專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)聚焦控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置例如與攝像機(jī)結(jié)合的視頻磁帶錄像機(jī)(下面所稱(chēng)的“Camcoder”)的自動(dòng)聚焦控制技術(shù)，尤其是用于防止自動(dòng)聚焦控制中的錯(cuò)誤操作的技術(shù)。
圖11示出了像Camcoder(與攝像機(jī)結(jié)合的視頻磁帶錄像機(jī))那樣的攝像裝置的自動(dòng)聚焦控制裝置的一個(gè)實(shí)例。在圖11中，來(lái)自物體(未示出)的光由聚焦透鏡1聚焦在CCD圖像傳感裝置3上以便在CCD圖像傳感裝置3上形成物體的圖像。落在CCD圖像傳感裝置3上的光通量由光圈2調(diào)整到適當(dāng)值。CCD圖像傳感裝置3把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)然后向取樣/保持和AGC(自動(dòng)增益控制)電路4傳送。在取樣/保持和AGC電路4中，消除視頻信號(hào)中的雜波并把視頻信號(hào)的信號(hào)電壓調(diào)整到適當(dāng)值。然后由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。以數(shù)字形式轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)在攝像機(jī)信號(hào)處理電路6中受到像Y/C分離、反差校正等那樣的攝像機(jī)信號(hào)處理。攝像機(jī)信號(hào)處理電路6的輸出信號(hào)傳送到錄像/再現(xiàn)電路(未示出)并受到錄像/再現(xiàn)處理。攝像機(jī)信號(hào)處理電路6從視頻信號(hào)中提取亮度信號(hào)并把該亮度信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7。
如圖12所示，自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7包括一個(gè)高通濾波器71，用于通過(guò)亮度信號(hào)的高頻分量(或帶通濾波器)；一個(gè)整流電路72，用于對(duì)濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行整流；一個(gè)選通電路73，用于在測(cè)距框。
上述第一部件可以是檢測(cè)部件，它通過(guò)把聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置與預(yù)定測(cè)距框的位置的比較來(lái)檢測(cè)測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置。該第一部件也可以是這樣的檢測(cè)部件，它通過(guò)若干不同的測(cè)距框中各頻率分量之間的相互比較檢測(cè)測(cè)距框的周緣區(qū)域內(nèi)是否存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置。
上述的第二部件可以改變預(yù)定測(cè)距框的尺寸和位置。
本發(fā)明另一方面提供了自動(dòng)聚焦控制方法，該方法是從拍攝物體圖像而得到的視頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生聚焦信號(hào)，該方法的特征是當(dāng)檢測(cè)到預(yù)定測(cè)距框的周緣區(qū)域內(nèi)存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置時(shí)，改變預(yù)定的測(cè)距框。
在本發(fā)明的自動(dòng)聚焦控制裝置和方法中，如果從拍攝物體圖像得到的視頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生的聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置被認(rèn)為處在預(yù)定測(cè)距框的周緣區(qū)域中，則改變測(cè)距框的位置或尺寸以防止自動(dòng)聚焦控制的錯(cuò)誤操作。
