專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像裝置，具備將聚焦透鏡自動(dòng)控制至最佳合焦位置的自動(dòng)聚焦功能，和能夠拍攝動(dòng)態(tài)范圍大的場(chǎng)景的寬動(dòng)態(tài)范圍功能。
背景技術(shù)：
作為本技術(shù)領(lǐng)域的背景技術(shù)，例如，專利文獻(xiàn)I中，以“在將多種曝光條件下拍攝I個(gè)被攝體而得到的多個(gè)畫面合成以生成寬動(dòng)態(tài)范圍的圖像時(shí)，以處于各種亮度區(qū)域的被攝體為對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制”為目的，公開了 “設(shè)置有焦點(diǎn)電壓選擇單元，其有選擇地輸出從曝光條件不同的多個(gè)圖像檢測(cè)出的多個(gè)焦點(diǎn)電壓，作為供自動(dòng)聚焦控制單元參照的焦點(diǎn)電壓，由此，能夠在以不同的曝光條件拍攝的各圖像中以適當(dāng)?shù)男盘?hào)電平下拍攝的各種被攝體為對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制。此外，還設(shè)置有使多個(gè)焦點(diǎn)電壓歸一化的單元，通過除去因曝光條件變化對(duì)聚焦點(diǎn)電壓造成的影響而能夠進(jìn)行不依賴于曝光條件的自動(dòng)聚焦控制”這一技術(shù)方案作為解決手段。此外，專利文獻(xiàn)2中，以“提供按高速視覺系統(tǒng)的幀率進(jìn)行響應(yīng)的變焦透鏡及其控制裝置”為目的，公開了“變焦透鏡10具有內(nèi)部填充了液體的收容體11。收容體11具有與致動(dòng)器14接觸以傳遞其振動(dòng)的壓力傳遞部15，和光的入射面和出射面上的兩個(gè)光透過部
12、12。在入射面和出射面的至少一方，設(shè)置有對(duì)從壓力傳遞部15經(jīng)液體施加的位移產(chǎn)生響應(yīng)、能夠在光軸方向上以凹凸方式位移的表面部分，表面部分的面積s與壓力傳遞部15的面積S的比(s/S)為規(guī)定值以下，通過使表面部分對(duì)致動(dòng)器14的位移產(chǎn)生響應(yīng)而發(fā)生位移，從而使焦距變化”這一技術(shù)方案作為解決手段。專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-323649號(hào)專利文獻(xiàn)2:W003/10263
發(fā)明內(nèi)容
使用數(shù)碼攝像機(jī)或靜物照相機(jī)進(jìn)行攝影時(shí)，在對(duì)象場(chǎng)景內(nèi)的明暗差非常大時(shí)，可能會(huì)在場(chǎng)景的一部分中傳感器的受光量不足而發(fā)生陰影細(xì)節(jié)損失(黑溢出)，或者傳感器的受光量飽和而發(fā)生高光細(xì)節(jié)損失(白溢出)的情況。作為解決它的手段之一,可以列舉一種被稱作所謂寬動(dòng)態(tài)范圍的方法，其切換曝光條件，分別拍攝以低照度下的被攝體為對(duì)象的高靈敏度(感光度)的攝像圖像，和以高照度下的被攝體為對(duì)象的低靈敏度的攝像圖像，將它們以特定的比率合成，由此生成動(dòng)態(tài)范圍寬的圖像。例如，用于高靈敏度攝像的曝光控制和用于低靈敏度攝像的曝光控制，分別基于由光學(xué)檢波電路從各攝像信號(hào)取得的亮度分布信息進(jìn)行，由此能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)膶拕?dòng)態(tài)范圍攝影。此時(shí)，在具有自動(dòng)檢測(cè)最佳焦距以對(duì)焦(合焦，聚焦)的自動(dòng)聚焦功能的攝像機(jī)中，因?yàn)楹铣芍惺褂玫母鲾z像圖像中主要的被攝體不同，所以如何對(duì)焦成為了問題。例如上述專利文獻(xiàn)I中，對(duì)于合成中使用的多個(gè)攝像圖像，分別求出表示合焦處于何種程度的評(píng)價(jià)值的焦點(diǎn)電壓，控制聚焦透鏡的位置以在焦點(diǎn)電壓高的攝像圖像中合焦。這樣，在現(xiàn)有的方法中，一般僅在多個(gè)攝像圖像中的某一個(gè)中合焦。因此，例如同時(shí)拍攝陰暗的室內(nèi)的近處的人物和明亮的室外的遠(yuǎn)方的人物的情況下，即使低照度下的被攝體和高照度下的被攝體雙方都是用戶想要觀看的被攝體，當(dāng)各被攝體與攝像機(jī)的距離相差較大時(shí)，僅在某一方的被攝體上合焦，另一方的被攝體會(huì)虛焦，存在辨認(rèn)性降低的問題。另一方面，近年來，能夠非常高速地合焦的聚焦透鏡的研究正逐漸發(fā)展、實(shí)用化。作為這樣的例子，可以列舉如專利文獻(xiàn)2中記載的液體透鏡，為了合焦而應(yīng)用液體的折射率，不需要使用電機(jī)進(jìn)行透鏡驅(qū)動(dòng)。由此，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次攝像的情況下，也能夠追蹤各次攝像進(jìn)行聚焦。本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種能夠擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的攝像裝置，生成影像整體中模糊較少的合成影像，提高辨認(rèn)性并提高圖像識(shí)別時(shí)的識(shí)別性能。對(duì)本申請(qǐng)中公開的發(fā)明中有代表性的概要進(jìn)行簡(jiǎn)單說明如下。(I) 一種攝像裝置，其特征在于，包括:具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元；控制上述攝像單元的曝光的曝光控制單元；聚焦控制單元，與在上述曝光控制單元的控制下上述攝像單元進(jìn)行的靈敏度不同的多次攝像相應(yīng)地，控制上述聚焦透鏡以使其焦距為按每個(gè)上述靈敏度預(yù)先設(shè)定的焦距；信號(hào)處理部，對(duì)在上述曝光控制單元的控制和上述聚焦控制單元的控制下由上述攝像單元攝像而得的信號(hào)進(jìn)行處理，生成靈敏度彼此不同的多個(gè)合焦圖像；和影像合成單元，將由上述信號(hào)處理部生成的靈敏度彼此不同的多個(gè)合焦圖像合成而輸出。