專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)聚焦裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于成像設(shè)備的自動(dòng)聚焦裝置和方法、及其程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
諸如攝像機(jī)和數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的成像設(shè)備已配備有自動(dòng)聚焦在主體上的任意自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)。自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)使用在成像幀(取景器的視野)中提供的特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量，而計(jì)算聚焦估計(jì)值，并驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭，以便給出最大聚焦估計(jì)值(參見(jiàn)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第H10-213736號(hào))。由此，如果在成像幀的中心上設(shè)置這樣的特定區(qū)域之后進(jìn)行成像，并固定成像幀的組成(composition)，以將主體置于成像幀的中心，則有可能在聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦(in-focus)位置相符時(shí)自動(dòng)地聚焦在主體上。

發(fā)明內(nèi)容
如果在成像幀中提供的特定區(qū)域中存在兩個(gè)主體、且進(jìn)行自動(dòng)聚焦操作以對(duì)所述主體中的任一個(gè)聚焦，則也許不能容易地切換自動(dòng)聚焦操作，以對(duì)特定區(qū)域中的另一個(gè)主體聚焦。
例如，如圖1A所示，如果成像設(shè)備90對(duì)主體人OB1和背景樹(shù)OB2同時(shí)成像，則特定區(qū)域包括主體人OB1和背景樹(shù)OB2。當(dāng)在此情形下成像設(shè)備90對(duì)樹(shù)OB2聚焦時(shí)，即使在自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)嘗試對(duì)人OB1聚焦時(shí)，也可能基于任何“后焦點(diǎn)”而不能容易地自動(dòng)對(duì)人OB1聚焦。注意，后焦點(diǎn)意味著被聚焦的主要主體未被對(duì)焦(out of focus)，而背景被對(duì)焦。
也就是說(shuō)，如圖1A所示，如果成像設(shè)備90對(duì)主體人OB1和背景樹(shù)OB2同時(shí)成像，那么，如圖1B所示，聚焦估計(jì)值指示它們?cè)谂c人OB1的位置FPob1和樹(shù)OB2的位置FPob2相對(duì)應(yīng)的聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置上的最大值。在自動(dòng)聚焦操作中，通過(guò)控制聚焦鏡頭的位置，而進(jìn)行自動(dòng)聚焦調(diào)節(jié)，以便可給出最大聚焦估計(jì)值。因此，當(dāng)將聚焦鏡頭從聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置FPt朝向位置FPob1而驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于聚焦估計(jì)值減小，所以，可能確定聚焦鏡頭的焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)了其對(duì)焦位置，由此導(dǎo)致聚焦鏡頭的反向驅(qū)動(dòng)。由此，這未能將聚焦鏡頭從聚焦鏡頭的焦點(diǎn)位置FPt朝向位置FPob1驅(qū)動(dòng)。
如果鏡頭在自動(dòng)聚焦操作的開(kāi)始處擺動(dòng)，并且曾經(jīng)確定了對(duì)焦位置為鏡頭的焦點(diǎn)位置FPob2，那么，例如，執(zhí)行自動(dòng)聚焦控制，以將位置FPob2保持為對(duì)焦位置。這也未能自動(dòng)地將對(duì)焦位置從位置FPob2切換到位置FPob1。作為其結(jié)果，如圖1C所示，保持出現(xiàn)近處人OB1的模糊圖像(通過(guò)遠(yuǎn)處的樹(shù)的對(duì)焦圖像)，由此，缺乏對(duì)“后焦點(diǎn)”的問(wèn)題的任何解決方案。如果曾經(jīng)確定了對(duì)焦位置為鏡頭的焦點(diǎn)的位置FPob1，即出現(xiàn)近處人OB1的對(duì)焦圖像，則也許不可能從這樣的情形得到解除。
因此，期望提供這樣的自動(dòng)聚焦裝置和方法、及其程序產(chǎn)品，其可根據(jù)自動(dòng)聚焦裝置已經(jīng)對(duì)另一個(gè)主體聚焦的情形，而自動(dòng)地對(duì)期望主體聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)聚焦裝置，其具有鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，其驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元，其檢測(cè)鏡頭的焦點(diǎn)位置。該裝置還具有距離測(cè)量傳感器，其測(cè)量到主體的距離；以及控制單元，其執(zhí)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)檢測(cè)單元檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于由焦點(diǎn)檢測(cè)單元檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換。
隨后，控制單元基于切換確定的結(jié)果，而重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種自動(dòng)聚焦方法。該方法包括焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，用于檢測(cè)鏡頭的焦點(diǎn)位置；距離測(cè)量步驟，用于測(cè)量到主體的距離；以及主體切換確定步驟，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測(cè)步驟中檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及在距離測(cè)量步驟中測(cè)量的測(cè)量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換。該方法還包括聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行以上自動(dòng)聚焦方法。
在本發(fā)明的任意實(shí)施例中，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足重新啟動(dòng)條件(如使用在圖像幀中提供的第一特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量的任意聚焦估計(jì)值的變化、以及計(jì)算在圖像幀中提供的第二特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的亮度分量值的任意亮度積分值的變化)，以停止聚焦操作，則可基于由焦點(diǎn)檢測(cè)單元檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而進(jìn)行對(duì)主體聚焦的切換的任意確定。
如果基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果的、對(duì)焦位置和鏡頭的焦點(diǎn)位置之間的差超過(guò)用于切換的確定的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長(zhǎng)，則確定已切換了要對(duì)焦的主體。隨后，重新啟動(dòng)聚焦操作?；诰嚯x測(cè)量傳感器的新測(cè)量的距離結(jié)果，而使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。
由此，根據(jù)本發(fā)明的任意實(shí)施例，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止曾經(jīng)的聚焦操作，則可基于鏡頭的焦點(diǎn)位置、以及距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而進(jìn)行對(duì)主體聚焦的切換的確定。隨后，聚焦操作基于對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)，以基于距離測(cè)量傳感器的新測(cè)量的距離結(jié)果，使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符。因此，在另一個(gè)主體被對(duì)焦時(shí)，通過(guò)測(cè)量直到期望主體的距離的距離測(cè)量傳感器，而進(jìn)行聚焦操作。如果是這樣，那么，當(dāng)確定已切換了要對(duì)焦的主體時(shí)，可基于距離測(cè)量傳感器的新測(cè)量的距離結(jié)果，而使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符，由此，允許自動(dòng)地對(duì)期望主體對(duì)焦。
此說(shuō)明書(shū)的結(jié)束部分特別指出并直接要求了本發(fā)明的主體的權(quán)利。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)參照附圖來(lái)讀取本說(shuō)明書(shū)的剩余部分，而最佳地理解本發(fā)明的操作方法和組織、以及其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和目的，附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元素。


圖1A至1C是用于圖解根據(jù)相關(guān)技術(shù)的自動(dòng)聚焦操作的圖；圖2是用于示出根據(jù)本發(fā)明的攝像機(jī)的實(shí)施例的配置的框圖；
圖3是用于示出聚焦估計(jì)值計(jì)算單元的配置的框圖；圖4是用于示出估計(jì)窗的大小的圖；圖5是示出用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖6是示出用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的水平和垂直方向積分方案的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖7是示出用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置的框圖；圖8是用于示出攝像機(jī)的自動(dòng)聚焦操作的流程圖；圖9是用于示出鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖；圖10是用于說(shuō)明使用測(cè)量距離結(jié)果的自動(dòng)聚焦操作的圖；圖11A至11C是用于圖解后聚焦求解(back-focus-solving)操作的圖；以及圖12是用于示出另一個(gè)自動(dòng)聚焦操作的流程圖；具體實(shí)施方式