圖1是根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明自動(dòng)聚焦控制裝置基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是說(shuō)明圖1所示的自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)的實(shí)例的方框圖；圖3是說(shuō)明圖2所示自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路工作的原理圖；圖4是說(shuō)明圖1中的控制微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行過(guò)程的流程圖；圖5是說(shuō)明測(cè)距框變化的例子的示意圖；圖6是通過(guò)具有不同尺寸的若干測(cè)距框的各聚焦信號(hào)之間相互比較確定測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)檢測(cè)位置的原理的示意圖；圖7是說(shuō)明作為聚焦位置函數(shù)的涉及圖6中所示框a和框b的聚距框內(nèi)從整流電路72的輸出信號(hào)中提取亮度信號(hào)，該提取的亮度信號(hào)用于自動(dòng)聚焦工作；和一個(gè)檢測(cè)電路74，用于在選通電路73的輸出信號(hào)的范圍內(nèi)檢測(cè)高頻分量的最大值，從而產(chǎn)生聚焦信號(hào)。
圖13示出了由自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7產(chǎn)生的作為聚焦位置函數(shù)的光學(xué)聚焦信號(hào)。如圖13所示，在最佳聚焦位置上，聚焦信號(hào)電平有一個(gè)峰值。
參照?qǐng)D11，自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7產(chǎn)生的聚焦信號(hào)傳送到控制微計(jì)算機(jī)8?？刂莆⒂?jì)算機(jī)8把電機(jī)控制信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9以便從引起聚焦信號(hào)電平增加的方向移動(dòng)聚焦透鏡。響應(yīng)電機(jī)控制信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)電機(jī)10以致電機(jī)以電機(jī)控制信號(hào)指定的速度以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。即，在電路中形成閉合環(huán)以便聚焦透鏡1被移到聚焦信號(hào)電平為峰值的位置。在上述自動(dòng)聚焦控制技術(shù)中，其技術(shù)內(nèi)容是尋找聚焦信號(hào)的峰值，所以這種技術(shù)稱(chēng)作爬坡控制。
然而在上述爬坡(hill-Climbing)控制中，當(dāng)測(cè)距框內(nèi)的物體對(duì)比度相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，如果在測(cè)距框外存在具有高對(duì)比度的物體，則存在不能正確控制聚焦的某些可能性。上述問(wèn)題將參照?qǐng)D14至圖16祥細(xì)描述。
圖14示出了三種不同的聚焦?fàn)顟B(tài)最佳聚焦?fàn)顟B(tài)；中度散焦?fàn)顟B(tài)；和嚴(yán)重散焦?fàn)顟B(tài)。在圖4中，測(cè)距框外邊呈現(xiàn)的物A具有比測(cè)框內(nèi)呈現(xiàn)的物體B高的對(duì)比度。在圖14(1)所示的最佳聚焦?fàn)顟B(tài)中，物體A完全在距離測(cè)量框的外邊，物體B完全在測(cè)距框的里邊。在圖14(2)所示的中度散焦?fàn)顟B(tài)中，物體A的外形變得模糊，模糊圖像(模糊的圓)的一部分與距離測(cè)量框的邊緣接觸。在圖14(3)所示的嚴(yán)重散焦?fàn)顟B(tài)中，物體A模糊圖像的一部分進(jìn)入了測(cè)距框。
在不考慮攝像裝置的情況下如果物體A和B相等，則涉及物體A和B的聚焦信號(hào)隨圖15所示的聚焦透鏡的位置而變化。在這種情況中，測(cè)距框內(nèi)的聚焦信號(hào)變成圖16所示的形狀。
由于聚焦信號(hào)要?dú)w于測(cè)距框內(nèi)具有最強(qiáng)對(duì)比度的檢測(cè)部分，所以物體A的邊緣在嚴(yán)重散焦?fàn)顟B(tài)(3)或中度散焦?fàn)顟B(tài)(2)中被檢測(cè)。然而，與物體A關(guān)的聚焦信號(hào)隨著聚焦?fàn)顟B(tài)從中度散焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)入最佳狀態(tài)而突然下降，這樣物體A的邊緣就到了測(cè)距框的外邊。最后檢測(cè)到物體B的邊緣和把聚焦信號(hào)歸于物體B。所以，當(dāng)位于測(cè)距框外邊的物體A的模糊邊緣離開(kāi)測(cè)距框時(shí)聚焦信號(hào)就有了峰值。這意味著在中度散信狀態(tài)(2)和對(duì)應(yīng)于被錯(cuò)誤認(rèn)為最佳聚焦位置的地點(diǎn)，聚焦信號(hào)具有峰值。因此，不能達(dá)到真正的最佳聚焦位置。