(2) 一種攝像裝置，其特征在于，包括:具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元；曝光控制單元，控制該攝像單元的曝光，實(shí)現(xiàn)對(duì)于同一被攝體的靈敏度不同的多次攝像；攝像機(jī)信號(hào)處理單元，對(duì)該攝像單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理，生成影像信號(hào)、表示合焦的程度的聚焦評(píng)價(jià)值；影像合成單元，將該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所生成的靈敏度不同的多個(gè)影像信號(hào)合成而輸出；動(dòng)態(tài)范圍控制單元，對(duì)該曝光控制單元的曝光控制處理、該攝像機(jī)信號(hào)處理單元的攝像機(jī)信號(hào)處理和該影像合成單元的影像合成處理進(jìn)行控制；和聚焦控制單元，基于該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制該攝像單元的聚焦透鏡，對(duì)焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，該攝像機(jī)信號(hào)處理單元對(duì)于該攝像單元所輸出的靈敏度不同的多個(gè)攝像信號(hào)分別生成聚焦評(píng)價(jià)值，該聚焦控制單元對(duì)于同一靈敏度的攝像基于分別對(duì)應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)值來控制聚焦透鏡，該影像合成單元將靈敏度不同且已分別合焦的多個(gè)攝像信號(hào)合成而輸出。(3) 一種攝像裝置，其特征在于，包括:具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元；曝光控制單元，控制該攝像單元的曝光，實(shí)現(xiàn)對(duì)于同一被攝體的靈敏度不同的多次攝像；攝像機(jī)信號(hào)處理單元，對(duì)該攝像單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理，生成影像信號(hào)、表示合焦的程度的聚焦評(píng)價(jià)值；影像合成單元，將該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所生成的靈敏度不同的多個(gè)影像信號(hào)合成而輸出；和聚焦控制單元，基于該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制該攝像單元的聚焦透鏡，對(duì)焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，在該攝像單元對(duì)同一被攝體進(jìn)行靈敏度不同的多次攝像時(shí)，在各靈敏度下進(jìn)行同一靈敏度、不同焦距的多次攝像，該影像合成單元將靈敏度和焦距不同的所有影像信號(hào)合成而輸出。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種解決上述問題、能夠擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的攝像裝置，其生成影像整體中模糊較少的合成影像，提高辨認(rèn)性并提高圖像識(shí)別時(shí)的識(shí)別性能。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置的示意圖。圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置的聚焦控制處理的一例的圖。圖3是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的示意圖。圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的時(shí)序控制處理的一例的第一圖。圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的時(shí)序控制處理的一例的第二圖。圖6是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的聚焦控制信息記錄處理流程的一例的圖。圖7是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置的影像合成處理的一例的第一圖。圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置的影像合成處理的一例的第二圖。附圖標(biāo)記說明0101 攝像部0102 曝光控制部0103 攝像機(jī)信號(hào)處理部0104 影像合成部0105 聚焦控制部0106 動(dòng)態(tài)范圍控制部0201 位于室內(nèi)的攝像機(jī)0202 陰暗室內(nèi)的距離攝像機(jī)較近的人物0203 明亮室外的距離攝像機(jī)較遠(yuǎn)的人物0307 時(shí)序控制部0308 聚焦控制信息記錄部
具體實(shí)施例方式以下用

