專利名稱：自聚焦裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自聚焦(auto-focus)裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法，
其中距離測量傳感器的距離測量結(jié)果和從圖像處理獲得的評估值被組合用 于自動調(diào)節(jié)對物體的聚焦，從而使物體圖像處于焦點(diǎn)狀態(tài)(下文中稱為
"對焦"(in-focus)狀態(tài))。
背景技術(shù)：
諸如攝像機(jī)或數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)之類的圖像捕獲設(shè)備包括自動聚焦調(diào)節(jié) (自聚焦或"AF")功能以自動調(diào)節(jié)到物體的焦點(diǎn)位置。已經(jīng)提出了各種 技術(shù)來改善這種自聚焦功能的精度。
例如，日本未審查專利申請No. 2005-92085公開了一種聚焦檢測和調(diào) 節(jié)設(shè)備，該設(shè)備具有相位差檢測型聚焦調(diào)節(jié)單元和對比度檢測型聚焦調(diào)節(jié) 單元，并且檢測這兩個聚焦調(diào)節(jié)單元的聚焦位置的差別，并更新用在相位 差檢測型聚焦調(diào)節(jié)單元中的轉(zhuǎn)換系數(shù)。通過該配置，可以容易地改善聚焦 調(diào)節(jié)精度，而不需捕獲圖像的用戶作出任何努力。
另外，描述了使用的另一種攝像機(jī)的配置。圖1示出了另一種攝像機(jī) 的整體配置。該攝像機(jī)組合了距離測量傳感器和圖像處理AF功能，并且 執(zhí)行自聚焦操作。圖1中所示的攝像機(jī)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，以及位置檢測器101a、透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu) 101b和透鏡驅(qū)動器102。另外，照相機(jī)塊包括圖像捕獲設(shè)備103、圖像捕 獲設(shè)備驅(qū)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UO和距離測量傳感器lll。
在圖1所示的攝像機(jī)中，通過聚焦透鏡101調(diào)節(jié)聚焦的物體圖像被形 成在CCD (電荷耦合器件)或其他圖像捕獲設(shè)備103上，并且在被圖像捕 獲設(shè)備103光電轉(zhuǎn)換后，電信號被輸出到圖像信號發(fā)生器105。聚焦透鏡101被透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)101b移動，透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)101b接收來自透鏡驅(qū)動器 102的指令。透鏡驅(qū)動器102包括透鏡CPU和透鏡驅(qū)動電路，并根據(jù)來自 控制單元109的指令輸出指令以使得聚焦透鏡101移動到聚焦位置。聚焦 透鏡101的位置(即，聚焦位置)由位置檢測器101a檢測。
圖像捕獲設(shè)備驅(qū)動器104驅(qū)動圖像捕獲設(shè)備103，圖像捕獲設(shè)備103 生成對形成的物體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的信號。在圖像信號發(fā)生器105中， 從圖像捕獲設(shè)備103輸出的電信號受到適當(dāng)?shù)男盘柼幚硪陨勺駨囊?guī)定標(biāo) 準(zhǔn)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)，還被 輸入到評估值計算器107。評估值計算器107過濾掉在被捕獲的圖像幀內(nèi) 規(guī)定的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量，并計算與圖像中的對比度相對 應(yīng)的評估值。對于一般的物體，評估值隨著聚焦透鏡接近于物體圖像處于 對焦?fàn)顟B(tài)的點(diǎn)而增大，并且當(dāng)物體圖像處于對焦?fàn)顟B(tài)時評估值為相對最大 值。該評估值對于圖像信號的一場更新一次。關(guān)于使用評估值(評估值峰 值判決)的自聚焦操作，在由本申請人提交的日本未審查專利No. 10-213736中公開了一個示例。
控制單元109包括CPU (中央處理單元)等等，并且接收由評估值計 算器107對于每場計算一次的評估值，還接收對于未指定時間段來自距離 測量傳感器111的距離測量結(jié)果，并使用這些結(jié)果(數(shù)據(jù))來執(zhí)行評估值 峰值搜索操作。存儲器110是半導(dǎo)體存儲器或其他非易失性存儲器，并且 存儲距離測量傳感器111的距離測量結(jié)果、透鏡101的聚焦位置和其他信
距離測量傳感器111包括光學(xué)檢測功能和輸出電路，并且根據(jù)來自控 制單元109的指令測量到物體的距離，并將結(jié)果輸出到控制單元109。從 距離測量結(jié)果識別物體的存在范圍，即，可以識別在某一范圍內(nèi)的到物體 的近似距離。
利用距離測量傳感器111的距離測量信息和評估值計算器107的評估 值，與圖像處理自聚焦操作相比，在確保通過圖像處理獲得的聚焦搜索操 作的同時，可以極大地減小當(dāng)聚焦透鏡遠(yuǎn)離聚焦位置時的聚焦時間。然 而，距離測量傳感器111的距離測量結(jié)果必須一直落在恒定的精度范圍內(nèi)。
圖2示出了在由于老化而在距離測量傳感器11中發(fā)生改變之前到物 體的距離和距離測量傳感器111的距離測量結(jié)果之間的聯(lián)系。距離測量結(jié) 果的精度具有恒定寬度，并且如圖2所示，對應(yīng)聯(lián)系不是由一條線描述，
而是由具有某一面積的區(qū)域120描述。例如，當(dāng)距離測量結(jié)果是Ls時， 到物體的距離不能唯一識別，但是如圖2所示，可以識別物體存在的物體 存在范圍FJA。
圖3示出了使用距離測量結(jié)果的自聚焦操作。在圖3中，評估值峰值 對應(yīng)于對焦位置FPj。首先，當(dāng)在開始時聚焦位置FPs距離基于由距離測 量傳感器111獲得的距離測量結(jié)果的物體存在范圍FJA比判決位置LD1遠(yuǎn) 時，聚焦透鏡101的運(yùn)動速度被設(shè)為超高速Va，超高速Va是透鏡驅(qū)動的 最大速度。運(yùn)動方向是朝向物體存在范圍FJA的方向，并且發(fā)起聚焦操 作。當(dāng)聚焦位置FPs距離物體存在范圍FJA到達(dá)判決距離LD2時，控制單 元109從超高速Va切換為高速Vb。當(dāng)聚焦位置FPs進(jìn)入物體存在范圍 FJA時，聚焦位置FPs以低速Vc移動，以使得通過將提供在被捕獲的圖 像幀中的特定區(qū)域內(nèi)的圖像信號的高頻分量相加所獲得的評估值變?yōu)橄鄬?最大值。這樣，通過獲得基于來自距離測量傳感器111的距離測量結(jié)果的 物體存在范圍，聚焦透鏡可以從圖2中所示的物體存在范圍FJA的近邊 (near edge)以超高速Va前進(jìn)，直到到達(dá)規(guī)定距離LD2為止，結(jié)果可以 縮短聚焦時間。另外，不需要執(zhí)行擺動并確定由于評估值的改變而引起的 運(yùn)動方向，因此可以在很短的聚焦時間內(nèi)快速獲得沒有模糊的物體圖像。
發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)距離測量傳感器的距離測量結(jié)果隨老化改變并且超過可允許 范圍時，自聚焦操作出現(xiàn)了某些麻煩。下面參考圖4描述了該情形，其中 在距離測量傳感器中發(fā)生老化改變，因此到物體的距離和距離測量結(jié)果之 間的聯(lián)系改變。
在圖4中，在老化改變之前的到物體的距離和距離測量結(jié)果之間的對 應(yīng)聯(lián)系由區(qū)域120指示，并且老化改變之后的聯(lián)系由區(qū)域121指示。在該示例中，識別出與老化改變之前的距離測量結(jié)果LsB相對應(yīng)的物體存在范 圍FJAB和與老化改變之后的距離測量結(jié)果LsA相對應(yīng)的物體存在范圍 FJAA;并且老化改變之后的距離測量結(jié)果大于老化改變之前的距離測量結(jié)
果，且精度惡化。
在使用老化改變之后的距離測量結(jié)果LsA來計算物體存在范圍時，因 為老化改變的發(fā)生還未被識別(或校正)，所以輸出錯誤的物體存在范圍 FJAA，如圖4所示。該錯誤的物體存在范圍FJAA基本上從實(shí)際物體范圍 (即對焦位置FPj)偏移向較大的值，這一點(diǎn)從圖4中可以看出。當(dāng)該錯 誤的物體存在范圍FJAA被用于上述超高速Va和高速Vb之間的切換時， 與對焦位置FPj相對應(yīng)的物體評估值峰值(對焦位置FPj)靠得太近，如 圖5所示，切換點(diǎn)緊挨著評估值峰值之前發(fā)生，因此剎車(brake)施加太 慢，并且評估值峰值基本是過沖式的(overshot)。從而存在切換定時不 適當(dāng)?shù)膯栴}，結(jié)果自聚焦操作不自然。
另外，距離測量結(jié)果的老化改變一般導(dǎo)致距離測量結(jié)果的增大或減 小。這是因?yàn)榫嚯x測量傳感器(例如，相位差檢測型傳感器)利用三角測 量的原理測量距離，并且結(jié)果的偏移的主因是透鏡和行傳感器(line
sensor)之間的距離聯(lián)系的改變。由于老化改變，上述距離聯(lián)系變長 或變短，并且這決定了距離測量結(jié)果是大于還是小于實(shí)際值。
本發(fā)明被設(shè)計用于解決以上問題，并且其目的是在利用距離測量傳感 器的距離測量結(jié)果執(zhí)行自聚焦操作時，防止即使當(dāng)在距離測量傳感器中發(fā) 生老化改變等等時自聚焦操作中發(fā)生的問題。
為了解決以上問題，本發(fā)明的一個實(shí)施例的特征在于，在組合了距離 測量傳感器和采用圖像處理的自聚焦功能的自聚焦操作中，在由圖像捕獲 單元捕獲的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量被用于周期性地計算評估 值，并且測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果。隨后，在移動透鏡聚焦 位置的同時根據(jù)以上的評估值和距離測量結(jié)果執(zhí)行評估峰值搜索操作。當(dāng) 檢測到評估值的相對最大值時，將透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相 對應(yīng)的聚焦位置，并計算評估值。然后，在這些評估值滿足規(guī)定條件時的 距離測量結(jié)果和聚焦位置被存儲在存儲裝置中，并且當(dāng)存儲次數(shù)達(dá)到規(guī)定