如上所述，在傳統(tǒng)的自動(dòng)聚?？刂萍夹g(shù)中即通過(guò)尋找聚焦信號(hào)的峰值執(zhí)行聚焦控制操作的技術(shù)中，如果測(cè)距框內(nèi)的物體對(duì)比度相當(dāng)?shù)秃腿绻跍y(cè)距框外邊存在具有強(qiáng)對(duì)比度的物體，則由于在散焦?fàn)顟B(tài)中圖像擴(kuò)展的原因使位于測(cè)距框外邊的物體模糊邊緣部分可以部分地進(jìn)入測(cè)距框，這樣就不可能達(dá)到正確聚焦?fàn)顟B(tài)。
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供自動(dòng)控制聚焦的方法和裝置，它甚至在具有強(qiáng)對(duì)比度的物體靠近測(cè)距框出現(xiàn)時(shí)也能夠得到正確的聚焦?fàn)顟B(tài)。
本發(fā)明一方面提供自動(dòng)聚焦控制裝置，該裝置從拍攝物體圖像獲得的視頻信號(hào)預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生聚焦信號(hào)，該裝置包括第一部件，用于檢測(cè)在預(yù)定測(cè)距框周緣區(qū)域中存在的聚焦信號(hào)檢測(cè)位置；和第二部件，用于響應(yīng)第一部件的輸出信號(hào)改變預(yù)定測(cè)焦信號(hào)的曲線圖；圖8是通過(guò)不同位置上若干測(cè)距框的各聚焦信號(hào)之間相互比較確定測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)檢測(cè)位置的原理的示意圖；圖9是說(shuō)明自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的方框圖；圖10是說(shuō)明控制微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行過(guò)程的另一實(shí)例的流程圖；圖11是說(shuō)明傳統(tǒng)的自動(dòng)聚焦控制裝置基本結(jié)構(gòu)的方框圖；圖12是說(shuō)明傳統(tǒng)的自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13是說(shuō)明作為聚焦位置函數(shù)的傳統(tǒng)自動(dòng)聚焦控制裝置產(chǎn)生的聚焦信號(hào)實(shí)例的曲線圖；圖14是說(shuō)明三種不同聚焦?fàn)顟B(tài)即最佳聚焦?fàn)顟B(tài)、中度散焦?fàn)顟B(tài)和嚴(yán)重散焦?fàn)顟B(tài)中的物體和測(cè)距框的示意圖；圖15是說(shuō)明作為聚焦位置函數(shù)的涉及物體A和B的聚焦信號(hào)的曲線圖；圖16是說(shuō)明作為聚焦位置函數(shù)的測(cè)距框內(nèi)聚焦信號(hào)的曲線圖。
下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例參照有關(guān)的


本發(fā)明。尤其是根據(jù)下列條目進(jìn)行說(shuō)明。
1.本發(fā)明的自動(dòng)聚焦控制裝置的基本結(jié)構(gòu)。
2.用于檢測(cè)測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)檢測(cè)位置的部件。
2.1基于聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置與測(cè)距框的位置比較的檢測(cè)。
2.2基于若干不同測(cè)距框的各聚焦信號(hào)間比較的檢測(cè)。
1.本發(fā)明的自動(dòng)聚焦控制裝置的基本結(jié)構(gòu)。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明自動(dòng)聚焦控制裝置的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。在該圖中，與圖11中相同的元件或部件用相同的參考標(biāo)號(hào)(數(shù)字)表示。
本發(fā)明的自動(dòng)聚焦控制裝置包括一個(gè)用于聚焦來(lái)自物體(未示出)的光的聚焦透鏡1；一個(gè)光圈2，用于調(diào)整從聚焦透鏡射出的光通量；一個(gè)CCD圖像傳感裝置3，用于把通過(guò)光圈2的光形成的物體的圖像轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)；一個(gè)采樣/保持和AGC電路4，用于消除CCD圖像傳感器3輸出的視頻信號(hào)中的雜波并調(diào)整視頻信號(hào)的電平；一個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5，用于把采樣/保持和AGC電路4的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；和一個(gè)攝像機(jī)信號(hào)處理電路6，用于根據(jù)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5輸出的數(shù)字信號(hào)完成如Y/C分離和圖像(灰度)校正那樣的信號(hào)處理。