本發(fā)明的實(shí)施例。[實(shí)施例1]圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置的示意圖,0101表示攝像部,0102表示曝光控制部，0103表示攝像機(jī)信號(hào)處理部，0104表示影像合成部，0105表示聚焦控制部，0106表示動(dòng)態(tài)范圍控制部。圖1所示的攝像裝置中，攝像部0101適宜使用包括變焦透鏡和聚焦透鏡的透鏡組、光圈、快門、CXD或CMOS等感光元件、⑶S和AGC、AD轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，對(duì)感光元件接收到的光學(xué)像進(jìn)行光電變換，作為信號(hào)輸出。曝光控制部0102從后述的攝像機(jī)信號(hào)處理部0103取得實(shí)際的曝光量的評(píng)價(jià)值，從后述的動(dòng)態(tài)范圍控制部0106取得作為目標(biāo)的曝光量，控制光圈的孔徑大小、快門時(shí)間和AGC的增益量等以使實(shí)際的曝光量接近該目標(biāo)曝光量。此時(shí)，通過按每規(guī)定的時(shí)間切換目標(biāo)曝光量，能夠按每規(guī)定的時(shí)間以不同靈敏度攝像。于是，例如在某個(gè)曝光期間中以比通常更快的時(shí)間釋放快門(閉合快門)，在下一個(gè)曝光期間中以比通常更慢的時(shí)間釋放快門，通過依次進(jìn)行這樣的曝光控制，能夠分別進(jìn)行可優(yōu)先拍攝低照度下的被攝體像的高靈敏度攝像，和能夠優(yōu)先拍攝高照度下的被攝體像的低靈敏度攝像。為了易于說明，本實(shí)施例中提及進(jìn)行不同靈敏度的多次攝像的情況下，指的是這樣分別進(jìn)行以低照度下的被攝體為對(duì)象的高靈敏度攝像，和以高照度下的被攝體為對(duì)象的低靈敏度攝像。但是，這只是一例，并不一定是比通常更快的快門時(shí)間和比通常更慢的快門時(shí)間的組合，此外也能夠進(jìn)行在3個(gè)以上不同的靈敏度下按每個(gè)曝光期間切換進(jìn)行曝光控制的控制。此外，也可以按每個(gè)攝像期間交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像并將合成圖像作為動(dòng)態(tài)圖像連續(xù)輸出，也可以僅按特定的時(shí)序進(jìn)行不同的曝光控制。攝像機(jī)信號(hào)處理部0103對(duì)攝像部0101輸出的信號(hào)適當(dāng)進(jìn)行亮度信號(hào)與色彩信號(hào)的分離處理、亮度校正處理、伽馬處理、色差變換處理、白平衡校正處理和數(shù)碼變焦等各種數(shù)字信號(hào)處理，生成影像信號(hào)，輸出到合成處理部0104。進(jìn)行各信號(hào)處理時(shí)使用的系數(shù)，例如亮度校正量和伽馬特性等，可以使用預(yù)先設(shè)定并保存在EEPROM等中的值，也可以基于影像的亮度分布等各種信息改變控制值。此時(shí)，基于動(dòng)態(tài)范圍控制部0106輸出的控制信息，對(duì)于靈敏度不同的多個(gè)曝光影像，分別使用不同的系數(shù)，由此能夠?qū)Ω髌毓庥跋襁M(jìn)行適當(dāng)?shù)馁ゑR處理等信號(hào)處理。此外，攝像機(jī)信號(hào)處理部0103，對(duì)于攝像部0101輸出的信號(hào)，計(jì)算曝光量的評(píng)價(jià)值、亮度分布和聚焦評(píng)價(jià)值等各種統(tǒng)計(jì)信息，輸出到曝光控制部0102、動(dòng)態(tài)范圍控制部0106和聚焦控制部0105。此處，聚焦評(píng)價(jià)值指的是攝像影像中對(duì)焦至何種程度的評(píng)價(jià)值，例如能夠使用圖像整體或圖像的一部分區(qū)域內(nèi)的影像的高頻域成分的積分而獲得。越是合焦，被攝體越清晰，鄰接的像素之間的差值越大，所以圖像整體高頻域成分越多，聚焦評(píng)價(jià)值也越大。影像合成部0104,對(duì)于攝像機(jī)信號(hào)處理部0103輸出的影像信號(hào),基于動(dòng)態(tài)范圍控制部0106輸出的控制信息，對(duì)不同曝光期間的影像信號(hào)以規(guī)定的比率合成為合成影像，并輸出到未圖示的影像顯示部、記錄部、動(dòng)態(tài)圖像壓縮部和PC等。為了實(shí)現(xiàn)它，例如將某個(gè)曝光期間的影像信號(hào)保存在SDRAM等存儲(chǔ)器中，將其他曝光期間的影像信號(hào)與從存儲(chǔ)器讀出的之前的曝光期間的影像信號(hào)在加權(quán)后相加即可。通過反復(fù)該加法處理，能夠合成任意數(shù)量的靈敏度不同的影像信號(hào)，對(duì)于從低照度下的被攝體到高照度下的被攝體都能夠進(jìn)行在影像上都不發(fā)生灰度細(xì)節(jié)損失的攝像，實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍功能。此外，作為合成的方法，也可以不采用將不同曝光期間的影像信號(hào)加權(quán)相加的方法，而是采用按每個(gè)像素選擇使用哪一個(gè)曝光期間的影像信號(hào)的方法。此外，在不使用寬動(dòng)態(tài)范圍功能的情況下，也可以不進(jìn)行合成處理，而是直接輸出影像信號(hào)。聚焦控制部0105，基于攝像機(jī)信號(hào)處理部0103輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制聚焦透鏡的聚焦以成為攝像部0101要合焦的焦距。具體而言，例如，預(yù)先以大致相同的曝光期間變更聚焦進(jìn)行多次攝像，對(duì)得到的各聚焦評(píng)價(jià)值進(jìn)行比較，由此可知聚焦評(píng)價(jià)值較高的是合焦的方向。于是，使聚焦向聚焦評(píng)價(jià)值較高一方改變，并且與其他聚焦下拍攝時(shí)的聚焦評(píng)價(jià)值進(jìn)行比較，反復(fù)同樣的處理。通過反復(fù)該處理直到聚焦評(píng)價(jià)值達(dá)到峰值，就能夠?qū)ε臄z的被攝體實(shí)現(xiàn)最佳合焦。此處，作為聚焦控制的方法，例如如果是能夠通過利用步進(jìn)電機(jī)使透鏡位置與光軸平行地移動(dòng)而改變焦距的聚焦透鏡，則能夠通過施加脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)而使聚焦變更至規(guī)定的焦距，此外，如果是如專利文獻(xiàn)2所述的液體透鏡，則能夠通過施加電壓改變液體的折射率而使聚焦變更至規(guī)定的焦距。此外，聚焦控制部0105，在按照曝光控制部0102的控制由攝像部0101于不同的曝光期間進(jìn)行攝像時(shí)，對(duì)于各次攝像實(shí)施最佳的聚焦控制。