數(shù)目時，讀取存儲在存儲裝置中的距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于讀出 的距離測量結(jié)果和聚焦位置計算距離測量結(jié)果校正量。
利用以上配置，在利用圖像處理的規(guī)定對焦判決中最終獲得的聚焦位 置和距離測量結(jié)果被存儲，并且當(dāng)存儲數(shù)目達(dá)到規(guī)定數(shù)目時，基于聚焦位 置和測得的距離之間的聯(lián)系計算對距離測量結(jié)果的校正量，從而即使當(dāng)在 距離測量單元內(nèi)發(fā)生距離測量單元的老化改變或其他改變時，也可以適當(dāng) 地校正距離測量單元的距離測量結(jié)果，并且可以保持精度。
另外，本發(fā)明的另一個實(shí)施例的特征在于，在組合了距離測量傳感器 和采用圖像處理的自聚焦功能的自聚焦操作中，在由圖像捕獲單元捕獲的 特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量被用于周期性地計算評估值，并且測量 到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果。隨后，在移動透鏡聚焦位置的同時根 據(jù)以上的評估值和距離測量結(jié)果執(zhí)行評估峰值搜索操作。當(dāng)檢測到評估值 的相對最大值時，將透鏡返回到與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的聚焦位 置，并計算評估值。這里，當(dāng)檢測到來自操作單元的許可信號時，在這些 評估值滿足規(guī)定條件時，距離測量結(jié)果和聚焦位置被存儲在存儲裝置中， 并且當(dāng)存儲次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時，讀取存儲在存儲裝置中的距離測量結(jié)果 和聚焦位置，并基于讀出的距離測量結(jié)果和聚焦位置計算距離測量結(jié)果校
利用以上配置，在利用圖像處理的規(guī)定對焦判決中最終獲得的聚焦位 置和距離測量結(jié)果被存儲，并且當(dāng)存儲數(shù)目達(dá)到規(guī)定數(shù)目時，基于聚焦位 置和測得的距離之間的聯(lián)系計算對距離測量結(jié)果的校正量，從而即使當(dāng)在 距離測量單元內(nèi)發(fā)生距離測量單元的老化改變或其他改變時，也可以適當(dāng) 地校正距離測量單元的距離測量結(jié)果，并且可以保持精度。此時，以上的 存儲處理是在獲得來自用戶的許可后執(zhí)行的，因此不會計算出來源于錯誤 的對焦判決的并非用戶預(yù)期的校正量。
利用本發(fā)明，在自聚焦操作期間基于在使用圖像處理的規(guī)定對焦判決 中最終獲得的聚焦位置和距離測量結(jié)果計算對距離測量結(jié)果的校正量，因 此即使在距離測量單元中發(fā)生老化改變等等，也可以保持距離測量單元的 距離測量結(jié)果的精度。
另外，距離測量單元的距離測量結(jié)果總是維持恒定的精度，因此在組 合了距離測量單元的距離測量結(jié)果和圖像處理的評估值的自聚焦操作中， 可以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行聚焦搜索，并且可以縮短在聚焦遠(yuǎn)離被聚焦位置時的聚焦 時間，同時確保從圖像處理獲得的搜索精度。
圖1示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的攝像機(jī)的配置；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體距離和距離測量結(jié)果之間的(第 一)聯(lián)系；
圖3被用于說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用距離測量結(jié)果進(jìn)行的(第
一) 自聚焦操作；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的物體距離和距離測量結(jié)果之間的(第
二) 聯(lián)系；
圖5被用于說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的使用距離測量結(jié)果進(jìn)行的(第 二)自聚焦操作；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像機(jī)的配置； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的評估值計算器的配置； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的評估幀尺寸；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水平方向評估值計算濾波器的配置； 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的整體積分型水平方向評估值計算濾 波器的配置；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的垂直方向評估值計算濾波器的配
置；
圖12A、 12B、 12C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在自聚焦正常(在正常 條件下)結(jié)束時聚焦、評估值和亮度相加值的改變；
圖13A、 13B、 13C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在自聚焦異常結(jié)束時聚 焦、評估值和亮度相加值的改變；
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)
系；
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行對焦?fàn)顟B(tài)判決的評估值的 (第一)示例；
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的不能進(jìn)行對焦?fàn)顟B(tài)判決的評估值的
示例；
圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能夠進(jìn)行對焦?fàn)顟B(tài)判決的評估值的 (第二)示例；
圖18A和B被用在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對焦判決的描述中，其考慮到 了評估值和亮度相加值；
圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的距離測量結(jié)果校正處理的流程
圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后臺處理的(第一)流程圖； 圖21是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的后臺處理的(第二)流程圖； 圖22是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡驅(qū)動設(shè)置處理的流程圖； 圖23示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在本發(fā)明的第二實(shí)施例中的攝像機(jī) 的配置；
圖24示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在本發(fā)明的第三實(shí)施例中的攝像機(jī) 的配置。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括自聚焦機(jī)構(gòu)的諸如攝像機(jī)之 類的圖像捕獲裝置的配置。圖6中所示的攝像機(jī)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(jī)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上的物體圖像聚焦在圖像捕獲設(shè)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(qū)動每個透鏡 的透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)和被配置為控制透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)的移動的透鏡驅(qū)動器。除了
聚焦透鏡l和圖像捕獲透鏡lc外，諸如用于確定焦點(diǎn)位置的方向的擺動透 鏡之類的透鏡被從圖6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(qū)動機(jī)構(gòu)lb和 被配置為移動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)的透鏡驅(qū)動器2。同樣地，擺動透鏡(未示
出)包括擺動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)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(dāng)?shù)臄[動。透鏡塊包括被配置為限制可以通過的光量 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(guān)孔徑光闌的孔徑光闌驅(qū)動機(jī) 構(gòu)。
透鏡驅(qū)動器2被從位置檢測器la提供以相應(yīng)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(qū)動電路在內(nèi)的透鏡驅(qū)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(焦點(diǎn))。透鏡驅(qū)動器2與被配置 為設(shè)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(qū)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(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 聚焦透鏡1和擺動透鏡的焦距長度數(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(qū)動器2基于存儲的信息、相應(yīng)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(qū)動信號。透鏡 驅(qū)動器2還將所生成的透鏡驅(qū)動信號提供給透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)lb，以將聚焦透 鏡1移動到期望的聚焦位置。透鏡驅(qū)動器2將所生成的透鏡驅(qū)動信號提供 給擺動透鏡驅(qū)動機(jī)構(gòu)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(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 尺寸。