本發(fā)明的聚焦控制裝置進(jìn)一步包括一個(gè)自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′，用于從攝像機(jī)信號(hào)處理電路6提取的發(fā)光信號(hào)中產(chǎn)生用于自動(dòng)聚焦控制操作的聚焦信號(hào)，一個(gè)控制微型計(jì)算機(jī)，它把電機(jī)控制信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9以便以導(dǎo)致自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路輸出的聚焦信號(hào)電平增加的方向驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡，它還把測(cè)距框控制信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′以便認(rèn)為測(cè)距框的周緣區(qū)域中存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置時(shí)控制測(cè)距框的位置和尺寸；一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9，用于響應(yīng)從控制微型計(jì)算機(jī)8′接收的電機(jī)控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)10；一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)的電機(jī)10，用于移動(dòng)聚焦透鏡1；和一個(gè)到攝像機(jī)信號(hào)處理電路6和自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′去的例如14MHz頻率的時(shí)鐘信號(hào)CL。
下面說(shuō)明圖1所示裝置的工作過(guò)程，在圖1中，來(lái)自物體(未顯示)的光由聚焦透鏡1再通過(guò)光圈2在CCD圖像傳感裝置3上聚焦以致在CCD圖像傳感裝置上形成物體的光學(xué)圖像，其中落在CCD圖像傳感裝置3上的光通量由光圈2調(diào)整到適當(dāng)值。CCD圖像傳感裝置3把光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成隨后傳送到采樣/保持和AGC電路4的視頻信號(hào)。在采樣/保持和AGC電路4中，從視頻信號(hào)中消除雜波和把視頻信號(hào)的信號(hào)電平調(diào)整到適當(dāng)值。然后由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5把視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的視頻信號(hào)在攝像機(jī)信號(hào)處理電路6中受到像Y/C分離，圖像校正那樣的攝像機(jī)信號(hào)處理。攝像機(jī)信號(hào)處理電路6的輸出信號(hào)傳送到錄像/再現(xiàn)電路(未示出)并受到錄像/再現(xiàn)處理。攝像機(jī)信號(hào)處理電路6從視頻信號(hào)中提取亮度信號(hào)并把該亮度信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′。
自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′從攝像機(jī)信號(hào)處理電路6提供的亮度信號(hào)和垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、和定時(shí)產(chǎn)生器11產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CL為基礎(chǔ)產(chǎn)生聚焦信號(hào)，并把總的聚焦信號(hào)傳送到控制微型計(jì)算機(jī)8′?？刂莆⑿陀?jì)算機(jī)8′產(chǎn)生電機(jī)控制信號(hào)并把該信號(hào)傳送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9以便在導(dǎo)致聚焦信號(hào)增加的方向移動(dòng)聚焦透鏡1。響應(yīng)該電機(jī)控制信號(hào)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)電機(jī)10以致電機(jī)10的電機(jī)控制信號(hào)指定的速度和方向旋轉(zhuǎn)。此外，控制微型計(jì)算機(jī)8′確定測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置。如果是，那么控制微型計(jì)算機(jī)8′把測(cè)距框控制信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′以便改變測(cè)距框的位置或尺寸(后面將詳細(xì)說(shuō)明)。