即，在進(jìn)行高靈敏度攝像的情況下，預(yù)先以同一靈敏度進(jìn)行攝像作為前處理，基于由攝像機(jī)信號(hào)處理部0103對(duì)該攝像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理而算出的聚焦評(píng)價(jià)值，聚焦控制部0105推算在高靈敏度攝像時(shí)的最佳焦距。同樣對(duì)于低靈敏度攝像，也在前處理中推算低靈敏度攝像時(shí)的最佳焦距。由此，實(shí)際使用寬動(dòng)態(tài)范圍功能時(shí)，通過以與高靈敏度攝像和低靈敏度攝像分別對(duì)應(yīng)的焦距進(jìn)行攝像，即使在高靈敏度攝像中拍攝的被攝體和低靈敏度攝像中拍攝的被攝體的自攝像機(jī)的距離相差較大的情況下，也可以得到合焦在各被攝體上的清晰的影像。通過由影像合成部0104將其合成，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像整體模糊較少的、大景深的寬動(dòng)態(tài)范圍影像的生成。動(dòng)態(tài)范圍控制部0106，基于由攝像機(jī)信號(hào)處理部0103取得的影像的亮度分布信息和預(yù)先決定的控制目標(biāo)，以及經(jīng)未圖示的用戶界面輸入的用戶設(shè)定值等信息，決定靈敏度不同的多次攝像中各次的曝光控制部0102的曝光目標(biāo)、攝像機(jī)信號(hào)處理部0103的攝像機(jī)信號(hào)處理的信號(hào)處理系數(shù)和影像合成部0104的影像合成處理中的影像信號(hào)的合成比率等，作為控制信息輸出，以使得影像合成部0104能夠生成并輸出比攝像部0101輸出的攝像信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍更寬的影像。由此，在明暗強(qiáng)烈、照度差較大的場(chǎng)景中也能夠生成不會(huì)發(fā)生高光細(xì)節(jié)損失和陰影細(xì)節(jié)損失的寬動(dòng)態(tài)范圍的影像。其中，曝光控制部0102的曝光控制處理、攝像機(jī)信號(hào)處理部0103的攝像機(jī)信號(hào)處理、影像合成部0104的影像合成處理、聚焦控制部0105的聚焦控制處理、動(dòng)態(tài)范圍控制部0106的動(dòng)態(tài)范圍控制處理，通常由攝像機(jī)內(nèi)的微型計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)信號(hào)處理ISP和專用的LSI等進(jìn)打。圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置的聚焦控制處理的一例的圖。圖2所示的聚焦控制處理由聚焦控制部0105實(shí)施。圖2中，設(shè)想利用室內(nèi)的攝像機(jī)0201同時(shí)拍攝陰暗室內(nèi)的距離攝像機(jī)較近的人物0202和明亮室外的距離攝像機(jī)較遠(yuǎn)的人物0203的場(chǎng)景。圖2中，圖2 (a)是攝像部0101在高靈敏度攝像下得到的影像，圖2 (b)是攝像部0101在低靈敏度攝像下得到的影像，圖2 (c)是影像合成部0104中通過影像合成處理得到的合成影像，圖2 Cd)是假設(shè)高靈敏度攝像和低靈敏度攝像中使聚焦從近端移動(dòng)到遠(yuǎn)端時(shí)通過攝像機(jī)信號(hào)處理部0103得到的聚焦評(píng)價(jià)值的變化過程的示意圖。聚焦控制部0105在攝像部0101進(jìn)行高靈敏度攝像時(shí)，基于圖2 Cd)中實(shí)線表示的根據(jù)高靈敏度攝像影像得到的聚焦評(píng)價(jià)值進(jìn)行聚焦控制。高靈敏度攝像中，室外的被攝體會(huì)飽和而發(fā)生高光細(xì)節(jié)損失，所以在陰暗室內(nèi)的被攝體即人物0202上合焦時(shí)聚焦評(píng)價(jià)值最高，能夠獲得如圖2 (a)所示的可清晰地辨認(rèn)室內(nèi)的人物0202的攝像影像。同樣，在攝像部0101進(jìn)行低靈敏度攝像時(shí)，通過基于圖2 Cd)中虛線表示的根據(jù)低靈敏度攝像影像得到的聚焦評(píng)價(jià)值進(jìn)行聚焦控制，能夠獲得如圖2 (b)所示的可清晰地辨認(rèn)室外的人物0203的攝像影像。通過由影像合成部0104將高靈敏度攝像影像和低靈敏度攝像影像合成，可得到如圖2 (c)所示的在陰暗的、較近的室內(nèi)的被攝體和明亮的、較遠(yuǎn)的室外的被攝體雙方上合焦的影像。這樣，根據(jù)本實(shí)施例，在通過合成靈敏度不同的多個(gè)攝像圖像而實(shí)現(xiàn)的寬動(dòng)態(tài)范圍功能中，能夠擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，在明暗差強(qiáng)烈的場(chǎng)景的攝像中抑制陰影細(xì)節(jié)損失和高光細(xì)節(jié)損失的發(fā)生，并且取得在陰暗區(qū)域中的被攝體和明亮區(qū)域中的被攝體雙方上合焦的清晰的影像，能夠提高辨認(rèn)性。[實(shí)施例2]圖3是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的示意圖，圖3中0101是攝像部，0102是曝光控制部，0103是攝像機(jī)信號(hào)處理部，0104是影像合成部，0105是聚焦控制部，0106是動(dòng)態(tài)范圍控制部，0307是時(shí)序控制部,0308是聚焦控制信息記錄部，與圖1所示的表示本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置的示意圖相比，增加了時(shí)序控制部0307、聚焦控制信息記錄部0308。以下對(duì)于與本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像裝置同樣的結(jié)構(gòu)適當(dāng)省略說明。圖3所示的攝像裝置中，時(shí)序控制部0307控制曝光控制部0102的曝光控制處理的時(shí)序、攝像機(jī)信號(hào)處理部0103的攝像機(jī)信號(hào)處理的時(shí)序、影像合成部0104的影像合成處理的時(shí)序、聚焦控制部0105的聚焦控制處理的實(shí)施時(shí)序。