下面將通過(guò)參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖2示出了具有自動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)的例如攝像機(jī)10的成像設(shè)備的總體配置。
攝像機(jī)10的鏡頭塊20由成像鏡頭、檢測(cè)成像鏡頭的位置的鏡頭位置檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)成像鏡頭的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元等組成。注意，在圖2中示出的鏡頭塊20中，作為成像鏡頭，圖解了用于將主體的圖像聚焦在成像元件的成像表面上的聚焦鏡頭21、以及用于利用聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向的確定而使其焦點(diǎn)的位置與對(duì)焦位置相符的擺動(dòng)鏡頭22。
對(duì)于聚焦鏡頭21，提供了檢測(cè)聚焦鏡頭21的位置的鏡頭位置檢測(cè)單元21a，即，檢測(cè)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置的焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元；以及驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21沿其光軸移動(dòng)鏡頭位置的鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b。
類(lèi)似地，對(duì)于擺動(dòng)鏡頭21，提供了檢測(cè)擺動(dòng)鏡頭22的位置的鏡頭位置檢測(cè)單元22a；以及鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b，其驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22沿其光軸移動(dòng)鏡頭位置，以便執(zhí)行任意適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)。
鏡頭塊20具有光圈23，用來(lái)控制入射光量。對(duì)于光圈23，還提供了檢測(cè)光圈23的口徑的打開(kāi)級(jí)別的光圈位置檢測(cè)單元23a；以及光圈驅(qū)動(dòng)單元23b，其驅(qū)動(dòng)光圈23，使其被打開(kāi)或關(guān)閉。
鏡頭塊控制單元51分別從鏡頭位置檢測(cè)單元21a接收指示聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置的檢測(cè)信號(hào)RSf，從鏡頭位置檢測(cè)單元22a接收指示擺動(dòng)量的檢測(cè)信號(hào)RSw，從光圈位置檢測(cè)單元23a接收指示光圈23的口徑的打開(kāi)級(jí)別的檢測(cè)信號(hào)RSi。鏡頭塊控制單元51連接到用于設(shè)置自動(dòng)聚焦操作模式、并開(kāi)始自動(dòng)聚焦操作的用戶(hù)接口55。根據(jù)用戶(hù)接口55的用戶(hù)操控，鏡頭塊控制單元51可接收任意操控信號(hào)PSL。鏡頭塊控制單元51還可具有未示出的存儲(chǔ)單元，其由只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等構(gòu)成。存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)有關(guān)聚焦鏡頭21和擺動(dòng)鏡頭22中的每個(gè)的焦距的數(shù)據(jù)和有關(guān)口徑比的數(shù)據(jù)、以及有關(guān)制造商的名稱(chēng)和鏡頭塊的系列號(hào)的任意信息等。
鏡頭塊控制單元51基于所存儲(chǔ)的信息、檢測(cè)信號(hào)RSf、RSw和RSi、以及操控信號(hào)PSL和從將在后面描述的相機(jī)塊控制單元52接收的聚焦控制信號(hào)CTf和擺動(dòng)控制信號(hào)CTw，而生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw。鏡頭塊控制單元51還將所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf提供到鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b，以驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，由此允許期望的主體處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。另外，鏡頭塊控制單元51還將所生成的鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDw提供到鏡頭驅(qū)動(dòng)單元22b，以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22，由此允許檢測(cè)到聚焦鏡頭21的對(duì)焦位置的方向。鏡頭塊控制單元51還生成光圈控制信號(hào)RDi，并將其提供到光圈驅(qū)動(dòng)單元23b，由此允許控制光圈23的口徑的打開(kāi)級(jí)別。
相機(jī)塊30中的分色棱鏡31將來(lái)自鏡頭塊20的入射光分離為三基色紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)，并分別將其R分量提供到圖像拾取裝置32R，將其G分量提供到圖像拾取裝置32G，并將其B分量提供到圖像拾取裝置32B。
圖像拾取裝置32R通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而生成與R分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SR，并將其提供到預(yù)放大器33R。圖像拾取裝置32G通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而生成與G分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SG，并將其提供到預(yù)放大器33G。圖像拾取裝置32B通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而生成與B分量相對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)SB，并將其提供到預(yù)放大器33B。
預(yù)放大器33R放大圖像信號(hào)SR的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲(reset noise)，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SR提供到A/D轉(zhuǎn)換器34R。A/D轉(zhuǎn)換器34R接收?qǐng)D像信號(hào)SR，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DRa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)放大器33G放大圖像信號(hào)SG的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SG提供到A/D轉(zhuǎn)換器34G。A/D轉(zhuǎn)換器34G接收?qǐng)D像信號(hào)SG，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DGa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)放大器33B放大圖像信號(hào)SB的電平，對(duì)其執(zhí)行相關(guān)雙采樣，以減小任何復(fù)位噪聲，并將減小了噪聲的圖像信號(hào)SB提供到A/D轉(zhuǎn)換器34B。A/D轉(zhuǎn)換器34B接收?qǐng)D像信號(hào)SB，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)DBa，并將其提供到預(yù)處理單元35。
預(yù)處理單元35接收?qǐng)D像信號(hào)DRa、DGa和DBa，以調(diào)節(jié)它們的增益，并執(zhí)行黑電平的穩(wěn)定化、以及其動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)節(jié)等，生成圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，并將由此生成的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb提供到信號(hào)處理單元36、以及聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。
信號(hào)處理單元36接收?qǐng)D像信號(hào)DRb、DGb和DBb，以對(duì)它們執(zhí)行各種信號(hào)處理，由此生成圖像輸出信號(hào)DVout。例如，執(zhí)行用于壓縮具有超過(guò)設(shè)置電平(set level)的電平的圖像信號(hào)的拐點(diǎn)補(bǔ)償(knee compensation)、用于根據(jù)各種任意設(shè)置伽瑪曲線(xiàn)而校正圖像信號(hào)的電平的伽瑪校正、以及用于將圖像信號(hào)的電平限制為處于設(shè)置區(qū)域中的白和黑限幅(clipping)。信號(hào)處理單元36還執(zhí)行邊緣增強(qiáng)處理、線(xiàn)性矩陣處理、用于生成具有期望格式的圖像輸出信號(hào)DVout的編碼處理等。
聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37基于從預(yù)放大器35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，而生成亮度信號(hào)DY，并使用亮度信號(hào)DY計(jì)算任意聚焦估計(jì)值ID。隨后，聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37將聚焦估計(jì)值ID提供到相機(jī)塊控制單元52。
圖3示出了聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37的配置。聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37具有亮度信號(hào)生成電路371，用于基于圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，而生成亮度信號(hào)DY；聚焦估計(jì)值生成電路372-ID0至372-ID13，用于生成將在后面描述的14種聚焦估計(jì)值ID0至ID13；以及接口電路373，用于與相機(jī)塊控制單元52通信，并根據(jù)來(lái)自相機(jī)塊控制單元52的任意請(qǐng)求，而將所生成的聚焦估計(jì)值ID0至ID13提供到相機(jī)塊控制單元52。
通過(guò)使用從預(yù)放大器35接收的圖像信號(hào)DRb、DGb和DBb，亮度信號(hào)生成電路371通過(guò)如下計(jì)算而生成亮度信號(hào)DY
DY＝0.30DRb+0.59DGb+0.11DBb。
