專利名稱：自動聚焦設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如攝像機(jī)與數(shù)字照相機(jī)等成像裝置的自動聚焦設(shè)備、方法及其程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
諸如攝像機(jī)與數(shù)字照相機(jī)等成像裝置已經(jīng)配備有自動對對象聚焦的任一自動聚焦機(jī)制。自動聚焦機(jī)制相加在成像框(取景器視圖)中提供的特定區(qū)域中的圖像信號的頻率分量，以計算其聚焦評估值，并且驅(qū)動聚焦鏡頭，從而可以給出最大聚焦評估值(參見日本專利申請公開號H10-213736)。由此，如果在所述特定區(qū)域被設(shè)置在成像框中心之上、并且成像框的構(gòu)成被固定以將對象置于成像框中心之上以后成像，則當(dāng)聚焦鏡頭的焦點位置符合對焦位置(in-focus position)時，可以自動對該對象聚焦。在該自動聚焦機(jī)制中，還利用指示與對象距離的測定的距離結(jié)果進(jìn)行聚焦調(diào)整操作。

發(fā)明內(nèi)容
如果當(dāng)利用指示與所希望對象的距離的測定距離結(jié)果進(jìn)行聚焦調(diào)整操作時、減少距離測量的視場以集中到較窄距離測量區(qū)域，就可以通過將該對象置于距離測量區(qū)域并對其成像而正確地聚焦該對象。如果對象的圖像由于與對象的距離大而成像較小，則可以增加距離測量精確性，這是因為當(dāng)減少距離測量的視場以集中到較窄的距離測量區(qū)域時，減少了背景的所有影響。
然而，如果減少距離測量的視場，則距離測量區(qū)域可能被包含在對象之內(nèi)。例如，如圖1所示，如果距離測量傳感器95減少距離測量的視場使其可被設(shè)置為3度，則距離測量區(qū)域被集中到從傳感器95向前延伸2m直徑10.5cm的區(qū)域。由此，如果利用對象對比度的任何差異進(jìn)行距離測量并且對穿著沒有圖案的簡單汗衫的人物OB成像，則難于測量與對象的距離，這是因為在距離測量區(qū)域內(nèi)對象對比度沒有差異。這導(dǎo)致了難于利用測定距離結(jié)果進(jìn)行自動聚焦操作。
人們希望出現(xiàn)能夠通過增強(qiáng)距離測量性能、利用到希望對象的測定距離結(jié)果對所希望對象自動聚焦的自動聚焦設(shè)備、方法及其程序產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，提供了一種自動聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動單元，其驅(qū)動鏡頭；焦點位置檢測單元，其檢測鏡頭焦點的位置；距離測量傳感器，其根據(jù)每個距離測量視場測量到對象的距離。在距離測量傳感器中提供了基準(zhǔn)距離測量視場、以及從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場中的任一個。該設(shè)備還包含控制單元，其進(jìn)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動單元驅(qū)動鏡頭，由此使由焦點位置檢測單元檢測的鏡頭焦點的位置滿足其對焦位置。控制單元允許聚焦操作開始于根據(jù)從由距離測量傳感器獲得的測定距離結(jié)果中選擇的代表值、以及由焦點位置檢測單元檢測的鏡頭焦點的位置，設(shè)置鏡頭驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，提供了一種自動聚焦方法。該自動聚焦方法包含焦點位置檢測步驟，其檢測鏡頭焦點的位置。該方法還包含代表值選擇步驟，其在距離測量傳感器中提供基準(zhǔn)距離測量視場、以及從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場中的任一個，由該距離測量傳感器根據(jù)距離測量視場來測量到對象的距離，以獲得測定距離結(jié)果，并且從由此獲得的測定距離結(jié)果中選擇代表值。該方法還包含聚焦處理步驟，其通過根據(jù)測定距離結(jié)果的代表值以及鏡頭焦點的檢測位置來設(shè)置鏡頭驅(qū)動，而開始使在焦點位置檢測步驟中檢測的鏡頭焦點位置滿足其對焦位置的聚焦操作。