例如，在為了實(shí)時(shí)進(jìn)行使用寬動(dòng)態(tài)范圍功能的動(dòng)態(tài)圖像攝像，而使攝像部0101交替進(jìn)行聞靈敏度攝像和低靈敏度攝像并由影像合成部0104輸出合成影像的情況下，聚焦控制部0105進(jìn)行時(shí)序控制，以使得面向高靈敏度攝像的曝光控制處理、攝像機(jī)信號(hào)處理、影像合成處理和聚焦控制處理，與面向低靈敏度攝像的曝光控制處理、攝像機(jī)信號(hào)處理、影像合成處理和聚焦控制處理分別同步地正確動(dòng)作。時(shí)序控制部0307中的時(shí)序控制處理的詳情將使用圖4在后文中敘述。聚焦控制信息記錄部0308，具備EEPROM或RAM等記錄介質(zhì)，從聚焦控制部0105取得聚焦控制部0105控制攝像部0101的聚焦時(shí)使用的控制信息——例如攝像部0101的焦距信息、從攝像機(jī)信號(hào)處理部0103得到的聚焦評(píng)價(jià)值信息、或者基于聚焦評(píng)價(jià)值信息進(jìn)行運(yùn)算時(shí)的運(yùn)算過程的值等，將其寫入記錄介質(zhì)，或者從記錄介質(zhì)中讀出并輸出到聚焦控制部0105。聚焦控制部0105在使攝像部0101交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況下，當(dāng)通過I次聚焦控制處理不能夠控制聚焦至最佳合焦時(shí)，先暫時(shí)將控制信息輸出到聚焦控制信息記錄部0308，在下一個(gè)控制時(shí)序中從聚焦控制信息記錄部0308取得上次的控制信息繼續(xù)處理。由此，即使在攝像部0101交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況下，也能夠分別連續(xù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木劢箍刂铺幚?。使用聚焦控制信息記錄?308的聚焦控制信息記錄處理的詳情將基于圖6在后文中敘述。由此，在實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像攝像時(shí)，也能夠在高靈敏度攝像和低靈敏度攝像中分別進(jìn)行最佳的合焦，得到影像整體模糊較少的動(dòng)態(tài)范圍較寬的影像。圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的時(shí)序控制處理的一例的第一圖。圖4所示的時(shí)序控制處理由時(shí)序控制部0307實(shí)施。圖4的橫軸表示時(shí)間的經(jīng)過，在I縱列中記載每單位時(shí)間進(jìn)行的傳感器驅(qū)動(dòng)和攝像機(jī)信號(hào)處理。例如，如果是以每秒30幀動(dòng)作的攝像機(jī)，則分配給I縱列的處理的時(shí)間相當(dāng)于約33.3毫秒。另外，本圖是為了說明而簡(jiǎn)化的示意圖，實(shí)際的控制中也可以跨I縱列即跨幀進(jìn)行處理。本圖所示的例子中，設(shè)想攝像部0101交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像，A表示面向高靈敏度攝像的控制，B表示面向低靈敏度攝像的控制。此處，在進(jìn)行高靈敏度攝像的曝光的時(shí)刻n，實(shí)施面向高靈敏度攝像的聚焦和曝光，在通過曝光得到的攝像信號(hào)被輸入到攝像機(jī)信號(hào)處理部0103的時(shí)刻n+1，分別由攝像機(jī)信號(hào)處理部0103實(shí)施面向高靈敏度攝像信號(hào)的攝像機(jī)信號(hào)處理，由影像合成部0104實(shí)施面向高靈敏度攝像信號(hào)的影像合成處理。同樣地，在時(shí)刻n+1，實(shí)施面向低靈敏度攝像的聚焦和曝光，在時(shí)刻n+2，實(shí)施面向低靈敏度攝像的攝像機(jī)信號(hào)處理和影像合成處理。這樣的處理例如能夠通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)，即時(shí)序控制部0307具有值會(huì)因內(nèi)部經(jīng)過規(guī)定時(shí)間或來自外部的計(jì)時(shí)器中斷而變化的循環(huán)計(jì)數(shù)器，參照計(jì)數(shù)器控制各處理的實(shí)施時(shí)序。由此，在攝像部OlOl交替進(jìn)行聞靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)分別進(jìn)行適當(dāng)?shù)木劢箍刂频膶拕?dòng)態(tài)范圍。圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的時(shí)序控制處理的一例的第二圖。圖5所示的時(shí)序控制處理由時(shí)序控制部0307實(shí)施。圖4所示的時(shí)序控制處理中，以幀單位控制各模塊進(jìn)行的處理，但也能夠進(jìn)一步在幀內(nèi)控制進(jìn)行處理的時(shí)序。圖5是表示攝像部0101進(jìn)行聚焦的時(shí)序和進(jìn)行曝光的時(shí)序的示意圖，表示了攝像部0101交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況的例子。此處，箭頭表示的曝光期間由傳感器的同步信號(hào)和0102輸出的快門時(shí)間的設(shè)定而唯一地確定。于是，時(shí)序控制部0307決定聚焦控制部0105進(jìn)行聚焦控制的時(shí)序，以使聚焦在攝像部0101沒有進(jìn)行曝光的圖中虛線所示的期間內(nèi)完成。由此，攝像部0101能夠在開始曝光前完成聚焦，所以能夠抑制因?yàn)槠毓馄陂g內(nèi)焦距變化而發(fā)生的影像模糊。其中，在不存在不進(jìn)行曝光的期間的傳感器，例如采用滾動(dòng)快門跨幀按每一行依次進(jìn)行曝光的CMOS傳感器等情況下，例如以對(duì)畫面上端或下端的線進(jìn)行曝光的期間為重心進(jìn)行聚焦的方式?jīng)Q定聚焦控制的時(shí)序即可。該情況下，在畫面端部存在影像有若干模糊的可能性，但能夠抑制拍攝主要被攝體的畫面中央附近的影像模糊。