2.用于檢測(cè)測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置的部件。
本發(fā)明提供了兩種不同的部件，用于檢測(cè)測(cè)距框的周緣區(qū)域中是否存在聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置。在第一種部件中，通過(guò)聚焦信號(hào)檢測(cè)位置與測(cè)距框的位置比較完成檢測(cè)。在另一種部件中，檢測(cè)若干不同測(cè)距框的各聚焦信號(hào)進(jìn)行相互比較。下面詳細(xì)說(shuō)明這兩種部件。
2.1基于聚焦信號(hào)檢測(cè)位置與測(cè)距框的位置之間的比較的檢測(cè)。
圖2是說(shuō)明自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′的結(jié)構(gòu)的方框圖。在該圖中，與圖12中相同的元件或部件用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
如圖2所示，自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′包括一個(gè)用于通過(guò)亮度信號(hào)高頻分量的高通濾波器71(或帶通濾波器)；一個(gè)校正電路72，用于校正濾波器71的輸出信號(hào)；一個(gè)選通電路73′，用于從校正電路72的輸出信號(hào)中提取測(cè)距框內(nèi)的亮度信號(hào)，它根據(jù)提取的亮度信號(hào)完成自動(dòng)聚焦工作；和一個(gè)檢測(cè)電路74′，用于檢測(cè)選通電路73′的輸出信號(hào)頻帶(范圍)內(nèi)的高頻分量最大值從而產(chǎn)生聚焦信號(hào)，和用于在檢測(cè)上述聚焦信號(hào)的某一時(shí)刻保持由水平位置計(jì)數(shù)器75和垂直位置計(jì)數(shù)目76(稍后將要描述)算出的數(shù)值，其中選通電路73′連接控制微型計(jì)算機(jī)8′以便選通電路73′可以接收指定測(cè)距框位置和尺寸的控制信號(hào)。如果控制微型計(jì)算機(jī)確定聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置處于測(cè)距框的周緣區(qū)域中，那么控制微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)以改變測(cè)距框的位置和尺寸，因而防止了自動(dòng)聚焦控制的錯(cuò)誤工作(下面將詳細(xì)說(shuō)明)。
自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′進(jìn)一步包括一個(gè)水平位置計(jì)數(shù)器75，由從時(shí)鐘產(chǎn)生器送到該計(jì)數(shù)器的每一次時(shí)鐘信號(hào)CL增加其計(jì)數(shù)值并由送到水平位置計(jì)數(shù)器75上的每一次水平同步信號(hào)HD清零；和一個(gè)垂直位置計(jì)數(shù)器76，由水平同步信號(hào)HD增加其計(jì)數(shù)值并由送到垂直位置計(jì)數(shù)器76的每一次垂直同步信號(hào)VD清零。垂直位置計(jì)數(shù)器76的計(jì)數(shù)值作為計(jì)數(shù)1被傳送到檢測(cè)電路74′，水平位置計(jì)數(shù)器75的計(jì)數(shù)值作為計(jì)數(shù)2被傳送到檢測(cè)電路74′。
參照?qǐng)D3，在下面說(shuō)明圖2所示的自動(dòng)聚集檢測(cè)電路7′的工作過(guò)程。圖3(1)說(shuō)明了圖像區(qū)域、測(cè)距框、計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)2中的關(guān)系。如果假定圖3(2)所示的亮度信號(hào)被送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路，則自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路響應(yīng)如下。在這個(gè)具體實(shí)例中，鄰近測(cè)距框左邊的位置上存在具有強(qiáng)對(duì)比度的一個(gè)物體，鄰近測(cè)距框右邊的位置上存在具有低對(duì)比度的另一個(gè)物體。