根據(jù)本發(fā)明的再一種實施方式，提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計算機(jī)執(zhí)行以上自動聚焦方法。
根據(jù)本發(fā)明的任一實施方式，沿鏡頭光軸提供基準(zhǔn)距離測量視場?？梢蕴峁幕鶞?zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和/或具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場。對距離測量傳感器的每個距離測量視場設(shè)置優(yōu)先級；并且如果獲得基于該多個距離測量視場的多個測定距離結(jié)果，則選擇具有最高優(yōu)先級的測定距離結(jié)果作為測定距離結(jié)果的代表值。聚焦操作通過根據(jù)代表值與鏡頭焦點檢測位置設(shè)置鏡頭驅(qū)動(即設(shè)置聚焦鏡頭的驅(qū)動方向與驅(qū)動速度)而開始。
由此，根據(jù)本發(fā)明的任一實施方式，從由利用多個距離測量視場的距離測量獲得的測定距離結(jié)果中選擇代表值，并且根據(jù)該代表值與鏡頭焦點檢測位置設(shè)置鏡頭驅(qū)動，由此開始聚焦操作。由此，如果即使當(dāng)利用基準(zhǔn)距離測量視場時不能獲得正確的測定距離結(jié)果，也可以使用從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和/或具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場，來獲得測定距離結(jié)果。通過從利用這些距離測量視場獲得的測定距離結(jié)果中選擇并且使用代表值，可以設(shè)置鏡頭驅(qū)動以開始聚焦操作。由此通過增強(qiáng)距離測量傳感器的距離測量性能，可以利用到所希望對象的測定距離結(jié)果來自動聚焦于所希望的對象。
本說明書的接收部分具體指出并且直接要求本發(fā)明的技術(shù)主題。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過參照附圖閱讀本說明書的其余部分，能夠?qū)Ρ景l(fā)明操作的組織與方法、以及本發(fā)明的優(yōu)點與目的獲得最佳理解。在附圖中，類似的附圖標(biāo)記指類似的元件。


圖1為顯示距離測量傳感器中距離測量視場被減少的情況的圖示；圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的攝像機(jī)實施方式的配置的方框圖；圖3為顯示聚焦評估值計算單元的配置的方框圖；圖4為顯示評估窗口尺寸的圖示；圖5為顯示過濾水平方向聚焦評估值的計算濾波器的配置的方框圖；圖6為顯示過濾水平方向聚焦評估值的水平與垂直方向積分方案的計算濾波器的配置的方框圖；圖7為顯示過濾垂直方向聚焦評估值的計算濾波器的配置的方框圖；圖8為顯示相差方案的距離測量傳感器的原理的圖示；圖9為顯示在其中提供了多個距離測量視場的距離測量傳感器中的距離測量方法的圖示；圖10為顯示攝像機(jī)自動聚焦操作的流程圖；圖11為顯示從測定距離結(jié)果中選擇代表值的選擇處理的流程圖；圖12為顯示鏡頭驅(qū)動設(shè)置處理的流程圖；
圖13為解釋利用測定距離結(jié)果代表值的自動聚焦操作的圖示。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。圖2顯示具有自動聚焦機(jī)制的諸如攝像機(jī)10等成像裝置的整體配置。
攝像機(jī)10的鏡頭組件(lens block)20由以下構(gòu)成成像鏡頭、檢測成像鏡頭位置的鏡頭位置檢測單元、驅(qū)動成像鏡頭的鏡頭驅(qū)動單元等等。應(yīng)該注意在圖2所示的鏡頭組件20中，作為成像鏡頭，顯示了聚焦鏡頭21與擺動鏡頭22，聚焦鏡頭21用來將對象圖像聚焦在成像元件的成像表面上，擺動鏡頭22利用對于聚焦鏡頭21驅(qū)動方向的確定來使其焦點位置滿足對焦位置。
對于聚焦鏡頭21，配備有檢測聚焦鏡頭21的位置的鏡頭位置檢測單元21a，即檢測聚焦鏡頭21的焦點位置的焦點位置檢測單元；以及鏡頭驅(qū)動單元21b，其驅(qū)動聚焦鏡頭21使鏡頭位置沿其光軸移動。