這是因?yàn)?，確定對(duì)比度是高還是低以便確定是否實(shí)現(xiàn)了聚焦是足夠的，并且，檢測(cè)亮度信號(hào)DY的電平隨著對(duì)比度的變化的變化也是足夠的。
聚焦估計(jì)值生成電路372-ID0生成以下聚焦估計(jì)值ID0。類(lèi)似的，聚焦估計(jì)值生成電路372-ID1至372-ID13的每一個(gè)生成以下聚焦估計(jì)值ID1至ID13。
聚焦估計(jì)值ID0聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W1_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID1聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W2_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID2聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W2_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID3聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR4_W3_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID4聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR0_W1_VIntg”；聚焦估計(jì)值ID5聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR3_W1_VIntg”；聚焦估計(jì)值ID6聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W1_HIntg”；聚焦估計(jì)值ID7聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“Y_W1_HIntg”；聚焦估計(jì)值ID8聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“Y_W1_Saul”；聚焦估計(jì)值ID9聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W3_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID10聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W4_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID11聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“IIR1_W5_HPeak”；聚焦估計(jì)值ID12聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“Y_W3_HIntg”；以及聚焦估計(jì)值ID13聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，“Y_W3_HIntg”。
這里，分別對(duì)以上聚焦估計(jì)值ID0至ID13提供了指示其屬性的聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)，即“使用數(shù)據(jù)估計(jì)窗的大小聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法”。估計(jì)窗是在圖像幀中提供的特定區(qū)域。
基本上，通過(guò)在估計(jì)窗中將圖像信號(hào)的頻率分量加到一起，而得到這些聚焦估計(jì)值ID0至ID13，并且，聚焦估計(jì)值ID0至ID13指示與圖像中的任意模糊相對(duì)應(yīng)的值。
在聚焦估計(jì)值的名稱(chēng)的“使用數(shù)據(jù)”中存在“IIR”和“Y”?！癐IR”使用有關(guān)通過(guò)使用高通濾波器(HPF)而從亮度信號(hào)DY中濾出的高頻分量的數(shù)據(jù)?！癥”使用在未使用任何HPF情況下的亮度信號(hào)DY的頻率分量。
在使用HPF時(shí)，可使用無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)型HPF?；贖PF的種類(lèi)，將IIR分類(lèi)為IIR0、IIR1、IIR3、以及IIR4，其表示具有不同截止頻率的HPF。設(shè)置HPF使得具有不同截止頻率，例如，這允許在使用了具有高截止頻率的HPF的情況下，在對(duì)焦位置的附近位置上，聚焦估計(jì)值的變化增大，這與使用了具有低截止頻率的HPF的情況相反。如果幾乎不能聚焦，則可在使用具有低截止頻率的HPF時(shí)增大聚焦估計(jì)值的變化，這與使用了具有高截止頻率的HPF的情況相反。由此，可將HPF設(shè)置為具有不同的截止頻率，以便在自動(dòng)聚焦操作期間，根據(jù)任意聚焦情形而選擇最適合的聚焦估計(jì)值。
估計(jì)窗的大小是要用于生成聚焦估計(jì)值的圖像區(qū)域的大小。在此實(shí)施例中，估計(jì)窗的大小例示了以下五種估計(jì)窗的大小W1至W5。
估計(jì)窗的大小W1116像素乘60像素；估計(jì)窗的大小W296像素乘60像素；估計(jì)窗的大小W3232像素乘120像素；估計(jì)窗的大小W4192像素乘120像素；以及估計(jì)窗的大小W5576像素乘180像素。
這些估計(jì)窗中的每個(gè)的中心與圖像幀的中心對(duì)齊。應(yīng)注意，在圖4中，圖解了在一個(gè)場(chǎng)的幀大小是768像素乘240像素的情況下的估計(jì)窗的大小W1至W5。
由此，將估計(jì)窗設(shè)置為其具有各種大小，這允許產(chǎn)生適于估計(jì)窗的任意大小的任意聚焦估計(jì)值。這允許在聚焦估計(jì)至ID0至ID13之中選擇任意適合的聚焦估計(jì)值，以符合目標(biāo)主體所具有的任意大小。
作為聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法，可例示HPeak方案、HIntg方案、VIntg方案、以及Satul方案。HPeak方案是相對(duì)于任意峰值的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。HIntg方案是相對(duì)于任意水平和垂直積分的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。VIntg方案是相對(duì)于任意積分的垂直方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。Satul方案是計(jì)算其亮度飽和的像素的數(shù)目的計(jì)算方法。
HPeak方案也是用于使用HPF而從水平方向圖像信號(hào)得到任意高頻分量的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，其用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID0、ID1、ID2、ID3、ID9、ID10、以及ID11。
圖5示出了用于對(duì)要用于HPeak方案的水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。用于對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的此計(jì)算濾波器具有HPF 381，用于僅對(duì)來(lái)自亮度信號(hào)生成電路的亮度信號(hào)DY的高頻分量進(jìn)行濾波；絕對(duì)值處理電路382，用于計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值；乘法電路383，用于將這些高頻分量的絕對(duì)值乘以水平方向窗控制信號(hào)WH；行峰值保持電路384，用于保持每行的峰值；以及垂直方向積分電路386，用于對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的所有行的峰值進(jìn)行垂直積分。
HPF 381從亮度信號(hào)DY中濾出高頻分量，而絕對(duì)值處理電路382計(jì)算這些高頻分量的絕對(duì)值。
乘法電路383將所述絕對(duì)值乘以水平方向窗控制信號(hào)WH，以得到估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的絕對(duì)值。換句話(huà)說(shuō)，如果向乘法電路383提供其在估計(jì)窗之外的相乘值變?yōu)?的窗控制信號(hào)WH，則有可能僅向行峰值保持電路384提供估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的水平方向絕對(duì)值。此外，如果將窗控制信號(hào)WH設(shè)置為使得相乘值可在估計(jì)窗中臨近窗的位置上變得更小，則有可能基于存在于估計(jì)窗的窗附近的任何額外邊緣(具有高亮度的任何邊緣)到估計(jì)窗中的浸入(invasion)的影響、以及隨著主體的任何滾動(dòng)(rolling)和/或傾斜(pitching)而帶來(lái)的聚焦估計(jì)值的急劇變化，而消除聚焦估計(jì)值中的任何噪聲，其中，所述浸入響應(yīng)于聚焦的進(jìn)展而出現(xiàn)。
行峰值保持電路384可保持每行的峰值，垂直方向積分電路386基于垂直方向窗控制信號(hào)WV，對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的每行的已保持的峰值進(jìn)行垂直相加或積分，以生成任意聚焦估計(jì)值ID。注意，因?yàn)閷⑺椒较蚍逯当３忠淮?，所以此方案被稱(chēng)為“HPeak”。
HIntg方案是用于使用垂直和水平積分而得到水平方向聚焦估計(jì)值的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。圖6示出了用于根據(jù)垂直和水平積分而對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。除了使用水平方向相加電路385、而不是行峰值保持電路之外，此計(jì)算濾波器具有類(lèi)似于上面如圖5所示的HPeak方案的計(jì)算濾波器的配置。在圖6示出的此計(jì)算濾波器中，水平方向相加電路385對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的高頻分量的所有絕對(duì)值進(jìn)行水平相加，而垂直方向積分電路386對(duì)估計(jì)窗中的所有行的相加結(jié)果進(jìn)行垂直積分。
在此實(shí)施例中，用于根據(jù)垂直和水平積分而對(duì)水平方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的這樣的計(jì)算濾波器用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID6、ID7、ID12、以及ID13。
在將HIntg方案與HPeak方案相比時(shí)，它們彼此之間的不同之處在于，在HPeak方案中，對(duì)于每行計(jì)算峰值，并將所計(jì)算的峰值垂直相加，而在HIntg中，將估計(jì)窗內(nèi)的每行中的高頻分量的所有絕對(duì)值水平相加，并對(duì)相加的值進(jìn)行垂直積分。
HIntg方案被分類(lèi)為在其使用數(shù)據(jù)中使用高頻分量的“IIR1”、以及在其中使用原始的亮度信號(hào)DY自身的“Y”。注意，作為從圖6示出的計(jì)算濾波器中移除HPF 381的濾波器電路的亮度相加值計(jì)算濾波器電路可獲得亮度相加值。