在圖6所示的攝像機(jī)中，物體圖像經(jīng)由聚焦透鏡1形成在圖像捕獲設(shè) 備3上，然后被圖像捕獲設(shè)備3光電轉(zhuǎn)換為電信號，并輸出到圖像信號發(fā) 生器5。圖像捕獲設(shè)備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。圖像捕獲設(shè)備驅(qū)動器4是圖像捕獲設(shè)備驅(qū)動電 路的一個示例，其向圖像捕獲設(shè)備3提供驅(qū)動信號以將形成在圖像捕獲設(shè) 備3上的物體圖像光電轉(zhuǎn)換為信號。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(jī)的每個單元的標(biāo)準(zhǔn)操作。
在圖像信號發(fā)生器5中，從圖像捕獲設(shè)備3輸出的電信號受到適當(dāng)?shù)?br>
信號處理，并且生成了遵從規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)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 被配置為過濾掉在捕獲的圖像幀內(nèi)設(shè)置的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分 量，并計算相對于圖像對比度的評估值。在對典型物體成像時，評估值通 常隨著物體圖像接近對焦?fàn)顟B(tài)而增大，并且在物體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(jìn)行的自聚焦操作 是本領(lǐng)域中的公知技術(shù)，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(xì)描述。
前述處理針對三原色R (紅)、G (綠)和B (藍(lán))中的每一種執(zhí) 行。例如，照相機(jī)塊包括分色棱鏡(未示出)。分色棱鏡將從透鏡塊入射 的光分離為三原色R、 G和B，并分別將R分量光提供給R分量圖像捕獲 設(shè)備、將G分量光提供給G分量圖像捕獲設(shè)備、將B分量光提供給B分 量圖像捕獲設(shè)備。在圖6中，三個R、 G和B分量圖像捕獲設(shè)備被表示為 圖像捕獲設(shè)備3。
形成在圖像捕獲設(shè)備3上的每種顏色的物體圖像受到規(guī)定處理，然后 被圖像捕獲設(shè)備3光電轉(zhuǎn)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(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，并且對信號執(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)換為數(shù)字圖像 信號。
另外，圖像信號發(fā)生器5被配置為所提供的對每種顏色圖像信號執(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高于某一電平，執(zhí)行伽馬校 正以根據(jù)配置的伽馬曲線設(shè)置用于圖像信號的適當(dāng)電平，并執(zhí)行白鉗位處 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(qiáng)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過濾掉在所捕獲的圖像信號的圖像幀內(nèi)設(shè)置的特定區(qū) 域中的圖像信號的高頻分量，以計算與圖像對比度相對應(yīng)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(zhuǎn)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等等利用與提供自單元、圖像信號處理器6、評 估值計算器7的圖像信號同步的垂直方向同步信號VD、水平方向同歩信 號HD和時鐘信號CLK執(zhí)行相應(yīng)的處理。垂直方向同歩信號VD、水平方 向同歩信號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(xì)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種類型的評估值ID0 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二0.30R+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?yàn)閮H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物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(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相對應(yīng)的值。
評估值IDO:評估值名稱"IIR1—W1—HPeak"
評估值ID1:評估值名稱"IIR1—W2—HPeak"
評估值ID2:評估值名稱"IIR1一W2—HPeak" 評估值ID3:評估值名稱"IIR4—W3—HPeak" 評估值ID4:評估值名稱"IIR0—Wl一VIntg" 評估值ID5:評估值名稱"IIR3—Wl_VIntg" 評估值ID6:評估值名稱"IIR1一W1—HIntg" 評估值ID7:評估值名稱"Y一Wl一HIntg" 評估值ID8:評估值名稱"Y_W1—Satul" 評估值ID9:評估值名稱"IIR1 W3 HPeak"
評估值IDIO 評估值IDll 評估值ID 12 評估值ID13
評估值名稱"IIR1一W4—HPeak" 評估值名稱"IIR1—W5—HPeak" 評估值名稱"Y—W3一HIntg" 評估值名稱"Y—W3—HIntg"
指示屬性(使用的數(shù)據(jù)—評估幀尺寸—評估計算方法)的評估值名稱被 提供以評估值IDO到ID13。
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" 暗指包括利用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"暗指在不用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(dāng)使用HPF時，使用IIR型(無限沖擊響應(yīng)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(yīng)截止頻率的HPF。從而，通過設(shè)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相比可以增大評估值的改變。另外，當(dāng)被捕獲圖像存在很大失 焦時，與使用具有高截止頻率的HPF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?fàn)顟B(tài)可 以設(shè)置具有不同截止頻率的HPF以選擇最優(yōu)的評估值。
評估幀尺寸暗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(yīng)于 被捕獲圖像的中心。在圖4中，當(dāng)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(shè)置多個幀尺寸之一，可以生成與幀尺寸相對應(yīng)的不同評 估值。因而，通過設(shè)置評估值IDO到ID13之一可以獲得適當(dāng)?shù)脑u估值， 而無論目標(biāo)物體的尺寸如何。
評估值計算方法包括HPeak、 HIntg、 VIntg禾n Satul方法。Hpeak系統(tǒng) 暗指通過峰值系統(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9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發(fā)生電路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?qū)?評估幀中的所有行的峰值進(jìn)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)高頻分量的絕對值。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，水平方向的幀控制信號WH形成方波；然而，水平方向的幀控 制信號WH并不僅僅包括僅方波的特性，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)的物體圖
像接近對焦?fàn)顟B(tài)，可以減小由物體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、劇烈改變等等)的相互干擾所引起 的效應(yīng)，或者可以減小由物體的移動所引起的評估值的可變性。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沿垂直方向相加對于評估幀內(nèi)的每行保持的峰值，從而獲得評估
值。這一方法被稱為HPeak方法，因?yàn)樗椒较?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10 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9 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9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的所有行的相加結(jié)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(diǎn)；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。
HIntg方法被劃分為IIR1和Y。 IIR1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10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高 頻分量的情況下，HPeak方法水平方向評估值不能有效工作。因而使用了 VIntg方法的評估值以使得AF有效地作用于這種場景。