類似地，對于擺動鏡頭22，配備有檢測擺動鏡頭22的位置的鏡頭位置檢測單元22a，以及驅(qū)動擺動鏡頭22使鏡頭位置沿其光軸移動的鏡頭驅(qū)動單元22b，以進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)臄[動。
鏡頭組件20具有光圈23，以控制入射光量。對于光圈23，也配備有檢測光圈23孔徑開口水平的光圈位置檢測單元23a，以及驅(qū)動光圈23使其打開、關(guān)閉的光圈驅(qū)動單元23b。
鏡頭組件控制單元51分別接收來自鏡頭位置檢測單元21a的、指示聚焦鏡頭21的焦點位置的檢測信號RSf，來自鏡頭位置檢測單元22a的、指示擺動量的檢測信號RSw，來自光圈位置檢測單元23a的、指示光圈23孔徑開口水平的的檢測信號RSi。鏡頭組件控制單元51連接到用戶界面55，以設(shè)置自動聚焦操作模式并且開始自動聚焦操作。根據(jù)用戶對用戶界面55的操縱，鏡頭組件控制單元51可以接收任何操縱信號PSL。鏡頭組件控制單元51還具有存儲單元(其未顯示)，由只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)等等構(gòu)成。該存儲單元可以存儲關(guān)于聚焦鏡頭21和擺動鏡頭22每一個的焦距的數(shù)據(jù)、關(guān)于孔徑比的數(shù)據(jù)、以及關(guān)于鏡頭組件的制造商名稱與序列號的任何信息等等。
鏡頭組件控制單元51基于所存儲的信息、檢測信號RSf、RSw、和RSi、操縱信號PSL、以及從以后將描述的相機(jī)組件控制單元52收到的聚焦控制信號CTf和擺動控制信號CTw，生成鏡頭驅(qū)動信號RDf、RDw。鏡頭組件控制單元51進(jìn)一步向鏡頭驅(qū)動單元21b提供所生成的鏡頭驅(qū)動信號RDf以驅(qū)動聚焦鏡頭21，由此允許對所希望的對象對焦。鏡頭組件控制單元51另外向鏡頭驅(qū)動單元22b提供所生成的鏡頭驅(qū)動信號RDw以驅(qū)動擺動鏡頭22，由此允許對聚焦鏡頭對焦位置的方向進(jìn)行檢測。鏡頭組件控制單元51還生成光圈控制信號RDi，并且將其供給光圈驅(qū)動單元23b，由此允許光圈23孔徑的開口水平得到控制。
相機(jī)組件30中的分光棱鏡31將來自鏡頭組件20的入射光分離為三原色紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)，并且分別將其中的R分量提供給圖像拾取器32R，將其中的G分量提供給圖像拾取器32G、并且將其中的B分量提供給圖像拾取器32B。
圖像拾取器32R通過光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于R分量的圖像信號SR，并且將其提供給前置放大器33R。圖像拾取器32G通過光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于G分量的圖像信號SG，并且將其提供給前置放大器33G。圖像拾取器32B通過光電轉(zhuǎn)換生成相應(yīng)于B分量的圖像信號SB，并且將其提供給前置放大器33B。
前置放大器33R放大圖像信號SR的電平，對其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置(reset)噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號SR提供給A/D轉(zhuǎn)換器34R。A/D轉(zhuǎn)換器34R接收圖像信號SR，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號DRa，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
前置放大器33G放大圖像信號SG的電平，對其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號SG提供給A/D轉(zhuǎn)換器34G。A/D轉(zhuǎn)換器34G接收圖像信號SG，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號DGa，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