VIntg方案是用于使用垂直積分而得到垂直方向聚焦估計(jì)值的聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，其用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID4和ID5。HPeak和HIntg方案兩者均執(zhí)行水平相加，以產(chǎn)生聚焦估計(jì)值，而VIntg方案將高頻分量垂直相加，以產(chǎn)生聚焦估計(jì)值。如果僅存在垂直高頻分量、而不存在水平高頻分量，例如，場(chǎng)景的上半部為白色而場(chǎng)景的下半部為黑色的圖像、地平線(xiàn)的圖像等，那么，根據(jù)HPeak方案的水平方向聚焦估計(jì)值的計(jì)算方法不會(huì)有效地起作用。VIntg方案的聚焦估計(jì)值用于在這樣的場(chǎng)景中有效地起作用的自動(dòng)聚焦。
圖7示出了用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器的配置，其可用于聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37。用于對(duì)垂直方向聚焦估計(jì)值進(jìn)行濾波的計(jì)算濾波器具有用于計(jì)算水平方向平均值的計(jì)算電路391、IIR型的HPF 392、絕對(duì)值處理電路393、以及積分電路394。
計(jì)算電路391基于窗控制信號(hào)WHc，從每行的亮度信號(hào)DY中選擇位于估計(jì)窗沿水平方向的中心部分的任意像素(例如，63個(gè)像素)的亮度信號(hào)，并計(jì)算其平均值，以將其作為每一個(gè)水平周期的一個(gè)輸出而傳送。選擇估計(jì)窗的中心部分的64個(gè)像素的原因是消除了在估計(jì)窗的外圍存在的任何噪聲。在此實(shí)施例中，由于依次存儲(chǔ)64個(gè)像素的數(shù)據(jù)，并最終輸出一個(gè)平均值，所以，可實(shí)現(xiàn)不需要任何存儲(chǔ)裝置的簡(jiǎn)單的配置，如行存儲(chǔ)器或幀存儲(chǔ)器。接下來(lái)，IIR型的HPF 392對(duì)高頻分量進(jìn)行濾波，其中，它與行頻同步。隨后，絕對(duì)值處理電路393計(jì)算高頻分量的絕對(duì)值。積分電路394基于垂直方向窗控制信號(hào)WV，而對(duì)估計(jì)窗內(nèi)的所有行進(jìn)行垂直積分。
Satul方案是用于得到估計(jì)窗中的亮度信號(hào)DY中的飽和像素的數(shù)目(具體地，其亮度電平變?yōu)槌^(guò)預(yù)定電平的像素的數(shù)目)的計(jì)算方法。在此實(shí)施例中，Satul方案用于計(jì)算聚焦估計(jì)值ID8。在聚焦估計(jì)值ID8的計(jì)算中，通過(guò)將亮度信號(hào)DY與閾值α相比較，計(jì)算有多少超過(guò)閾值α的像素存在于每個(gè)場(chǎng)的估計(jì)窗中，來(lái)確定聚焦估計(jì)值ID8，
回來(lái)參照?qǐng)D2，參考信號(hào)產(chǎn)生單元40產(chǎn)生垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，攝像機(jī)10中的每個(gè)單元基于所述信號(hào)而操作。參考信號(hào)產(chǎn)生單元40將這些信號(hào)提供到圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42。圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42基于由此提供的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，而生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIR，以將其提供到圖像拾取裝置32R，以便驅(qū)動(dòng)它。類(lèi)似地，圖像拾取裝置驅(qū)動(dòng)單元42還分別生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)RIG、RIB，以將它們提供到圖像拾取裝置32G、32B，以便驅(qū)動(dòng)它們。注意，預(yù)放大器33R、33G和33B、A/D轉(zhuǎn)換器34R、34G和34B、預(yù)處理單元35、信號(hào)處理單元36、聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37等使用與從它們各自的先前單元接收的圖像信號(hào)相同步的垂直同步信號(hào)VD、水平同步信號(hào)HD、以及參考時(shí)鐘信號(hào)CLK，而執(zhí)行各種處理?？蓮膮⒖夹盘?hào)產(chǎn)生單元40、或從它們各自的先前單元與圖像信號(hào)一起接收這些信號(hào)。
響應(yīng)于來(lái)自相機(jī)塊控制單元52的請(qǐng)求，距離測(cè)量傳感器45執(zhí)行任意測(cè)量，以向相機(jī)塊控制單元52提供指示到主體的距離的測(cè)量距離結(jié)果Mag。當(dāng)未能執(zhí)行任何測(cè)量時(shí)，距離測(cè)量傳感器45傳送指示不能執(zhí)行任何測(cè)量的數(shù)據(jù)(下文中稱(chēng)為“無(wú)能力(inability)數(shù)據(jù)NG”)，作為測(cè)量距離結(jié)果Mag。距離測(cè)量傳感器45例示了主動(dòng)方案的距離測(cè)量傳感器，在照射它時(shí)，其通過(guò)利用紅外線(xiàn)、電波等的反射，而測(cè)量到主體的距離。距離測(cè)量傳感器45還例示了被動(dòng)方案的距離測(cè)量傳感器，其利用通過(guò)使用傳感器檢測(cè)有關(guān)主體的亮度信息而得到的亮度信號(hào)的偏移、銳度等，來(lái)測(cè)量到主體的距離。
相機(jī)塊控制單元52連接到用戶(hù)接口56。相機(jī)塊控制單元52基于從用戶(hù)接口56接收的操控信號(hào)PSC，而生成任意控制信號(hào)，并將控制信號(hào)提供到相應(yīng)的單元，以控制它們，使得攝像機(jī)10可基于操控信號(hào)PSC等而操作。
鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52可使用預(yù)先設(shè)置的格式和/或預(yù)先設(shè)置的協(xié)議而相互通信。鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52對(duì)自動(dòng)聚焦操作執(zhí)行任意控制。
鏡頭塊控制單元51還響應(yīng)于來(lái)自相機(jī)塊控制單元52的請(qǐng)求，而向相機(jī)塊控制單元52提供各種信息QF(例如，有關(guān)鏡頭的焦點(diǎn)的位置、光圈值等的信息)。
鏡頭塊控制單元51還基于從相機(jī)塊控制單元52接收的聚焦控制信號(hào)CTf、擺動(dòng)控制信號(hào)CTw等，而生成鏡頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)RDf、RDw，并控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元21b、22b來(lái)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21和擺動(dòng)鏡頭22。
相機(jī)塊控制單元52基于在聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37中計(jì)算的聚焦估計(jì)值ID、由距離測(cè)量傳感器45得到的測(cè)量距離結(jié)果Mag、以及從鏡頭塊控制單元51讀取的各種信息，而生成用于執(zhí)行聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)控制的聚焦控制信號(hào)CTf、以及用于執(zhí)行擺動(dòng)鏡頭22的驅(qū)動(dòng)控制的擺動(dòng)控制信號(hào)CTw。相機(jī)塊控制單元52將它們提供到鏡頭塊控制單元51。
鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52可被嵌入在一起。在下面的描述中，控制器50將表示鏡頭塊控制單元51和相機(jī)塊控制單元52的組合。控制器50可由微計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器等構(gòu)成，并通過(guò)運(yùn)行從存儲(chǔ)器讀取的各種程序，而執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。
下面將描述攝像機(jī)10的自動(dòng)聚焦操作。圖8示出了自動(dòng)聚焦操作的流程圖。
在步驟ST1，控制器50控制距離測(cè)量傳感器45測(cè)量到主體的距離，并從其傳送測(cè)量距離結(jié)果Mag。
在步驟ST2，控制器50基于從鏡頭位置檢測(cè)單元21a接收的檢測(cè)信號(hào)RSf，而檢測(cè)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置。
在步驟ST3，控制器50執(zhí)行任意鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理。在這樣的鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理中，基于焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和測(cè)量距離結(jié)果Mag，而設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向和驅(qū)動(dòng)速度。
圖9示出了鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理的流程圖。
在步驟ST51，控制器50確定測(cè)量距離結(jié)果Mag是否是無(wú)能力數(shù)據(jù)NG。如果不是無(wú)能力數(shù)據(jù)NG，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST52，而如果是無(wú)能力數(shù)據(jù)NG，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST56。
在步驟ST52，控制器50基于測(cè)量距離結(jié)果Mag，而確定焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否離開(kāi)對(duì)焦區(qū)域FJA，其中，焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1。如果基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE比第一確定距離LD1長(zhǎng)，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST53，而如果不是這樣，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST54。