另外，使用時(shí)序控制部0307，時(shí)序控制處理不限于此處所示的實(shí)施例，能夠進(jìn)行各種變更。圖6是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像裝置的聚焦控制信息記錄處理流程的一例的圖。圖6所示的聚焦控制信息記錄處理由聚焦控制部0105和聚焦控制信息記錄部0308實(shí)施。圖6所示的聚焦控制信息記錄處理流程中，在ST0601中，聚焦控制部0105從聚焦控制信息記錄部0308取得當(dāng)前的曝光狀態(tài)所示的上次控制時(shí)的焦距信息和聚焦評(píng)價(jià)值。例如，在攝像部0101交替進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況下，如果當(dāng)前的聚焦控制部0105控制的對(duì)象是面向高靈敏度攝像的聚焦，則取得上次進(jìn)行面向高靈敏度攝像的聚焦控制時(shí)使用的已記錄的焦距信息和聚焦評(píng)價(jià)值。當(dāng)前的聚焦控制部0105所控制的對(duì)象是否面向高靈敏度攝像，能夠基于時(shí)序控制部0307輸出的時(shí)序控制信息來判定。在ST0602中，聚焦控制部0105從攝像機(jī)信號(hào)處理部0105取得對(duì)高靈敏度攝像信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理運(yùn)算而得的最新的聚焦評(píng)價(jià)值。在ST0603中，聚焦控制部0105基于上次高靈敏度攝像時(shí)的焦距信息和聚焦評(píng)價(jià)值以及最新的高靈敏度攝像時(shí)的聚焦評(píng)價(jià)值，決定攝像部0101下一次進(jìn)行高靈敏度攝像時(shí)的焦距，以該焦距為目標(biāo)實(shí)施聚焦控制。在ST0604中，聚焦控制部0105在聚焦控制信息記錄部0308中記錄ST0603中決定的最新的面向高靈敏度攝像的焦距信息，和ST0602中取得的最新的面向高靈敏度攝像的聚焦評(píng)價(jià)值。聚焦控制信息記錄部0308通過在記錄介質(zhì)內(nèi)的不同區(qū)域記錄面向高靈敏度攝像的焦距信息和聚焦評(píng)價(jià)值，以及面向低靈敏度攝像的焦距信息和聚焦評(píng)價(jià)值，而在按幀交替進(jìn)行面向高靈敏度攝像的聚焦控制和面向低靈敏度攝像的聚焦控制的情況下，也能夠持續(xù)實(shí)施獨(dú)立的聚焦控制處理。這樣，根據(jù)本實(shí)施例，在通過合成靈敏度不同的多個(gè)攝像圖像而實(shí)現(xiàn)的寬動(dòng)態(tài)范圍功能中，即使在實(shí)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像攝像的情況下，也能夠擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，在明暗差強(qiáng)烈的場(chǎng)景的攝像中抑制陰影細(xì)節(jié)損失和高光細(xì)節(jié)損失的發(fā)生，取得在陰暗區(qū)域的被攝體和明亮區(qū)域的被攝體雙方上合焦的清晰的影像，提高辨認(rèn)性。[實(shí)施例3]
使用圖1說明本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置。本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)與圖1相同，但本實(shí)施例中，攝像部0101進(jìn)行靈敏度不同的多次攝像時(shí)，不是在每種靈敏度的攝像中唯一地合焦，而是在各靈敏度的攝像中分別改變聚焦進(jìn)一步進(jìn)行多次攝像。即，實(shí)施組合了多個(gè)靈敏度與多個(gè)焦距的多次攝像。作為多個(gè)焦距的決定方法，例如在攝像部0101進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像的情況下，聚焦控制部0105分別檢測(cè)高靈敏度攝像和低靈敏度攝像時(shí)的合焦位置，在高靈敏度攝像的合焦位置分別進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像，且在低靈敏度攝像的合焦位置分別進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像，共計(jì)攝像4次即可。此外，也可以預(yù)先確定若干個(gè)焦距，在各焦距上分別進(jìn)行高靈敏度攝像和低靈敏度攝像。影像合成部0104對(duì)靈敏度和焦距不同的多個(gè)影像分別進(jìn)行聚焦合成處理和用于擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的影像合成處理，由此能夠取得景深和動(dòng)態(tài)范圍雙方都得到提高的辨認(rèn)性聞的影像。圖7是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置的影像合成處理的一例的第一圖。圖7所示的影像合成處理由影像合成部0104實(shí)施。圖7中，影像A、B、C、D表示分別對(duì)同一被攝體以不同的靈敏度和聚焦攝像而得的影像。影像合成部0104首先對(duì)靈敏度相同、焦距不同的影像，即本例中的影像A與B、影像C與D分別使用聚焦合成處理進(jìn)行合成處理。作為聚焦合成處理，例如使用這樣的方式，即按影像的每個(gè)小區(qū)域分別檢測(cè)不同焦距的影像的邊緣成分，采用邊緣成分較大的影像信號(hào)作為合成后的影像信號(hào)。由此，能夠在不同焦距的多個(gè)影像之間以拼接合焦區(qū)域的方式進(jìn)行合成，生成影像整體模糊較少的影像。此外，也可以不僅檢測(cè)邊緣成分，也檢測(cè)小區(qū)域內(nèi)的亮度分布和亮度水平，由此優(yōu)先檢測(cè)影像內(nèi)發(fā)生高光細(xì)節(jié)損失和陰影細(xì)節(jié)損失的區(qū)域附近的模糊，采用模糊較少的影像信號(hào)。