圖11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 幀的中心部分中像素(例如，64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(jié)果。這里，中心部分的64像素被指定用于去除 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像素 的亮度信號被順序累積，并且最終每64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(shè)備，這導(dǎo)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(zhuǎn)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?qū)υu估幀內(nèi)的所有行積分。
Satul方法是這樣一種計算方法，其中亮度信號DY的數(shù)目是飽和的； 即，確定評估幀內(nèi)等于或高于規(guī)定電平的亮度電平，并且結(jié)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cc相 比較，并且對于每一場對評估幀中亮度信號DY的亮度電平等于或高于閾 值a的像素的數(shù)目進(jìn)行計數(shù)，其結(jié)果被確定為評估值ID8 。
返回圖6中所示攝像機(jī)的配置描述，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)(未示 出)；存儲在ROM中的計算機(jī)程序被讀取到RAM并被執(zhí)行，并且通過 這一方式執(zhí)行自聚焦操作或其他規(guī)定控制和處理?？刂茊卧?接收由評估 值計算器7計算的評估值(一場一次)，不規(guī)則地接收來自距離測量傳感 器11的距離測量結(jié)果，并使用這些結(jié)果來執(zhí)行評估值峰值搜索操作?？?制單元9連接到用戶接口 (未示出)，并且基于提供自用戶接口等等的操 作信號生成控制信號；通過將信號提供給每個部分來執(zhí)行控制，以使得基 于操作信號等等來執(zhí)行攝像機(jī)的操作。
該控制單元9和透鏡塊的透鏡驅(qū)動器2可以利用預(yù)先確定的格式、協(xié)議等等進(jìn)行通信，并且控制單元9和透鏡驅(qū)動器2共同執(zhí)行自聚焦操作的 控制。如上所述，透鏡驅(qū)動器2例如根據(jù)請求向控制單元9提供各種信息 (例如聚焦位置、光圈值等等)。基于提供自控制單元9的聚焦控制信 號、擺動控制信號等等，生成透鏡驅(qū)動信號，并且執(zhí)行處理以驅(qū)動聚焦透
鏡1和擺動透鏡。控制單元9基于由評估值計算器7計算的評估值ID、由 距離測量傳感器11獲得的距離測量結(jié)果Mag和從透鏡驅(qū)動器2讀取的各 種信息生成聚焦控制信號和擺動控制信號，并向透鏡驅(qū)動器2提供聚焦控 制信號以控制聚焦透鏡1的驅(qū)動，提供擺動控制信號以控制擺動透鏡的驅(qū) 動。
透鏡驅(qū)動器2和控制單元9可以利用微計算機(jī)、存儲器等等集成配 置，以便通過讀取并執(zhí)行存儲在非易失性存儲器中的程序來執(zhí)行自聚焦操
存儲器10是能夠被控制單元9寫和讀的存儲單元，并且存儲距離測 量傳感器11的距離測量結(jié)果、聚焦透鏡1的聚焦位置、由評估值計算器7 計算的評估值和其他信息。存儲器10被配置為半導(dǎo)體存儲器或其他非易 失性存儲器。
距離測量傳感器11包括距離檢測部分和輸出電路，并且根據(jù)來自控 制單元9的指令測量到物體的距離，并將距離測量結(jié)果Mag輸出到控制單 元9。在控制單元9中，距離測量結(jié)果被用于標(biāo)識物體存在范圍，即，到 物體的在某一范圍內(nèi)的近似距離。距離測量傳感器11的測量時間隨物體 的亮度而改變。另外，當(dāng)無法測量距離時，指示距離測量不能進(jìn)行的數(shù)據(jù) (下文中稱為"距離測量不可能數(shù)據(jù)NG")被輸出作為距離測量結(jié)果 Mag。
主動型距離測量傳感器或被動型距離測量傳感器都可被用作距離測量 傳感器11，主動型距離測量傳感器利用在輸出紅外線、無線電波等等時的 反射來測量到物體的距離，被動型距離測量傳感器使用傳感器來檢測物體 的亮度信息并基于亮度信號的偏移、銳度等等測量到物體的距離。例如， 主動型距離測量傳感器的一個示例是相位差檢測型傳感器。該相位差檢測 方法采用兩組透鏡系統(tǒng)，每組具有一個小透鏡和一個行傳感器，并且這兩
個透鏡系統(tǒng)的定位使得光軸偏移，以形成三角測量系統(tǒng)。
亮度相加值計算部分8是對由圖像捕獲設(shè)備3捕獲的圖像信號的特定 區(qū)域(中心部分)中的亮度進(jìn)行積分以生成亮度相加值的電路。從圖像信 號發(fā)生器5輸入的每種顏色的特定區(qū)域中的圖像信號的亮度信號被相加， 并且相加結(jié)果被作為亮度相加值輸出到控制單元9。
如上所述配置的攝像機(jī)可以使用距離測量傳感器11的距離測量結(jié)果 來計算用于切換聚焦透鏡1的移動速度的聚焦位置，以超高速使聚焦前進(jìn) 到該位置，在到達(dá)用于速度切換的聚焦位置時減小聚焦移動的速度，并利 用采用自聚焦會聚操作中的評估值的正常圖像處理來執(zhí)行自聚焦操作。
圖12A、 12B、 12C分別圖示了在攝像機(jī)的聚焦透鏡搜索與檢測到評 估值的峰值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置的同時，亮度相加值、評估值和聚焦的波 動。
圖12A、 12B、 12C的垂直軸分別指示亮度相加值、評估值和聚焦透 鏡的移動，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或在不規(guī)則基礎(chǔ)上獲得的多個數(shù) 據(jù)繪出一次。圖12C表明在評估值峰值搜索操作中，聚焦在tO到tl之間 的時間間隔中以超高速執(zhí)行，在tl至lj t2之間的時間間隔中以高速執(zhí)行， 在t2到t3和t3到t4之間的時間間隔中以低速執(zhí)行。
圖12A表明，當(dāng)以典型的靜態(tài)方式在幾乎不擺動的情況下利用攝像機(jī) 對物體成像時，無論聚焦透鏡的移動如何，亮度相加值幾乎不改變。這是 因?yàn)榈竭_(dá)攝像機(jī)的亮度通量通常并不波動很大以至改變聚焦?fàn)顟B(tài)。
相反地，評估值可以根據(jù)聚焦?fàn)顟B(tài)的改變而改變。圖12C示出了當(dāng)在 代表初始增大的點(diǎn)和代表相對最大值的檢測的點(diǎn)之間(在t0和t3之間) 移動聚焦透鏡的同時的結(jié)果。在利用爬升和下降評估檢測到相對最大值 (t3)之后，聚焦透鏡反轉(zhuǎn)聚焦方向，并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(t3到t4)。
當(dāng)聚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，獲得的 評估值通常大于圖12B中所示的相對最大值。具體而言，在移動聚焦透鏡 的同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(diǎn)相對應(yīng)的位置處時獲得的值，這是因?yàn)槲矬w圖像的對比度的改變 在移動聚集透鏡的同時通常很小。即，由于聚焦透鏡在與檢測到相對最大 值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置處仍然在移動，因此不能獲得精確的對比度。
因此，當(dāng)聚焦透鏡返回到并停止在與檢測到相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的 位置處時獲得的評估值通常大于在聚焦透鏡經(jīng)過檢測到相對最大值的聚焦 位置的同時獲得的評估值。
圖13A、 13B、 13C分別圖示了在攝像機(jī)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(yīng)的位置的同時，亮度相加值、評估值
和聚焦的波動。圖13A和13B代表當(dāng)在存在物體擺動或攝像機(jī)擺動的情況 下捕獲圖像時亮度相加值和評估值的行為。圖13B表明在物體圖像失焦時 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(diǎn)相對應(yīng)的位 置。這是因?yàn)樵谖矬w或攝像機(jī)擺動的同時由于評估值的改變而獲得了不適 當(dāng)?shù)南鄬ψ畲笾?。另外，在物體或攝像機(jī)擺動的同時，亮度相加值劇烈改 變，如圖13A所示。
因而，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，通過如上所述調(diào)査評估值的改變歷 史，確定在自聚焦操作中是否已經(jīng)會聚在對焦?fàn)顟B(tài)，并且當(dāng)確定會聚在對 焦?fàn)顟B(tài)時，記錄聚焦位置和距離測量傳感器的距離測量結(jié)果，基于記錄的 數(shù)據(jù)計算對距離測量傳感器的距離測量結(jié)果的校正量，并且執(zhí)行距離測量 結(jié)果的校正。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的校正方法中，在自聚焦操作會聚時，控制單元 9調(diào)査評估值的歷史或評估值和亮度相加值的歷史，并且如果滿足規(guī)定條 件則正常結(jié)束自聚焦操作，即確定已會聚在自聚焦?fàn)顟B(tài)。在確定正常結(jié)束 (對焦)時，會聚時距離測量傳感器11的距離測量結(jié)果和聚焦位置被存 儲在存儲器10中。規(guī)定條件將在下面描述。
在執(zhí)行了該操作規(guī)定次數(shù)(例如100次)后，分析存儲在存儲器10 中的數(shù)據(jù)，并識別以上距離測量結(jié)果和以上聚焦位置之間的聯(lián)系。圖14 示出了距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)系。在圖14中，由虛線指示的 測得距離區(qū)域61指示通過繪出多對上述聚焦位置和距離測量結(jié)果(測景 點(diǎn)62)而得到的范圍。在該示例中，最小均方根方法被用于確定基本穿過
該范圍中心的直線63。該直線63代表距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián) 系(用于校正)。利用該聯(lián)系，即使當(dāng)在距離測量傳感器11的距離測量 結(jié)果中出現(xiàn)老化改變時也可以校正距離測量結(jié)果。
在上述校正方法中，說明了使用最小均方根直線的校正方法；但是也
可以確定并使用樣條曲線(spline curve)等等。當(dāng)使用直線或曲線時，方 程或近似方程可以用于代表，并且該方程可以用作校正方程。另一方面， 與使用方程不同，ROM表(也稱為査找表)也可以用于描述聯(lián)系。在 ROM表的情況下，聚焦位置和距離測量結(jié)果僅通過離散值相關(guān)；但是介 于離散數(shù)據(jù)值之間的值可以通過線性插值確定。