相對(duì)于測(cè)量距離結(jié)果Mag而設(shè)置對(duì)焦區(qū)域FJA，使得可將與測(cè)量距離結(jié)果Mag相對(duì)應(yīng)的主體上的對(duì)焦位置FPj包括在其中。例如，將基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的距離測(cè)量的錯(cuò)誤區(qū)域設(shè)為對(duì)焦區(qū)域FJA?？商鎿Q地，將比基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的距離測(cè)量的錯(cuò)誤區(qū)域?qū)挻蟮膮^(qū)域設(shè)為對(duì)焦區(qū)域FJA?？赏ㄟ^(guò)考慮聚焦鏡頭21的控制便利性(facility)而設(shè)置第一確定距離LD1的量。也就是說(shuō)，如果嘗試以將在后面描述的第一驅(qū)動(dòng)速度Va來(lái)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則當(dāng)?shù)谝淮_定距離LD1過(guò)短時(shí)，聚焦鏡頭會(huì)在其到達(dá)第一驅(qū)動(dòng)速度Va之前便已經(jīng)到達(dá)了對(duì)焦位置FPj。如果以非常高的速度驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，則可能花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)停止聚焦鏡頭21，使得如果在聚焦鏡頭21到達(dá)接近對(duì)焦位置FPj時(shí)嘗試停止聚焦鏡頭21，則聚焦鏡頭21可能會(huì)經(jīng)過(guò)對(duì)焦位置FPj，由此導(dǎo)致不良的聚焦操作。因此，可基于在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)的最大速度和控制便利性而設(shè)置第一確定距離LD1。由于這樣的最大速度和控制便利性基于聚焦長(zhǎng)度和光圈值而不同，所以，可基于聚焦長(zhǎng)度和光圈值而調(diào)節(jié)第一確定距離LD1。
在步驟ST53，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為第一驅(qū)動(dòng)速度Va，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs迅速到達(dá)對(duì)焦位置FPj，這是因?yàn)榫劢圭R頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置離開(kāi)對(duì)焦區(qū)域FJA，其中，焦點(diǎn)的位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1?？刂破?0還將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的方向。換句話(huà)說(shuō)，將驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為使得可朝向由測(cè)量距離結(jié)果Mag指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向，而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs。由于有可能基于距離測(cè)量傳感器45的測(cè)量距離結(jié)果Mag而正確地確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向，所以，對(duì)于確定其驅(qū)動(dòng)方向來(lái)說(shuō)，不需要任何擺動(dòng)。
聚焦鏡頭21的第一驅(qū)動(dòng)速度Va用于允許聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)迅速接近對(duì)焦位置。不需要限制其驅(qū)動(dòng)速度來(lái)防止其焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)聚焦估計(jì)值的曲線(xiàn)中的峰值，這是因?yàn)椋恳粋€(gè)聚焦估計(jì)值僅在每一場(chǎng)被修改一次。由此，在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)速度Va可為可允許的驅(qū)動(dòng)速度中最大的一個(gè)。
隨后，處理從步驟ST52轉(zhuǎn)到步驟ST54，其中，控制器50確定聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置是否處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)。如果焦點(diǎn)FPs的位置不處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST55，而如果焦點(diǎn)FPs的位置處于對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST56。
在步驟ST55，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為比第一驅(qū)動(dòng)速度Va慢的第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。控制器50還將其驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的方向。換句話(huà)說(shuō)，將其驅(qū)動(dòng)方向設(shè)為使得可朝向由測(cè)量距離結(jié)果Mag指示的焦點(diǎn)FPm的位置的方向，而驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs。將此第二驅(qū)動(dòng)速度Vb設(shè)為允許平滑地實(shí)現(xiàn)從第二驅(qū)動(dòng)速度Vb到比第二驅(qū)動(dòng)速度Vb慢的第三驅(qū)動(dòng)速度Vc的速度改變，以便防止在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)指示聚焦估計(jì)值的變化的聚焦估計(jì)值的曲線(xiàn)不健全(dwarfed)。
例如，估計(jì)場(chǎng)的深度為Fs，將第二驅(qū)動(dòng)速度Vb設(shè)為12Fs/場(chǎng)。注意，將第三驅(qū)動(dòng)速度Vc設(shè)為能夠精確地檢測(cè)聚焦估計(jì)值的曲線(xiàn)的峰值的速度，例如，2Fs/場(chǎng)。如果在驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21時(shí)的可允許的速度中最大的一個(gè)不大于12Fs/場(chǎng)，則第一驅(qū)動(dòng)速度Va等于第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。
當(dāng)該處理從步驟ST51或ST54轉(zhuǎn)到步驟ST56時(shí)，控制器50執(zhí)行類(lèi)似于過(guò)去的情況的擺動(dòng)，并且，在驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)鏡頭22時(shí)，基于聚焦估計(jì)值的變化而設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)方向。在此情況下，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為其第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。如果焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和焦點(diǎn)FPm的位置之間的距離較短，則控制器50可將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度設(shè)為其第三驅(qū)動(dòng)速度Vc，這是因?yàn)榻裹c(diǎn)FPs的當(dāng)前位置接近對(duì)焦位置FPj。
之后，在圖8中示出的步驟ST4，控制器50執(zhí)行鏡頭驅(qū)動(dòng)處理。在鏡頭驅(qū)動(dòng)處理中，執(zhí)行類(lèi)似于過(guò)去情況的爬山法控制處理以及聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度的切換，使得聚焦鏡頭21被驅(qū)動(dòng)為使其焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。
如果從焦點(diǎn)FPs的位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離比短于第一確定距離LD1的第二確定距離LD2短，則將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度從第一驅(qū)動(dòng)速度Va切換到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。將第二確定距離LD2設(shè)為使得例如，在與對(duì)焦區(qū)域FJA離開(kāi)第二確定距離LD2的位置上，在將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度從第一驅(qū)動(dòng)速度Va切換到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb時(shí)(這將在后面描述)，聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度可在對(duì)焦區(qū)域FJA內(nèi)減小到第二驅(qū)動(dòng)速度Vb。這樣的設(shè)置可防止由于較少的聚焦估計(jì)值的數(shù)目而造成的聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)對(duì)焦區(qū)域FJA中的聚焦估計(jì)值的曲線(xiàn)的峰值。
在爬山法控制處理中，檢測(cè)由聚焦估計(jì)值計(jì)算單元37計(jì)算的聚焦估計(jì)值的任何增大和減小，并且，驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs，使得這個(gè)檢測(cè)到的聚焦估計(jì)值可為最大值，由此使焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。在此實(shí)施例中的使用聚焦估計(jì)值的爬山法控制處理中，驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，使得以上聚焦估計(jì)值ID0、ID2等可為最大值。如果具有較大亮度的像素增加，則將估計(jì)窗大小W1切換為估計(jì)窗大小W5，并通過(guò)使用聚焦估計(jì)值ID8而計(jì)算聚焦估計(jì)值，以便防止聚焦鏡頭21被驅(qū)動(dòng)到出現(xiàn)模糊的方向。此外，通過(guò)使用聚焦估計(jì)值ID0和其它聚焦估計(jì)值ID1至ID7和ID9至ID13，可確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)速度的改變，可確定主體的滾動(dòng)和/或傾斜，可確定聚焦鏡頭21的保留驅(qū)動(dòng)，并可確定聚焦鏡頭21到達(dá)其近點(diǎn)或遠(yuǎn)點(diǎn)?；谶@些確定結(jié)果，將聚焦鏡頭21的驅(qū)動(dòng)操作控制為實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的精確聚焦。由此，執(zhí)行這樣的爬山法控制處理，以使聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)的位置與對(duì)焦位置FPj相符。自動(dòng)聚焦操作完成。