對(duì)于這樣得到的進(jìn)行了各靈敏度下的聚焦合成處理后的合成影像，進(jìn)一步進(jìn)行用于擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的影像合成處理。由此，能夠取得景深和動(dòng)態(tài)范圍雙方得到提高的辨認(rèn)性高的影像。此外，影像合成的順序不限定于本例，作為別的例子，也可以先對(duì)以相同焦距攝像的影像A與C、影像B與D分別進(jìn)行用于擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的影像合成處理，對(duì)于得到的合成影像進(jìn)行聚焦合成處理。圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像裝置的影像合成處理的一例的第二圖。圖8中，設(shè)想用室內(nèi)的攝像機(jī)同時(shí)拍攝陰暗室內(nèi)的距離攝像機(jī)較近的人物和賞葉植物，和明亮室外的距離攝像機(jī)較遠(yuǎn)的人物的場(chǎng)景。圖8 (a)是高靈敏度且合焦在室內(nèi)的被攝體上拍攝的圖像，相當(dāng)于圖7的影像A，圖8 (b)是低靈敏度且合焦在室外的被攝體上拍攝的影像，相當(dāng)于圖7的影像D，圖8 (c)是僅對(duì)圖8 (a)所示的影像A和圖8 (b)所示的影像D合成而得的合成影像，圖8 Cd)是高靈敏度且合焦在室外的被攝體上拍攝的影像，相當(dāng)于圖7的影像B，圖8 (e)是低靈敏度且合焦在室內(nèi)的被攝體上拍攝的影像，相當(dāng)于圖7的影像C，圖8 (f)是合成影像A至影像D這所有4個(gè)影像而得的合成影像。圖8 (b)所示的影像D中，在發(fā)生陰影細(xì)節(jié)損失的邊界附近，作為近處被攝體的室內(nèi)的賞葉植物沒有合焦，模糊擴(kuò)大。因此，僅對(duì)影像A和影像D合成的情況下，如圖8 (c)所示會(huì)成為在沒有合焦而模糊擴(kuò)大的賞葉植物上重疊合焦的賞葉植物的情況，成為不自然的影像。另一方面，之前圖8 Ce)所示的影像C中，因?yàn)樵诘挽`敏度攝像下合焦在室內(nèi)的被攝體上，所以即使在發(fā)生陰影細(xì)節(jié)損失的邊界附近，室內(nèi)的賞葉植物也沒有發(fā)生模糊。于是，預(yù)先對(duì)影像C和影像D通過聚焦合成處理進(jìn)行合成處理，能夠抑制發(fā)生陰影細(xì)節(jié)損失的邊界附近的室內(nèi)賞葉植物的模糊和室外被攝體的模糊，并且通過與高靈敏度影像進(jìn)行用于擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍的合成處理，能夠得到如圖8 (f )所示圖像整體不發(fā)生模糊的自然的影像。這樣，根據(jù)本實(shí)施例，通過合成使靈敏度和焦距組合的不同的多個(gè)攝像圖像，能夠擴(kuò)大景深和動(dòng)態(tài)范圍，并且取得自然的影像，能夠提高辨認(rèn)性。此外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施例，包括各種變形例。例如，上述實(shí)施例是為了易于理解地說明本發(fā)明而詳細(xì)說明的，并不限定于必須具備說明的所有結(jié)構(gòu)。此外，能夠?qū)⒛硞€(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的一部分置換為其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，或者在某個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)上添加其他實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠用于民用、監(jiān)視、車載、移動(dòng)電話和業(yè)務(wù)用的數(shù)碼攝像機(jī)和靜物照相機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征在于，包括: 具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元； 控制所述攝像單元的曝光的曝光控制單元； 聚焦控制單元，與在所述曝光控制單元的控制下所述攝像單元進(jìn)行的靈敏度不同的多次攝像相應(yīng)地，控制所述聚焦透鏡以使其焦距為按每個(gè)所述靈敏度預(yù)先設(shè)定的焦距； 信號(hào)處理部，對(duì)在所述曝光控制單元的控制和所述聚焦控制單元的控制下由所述攝像單元攝像而得的信號(hào)進(jìn)行處理，生成靈敏度彼此不同的多個(gè)合焦圖像；和 影像合成單元，將由所述信號(hào)處理部生成的靈敏度彼此不同的多個(gè)合焦圖像合成而輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于: 所述信號(hào)處理部，對(duì)由所述攝像單元攝像而得的信號(hào)進(jìn)行處理，生成與靈敏度彼此不同的多個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)值， 所述聚焦控制單元，基于由所述信號(hào)處理部生成的聚焦評(píng)價(jià)值，按每個(gè)所述靈敏度預(yù)先設(shè)定焦距。
3.如權(quán)利要求1或2所述的攝像裝置，其特征在于: 還包括時(shí)序控制單元，對(duì)所述曝光控制單元的曝光控制時(shí)序、所述信號(hào)處理單元的信號(hào)處理時(shí)序、所述影像合成單元的合成時(shí)序和所述聚焦控制單元的控制時(shí)序進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求1或2所述的攝像裝置，其特征在于: 所述聚焦控制單元進(jìn)行控制，使得在所述攝像單元沒有進(jìn)行曝光的期間中所述攝像單元進(jìn)行聚焦動(dòng)作。