高通濾波器(或帶通濾波器)71從提供給自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路的亮度信號(hào)中提取高頻分量。圖3(3)示出了該提取的高頻分量。高頻分量由整流電路72整流，如圖3(4)所示。響應(yīng)圖3(5)所示的選通信號(hào)提取AF測(cè)距框中的整流信號(hào)。檢測(cè)電路74′檢測(cè)測(cè)距框中的信號(hào)最大值并輸出作為聚焦信號(hào)的合成值。
水平位置計(jì)數(shù)器75每次接收水平同步信號(hào)HD，該水平同步位置計(jì)數(shù)器75就開(kāi)始計(jì)算時(shí)鐘產(chǎn)生器以約14MHz頻率提供的時(shí)鐘信號(hào)并把該計(jì)數(shù)值“計(jì)數(shù)2”傳送到檢測(cè)電路74′。同樣，垂直位置計(jì)數(shù)器76每次接收到垂直同步信號(hào)VD，該垂直位置計(jì)數(shù)器76就開(kāi)始算出時(shí)鐘產(chǎn)生器11提供的水平同步信號(hào)HD并把該計(jì)數(shù)值“計(jì)數(shù)1”傳送到檢測(cè)電路74′。
另一方面，當(dāng)每一次修改整形電路72輸出信號(hào)的最大值時(shí)，檢測(cè)電路74′就鎖住計(jì)數(shù)1和計(jì)數(shù)2。所以，檢測(cè)電路74′保持每一范圍內(nèi)的聚焦信號(hào)電平，和保持在檢測(cè)上述聚焦信號(hào)電平時(shí)的某一時(shí)刻給出的計(jì)數(shù)1和計(jì)數(shù)2的值。聚焦信號(hào)電平和計(jì)數(shù)1、計(jì)數(shù)2的值被傳送到控制微型計(jì)算機(jī)8′。
參照?qǐng)D4，下面說(shuō)明控制微型計(jì)算機(jī)8′的執(zhí)行過(guò)程。首先，控制微型計(jì)算機(jī)8′比較從自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′接收的計(jì)數(shù)1和計(jì)數(shù)2的值，即，聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置與測(cè)距框的位置比較(步驟S1)。如果計(jì)數(shù)1和計(jì)數(shù)2數(shù)值的至少一個(gè)表明檢測(cè)位置處在測(cè)距框的周緣區(qū)域內(nèi)(即，如果步驟S2判定為Yes)，則控制微型計(jì)算機(jī)8′把控制信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′的選通電路73′以改變測(cè)距框的位置或尺寸(步驟S3)。然后終止操作。另一方面，如果計(jì)數(shù)1和計(jì)數(shù)2的值都沒(méi)有表明檢測(cè)位置處在測(cè)距框的周緣區(qū)域中(即，如果步驟S2判定為no)，則終止程序而不再執(zhí)行任何進(jìn)一步的操作。
圖5示出了在測(cè)距框的周緣區(qū)域中檢測(cè)聚焦信號(hào)時(shí)構(gòu)成的測(cè)距框的變化的實(shí)例。在圖5中，物體A具有相對(duì)高的對(duì)比度，物體B具有相對(duì)低的對(duì)比度。
在圖5(1)中，測(cè)距框被擴(kuò)展以便物體A被完全包含在測(cè)距框中。如果物體A完全被包含在測(cè)距框中，那么在從散焦?fàn)顟B(tài)到最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的調(diào)整聚焦的過(guò)程期間物體A就不再?gòu)臏y(cè)距框中離開(kāi)。因此，聚焦信號(hào)總是體現(xiàn)關(guān)系物體A和B的聚焦?fàn)顟B(tài)，這樣，就能確定走向最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的方向。
在圖5(2)的情況中，測(cè)距框的尺寸被減小以致物體A完全處于測(cè)距框的外邊，測(cè)距框尺寸減小后，在聚焦工作期間物體A不再進(jìn)入測(cè)距框中。因此，聚焦信號(hào)總是體現(xiàn)與物體B有關(guān)的聚焦?fàn)顟B(tài)，這樣，就能夠確定走向最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的正確方向。
在圖5(3)的情況中，測(cè)距框的位置被改變以致物體A不能進(jìn)入測(cè)距框。在這種情況中，與圖5(2)的情況一樣也能夠確定走向最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的正確方向。