圖10示出了使用測(cè)量距離結(jié)果的自動(dòng)聚焦操作。當(dāng)聚焦鏡頭21的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置離開(kāi)基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA、且其焦點(diǎn)的位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離第一確定距離LD1時(shí)，即，當(dāng)基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的從焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置到對(duì)焦區(qū)域FJA的距離LE比第一確定距離LD1長(zhǎng)時(shí)，以第一驅(qū)動(dòng)速度Va驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，而無(wú)任何擺動(dòng)。隨后，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb和第三驅(qū)動(dòng)速度Vc驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21。當(dāng)經(jīng)過(guò)了時(shí)間周期Tafu時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。這允許當(dāng)將聚焦時(shí)間周期與過(guò)去的自動(dòng)聚焦操作相比時(shí)，它會(huì)短得多，如在圖10中用虛線(xiàn)示出的，使得執(zhí)行擺動(dòng)來(lái)確定驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭的方向，隨后，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，并且，當(dāng)經(jīng)過(guò)了時(shí)間周期Tafv時(shí)，焦點(diǎn)FPs的位置與對(duì)焦位置FPj相符。
當(dāng)焦點(diǎn)FPa的當(dāng)前位置比第一確定距離LD1更接近基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA、且焦點(diǎn)的位置位于對(duì)焦區(qū)域FJA之外時(shí)，以第二驅(qū)動(dòng)速度Vb驅(qū)動(dòng)聚焦鏡頭21，而無(wú)任何擺動(dòng)。這允許當(dāng)將聚焦時(shí)間周期與過(guò)去的自動(dòng)聚焦操作相比時(shí)，它會(huì)被縮短，使得在自動(dòng)聚焦操作的開(kāi)始點(diǎn)執(zhí)行擺動(dòng)。
之后，在圖8中示出的步驟ST5，控制器50確定是否已滿(mǎn)足了重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作的任何重新啟動(dòng)條件。如果已滿(mǎn)足了重新啟動(dòng)條件，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST1，其中，將重復(fù)以上處理，以便將聚焦鏡頭21驅(qū)動(dòng)為使鏡頭21的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符。如果尚未滿(mǎn)足重新啟動(dòng)條件，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST6。
下面將描述重新啟動(dòng)條件。在此實(shí)施例中，存在兩種模式，即場(chǎng)景穩(wěn)定模式和場(chǎng)景不穩(wěn)定模式。如果亮度的變化超過(guò)了預(yù)定閾值，則確定攝像機(jī)10在其水平面中搖攝(pan)、或主體大規(guī)模移動(dòng)，以將模式切換為場(chǎng)景不穩(wěn)定模式。如果亮度的變化變得較小，以滿(mǎn)足用于將模式從場(chǎng)景不穩(wěn)定模式切換到場(chǎng)景穩(wěn)定模式的任何變換條件，則將場(chǎng)景不穩(wěn)定模式切換到場(chǎng)景穩(wěn)定模式。在其中亮度變化小的此場(chǎng)景穩(wěn)定模式中，則確定攝像機(jī)10不搖攝或緩慢搖攝(如果有的話(huà))，或主體不移動(dòng)。在此實(shí)施例中，這樣進(jìn)行設(shè)置，使得在場(chǎng)景不穩(wěn)定模式中停止重新啟動(dòng)，而可在將場(chǎng)景不穩(wěn)定模式切換到場(chǎng)景穩(wěn)定模式時(shí)執(zhí)行重新啟動(dòng)。
由此，使用這種亮度變化的重新啟動(dòng)避免了重新啟動(dòng)的任何錯(cuò)誤確定，這是因?yàn)?，如果鏡頭的焦點(diǎn)的位置在自動(dòng)聚焦操作期間接近其對(duì)焦位置、從而使其亮度積分值幾乎不改變，則不會(huì)改變視場(chǎng)。
這里，作為亮度積分值，示意性地使用了亮度積分的正規(guī)化的差p0?？筛鶕?jù)以下等式而計(jì)算正規(guī)化的差p0p0＝(Yadd_W5_f0-Yadd_W5_f1)/Ynow_W5_f0/N1 ...(1)其中，項(xiàng)“Yadd_W5_f0”指示在從先前場(chǎng)N1到當(dāng)前場(chǎng)的時(shí)間周期內(nèi)，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值的總和；項(xiàng)“Yadd_W5_f1”指示在從場(chǎng)N1+1到先前場(chǎng)2*N1的時(shí)間周期內(nèi)，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值的總和；并且，項(xiàng)“Ynow_W5_f0”指示在當(dāng)前場(chǎng)中，圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W5的亮度積分值。
當(dāng)在場(chǎng)景穩(wěn)定模式中，正規(guī)化的差p0的絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)超過(guò)了預(yù)定閾值β1時(shí)，將模式從場(chǎng)景穩(wěn)定模式切換到場(chǎng)景不穩(wěn)定模式。當(dāng)在場(chǎng)景不穩(wěn)定模式中，絕對(duì)值A(chǔ)BS(p0)下降到預(yù)定閾值β2以下時(shí)，將模式從場(chǎng)景不穩(wěn)定模式切換到場(chǎng)景穩(wěn)定模式，以重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作，并使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符，以完成自動(dòng)聚焦操作。
可替換地，作為重新啟動(dòng)條件，可使用聚焦估計(jì)值的變化。在此實(shí)施例中，如果在場(chǎng)景穩(wěn)定模式期間，聚焦估計(jì)值ID0沿其時(shí)間方向的平均值從自動(dòng)聚焦操作完成(恰好在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后)的聚焦估計(jì)值起增大了其設(shè)置比率，則可執(zhí)行重新啟動(dòng)。
如果穩(wěn)固地設(shè)置了攝像機(jī)10、且場(chǎng)景改變很小，例如，主體朝向由此設(shè)置的攝像機(jī)10的場(chǎng)景，那么，亮度積分值幾乎不改變，使得如果僅考慮亮度積分的正規(guī)化的差，則未能執(zhí)行重新啟動(dòng)。然而，如果考慮聚焦估計(jì)值沿其時(shí)間方向的平均，則還有可能重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。
可根據(jù)以下等式而計(jì)算聚焦估計(jì)值的變化q0q0＝Hadd_W1_f1/Hadd_W1_f0 ...(2)
其中，項(xiàng)“Hadd_W1_f0”指示所計(jì)算的聚焦估計(jì)值的總和，例如，所述總和即在從場(chǎng)景穩(wěn)定的時(shí)間到場(chǎng)M的時(shí)間周期內(nèi)、通過(guò)使用圖像信號(hào)相對(duì)于估計(jì)窗W1的頻率分量而將聚焦估計(jì)值相加的總和；并且，項(xiàng)“Hadd_W1_f1”指示在從當(dāng)前場(chǎng)到先前場(chǎng)M的時(shí)間周期內(nèi)的聚焦估計(jì)值的總和。
在此實(shí)施例中，如果聚焦估計(jì)值的變化q0下降到1/γ以下、或超過(guò)γ，則自動(dòng)聚焦操作重新啟動(dòng)(γ和M分別為常量)。
由此，使用聚焦估計(jì)值沿其時(shí)間方向的平均中的變化允許在沒(méi)有有關(guān)主體的任何滾動(dòng)和/或傾斜、和/或相機(jī)的任何振動(dòng)的任何影響的情況下的重新啟動(dòng)。
在使用任何正規(guī)化的差時(shí)，重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作并不容易，因?yàn)槿绻鄼C(jī)非常慢地?fù)u攝，則幾乎不顯示出正規(guī)化的差的變化。由此，在此實(shí)施例中，如果亮度積分值從自動(dòng)聚焦操作完成(恰好在使聚焦鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后)的聚焦估計(jì)值起增大了其設(shè)置比率，則可執(zhí)行重新啟動(dòng)。
可根據(jù)以下等式而計(jì)算亮度積分值的變化r0r0＝Y(jié)_now/Y_jp ...(3)其中，項(xiàng)“Y_now”指示當(dāng)前亮度積分值；并且，項(xiàng)“Y_jp”指示恰好在完成自動(dòng)聚焦操作之后的亮度積分值。
在此實(shí)施例中，如果亮度積分值的變化r0下降到1/δ以下、或超過(guò)δ，則自動(dòng)聚焦操作重新啟動(dòng)(δ為常量)。由此，使用亮度積分值的變化允許即使相機(jī)非常慢地?fù)u攝，也能重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。
之后，該處理從圖8中示出的步驟ST5轉(zhuǎn)到步驟ST6，其中，控制單元50控制距離測(cè)量傳感器45測(cè)量到主體的距離，并且，類(lèi)似于步驟ST1，從其傳送測(cè)量距離結(jié)果Mag。
在步驟ST7，控制單元50確定是否已切換了要對(duì)焦的主體。如果已切換了要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST3，其中，執(zhí)行鏡頭驅(qū)動(dòng)設(shè)置處理和鏡頭驅(qū)動(dòng)處理，由此，再次允許自動(dòng)聚焦處理操作，使得所切換的主體可被對(duì)焦(in focus)。如果尚未切換要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