下面說明了用作用于上述對焦?fàn)顟B(tài)的確定標(biāo)準(zhǔn)的條件。在該示例中， 給出了三個條件A、 B和C。條件B是用于確定自聚焦操作是否正常結(jié)朿 的條件。 條件A
如果評估值相對最大值是ea，并且當(dāng)聚焦返回到與檢測到相對最大伯: 并且聚焦停止在該處的點(diǎn)相對應(yīng)的聚焦位置時的評估值是eb，則當(dāng)通過將 評估值eb除以相對最大值ea所得到的值大于規(guī)定閾值時滿足該對焦條 件。這可以由下面的方程表示。
ot<eb/e3 1
其中a是常數(shù)。
a的值是通過測試和實(shí)驗(yàn)確定的。
例如，如圖15 (與圖12B相同)所示，當(dāng)通過將評估值eb除以相對 最大值ea所獲得的值大于規(guī)定閾值時(當(dāng)滿足方程l時)，該狀態(tài)被確定 為處于對焦?fàn)顟B(tài)。
另一方面，如圖16 (與圖13B相同)所示，當(dāng)通過將評估值eb除以 相對最大值ea所獲得的值小于或等于閾值時， a》eb/ea 2
則方程1不滿足，因此該狀態(tài)被確定為不處于對焦?fàn)顟B(tài)。 當(dāng)使用該條件A來確定對焦?fàn)顟B(tài)時，分析相對最大值處的評估值和當(dāng) 聚焦返回到在檢測到評估值峰值時的聚焦位置時的評估值之間的聯(lián)系，并
確定聚焦可以被當(dāng)作處于對焦?fàn)顟B(tài)的準(zhǔn)確度，從而可以獲得考慮到了由于 聚焦正在移動這一事實(shí)而引起的評估值的波動的精確確定結(jié)果。
下面說明用于對焦?fàn)顟B(tài)的條件B。條件B進(jìn)一步限制了以上的條件 A，并且是用于確定對焦?fàn)顟B(tài)的準(zhǔn)確度的更嚴(yán)格條件。 條件B
當(dāng)評估值相對最大值為ea，并且在將聚焦返回到檢測到相對最大值時 的聚焦位置并保持聚焦固定時的評估值為eb的情況下，當(dāng)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，另外評估值eb大于第二 閾值時，滿足該用于對焦條件的條件。這可以利用下面的方程來表示。在 該示例中，如果方程1和方程2不同時滿足，則該狀態(tài)不被確定為處于對 焦?fàn)顟B(tài)。
ot<eb/e3 1
其中a是常數(shù)。
eb>(3 2
其中P是常數(shù)。
在條件B中，還要求方程2的評估值eb大于規(guī)定大小P作為條件。這 是因?yàn)槟繕?biāo)是只使用高對比度的物體數(shù)據(jù)來以高可靠性校正距離測量結(jié) 果。當(dāng)在方程2中評估值大于規(guī)定值時，(3的大小被選擇使得物體對比度 較高。
例如，如圖17所示，當(dāng)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(滿足方程1的條件時)，并且評估值eb大于規(guī)定值P 時，該狀態(tài)被確定為處于對焦?fàn)顟B(tài)。
下面說明用于對焦?fàn)顟B(tài)的條件C。條件C進(jìn)一步向以上條件B添加了 與亮度有關(guān)的條件，因此不存在物理移動。該條件利用下面的方程來表 示。在該示例中，如果方程1、 2和3不同時滿足，則該狀態(tài)不被確定為 處于對焦?fàn)顟B(tài)。 條件C
當(dāng)評估值相對最大值為ea，并且在將聚焦返回到檢測到相對最大值時 的聚焦位置并保持聚焦固定時的評估值為eb的情況下，當(dāng)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，另外評估值eb大于第二 閾值時，滿足該用于對焦條件的條件。另外，如圖18A和B所示，在檢測 到評估值峰值時，如果當(dāng)前場亮度積分值是YO并且當(dāng)前場之前的兩場的 亮度相加值是Y2，則通過將當(dāng)前場的亮度相加值YO除以之前兩場的亮度 相加值所獲得的值必須在規(guī)定范圍內(nèi)。這可以利用下面的方程來表示。
a<eb/ea 1
其中a是常數(shù)。
eb〉(3 2
其中p是常數(shù)。
yl〈Y2/Y0〈y2 3
其中Yl和y2是常數(shù)(Y1<y2)。
該條件C包括確定亮度改變是否在規(guī)定范圍內(nèi)的條件(方程3)。如 果該條件不滿足(例如見圖13A中的示例)，則確定物體己移動，或者攝 像機(jī)等等的移動己發(fā)生，并且距離測量結(jié)果和聚焦位置不被記錄。這樣， 當(dāng)確定對焦?fàn)顟B(tài)時排除了物體的移動、攝像機(jī)的移動等等的效果，因此獲 得了精確的確定結(jié)果。因而，可以更精確地計算對距離測量結(jié)果的校正 量。在該示例中，用在方程3中的亮度相加值是對于前兩幀的亮度相加 值；但是也可以使用其他方法，并且可以使用適當(dāng)規(guī)定的在前場的亮度相 加值。以上值"yl和y2是通過測試和實(shí)驗(yàn)適當(dāng)?shù)卮_定的。
另外，方程l、方程2和方程3可以任意地與距離測量傳感器11的執(zhí) 行和其他條件組合在一起作為用于確定對焦?fàn)顟B(tài)的條件。
下面參考圖19的流程圖說明攝像機(jī)計算對距離測量傳感器的距離測 量結(jié)果的校正量的處理。在該校正量計算處理中，在組合了距離測量傳感 器11的距離測量結(jié)果和在評估值計算器7的圖像處理中獲得的評估值的 自聚焦操作中，根據(jù)以上對焦判決校正由于老化改變等等引起的距離測量 傳感器的距離測量結(jié)果的偏移。
在圖19中，攝像機(jī)控制單元9 (見圖6)利用規(guī)定定時或來自操作單
元的操作信號或某個其他觸發(fā)開始自聚焦操作的一個循環(huán)，并將聚焦移動 到與距離測量傳感器ll的測量結(jié)果相對應(yīng)的聚焦位置(步驟S1)。
具體而言，控制單元9使距離測量傳感器11測量到物體的距離，并
從距離測量傳感器11讀取距離測量結(jié)果Mag。接著，控制單元9基于來 自位置檢測器la的檢測信號檢測當(dāng)前聚焦位置。然后，控制單元9執(zhí)行透 鏡驅(qū)動設(shè)置處理。在透鏡驅(qū)動設(shè)置處理中，基于當(dāng)前對焦位置FPj和距離 測量結(jié)果Mag設(shè)置聚焦透鏡1的移動方向和移動速度。
控制單元9執(zhí)行處理以在后臺中存儲評估值和聚焦位置。如圖20所 示，控制單元9基于包含在圖像信號中的同步信號或從參考信號生成部分 (未示出)輸入的參考信號確定是否已到達(dá)周期性的啟動時刻(歩驟 S21)。在該示例中，固定時間段被當(dāng)作一場(作為示例)。然后，當(dāng)控 制單元9確定已到達(dá)啟動時刻時，開始AF1循環(huán)操作，并且由評估值計算 器7計算的評估值和聚焦位置被存儲在存儲器10中(步驟S22)。在歩驟 S21的判決處理中，如果控制單元9確定還未到達(dá)周期性的啟動時刻，則 處理結(jié)束。
另外，控制單元9執(zhí)行處理以在后臺中存儲距離測量傳感器11的距 離測量結(jié)果。如上所述，距離測量傳感器11的距離測量操作取決于物體 的亮度和其他因素而改變，從而出現(xiàn)了在每個循環(huán)中無法實(shí)時適應(yīng)自聚焦 操作的情況；因而距離測量數(shù)據(jù)被預(yù)先存儲。如圖21所示，控制單元9 確定距離測量結(jié)果是否已從距離測量傳感器ll輸出(步驟S31)。此時， 可以不規(guī)則地執(zhí)行距離測量處理。然后，控制單元9從距離測量傳感器11 接收距離測量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲在存儲器10中(步驟S32)。在步驟 S31的判決處理中，如果控制單元9未獲得來自距離測量傳感器11的輸 出，則處理結(jié)束。
下面說明上述步驟Sl的說明中的透鏡驅(qū)動設(shè)置處理。圖22是示出了 透鏡驅(qū)動設(shè)置處理的流程圖。該透鏡驅(qū)動設(shè)置處理使用距離測量傳感器11 的距離測量結(jié)果來計算切換聚焦透鏡的移動速度的聚焦位置，并設(shè)置聚焦 透鏡l (見圖3)的移動速度和方向。
在圖22中，控制單元9確定距離測量結(jié)果Mag是否是"距離測量不 可能數(shù)據(jù)"NG (步驟S41)。這里，如果距離測量結(jié)果Mag不是"距離 測量不可能數(shù)據(jù)"NG，則處理進(jìn)行到步驟S42;如果距離測量結(jié)果Mag
是"距離測量不可能數(shù)據(jù)"NG，則處理進(jìn)行到步驟S46。
當(dāng)距離測量結(jié)果Mag不是"距離測量不可能數(shù)據(jù)"NG時，控制單元 9基于距離測量結(jié)果Mag確定當(dāng)前聚焦位置FPs (見圖3)是否距離物體 存在范圍FJA比第一判決距離LD1遠(yuǎn)(步驟S42)。這里，如果從當(dāng)前聚 焦位置FPs到基于距離測量結(jié)果Mag的物體存在范圍FJA的距離LE大于 第一判決距離LD1，則處理進(jìn)行到步驟S43，而如果等于或小于第一判決 距離LD1 ，則處理進(jìn)行到步驟S44。
物體存在范圍FJA被相對于距離測量結(jié)果Mag進(jìn)行設(shè)置，以使得與 距離測量結(jié)果Mag相對應(yīng)的物體的對焦位置FPj被包含在其中。例如，物 體存在范圍FJA可以被認(rèn)為是距離測量結(jié)果Mag的距離測量誤差范圍。 或者，該范圍可以被設(shè)為比距離測量結(jié)果Mag的距離測量誤差范圍寬。
判決距離LD1是在考慮到聚焦透鏡1的控制特性的情況下進(jìn)行設(shè)置 的。即，當(dāng)以下面描述的第一速度(超高速)Va移動聚焦透鏡時，如果判 決距離LD1較短，則在到達(dá)第一速度Va之前接近對焦位置FPj。并且， 當(dāng)聚焦透鏡1的移動速度較快時，需要較長時間來停止聚焦透鏡1，因此 當(dāng)接近對焦位置FPj時，即使當(dāng)試圖暫停聚焦透鏡1時也能檢測到對焦位 置FPj，這可能導(dǎo)致聚焦操作產(chǎn)生不自然的感覺。因而判決距離LD1是根 據(jù)在移動聚焦透鏡1時的相對最大速度和控制特性進(jìn)行設(shè)置的。
另外，相對最大速度和控制特性取決于焦距和光圈值而不同，因此判 決距離LD1根據(jù)焦距和光圈值被調(diào)節(jié)。當(dāng)焦距較短，并且光圈打開量較小 時，景深較深。另一方面，當(dāng)焦距較長，并且光圈打開量較大時，景深較 淺。
當(dāng)景深較深時，聚焦透鏡1移動時的評估值的改變是漸進(jìn)的，并且評 估值峰值區(qū)域較寬。因而，判決距離LD1較大，從而在評估值改變的部分 中聚焦透鏡1不以第一速度Va移動。另外，即使當(dāng)判決距離LD1較大并 且聚焦透鏡1以第一速度Va移動的時間間隔較短時，由于景深很大，因 此也可以快速獲得具有最小模糊或沒有模糊的被捕獲圖像。