本發(fā)明如上所述，當(dāng)在測(cè)距框的周緣區(qū)域檢測(cè)聚焦信號(hào)時(shí)，就改變測(cè)距框的位置和尺寸以便確定走向最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的正確方向。
2.2基于若干不同的測(cè)距框的各聚焦信號(hào)之間比較的檢測(cè)。
圖6是通過(guò)具有不同尺寸的若干測(cè)距框的各聚焦信號(hào)之間相互比較來(lái)確定聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置是否處在測(cè)距框的周緣區(qū)域中的原理的示意圖。在該具體實(shí)例中，主測(cè)距框由框a表示，具有尺寸稍大于框a的附加測(cè)距框由框“b”表示。在圖6的情況中，有兩個(gè)物體具有高對(duì)比度的物體A；和具有低對(duì)比度的物體B。
圖7示出了作為聚焦位置的函數(shù)的涉及框a和b的聚焦信號(hào)。由于框b的尺寸稍大于框a，在與物體A的邊緣從框a離去的透鏡位置不同的透鏡位置上物體A的邊緣從框b離去。換句話說(shuō)，在透鏡位置比突然改變涉及聚焦信號(hào)的透鏡位置稍微靠近最佳聚焦位置(在聚焦位置中)上，涉及框b的聚焦信號(hào)突然改變。
在物體A既不離開(kāi)也不進(jìn)入框的范圍中(3)和(2)之間和(2)和(1)之間)，涉及框a和框b的聚焦信號(hào)在彼此相同的位置被檢測(cè)，這樣就得到了框a和框b的聚焦信號(hào)。在這個(gè)范圍內(nèi)，使用傳統(tǒng)的自動(dòng)聚焦控制技術(shù)就能夠確定走向最佳聚焦?fàn)顟B(tài)的正確方向。
另一方面，在物體A進(jìn)入或離開(kāi)框的范圍內(nèi)((2)和(2)之間)，框a和框b之間的聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置中就有了差值。此外，在這個(gè)范圍內(nèi)聚焦信號(hào)變化非常突然。因此，在框a和框b之間的聚焦信號(hào)中有明顯的差值。換句話說(shuō)，當(dāng)框a和框b之間的聚焦信號(hào)內(nèi)有明顯的差值時(shí)，就能夠斷定聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置處在測(cè)距框的周緣區(qū)域中。
如果檢測(cè)出框a和b之間的聚焦信號(hào)的差值，就改變測(cè)距框的位置或尺寸以確定走向最佳聚焦位置的正確方向(如圖5所示的情況)。
盡管在圖6所示的具體實(shí)例中使用了具有彼此尺寸稍微不同的兩個(gè)框，但也可以使用圖8所示的在稍微不同的位置上定位的具有相同尺寸的兩個(gè)框。此外，通過(guò)對(duì)每個(gè)范圍或每個(gè)圖像框改變信號(hào)測(cè)距框的位置或尺寸和對(duì)與測(cè)距框的位置或尺寸的變化周期同步的聚焦信號(hào)進(jìn)行同步檢測(cè)這樣的手段，也能夠檢測(cè)物體進(jìn)入或離開(kāi)框的變化情況。如果在比較中使用了大量的框，則檢測(cè)可靠性就能進(jìn)一步改善。
圖9是說(shuō)明自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路7′的結(jié)構(gòu)方框圖。在圖9中，與圖2相同或相應(yīng)的元件由相同的參考標(biāo)號(hào)表示。
如圖9所示，自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路包括一個(gè)高通濾波器7，用于通過(guò)發(fā)光信號(hào)的高頻分量(或帶通濾波器)；一個(gè)整流電路72，用于對(duì)濾波器71的輸出信號(hào)進(jìn)行整流；一個(gè)第一選通電路73-1和一個(gè)第二選通電路73-2，用于在測(cè)距框a和b內(nèi)提取整流電路72輸出信號(hào)中的亮度信號(hào)；和一個(gè)第一檢測(cè)電路74-1和第二檢測(cè)電路74-2，用于在測(cè)距框a和b內(nèi)檢測(cè)第一選通電路73-1和第二選通電路73-2輸出信號(hào)中高頻分量最大值，由此產(chǎn)生第一聚焦信號(hào)和第二聚焦信號(hào)，其中，第一選通電路73-1和第二選通電路73-2與控制微型計(jì)算機(jī)8′連接以便它們可以接收設(shè)置測(cè)距框尺寸或位置的測(cè)距框控制信號(hào)。
下面，結(jié)合圖10說(shuō)明控制微型計(jì)算機(jī)操作流程。首先，自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路接收的第一和第二聚焦信號(hào)電平進(jìn)行相互比較(步驟S11)。如果第一和第二聚焦信號(hào)電平之間的差值比預(yù)定值大(即，如果步驟S12判定為Yes)，則控制微型計(jì)算機(jī)8′把控制信號(hào)傳送到自動(dòng)聚焦電路的第一選通電路73-1和第二選通電路73-2以改變各測(cè)距框的位置和尺寸(步驟S13)，然而終止程序。另一方面，如果第一和第二聚焦信號(hào)電平之間的差值比預(yù)定值小(也就是，如果步驟S2判定為no)，則終止程序而不再執(zhí)行任何進(jìn)一步的操作。