通過(guò)確定是否可對(duì)存在于與具有與鏡頭的焦點(diǎn)FPs的位置不同的距離的位置中的主體成像，而切換要對(duì)焦的主體，其中，在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的位置中，當(dāng)在步驟ST4完成了鏡頭驅(qū)動(dòng)處理時(shí)，主體被對(duì)焦。例如，如果在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差超過(guò)了預(yù)定閾值的確定時(shí)間周期持續(xù)比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長(zhǎng)的時(shí)間，則確定已切換了要被對(duì)焦的主體。并且，如果在鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差在預(yù)定閾值以下、或該差超過(guò)預(yù)定閾值的確定時(shí)間周期比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期短，則確定尚未切換要被對(duì)焦的主體。將用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期設(shè)為使得，如果在用于由距離測(cè)量傳感器45進(jìn)行的距離測(cè)量的視場(chǎng)內(nèi)短暫地包括期望主體之外的另一個(gè)主體，則不重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作。例如，如果將參考時(shí)間周期設(shè)為2或3秒，那么，即使在攝像機(jī)10之前經(jīng)過(guò)了任何人，也有可能防止重新啟動(dòng)經(jīng)過(guò)的人被對(duì)焦的自動(dòng)聚焦操作。
由此，當(dāng)通過(guò)設(shè)置用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期、以及閾值而確定已切換了要被對(duì)焦的主體時(shí)，如果通過(guò)使用測(cè)量距離結(jié)果Mag而再次執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作，則可解決后焦點(diǎn)(back focus)的任何問(wèn)題。例如，如圖11A所示，如果成像設(shè)備10對(duì)主體人OB1和背景樹(shù)OB2同時(shí)成像，那么，如圖11B所示，當(dāng)使樹(shù)OB2對(duì)焦時(shí)，出現(xiàn)主體人OB1的模糊圖像。在此情形下，將用于由距離測(cè)量傳感器45進(jìn)行的距離測(cè)量的視場(chǎng)設(shè)為存在于背景樹(shù)OB2之前的主體人OB1。此時(shí)，如果鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置和基于測(cè)量距離結(jié)果Mag的鏡頭的焦點(diǎn)FPm的位置之間的差超過(guò)了用于確定切換的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期持續(xù)了比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長(zhǎng)，則將鏡頭的焦點(diǎn)FPs的當(dāng)前位置移入到基于測(cè)量的距離結(jié)果Mag的對(duì)焦區(qū)域FJA，由此，允許進(jìn)行爬山法處理。如圖11所示，這允許在使主體人OB1對(duì)焦時(shí)出現(xiàn)背景樹(shù)OB2的模糊圖像。由此，在此實(shí)施例中，可解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題。
距離測(cè)量傳感器45中的距離測(cè)量所需的時(shí)間周期可基于要成像的圖像等的亮度而變化。距離測(cè)量傳感器的測(cè)量時(shí)間可根據(jù)任意距離測(cè)量方案或任意距離測(cè)量特性的差異而變化。由此，用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期可基于要成像的圖像的亮度和/或距離測(cè)量傳感器的測(cè)量時(shí)間而延長(zhǎng)或縮短。例如，如果距離測(cè)量傳感器45基于主體的對(duì)比度的差而生成信號(hào)，并使用該信號(hào)而執(zhí)行任意距離測(cè)量，則該信號(hào)中的電平可能很小，這是因?yàn)椋趯?duì)暗主體成像時(shí)，存在主體的對(duì)比度的小量的差異。由此，為了將信號(hào)的電平提升，可通過(guò)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間而執(zhí)行任意距離測(cè)量。然而，如果延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，則要在用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期內(nèi)得到的測(cè)量距離結(jié)果減少，使得可能沒(méi)有正確地確定已切換了要對(duì)焦的主體。由此，如果延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，則用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期也延長(zhǎng)，并且，利用很多測(cè)量的距離結(jié)果，使得可能正確地確定已切換了要對(duì)焦的主體，由此解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題。
可替換地，當(dāng)對(duì)亮主體成像時(shí)，測(cè)量時(shí)間很短。由此，在此情況下，如果用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期縮短，則有可能在用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期內(nèi)得到期望數(shù)目的測(cè)量距離結(jié)果，由此允許短暫地確定對(duì)主體聚焦的切換。由此，用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期可基于要成像的圖像的亮度和/或距離測(cè)量傳感器的測(cè)量時(shí)間而延長(zhǎng)或縮短，使得有可能增加對(duì)主體聚焦的切換的確定的精確度，并對(duì)其實(shí)現(xiàn)快速切換。
在此實(shí)施例中，可使用角速度傳感器，該角速度傳感器生成指示由沿主體的方向延伸的線(xiàn)和延其成像方向延伸的線(xiàn)組成的相對(duì)角的變化的參數(shù)，其中所述參數(shù)例如為指示由主體的移動(dòng)或攝像機(jī)10的振動(dòng)而引起的圖像內(nèi)的主體的滾動(dòng)和/或傾斜的參數(shù)。在此實(shí)施例中，可使用以上亮度積分值和聚焦估計(jì)值，作為用來(lái)檢測(cè)相對(duì)角的變化的參數(shù)，并且，可基于其檢測(cè)結(jié)果，而改變用于切換的確定的距離、對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期、以及確定操作中的任一個(gè)。這允許減少任何錯(cuò)誤操作。例如，如果在相對(duì)角的變化大時(shí)，將用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期設(shè)為延長(zhǎng)、或?qū)⒂糜谇袚Q的確定的距離設(shè)為延長(zhǎng)，則有可能減少基于攝像機(jī)10的任何振動(dòng)或主體的任何移動(dòng)的任何錯(cuò)誤操作。如果相對(duì)角的變化大，則即使在不執(zhí)行是否已改變了要對(duì)焦的主體的確定時(shí)，也有可能減少基于攝像機(jī)10的任何振動(dòng)或主體的任何移動(dòng)的任何錯(cuò)誤操作。
在此實(shí)施例中，類(lèi)似于過(guò)去的技術(shù)，有可能通過(guò)利用聚焦估計(jì)值ID0和ID7的任何正規(guī)化的差、使用亮度積分值或聚焦估計(jì)值而確定主體的滾動(dòng)和/或傾斜。
將聚焦估計(jì)值ID0的正規(guī)化的差p0
％定義為p0
＝50*|e0
-e2
|/e0
，其中，e0
指示當(dāng)前場(chǎng)的值，而e2
指示之前兩場(chǎng)(previous field of two)的值。類(lèi)似地，將聚焦估計(jì)值ID7的正規(guī)化的差p0[7]％定義為p0[7]＝50*|e0[7]-e2[7]|/e0[7]，其中，e0[7]指示當(dāng)前場(chǎng)的值，而e2[71指示之前兩場(chǎng)的值。
正規(guī)化的差表示每一場(chǎng)的聚焦估計(jì)值的變化率。在此實(shí)施例中，通過(guò)將當(dāng)前場(chǎng)的聚焦估計(jì)值與之前兩場(chǎng)的聚焦估計(jì)值相比較，而在奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)中的任一個(gè)中進(jìn)行比較。這允許消除基于奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)中的差的聚焦估計(jì)值的變化的任何影響。對(duì)這樣的情況應(yīng)用相似性，其中，盡管在以上等式中使用了百分比，但還在其中執(zhí)行乘以50倍。
三個(gè)場(chǎng)的移動(dòng)平均值可分別用作e0
、e2
、e0[7]、以及e2[7]。在此情況下，例如，當(dāng)房間中的熒光燈使用具有50Hz的商用電源工作，且攝像機(jī)10以60Hz操作、從而由熒光燈生成具有20Hz的閃爍時(shí)，可消除此影響。
在用于主體中的滾動(dòng)和/或傾斜確定的12個(gè)場(chǎng)的時(shí)間周期內(nèi)，使用聚焦估計(jì)值ID0計(jì)算正規(guī)化的差，以將相應(yīng)的正規(guī)化的差的最大值估計(jì)為最大正規(guī)化的差(下文中，稱(chēng)為“ndiff_e
”)?？墒褂米畲笳?guī)化的差ndiff_e
而執(zhí)行滾動(dòng)和/或傾斜確定。
然而，如果聚焦估計(jì)值ID0的值小，則即使在由于固定噪聲變化而沒(méi)有主體滾動(dòng)和/或傾斜時(shí)，ndiff_e
也呈現(xiàn)為較大，由此，導(dǎo)致ndiff_e
超過(guò)滾動(dòng)和/或傾斜確定的閾值。
由此，如果聚焦估計(jì)值ID0的值很小，則在12個(gè)場(chǎng)的時(shí)間周期內(nèi)，使用聚焦估計(jì)值ID7而計(jì)算正規(guī)化的差，以將相應(yīng)的正規(guī)化的差的最大值估計(jì)為最大正規(guī)化的差“ndiff_e[7]”。隨后，使用最大正規(guī)化的差ndiff_e[7]執(zhí)行滾動(dòng)和/或傾斜確定。
由此，在此實(shí)施例中，不對(duì)所有情況都使用聚焦估計(jì)值ID0的最大正規(guī)化的差ndiff_e
。這是因?yàn)椋梢韵胂?，ndiff_e[7]更適于在聚焦估計(jì)值ID0下降到閾值以下時(shí)主體滾動(dòng)或傾斜的情況。
對(duì)于滾動(dòng)和/或傾斜確定，應(yīng)用以下標(biāo)準(zhǔn)；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值(在用于主體中的滾動(dòng)和/或傾斜確定的12個(gè)場(chǎng)的時(shí)間周期內(nèi))超過(guò)了200、且ndiff_e
＜3％，則設(shè)置固定模式；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值超過(guò)了200、且ndiff_e
≥3％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式1，但是，如果ndiff_e