另一方面，當(dāng)景深較淺時，當(dāng)聚焦透鏡1移動時的評估值的改變是快 速的，因此評估值峰值區(qū)域較窄。因而，即使當(dāng)判決距離LD1較短時，也
可以抑制聚焦透鏡1在評估值改變的部分中以第一速度Va移動。另外，
通過使判決距離LD1較短，聚焦透鏡1以第一速度Va移動的時間段變得 更長，并且在這種情況下也可以快速獲得具有最小模糊或沒有模糊的被捕 獲圖像。
在步驟S42的判決處理中，當(dāng)從當(dāng)前聚焦位置FPs到物體存在范圍 FJA的距離LE比第一判決距離LD1長時，由于當(dāng)前聚焦位置FPs比判決 距離LD1距離物體存在范圍FJA更遠(yuǎn)，因此控制單元9將聚焦透鏡1的移 動速度設(shè)為第一速度Va。通過這一設(shè)置，可以使聚焦位置FPs快速接近對 焦位置FPj。另外，聚焦透鏡1的移動方向被設(shè)為使得聚焦位置FPs沿基 于距離測量結(jié)果Mag的方向，即由距離測量結(jié)果Mag指示的聚焦位置的 方向(圖3中的右向方向)移動(步驟S43)。
基于距離測量傳感器45的距離測量結(jié)果Mag，可以正確地確定聚焦 透鏡l的移動方向，因此不需要執(zhí)行擺動以確定移動方向。
第一速度Va的目的是使得聚焦位置快速接近對焦位置；因?yàn)樵u估值 每場只更新一次，所以不需要限制移動速度以使得永遠(yuǎn)無法檢測到評估值 峰值。因而第一速度Va被設(shè)為在驅(qū)動聚焦透鏡1時的最快可允許速度。
在步驟S42的判決處理中，當(dāng)從當(dāng)前聚焦位置FPs到物體存在范圍 FJA的距離LE等于或小于第一判決距離LD1時，控制單元9確定當(dāng)前聚 焦位置FPs是否在物體存在范圍FJA內(nèi)(步驟S44)。這里，在當(dāng)前聚焦 位置FPs不在物體存在范圍FJA內(nèi)時，處理進(jìn)行到歩驟S45，而在當(dāng)前聚 焦位置FPs在物體存在范圍FJA內(nèi)時，處理進(jìn)行到步驟S46。
在步驟S44的判決處理中，在當(dāng)前聚焦位置FPs在物體存在范圍FJA 內(nèi)時，控制單元9將聚焦透鏡1的移動速度設(shè)為第二速度(高速)Vb，第 二速度Vb比第一速度(超高速)Va慢。移動方向被設(shè)為基于距離測量結(jié) 果Mag的方向，S卩，使得聚焦位置FPs沿由距離測量結(jié)果Mag指示的聚 焦位置的方向(圖3中向右)移動(步驟S45)。
該第二速度Vb被設(shè)為使得在將速度從第二速度Vb切換為比第二速度 Vb慢的第三速度Vc時沒有阻礙，這種切換是由于發(fā)生了指示在聚焦透鏡 1移動時評估值的改變的評估值曲線的坍塌。例如，當(dāng)聚焦深度是Fs時，
第二速度Vb被設(shè)為12Fs/場。第三速度Vc是可以高精度地檢測到評估值 峰值的速度，并且例如被設(shè)為2Fs/場。當(dāng)在驅(qū)動聚焦透鏡1時的最快可允
許速度是12Fs/場或更慢時，第一速度Va和第二速度Vb被設(shè)為同一值。
在從步驟S41或步驟S44前進(jìn)到步驟S46后，控制單元9與相關(guān)技術(shù) 類似地執(zhí)行擺動，并且基于當(dāng)聚焦透鏡I移動時的評估值的改變，設(shè)置聚 焦透鏡l的移動方向。另外，聚焦透鏡l的移動速度被設(shè)為第二速度Vb。 當(dāng)從當(dāng)前聚焦位置FPs到目的地聚焦位置的距離較短時，當(dāng)前聚焦位置 FPs接近于對焦位置FPj，因此聚焦透鏡1的移動速度可以被設(shè)為第三速度 Vc。
在完成了步驟S43、 S45或S46中的任何一個的處理后，控制單元9 執(zhí)行透鏡驅(qū)動處理，并且當(dāng)透鏡驅(qū)動處理完成時前進(jìn)到步驟S2。在該透鏡 驅(qū)動處理中，執(zhí)行聚焦透鏡1的移動速度的切換和與相關(guān)技術(shù)類似的爬升 控制處理，此后執(zhí)行聚焦操作以使得聚焦位置FPs移動到對焦位置FPj。
在切換移動速度時，當(dāng)從聚焦位置FPs到上述物體存在范圍FJA的距 離比第二判決距離LDs (該第二判決距離LDs比第一判決距離LD1短) 短時，移動速度被從第一速度Va切換為第二速度Vb。這里，判決距離 LD2被設(shè)為使得在例如距離物體存在范圍FJA判決距離LD2的位置處， 當(dāng)移動速度被從第一速度Va切換為下面描述的第二速度Vb時，在物體存 在范圍FJA中移動速度被減速為第二速度Vb。通過設(shè)置該值，可以防止 由于物體存在范圍FJA中峰值較小而錯過評估值峰值。
在爬升控制處理中，檢測由評估值計算器7計算的評估值的改變，并 且移動聚焦位置FPs以使得評估值變?yōu)橄鄬ψ畲笾担瑥亩阉鲗刮恢?FPj。在使用該評估值的爬升控制處理中，移動聚焦透鏡1以使得例如上述 評估值ID0、 ID2等等是相對最大值。另外，當(dāng)高亮度像素的數(shù)目增大 時，評估值ID8被用于將評估值尺寸Wl切換為評估值尺寸W5，并計算 評估值，以便使聚焦透鏡1不沿發(fā)生模糊的方向移動。另外，利用評估值 ID0以及其他評估值ID1到ID7和ID9到ID13，執(zhí)行透鏡移動速度切換、 物體移動的判決、反饋判決、透鏡到達(dá)近邊或遠(yuǎn)邊的判決(見圖3)等 等，并且基于判決結(jié)果控制驅(qū)動聚焦透鏡1的操作以便高精度地執(zhí)行聚
焦。這樣，執(zhí)行爬升控制處理，從而完成使得聚焦位置FPS搜索對焦位置 FPj的聚焦操作。
利用上述自聚焦操作，在當(dāng)前聚焦位置FPs距離基于距離測量結(jié)果 Mag的物體存在范圍FJA比第一判決距離LD1更遠(yuǎn)時，即，在從當(dāng)前聚 焦位置FPs到基于距離測量結(jié)果Mag的物體存在范圍FJA的距離比第一判 決距離LD1大時，聚焦透鏡1以第一速度(超高速)Va移動而不執(zhí)行擺 動，然后速度被切換為第二速度(高速)Vb和切換到第三速度Vc，并且 使聚焦位置FPs搜索對焦位置FPj。因而，與相關(guān)技術(shù)的自聚焦操作(其 中執(zhí)行擺動并確定移動方向，此后聚焦透鏡1以第二速度Vb移動以搜索 對焦位置FPj)相比，可以極大地縮短聚焦時間。
另外，在當(dāng)前聚焦位置FPs在物體存在范圍FJA外部但是距離小于判 決距離LD1時，聚焦透鏡1以第二速度Vb移動而不執(zhí)行擺動，因此與相 關(guān)技術(shù)的自聚焦操作(其中在自聚焦操作開始時執(zhí)行擺動)相比，可以縮 短聚焦時間。具體而言，在廣播用和商用的照相機(jī)中使用的透鏡較大，因 此擺動時間較長(例如，約為0.25秒到0.5秒)。因而，僅僅消除擺動就 明顯縮短了聚焦時間。
另外，在當(dāng)前聚焦位置FPs在物體存在范圍FJA內(nèi)時，不能從距離測 量結(jié)果Mag和聚焦位置FPs中確定聚焦透鏡的移動方向。g卩，因?yàn)樵诰嚯x 測量結(jié)果Mag中存在誤差(例如，當(dāng)聚焦位置FPs在由距離測量結(jié)果Mag 指示的聚焦位置和對焦位置FPj之間時)，所以可能發(fā)生這樣的情形，其 中如果聚焦位置FPs基于距離測量結(jié)果Mag而移動，則聚焦位置FPs將沿 與朝對焦位置FPj相反的方向移動。因而，當(dāng)聚焦位置FPs在物體存在范 圍FJA內(nèi)時，與相關(guān)技術(shù)類似地執(zhí)行擺動并且確定聚焦透鏡1的移動方 向，其后執(zhí)行爬升控制處理。因而，當(dāng)開始時聚焦位置FPs在物體存在范 圍FJA內(nèi)時，聚焦時間等于相關(guān)技術(shù)中的時間。
當(dāng)距離不能精確地由距離測量傳感器11測得，并且距離測量結(jié)果 Mag是"距離測量不可能數(shù)據(jù)"NG時，不能基于距離測量結(jié)果Mag執(zhí)行 透鏡驅(qū)動操作，因此執(zhí)行與相關(guān)技術(shù)中相同的自聚焦操作。同樣在這種情 況下，聚焦時間等于相關(guān)技術(shù)的自聚焦操作的時間。
這樣，當(dāng)聚焦位置FPS遠(yuǎn)離物體存在范圍FJA時，在不執(zhí)行擺動的情 況下發(fā)起聚焦透鏡移動，因此可以縮短聚焦時間。另外，當(dāng)聚焦位置FPs
距離物體存在范圍FJA大于判決距離LD1時，聚焦透鏡移動更加快速， 因此可以進(jìn)一步縮短聚焦時間。另外，當(dāng)聚焦位置FPs被檢測為在物體存 在范圍FJA內(nèi)時，與相關(guān)技術(shù)類似地使聚焦位置FPs搜索對焦位置FPj， 因此盡管縮短了聚焦時間，但是仍然可以將聚焦搜索精度維持在相關(guān)技術(shù) 的搜索精度。
這里，繼續(xù)對圖19中所示的流程圖的說明。在步驟Sl的處理完成 后，控制單元9搜索評估值峰值(步驟S2)。
這里，控制單元9確定是否已檢測到評估值的相對最大值(步驟 S3)。如果還未檢測到相對最大值，則繼續(xù)評估值峰值搜索，直到檢測到 相對最大值為止(步驟S4)。
在以上步驟S3的判決處理中，當(dāng)檢測到相對最大值時，控制單元9 控制透鏡驅(qū)動器2將聚焦透鏡返回到檢測到相對最大值的聚焦位置(步驟 S5)。
這里，控制單元9分析評估值歷史，即，相對最大值處的評估值和當(dāng) 前聚焦位置處的評估值，并使用上述條件A、 B、 C來確定物體是否處于 對焦?fàn)顟B(tài)(步驟S6)。如果該狀態(tài)不是對焦?fàn)顟B(tài)，則處理進(jìn)行到步驟 S9。
在以上步驟S6的判決處理中，在確定該狀態(tài)是對焦?fàn)顟B(tài)時，控制單 元9將此時的距離測量傳感器11的距離測量結(jié)果和相對最大值處的聚焦 位置存儲在存儲器10中(步驟S7)。
接著，控制單元9更新在對焦?fàn)顟B(tài)已被記錄在存儲器10中時距離測 量傳感器11的距離測量結(jié)果和相對最大值處的聚焦位置的次數(shù)(遞增1) (步驟S8)。更新后的次數(shù)被存儲在存儲器10中。
然后，控制單元9確定更新后的數(shù)目是否已達(dá)到規(guī)定數(shù)目(例如 100)(步驟S9)。如果更新后的數(shù)目還未達(dá)到規(guī)定數(shù)目，則處理結(jié)束。
在以上步驟S9的判決處理中，如果更新后的數(shù)目已達(dá)到規(guī)定數(shù)目， 則控制單元9分析距離測量傳感器11的多個存儲的距離測量結(jié)果和最大
值處的聚焦位置之間的聯(lián)系，并導(dǎo)出聯(lián)系方程(或關(guān)聯(lián))(步驟S10)。 導(dǎo)出該聯(lián)系方程(或關(guān)聯(lián))的方法已經(jīng)在圖14的說明中提及。
然后，控制單元9根據(jù)該聯(lián)系方程計算對距離測量結(jié)果的校正量，并 將校正量存儲在存儲器IO或其他可重寫的存儲單元中(步驟Sll)。艮口，
計算在老化改變之前的距離測量結(jié)果LsA和在老化改變之后的距離測量結(jié) 果LsB之間的偏離(如圖4所示)，并基于偏離量計算對距離測量結(jié)果的 校正量。
在存儲了對距離測量結(jié)果的校正量之后，控制單元9隨后重置(初始 化)更新數(shù)，并結(jié)束處理(步驟S12)。