如上面詳細(xì)說(shuō)明那樣，在本發(fā)明中，如果從代表物體圖像的視頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生的聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置被認(rèn)為處在預(yù)定的測(cè)距框的周緣區(qū)域中，則改變測(cè)距框的位置和尺寸以便防止自動(dòng)聚焦控制的錯(cuò)誤工作。因此，在聚焦工作期間，甚至當(dāng)具有高對(duì)比度的物體進(jìn)入或離開(kāi)測(cè)距框時(shí)，本發(fā)明也能獲得正確的聚焦?fàn)顟B(tài)。
權(quán)利要求
1.一種從拍攝物體圖像獲得的視頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生聚焦信號(hào)的自動(dòng)聚焦控制裝置，該裝置包括第一部件，用于檢測(cè)聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置是否處于預(yù)定的測(cè)距框的周緣區(qū)域中；和第二部件，用于響應(yīng)第一部件的檢測(cè)輸出來(lái)改變預(yù)定的測(cè)距框。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第一部件通過(guò)聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置與預(yù)定的測(cè)距框的位置的比較來(lái)檢測(cè)聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置是否處在測(cè)距框周緣區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第一部件通過(guò)若干不同的測(cè)距框內(nèi)的各頻率分量相互比較來(lái)檢測(cè)聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置是否處在測(cè)距框的周緣區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第一部件比較具有不同尺寸的兩個(gè)測(cè)距框內(nèi)的各頻率分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第一部件比較在不同位置上定位的兩個(gè)測(cè)距框內(nèi)的各頻率分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第二部件改變預(yù)定測(cè)距框的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦控制裝置，其特征在于第二部件改變預(yù)定測(cè)距框的位置。
8.一種從拍攝物體的圖像獲得的視頻信號(hào)的預(yù)定頻率分量中產(chǎn)生聚焦信號(hào)的自動(dòng)聚焦控制方法，該方法的特征在于當(dāng)檢測(cè)到聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置處在預(yù)定測(cè)距框的周緣區(qū)域中時(shí)，改變上述的預(yù)定測(cè)距框。
全文摘要
本發(fā)明的自動(dòng)聚焦控制方法和裝置在聚焦工作期間甚至當(dāng)具有高對(duì)比度的物體進(jìn)入或離開(kāi)測(cè)距框時(shí)也能夠正確地控制聚焦?？刂莆⑿陀?jì)算機(jī)監(jiān)視自動(dòng)聚焦檢測(cè)電路產(chǎn)生的聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置。如果控制微型計(jì)算機(jī)判定聚焦信號(hào)的檢測(cè)位置處在測(cè)距框的周緣區(qū)域中，則控制微型計(jì)算機(jī)輸出測(cè)距框控制信號(hào)去改變測(cè)距框的位置和尺寸以便具有高對(duì)比度的物體不再進(jìn)入或離開(kāi)測(cè)距框。
文檔編號(hào)G03B13/36GK1145478SQ9611079
公開(kāi)日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1996年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者川口直樹(shù), 中村真?zhèn)?申請(qǐng)人:索尼公司