≥30％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式2，其指示主體中的滾動(dòng)和/或傾斜大于滾動(dòng)和/或傾斜模式1中的主體中的滾動(dòng)和/或傾斜的情形；如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值下降到200以下，且ndiff_e[7]＜7％，則設(shè)置固定模式；以及如果聚焦估計(jì)值ID0的平均值下降到200以下，且ndiff_e[7]≥7％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式1，但是，如果ndiff_e[7]≥12.5％，則設(shè)置滾動(dòng)和/或傾斜模式2。
如果確定為滾動(dòng)和/或傾斜模式1或2，則停止是否已切換了要對(duì)焦的主體的確定，這允許由于攝像機(jī)10的振動(dòng)和要減小的主體的移動(dòng)而造成的任何錯(cuò)誤操作。
盡管在以上實(shí)施例中，可在確定已切換了要對(duì)焦的主體時(shí)自動(dòng)重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作、以解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題，但本發(fā)明不限于此。可將此發(fā)明應(yīng)用于根據(jù)任意用戶(hù)指令而解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題的任意其它情況。圖12示出了在這樣的情況下使用的自動(dòng)聚焦操作。應(yīng)注意，相同的附圖標(biāo)記表示圖8中示出的相同步驟，將省略其詳細(xì)說(shuō)明。
在步驟ST7，控制單元50確定是否已切換了要對(duì)焦的主體。如果確定已切換了要對(duì)焦的主體，則該處理轉(zhuǎn)到步驟ST8。如果不是這樣，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
在步驟ST8，控制單元10確定是否已解決了后焦點(diǎn)的問(wèn)題。如果用戶(hù)操縱用戶(hù)接口55或56，以指示解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST3，并使用在步驟ST6得到的測(cè)量距離結(jié)果Mag而重復(fù)以上處理，由此，允許重新啟動(dòng)自動(dòng)聚焦操作，以便對(duì)切換之后的主體對(duì)焦。如果他或她不指示解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題，則該處理轉(zhuǎn)回到步驟ST5。
由此，有可能僅在用戶(hù)想要解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題時(shí)，才會(huì)在解決后焦點(diǎn)的問(wèn)題之后，在用于由距離測(cè)量傳感器45進(jìn)行的距離測(cè)量的視場(chǎng)內(nèi)對(duì)主體聚焦。如果用戶(hù)接口55或56配備有轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)、或能夠通過(guò)軟件來(lái)改變模式，以選擇圖8和12中示出的自動(dòng)聚焦操作中的任一個(gè)，則有可能呈現(xiàn)易用的攝像機(jī)。
盡管在以上實(shí)施例中已作為攝像機(jī)而描述了成像裝置，但此發(fā)明不限于此?？蓪⒋税l(fā)明應(yīng)用于任意其它成像裝置，如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素而出現(xiàn)各種修改、組合、子組合、以及變化，只要它們處于所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)即可。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明包含涉及于2005年4月15日提交至日本專(zhuān)利局的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2005-119035號(hào)的主題，通過(guò)引用而將其全部?jī)?nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)聚焦裝置，包括鏡頭驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)鏡頭；焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元，檢測(cè)鏡頭的焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量傳感器，測(cè)量到主體的距離；以及控制單元，執(zhí)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使由焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符，其中，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于由焦點(diǎn)檢測(cè)單元檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置、以及距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換，并且隨后，基于對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果，而重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使鏡頭的焦點(diǎn)的位置與其對(duì)焦位置相符。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，作為對(duì)主體聚焦的切換的確定，控制單元確定基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果的、對(duì)焦位置和鏡頭的焦點(diǎn)的位置之間的差超過(guò)用于確定切換的預(yù)定距離時(shí)的確定時(shí)間周期是否比用于對(duì)主體聚焦的切換的參考時(shí)間周期長(zhǎng)；并且，其中，當(dāng)確定時(shí)間周期持續(xù)比參考時(shí)間周期長(zhǎng)時(shí)，控制單元重新啟動(dòng)聚焦操作。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，控制單元基于要成像的圖像的亮度和距離測(cè)量傳感器的測(cè)量時(shí)間中的任一個(gè)，改變參考時(shí)間周期。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括參數(shù)生成單元，其生成指示由沿主體的方向延伸的線(xiàn)和沿其成像方向延伸的線(xiàn)組成的相對(duì)角的變化的參數(shù)，其中，基于該參數(shù)，控制單元改變用于確定切換的距離、參考時(shí)間周期、以及對(duì)主體聚焦的切換的確定操作中的任一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括用戶(hù)接口，其中，控制單元在從用戶(hù)接口接收到用于指示其重新啟動(dòng)的信號(hào)時(shí)，基于切換確定的結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括聚焦估計(jì)值計(jì)算單元，其使用在圖像幀中提供的第一特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的頻率分量，計(jì)算聚焦估計(jì)值，其中，控制單元使用聚焦估計(jì)值的變化作為重新啟動(dòng)條件。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括亮度積分值計(jì)算單元，其計(jì)算在圖像幀中提供的第二特定區(qū)域中的圖像信號(hào)的亮度積分值，其中，控制單元使用亮度積分值的變化作為重新啟動(dòng)條件。
8.一種自動(dòng)聚焦方法，包括焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，用于檢測(cè)鏡頭的焦點(diǎn)的位置；距離測(cè)量步驟，用于測(cè)量到主體的距離；主體切換確定步驟，如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測(cè)步驟中檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)的位置以及在距離測(cè)量步驟中測(cè)量的測(cè)量距離結(jié)果，而確定對(duì)主體聚焦的切換；以及聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果，重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行自動(dòng)聚焦方法，所述方法包括焦點(diǎn)位置檢測(cè)步驟，用于檢測(cè)鏡頭的焦點(diǎn)位置；距離測(cè)量步驟，用于測(cè)量到主體的距離；主體切換確定步驟，用于如果在使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足聚焦操作的重新啟動(dòng)條件，以停止曾經(jīng)使鏡頭的焦點(diǎn)位置與其對(duì)焦位置相符的聚焦操作，則基于在焦點(diǎn)檢測(cè)步驟中檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置以及在距離測(cè)量步驟中測(cè)量的測(cè)量距離結(jié)果，確定對(duì)主體聚焦的切換；以及聚焦重新調(diào)節(jié)步驟，基于在主體切換確定步驟中對(duì)主體聚焦的切換的確定結(jié)果而重新啟動(dòng)聚焦操作，以基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，而將鏡頭的焦點(diǎn)位置驅(qū)動(dòng)到其對(duì)焦位置。
全文摘要
一種自動(dòng)聚焦裝置，其具有鏡頭驅(qū)動(dòng)單元、焦點(diǎn)位置檢測(cè)單元、以及測(cè)量到主體距離的距離測(cè)量傳感器。該裝置還包括控制單元，用于控制鏡頭驅(qū)動(dòng)單元來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭，由此使檢測(cè)出的鏡頭的焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符。如果在使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符之后尚未滿(mǎn)足重新啟動(dòng)條件以停止聚焦操作，則控制單元基于檢測(cè)出的焦點(diǎn)位置、以及距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果，確定對(duì)主體聚焦的切換，并且隨后，基于其確定結(jié)果，重新啟動(dòng)聚焦操作，由此，基于距離測(cè)量傳感器的測(cè)量距離結(jié)果而驅(qū)動(dòng)鏡頭，以使焦點(diǎn)位置與對(duì)焦位置相符。
文檔編號(hào)G03B13/36GK1847901SQ20061007435
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者伊藤雄二郎, 須藤秀和, 竹本新治 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社