通過以這種方式(學(xué)習(xí)功能)計算對距離測量結(jié)果的校正量并存儲在 存儲單元中，即使當(dāng)距離測量傳感器11內(nèi)發(fā)生老化改變時，控制單元9 也能適當(dāng)?shù)匦Ｕ嚯x測量傳感器11的距離測量結(jié)果，因此可以保持精 度，并且可以防止由于距離測量結(jié)果的偏離而導(dǎo)致自聚焦操作發(fā)生問題。 因而，在使用距離測量傳感器的距離測量信息和評估值的自聚焦操作的聚 焦搜索中，與圖像處理自聚焦操作相比，可以明顯縮短在聚焦透鏡遠(yuǎn)離對 焦位置時的聚焦時間，同時仍然保持在圖像處理中獲得的聚焦搜索精度。
另外，所獲取的多個評估值(和亮度相加值)可以用于確定是否精確 地執(zhí)行了圖像處理中的聚焦搜索(對焦判決)，并且通過這一設(shè)置可以防 止距離測量結(jié)果的錯誤校正。結(jié)果，改善了距離測量結(jié)果校正的可靠性。
在圖19所示的流程圖中，在自聚焦操作的發(fā)起時檢查是否已滿足用 于學(xué)習(xí)的條件(更新數(shù)是否已達(dá)到規(guī)定數(shù)目)，并且如果條件已滿足，則 執(zhí)行學(xué)習(xí)；但是不需要將步驟S9和后續(xù)步驟的處理與自聚焦操作的啟動 相同步。即，可以利用與自聚焦操作的啟動不同的定時來執(zhí)行學(xué)習(xí)。
下面說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。本發(fā)明的第二實(shí)施例的攝像機(jī)的整體 配置如圖23所示。圖23中所示的攝像機(jī)被配置使得與距離測量結(jié)果校正 量有關(guān)的專用學(xué)習(xí)功能開關(guān)12被添加到圖6中所示的攝像機(jī)配置。在圖 23中，與圖6中的部分相對應(yīng)的部分被分派以相同的標(biāo)號，并且省略其詳 細(xì)說明。
在該實(shí)施例中，只有當(dāng)安裝在攝像機(jī)中的開關(guān)12被用戶按下時，才使得從開關(guān)12向控制單元9施加許可信號，并執(zhí)行在以上第一實(shí)施例中 描述的"將自聚焦會聚時的距離測量傳感器的距離測量結(jié)果和聚焦位置存 儲在存儲單元(存儲器10)中"的操作(見圖6到圖22)。在第一實(shí)施
例中，以上存儲處理是在圖19的步驟S7中自動執(zhí)行的，但是在第二實(shí)施
例中，以上存儲處理是在獲得來自用戶的許可后執(zhí)行的。
然后，與以上第一實(shí)施例中一樣，響應(yīng)于來自開關(guān)12的許可信號， 在每次存儲距離測量結(jié)果和聚焦位置時更新存儲操作的次數(shù)，并且當(dāng)更新 數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目(例如100)時，計算對距離測量結(jié)果的校正量。
利用該發(fā)明，在獲得來自用戶的許可之后執(zhí)行上述存儲處理，以便可 以防止由于錯誤的對焦判決而導(dǎo)致計算出非用戶預(yù)期的校正量。否則，獲 得與以上第 一 實(shí)施例類似的有利結(jié)果。
在第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，以上的存儲次數(shù)是規(guī)定數(shù)目；但是可 以有這樣的配置，其中該規(guī)定數(shù)目可以由用戶設(shè)置。該設(shè)置是利用與圖23 中所示的施加許可指令的開關(guān)12不同的開關(guān)(操作開關(guān))、或者可以向 其自由分配功能的軟件中的可分派開關(guān)等等來執(zhí)行的。
下面說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。本發(fā)明的第三實(shí)施例的攝像機(jī)的整體 配置如圖24所示。圖24中所示的攝像機(jī)被配置使得角速度傳感器13 (在 該示例中使用兩軸)被添加到圖23中所示的攝像機(jī)配置。在圖24中，與 圖6相對應(yīng)的部分被分派以相同的標(biāo)號，并且省略其詳細(xì)說明。
角速度傳感器13結(jié)合了根據(jù)檢測的角速度值生成角速度信號并將信 號輸出到控制單元9的功能。角速度信號是與施加到攝像機(jī)自身的角速度 相對應(yīng)的信號。
在該示例中，首先類似于上述第一實(shí)施例，控制單元9在評估值峰值 搜索操作中檢測評估值相對最大值，并且當(dāng)聚焦透鏡返回到檢測到以上評 估值相對最大值的點(diǎn)時，檢查評估值的歷史或評估值和亮度相加值的歷 史，并確定物體是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)(見圖19中步驟S6)。
另外，在該示例中，確定在通過控制單元9檢測到評估值相對最大值 時已由角速度傳感器13詳細(xì)檢測到的角速度信號是否在規(guī)定大小范圍 內(nèi)。如果角速度信號在規(guī)定大小范圍外，則確定攝像機(jī)正在移動，并且無
論使用以上評估值等等作出任何焦點(diǎn)判決，都確定物體處于對焦?fàn)顟B(tài)是不 可靠的，并且不執(zhí)行聚焦位置和距離測量傳感器11的距離測量結(jié)果的記 錄(在第一實(shí)施例中說明的，見圖19中步驟S7)。下面給出了與以上角 速度信號有關(guān)的焦點(diǎn)判決方程。
Vpan<Vmin或Vmax〈Vpan
或者
Vtilt〈Vmin或Vmax<Vtilt ( 4)
其中Vpan和Vtilt分別是平面(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)。
當(dāng)方程(4)不滿足時，控制單元9確定攝像機(jī)已移動。另外，確定 焦點(diǎn)判決是不可靠的，并且不執(zhí)行距離測量結(jié)果和聚焦位置的記錄。以這 種方式，通過消除攝像機(jī)擺動的負(fù)面影響確定焦點(diǎn)判決，從而獲得精確的 判決結(jié)果。因而，可以計算更加精確的距離測量結(jié)果校正量。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例；例如，本發(fā)明的圖象捕獲設(shè) 備可以適用于數(shù)碼相機(jī)，而不是上述的攝像機(jī)，并且在不脫離本發(fā)明的要 點(diǎn)的前提下可以進(jìn)行各種其他改變和修改。
例如，在以上第三實(shí)施例中，角速度傳感器被用作檢測攝像機(jī)的移動 的單元；但是兩軸或三軸加速度傳感器也可用于檢測移動。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于設(shè)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(quán) 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 JP2006-182567有關(guān)的物體，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)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物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值；距離測量單元，其被配置為測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果；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(qū)動器以驅(qū)動聚焦透鏡的指令值，并利用所述評估值確定物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)；以及存儲裝置，其被配置為存儲距離測量結(jié)果和所述聚焦透鏡的位置，其中在所述控制單元在移動所述聚焦透鏡的位置的同時操作來搜索所述評估值的峰值，并且檢測到所述評估值的相對最大值之后，所述控制單元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由所述評估值計算器計算的評估值，在所述評估值滿足規(guī)定條件時存儲聚焦位置和距離測量結(jié)果，在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時取得距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于所取得的距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
2. 如權(quán)利要求1所述的自聚焦裝置，其中所述規(guī)定條件包括當(dāng)?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的相對最大值， 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相對最大值 的點(diǎn)相對應(yīng)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(quán)利要求1所述的自聚焦裝置，其中所述規(guī)定條件包括當(dāng)?shù)谝辉u估值被定義為所述評估值的相對最大值， 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相對最大值 的點(diǎn)相對應(yīng)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第一閾值，并且所述第二評估值大于第二閾值。
4. 如權(quán)利要求1所述的自聚焦裝置，還包括亮度相加值計算器，其被配置為通過對所述特定區(qū)域中的圖像信號的 亮度進(jìn)行積分來計算亮度相加值，其中當(dāng)?shù)谝涣炼认嗉又当欢x為在檢測到所述相對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相對最大值的當(dāng)前場之 前的規(guī)定場獲得的亮度相加值時，所述控制單元存儲在下述點(diǎn)處獲得的距 離測量結(jié)果和聚焦位置在該點(diǎn)處，所述控制單元確定通過將所述第二亮 度相加值除以所述第一亮度相加值所獲得的值落在規(guī)定閾值內(nèi)，并且所述 評估值滿足所述規(guī)定條件。
5. 如權(quán)利要求1所述的自聚焦裝置，其中擺動檢測器，其被配置為檢測施加到所述自聚焦裝置的擺動，其中 所述控制單元存儲在下述點(diǎn)處獲得的距離測量結(jié)果和聚焦位置在該 點(diǎn)處，所述控制單元確定在檢測到所述評估值的相對最大值的點(diǎn)處由所述 擺動檢測器檢測到的大小落在規(guī)定值范圍內(nèi)，并且所述評估值滿足所述規(guī) 定條件。
6. 如權(quán)利要求5所述的自聚焦裝置，其中 所述擺動檢測器指示角速度傳感器或加速度傳感器。