5.一種攝像裝置，其特征在于，包括: 具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元； 曝光控制單元，控制該攝像單元的曝光，實(shí)現(xiàn)對(duì)于同一被攝體的靈敏度不同的多次攝像； 攝像機(jī)信號(hào)處理單元，對(duì)該攝像單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理，生成影像信號(hào)、表示合焦的程度的聚焦評(píng)價(jià)值； 影像合成單元，將該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所生成的靈敏度不同的多個(gè)影像信號(hào)合成而輸出； 動(dòng)態(tài)范圍控制單元，對(duì)該曝光控制單元的曝光控制處理、該攝像機(jī)信號(hào)處理單元的攝像機(jī)信號(hào)處理和該影像合成單元的影像合成處理進(jìn)行控制；和 聚焦控制單元，基于該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制該攝像單元的聚焦透鏡，對(duì)焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中， 該攝像機(jī)信號(hào)處理單元對(duì)于該攝像單元所輸出的靈敏度不同的多個(gè)攝像信號(hào)分別生成聚焦評(píng)價(jià)值，該聚焦控制單元對(duì)于同一靈敏度的攝像基于分別對(duì)應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)值來控制聚焦透鏡，該影像合成單元將靈敏度不同且已分別合焦的多個(gè)攝像信號(hào)合成而輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其特征在于: 還包括時(shí)序控制單元，對(duì)所述曝光控制單元的曝光控制時(shí)序、所述攝像機(jī)信號(hào)處理單元的信號(hào)處理時(shí)序、所述影像合成單元的影像信號(hào)的合成時(shí)序和所述聚焦控制單元的聚焦透鏡的控制時(shí)序進(jìn)行控制，該時(shí)序控制單元對(duì)各控制時(shí)序進(jìn)行控制，以使所述攝像機(jī)信號(hào)處理單元對(duì)于所述攝像單元所輸出的靈敏度不同的多個(gè)攝像信號(hào)分別生成聚焦評(píng)價(jià)值，所述聚焦控制單元對(duì)于同一靈敏度的攝像使用分別對(duì)應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)值來控制聚焦透鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于: 還包括聚焦控制信息記錄單元，寫入和讀出用于所述聚焦控制單元進(jìn)行聚焦控制的控制信息， 所述聚焦控制單元，在基于所述時(shí)序控制單元所控制的時(shí)序?qū)λ鰯z像裝置的靈敏度不同的多次攝像中的聚焦進(jìn)行控制時(shí)，從該聚焦控制信息記錄單元讀出過去的同一靈敏度的攝像中的控制信息將其用于所述攝像單元的聚焦控制，并將該靈敏度的攝像中的最新的控制信息寫入該聚焦控制信息記錄單元。
8.如權(quán)利要求5 7中任意一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于: 所述聚焦控制單元進(jìn)行控制，使得僅在所述攝像單元沒有進(jìn)行曝光的期間中所述攝像單元進(jìn)行聚焦動(dòng)作。
9.一種攝像裝置，其特征在于，包括: 具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元； 曝光控制單元，控制該攝像單元的曝光，實(shí)現(xiàn)對(duì)于同一被攝體的靈敏度不同的多次攝像； 攝像機(jī)信號(hào)處理單元，對(duì)該攝像單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理，生成影像信號(hào)、表示合焦的程度的聚焦評(píng)價(jià)值； 影像合成單元，將該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所生成的靈敏度不同的多個(gè)影像信號(hào)合成而輸出；和 聚焦控制單元，基于該攝像機(jī)信號(hào)處理單元所輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制該攝像單元的聚焦透鏡，對(duì)焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中， 在該攝像單元對(duì)同一被攝體進(jìn)行靈敏度不同的多次攝像時(shí)，在各靈敏度下進(jìn)行同一靈敏度、不同焦距的多次攝像，該影像合成單元將靈敏度和焦距不同的所有影像信號(hào)合成而輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置，包括具有焦距可變的聚焦透鏡的攝像單元；曝光控制單元，控制攝像單元的曝光，實(shí)現(xiàn)對(duì)于同一被攝體的靈敏度不同的多次攝像；攝像機(jī)信號(hào)處理單元，對(duì)攝像單元所輸出的信號(hào)進(jìn)行攝像機(jī)信號(hào)處理，生成影像信號(hào)、表示合焦的程度的聚焦評(píng)價(jià)值；影像合成單元，將攝像機(jī)信號(hào)處理單元所生成的靈敏度不同的多個(gè)影像信號(hào)合成而輸出；和聚焦控制單元，基于攝像機(jī)信號(hào)處理單元所輸出的聚焦評(píng)價(jià)值控制該攝像單元的聚焦透鏡，對(duì)焦距進(jìn)行調(diào)節(jié)，攝像機(jī)信號(hào)處理單元對(duì)于該攝像單元所輸出的靈敏度不同的多個(gè)攝像信號(hào)分別生成聚焦評(píng)價(jià)值，聚焦控制單元對(duì)攝像單元的靈敏度不同的多次攝像基于分別對(duì)應(yīng)的聚焦評(píng)價(jià)值控制聚焦透鏡。
文檔編號(hào)G03B13/36GK103108133SQ20121028473
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者廣岡慎一郎, 齋寬知, 大淵麻莉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所