Vtilt (4)
其中Vpan和Vtilt分別代表在搖頭(pan)和點(diǎn)頭(tilt)方向上的角 速度信號，并且
Vmax禾B Vmin (Vmax > Vmin )是常數(shù)。
如果檢測到的角速度信號不滿足等式4，控制單元9則確定攝像機(jī)已 經(jīng)擺動，并因此獲得物體圖像的焦點(diǎn)對準(zhǔn)狀態(tài)是不確信的的結(jié)論，而不管 通過使用評價(jià)值確定結(jié)果如何。因此，獲得更精確的對焦調(diào)整結(jié)果和更高 確信度是通過在消除物體或攝像機(jī)的擺動的同時(shí)判斷物體圖像是處于焦點(diǎn) 對準(zhǔn)狀態(tài)還是焦點(diǎn)未對準(zhǔn)狀態(tài)來確保的。該實(shí)施例可以提供與第一實(shí)施例 類似的效果。
應(yīng)該注意，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例；例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的 圖像捕獲裝置可被應(yīng)用到數(shù)碼相機(jī)以替代上述攝像機(jī)，并且在不脫離本發(fā) 明的主旨的情況下當(dāng)然可以進(jìn)行各種其他改變和修改。
此外，以上描述了利用單觸開關(guān)13的操作信號的自動對焦操作；但 是，本發(fā)明可被應(yīng)用到全自動的對焦操作，所述全自動的對焦操作持續(xù)執(zhí) 行自動對焦，而不管是否收到開關(guān)13指示的指令。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 理解，取決于設(shè)計(jì)需求和其他因素，可能發(fā)生各種修改、組合、子組合和 替換，只要它們落在所附權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)即可。
本發(fā)明包含與2006年6月30日遞交到日本專利局的日本專利申請JP 2006-182568相關(guān)的主題，該日本專利申請的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于 此。
權(quán)利要求
1.一種自動對焦裝置，包括評價(jià)值計(jì)算器，其被配置用于利用由圖像捕獲單元捕獲的物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值；控制單元，其被配置用于基于所述評價(jià)值輸出被提供到用于驅(qū)動對焦透鏡的透鏡驅(qū)動器的指令值，在移動所述對焦透鏡的位置的同時(shí)執(zhí)行操作以搜索所述評價(jià)值的峰值，在檢測到所述評價(jià)值的相對最大值之后，使所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由所述評價(jià)值計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值，以及判斷所述評價(jià)值是否滿足指定條件；以及存儲裝置，其被配置用于存儲由所述控制單元判斷出的多個(gè)判斷結(jié)果，其中所述控制單元基于存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動對焦裝置，其中所述指定條件包括當(dāng)?shù)谝辉u價(jià)值被定義為所述評價(jià)值的相對最大值 并且第二評價(jià)值被定義為當(dāng)所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值 的點(diǎn)相對應(yīng)的位置時(shí)獲得的評價(jià)值時(shí)，通過所述第二評價(jià)值除以所述第一 評價(jià)值所獲得的值大于指定閾值。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動對焦裝置，其中所述控制單元基于根據(jù)存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果的 各個(gè)項(xiàng)目計(jì)算出的比率來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
4. 如權(quán)利要求1所述的自動對焦裝置，其中所述控制單元基于根據(jù)存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果的 各個(gè)項(xiàng)目計(jì)算出的比率來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分，并且 當(dāng)所述判斷結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到指定數(shù)目時(shí)將所述判斷結(jié)果顯示在顯示 單元上。
5. 如權(quán)利要求1所述的自動對焦裝置，還包括信號輸出單元，其被配置為當(dāng)所述判斷結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到指定數(shù) 目時(shí)，輸出對應(yīng)于存儲在所述存儲裝置中的多個(gè)判斷結(jié)果的信號，所述控 制單元基于所述信號來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
6. —種自動對焦裝置，包括評價(jià)值計(jì)算器，其被配置用于利用由圖像捕獲單元捕獲的物體圖像的 特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值；亮度添加值計(jì)算器，其被配置用于通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的亮度求積分來計(jì)算亮度添加值；控制單元，其被配置用于基于所述評價(jià)值輸出被提供到用于驅(qū)動對焦 透鏡的透鏡驅(qū)動器的指令值，在移動所述對焦透鏡的位置的同時(shí)執(zhí)行操作 以搜索所述評價(jià)值的峰值，在檢測到所述評價(jià)值的相對最大值之后，使所 述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由所 述評價(jià)值計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值和由所述亮度添加值計(jì)算器計(jì)算出的亮度添加值，以及判斷所述評價(jià)值是否滿足指定條件；以及存儲裝置，其被配置用于存儲由所述控制單元判斷出的多個(gè)判斷結(jié) 果，其中所述控制單元基于存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果來判斷 所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的自動對焦裝置，其中如果第一條件包括當(dāng)?shù)谝辉u價(jià)值被定義為所述評價(jià)值的相對最大值并且第二評價(jià)值被定義為當(dāng)所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值 的點(diǎn)相對應(yīng)的位置時(shí)獲得的評價(jià)值時(shí)，通過所述第二評價(jià)值除以所述第一評價(jià)值所獲得的值大于指定閾值；并且如果第二條件包括當(dāng)?shù)谝涣炼忍砑又当欢x為當(dāng)檢測到所述相對最大值時(shí)獲得的亮度添加值，并且第二亮度添加值被定義為在檢測到所述相 對最大值之前指定場獲得的亮度添加值時(shí)，通過所述第二亮度添加值除以 所述第一亮度添加值所獲得的值落在指定閾值之內(nèi)，假設(shè)所述第二條件被 滿足，則所述控制單元將關(guān)于是否滿足所述第一條件的判斷結(jié)果存儲在所 述存儲裝置中。