7. —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物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值；距離測量單元，其被配置為測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果-, 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(qū)動器以驅(qū) 動聚焦透鏡的指令值，并利用所述評估值確定物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)；以及存儲裝置，其被配置為存儲距離測量結(jié)果和所述聚焦透鏡的位置，其中如果在所述控制單元在移動所述聚焦透鏡的位置的同時操作來搜索所 述評估值的峰值，并且檢測到所述評估值的相對最大值之后，所述控制單 元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲 得由所述評估值計算器計算的評估值，在所述評估值滿足規(guī)定條件時存儲 聚焦位置和距離測量結(jié)果，并檢測到從所述控制單元發(fā)送的使能信號，則 所述控制單元在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目 時取得距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于所取得的距離測量結(jié)果和聚焦位 置之間的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
8. 如權(quán)利要求7所述的自聚焦裝置，其中所述控制單元存儲在檢測到所述使能信號的位置處的距離測量結(jié)果和 所述聚焦透鏡的位置，取得所述距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于所取得 的距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的 距離測量結(jié)果的校正量。
9. 一種圖像捕獲裝置，包括自聚焦裝置，所述自聚焦裝置包括圖像捕獲單元、評估值計算器、距 離測量單元、控制單元和存儲裝置，所述圖像捕獲單元被配置為對物體成 像，所述評估值計算器被配置為利用在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周期性地計算評估值，所述距離測 量單元被配置為測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果，所述控制單元被 配置為基于所述評估值輸出被提供給透鏡驅(qū)動器以驅(qū)動聚焦透鏡的指令 值，并利用所述評估值確定物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)，所述存儲 裝置被配置為存儲距離測量結(jié)果和所述聚焦透鏡的位置，其中在所述控制單元在移動所述聚焦透鏡的位置的同時操作來搜索所述評 估值的峰值，并且檢測到所述評估值的相對最大值之后，所述控制單元將 所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由 所述評估值計算器計算的評估值，在所述評估值滿足規(guī)定條件時存儲聚焦 位置和距離測量結(jié)果，在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到 規(guī)定數(shù)目時取得距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于所取得的距離測量結(jié)果 和聚焦位置之間的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的距離測量結(jié)果的 校正量。
10. —種圖像捕獲裝置，包括自聚焦裝置，所述自聚焦裝置包括操作單元、圖像捕獲單元、評估值 計算器、距離測量單元、控制單元和存儲裝置，所述圖像捕獲單元被配置 為對物體成像，所述評估值計算器被配置為利用在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周期性地計算評估值， 所述距離測量單元被配置為測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果，所述 控制單元被配置為基于所述評估值輸出被提供給透鏡驅(qū)動器以驅(qū)動聚焦透 鏡的指令值，并利用所述評估值確定物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)， 所述存儲裝置被配置為存儲距離測量結(jié)果和所述聚焦透鏡的位置，其中如果在所述控制單元在移動所述聚焦透鏡的位置的同時操作來搜索所 述評估值的峰值，并且檢測到所述評估值的相對最大值之后，所述控制單 元將所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲 得由所述評估值計算器計算的評估值，在所述評估值滿足規(guī)定條件時存儲 聚焦位置和距離測量結(jié)果，并檢測到從所述控制單元發(fā)送的使能信號，則 所述控制單元在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目 時取得距離測量結(jié)果和聚焦位置，并基于所取得的距離測量結(jié)果和聚焦位 置之間的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
11. 一種由自聚焦裝置執(zhí)行的自聚焦方法，所述自聚焦裝置被配置為 利用到物體的距離信息和在圖像處理中獲得的評估值來自動調(diào)節(jié)對所述物 體的聚焦，所述自聚焦方法包括以下步驟利用在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 頻分量周期性地計算評估值；測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果；在移動聚焦透鏡的位置的同時操作來基于所述評估值和距離測量結(jié)果搜索所述評估值的峰值；在檢測到所述評估值的相對最大值之后，通過將所述聚焦透鏡返回到 與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計算所述評估值；當(dāng)所述評估值滿足規(guī)定條件時將所述距離測量結(jié)果和聚焦位置存儲在 存儲裝置中；在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時取得距 離測量結(jié)果和聚焦位置；以及 基于所取得的距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)系計算對從所述距離 測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
12. —種由自聚焦裝置執(zhí)行的自聚焦方法，所述自聚焦裝置被配置為 利用到物體的距離信息和在圖像處理中獲得的評估值來自動調(diào)節(jié)對所述物 體的聚焦，所述自聚焦方法包括以下步驟利用在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 頻分量周期性地計算評估值；測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果；在移動聚焦透鏡的位置的同時操作來基于所述評估值和距離測量結(jié)果搜索所述評估值的峰值；在檢測到所述評估值的相對最大值之后，通過將所述聚焦透鏡返回到 與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置來計算所述評估值；如果檢測到從所述控制單元發(fā)送的使能信號，則當(dāng)所述評估值滿足規(guī) 定條件時將所述距離測量結(jié)果和聚焦位置存儲在存儲裝置中；在所述聚焦位置和距離測量結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時取得距 離測量結(jié)果和聚焦位置；以及基于所取得的距離測量結(jié)果和聚焦位置之間的聯(lián)系計算對從所述距離 測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
13. —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物體圖像的 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；距離測量單元，其被配置為測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果； 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(qū)動器以驅(qū) 動聚焦透鏡的指令值，并利用所述評估值確定物體圖像是處于對焦還是失 焦?fàn)顟B(tài)；以及存儲裝置，其被配置為存儲距離測量結(jié)果和所述聚焦透鏡的位置，其中在所述控制單元在移動所述聚焦透鏡的位置的同時操作來搜索所述評 估值的峰值，并且檢測到所述評估值的相對最大值之后，所述控制單元將 所述聚焦透鏡返回到與檢測到所述相對最大值的點(diǎn)相對應(yīng)的位置，獲得由 所述評估值計算器計算的評估值，存儲所述聚焦位置、距離測量結(jié)果和關(guān) 于所述評估值是否滿足規(guī)定條件的判決結(jié)果，在所述距離測量結(jié)果、聚焦 位置和判決結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時取得距離測量結(jié)果、聚焦位 置和判決結(jié)果，并基于所取得的距離測量結(jié)果、聚焦位置和判決結(jié)果之間 的聯(lián)系計算對從所述距離測量單元輸出的距離測量結(jié)果的校正量。
全文摘要
公開了一種自聚焦裝置、圖像捕獲裝置和自聚焦方法。該自聚焦裝置包括評估值計算器、距離測量單元、控制單元和存儲裝置，其中評估值計算器利用在物體圖像的特定區(qū)域中的圖像信號的高頻分量周期性地計算評估值，距離測量單元測量到物體的距離并輸出距離測量結(jié)果，控制單元基于評估值輸出指令值并確定物體圖像是處于對焦還是失焦?fàn)顟B(tài)，存儲裝置存儲距離測量結(jié)果和透鏡位置。在該裝置中，在搜索到評估值的峰值后，控制單元將透鏡返回到檢測到相對最大值的位置，獲得評估值，在評估值滿足規(guī)定條件時存儲透鏡位置和距離測量結(jié)果，并在這些結(jié)果被存儲的次數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)目時取得距離測量結(jié)果和透鏡位置，并計算校正量。
文檔編號G02B7/00GK101098407SQ200710123239
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