8. 如權(quán)利要求6所述的自動對焦裝置，其中所述控制單元基于根據(jù)存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果的 各個(gè)項(xiàng)目計(jì)算出的比率來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
9. 如權(quán)利要求6所述的自動對焦裝置，其中所述控制單元基于根據(jù)存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果的 各個(gè)項(xiàng)目計(jì)算出的比率來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分，并且 當(dāng)所述判斷結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到指定數(shù)目時(shí)將所述判斷結(jié)果顯示在顯示 單元上。
10. 如權(quán)利要求6所述的自動對焦裝置，還包括信號輸出單元，其被配置為當(dāng)所述判斷結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到指定數(shù) 目時(shí)，輸出對應(yīng)于存儲在所述存儲裝置中的多個(gè)判斷結(jié)果的信號，所述控 制單元基于所述信號來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
11. 一種圖像捕獲裝置，包括自動對焦裝置，其包括被配置用于對物體進(jìn)行成像的圖像捕獲單 元；評價(jià)值計(jì)算器，其被配置用于利用由所述圖像捕獲單元捕獲的物體圖 像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值；控制單元，其被配置用于基于所述評價(jià)值輸出被提供到用于驅(qū)動對焦透鏡的透鏡 驅(qū)動器的指令值，在移動所述對焦透鏡的位置的同時(shí)執(zhí)行操作以搜索所述 評價(jià)值的峰值，在檢測到所述評價(jià)值的相對最大值之后，使所述對焦透鏡 返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由所述評價(jià)值計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值，以及判斷所述評價(jià)值是否滿足指定條件；以及存儲 裝置，其被配置用于存儲由所述控制單元判斷出的多個(gè)判斷結(jié)果，其中所述控制單元基于存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果來判斷 所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
12. —種圖像捕獲裝置，包括自動對焦裝置，其包括被配置用于對物體進(jìn)行成像的圖像捕獲單 元；評價(jià)值計(jì)算器，其被配置用于利用由所述圖像捕獲單元捕獲的物體圖 像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值；亮度添加 值計(jì)算器，其被配置用于通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的亮度求積分 來計(jì)算亮度添加值；控制單元，其被配置用于基于所述評價(jià)值輸出被提供 到用于驅(qū)動對焦透鏡的透鏡驅(qū)動器的指令值，在移動所述對焦透鏡的位置 的同時(shí)執(zhí)行操作以搜索所述評價(jià)值的峰值，在檢測到所述評價(jià)值的相對最 大值之后，使所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的 位置，獲得由所述評價(jià)值計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值和由所述亮度添加值計(jì)算器計(jì)算出的亮度添加值，以及判斷所述評價(jià)值是否滿足指定條件；以及存 儲裝置，其被配置用于存儲由所述控制單元判斷出的多個(gè)判斷結(jié)果，其中 所述控制單元基于存儲在所述存儲裝置中的所述多個(gè)判斷結(jié)果來判斷 所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
13. —種利用從由自動對焦裝置捕獲的物體圖像的圖像信號中獲得的 評價(jià)值執(zhí)行的自動對焦方法，包括以下步驟利用由圖像捕獲單元捕獲的物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值，在移動對焦透鏡的位置的同時(shí)搜索所述評價(jià)值的峰值， 在檢測到所述評價(jià)值的相對最大值之后，通過使所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計(jì)算所述評價(jià)值， 執(zhí)行關(guān)于所述評價(jià)值是否滿足第一條件的判斷，以及 基于存儲在存儲裝置中的多個(gè)判斷結(jié)果來判斷所述自動對焦裝置是否包括異常部分。
14. 一種利用從由自動對焦裝置捕獲的物體圖像的圖像信號中獲得的評價(jià)值執(zhí)行的自動對焦方法，包括以下步驟利用由圖像捕獲單元捕獲的物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值，通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的亮度求積分來計(jì)算亮度添加值， 在移動對焦透鏡的位置的同時(shí)搜索所述評價(jià)值的峰值， 在檢測到所述評價(jià)值的相對最大值之后，通過使所述對焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計(jì)算所述評價(jià)值，執(zhí)行關(guān)于所述評價(jià)值和所述亮度添加值是否滿足指定條件的判斷，以及 基于存儲在存儲裝置中的多個(gè)判斷結(jié)果來判斷所述自動對焦裝置是否 包括異常部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動對焦裝置，其包括被配置用于利用物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量來周期性地計(jì)算評價(jià)值的評價(jià)值計(jì)算器。該自動對焦裝置還包括控制單元，用于基于評價(jià)值輸出提供到透鏡驅(qū)動器的指令值，在移動對焦透鏡的位置的同時(shí)執(zhí)行操作以搜索評價(jià)值的峰值，在檢測到評價(jià)值的相對最大值之后，使透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由評價(jià)值計(jì)算器計(jì)算出的評價(jià)值，以及判斷所述評價(jià)值是否滿足指定條件；和存儲裝置，用于存儲判斷結(jié)果。在該自動對焦裝置中，控制單元基于判斷結(jié)果來判斷該自動對焦裝置是否包括異常部分。
文檔編號G02B7/00GK101098406SQ200710123238
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)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