前置放大器33B放大圖像信號SB的電平，對其進(jìn)行相關(guān)雙重采樣以減少任何重置噪聲，并且將減少了噪聲的圖像信號SB提供給A/D轉(zhuǎn)換器34B。A/D轉(zhuǎn)換器34B接收圖像信號SB，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號DBa，并且將其提供給預(yù)處理單元35。
預(yù)處理單元35接收圖像信號DRa、DGa、DBa，以調(diào)整它們的增益，并且執(zhí)行黑電平的穩(wěn)定處理、對其動態(tài)范圍的調(diào)整等等，以生成圖像信號DRb、DGb、DBb，并且將由此生成的圖像信號DRb、DGb、DBb提供給信號處理單元36與聚焦評估值計算單元37。
信號處理單元36接收圖像信號DRb、DGb、DBb，以對它們進(jìn)行各種信號處理，由此生成圖像輸出信號DVout。例如，進(jìn)行用來壓縮具有高于設(shè)置電平的電平的圖像信號的Knee補(bǔ)償，用來根據(jù)任意各種設(shè)置的gama曲線校正圖像信號的電平的gama校正，以及用來限制圖像信號的電平保留在設(shè)置區(qū)域中的白及黑電平削波。信號處理單元36還進(jìn)行邊沿增強(qiáng)處理、線性矩陣處理、編碼處理，以生成具有希望格式的圖像輸出信號DVout等等。
聚焦評估值計算單元37根據(jù)圖像信號DRb、DGb、DBb，利用在成像框中提供的特定區(qū)域中的這些圖像信號的頻率分量，計算任意聚焦評估值ID，并且將聚焦評估值ID提供給相機(jī)組件控制單元52。
圖3顯示聚焦評估值計算單元37的配置。聚焦評估值計算單元37具有亮度信號生成電路371，用來根據(jù)圖像信號DRb、DGb、DBb生成亮度信號DY；聚焦評估值生成電路372-ID0至372-ID13，用來生成將在以后描述的十四種聚焦評估值ID0至ID13；以及接口電路373，用來與相機(jī)組件控制單元52通信，并且根據(jù)來自相機(jī)組件控制單元52的任何請求，將所生成的聚焦評估值ID0至ID13提供給相機(jī)組件控制單元52。
通過使用從預(yù)處理電路35接收的圖像信號DRb、DGb、DBb，亮度信號生成電路371生成亮度信號DY，如下計算DY＝0.30DRb+0.59 DGb+0.11DBb。
這是因為為了確定是否達(dá)到聚焦，確定對比度是高還是低就足夠了，并且檢測亮度信號DY電平變化作為對比度變化就足夠了。
聚焦評估值生成電路372-ID0生成如下聚焦評估值ID0。類似地，每個聚焦評估值生成電路372-ID1至372-ID13生成如下聚焦評估值ID1至ID13。
聚焦評估值ID0聚焦評估值的名稱″IIR1_W1_HPeak″；聚焦評估值ID1聚焦評估值的名稱″IIR1_W2_HPeak″；聚焦評估值ID2聚焦評估值的名稱″IIR1_W2_HPeak″；聚焦評估值ID3聚焦評估值的名稱″IIR4_W3_HPeak″；聚焦評估值ID4聚焦評估值的名稱″IIR0_W1_VIntg″；聚焦評估值ID5聚焦評估值的名稱″IIR3_W1_VIntg″；聚焦評估值ID6聚焦評估值的名稱″IIR1_W1_HIntg″；聚焦評估值ID7聚焦評估值的名稱″Y_W1_HIntg″；聚焦評估值ID8聚焦評估值的名稱″Y_W1_Satul″；
聚焦評估值ID9聚焦評估值的名稱″IIR1_W3_HPeak″；聚焦評估值ID10聚焦評估值的名稱″IIR1_W4_HPeak″；聚焦評估值ID11聚焦評估值的名稱″IIR1_W5_HPeak″；聚焦評估值ID12聚焦評估值的名稱″Y_W3_HIntg″；以及聚焦評估值ID13聚焦評估值的名稱″Y_W3_HIntg″。
此處，對于以上聚焦評估值ID0至ID13，分別使用指示其屬性的聚焦評估值名稱，“使用數(shù)據(jù)評估窗口尺寸聚焦評估值計算方法”。評估窗口為在圖像幀中提供的特定區(qū)域。
基本通過將評估窗口中的圖像信號頻率分量相加在一起，獲得這些聚焦評估值ID0至ID13，并且這些聚焦評估值指示相應(yīng)于圖像中任何模糊的值。
在聚焦評估值名稱的“使用數(shù)據(jù)”中有“IIR”與“Y”。“IIR”使用關(guān)于通過利用高通濾波器(HPF)從亮度信號DY中過濾出的高頻分量的數(shù)據(jù)。“Y”使用未利用任何HPF的、原樣的亮度信號DY。
當(dāng)利用HPF時，可以使用無限脈沖響應(yīng)(IIR)型HPF。根據(jù)HPF的種類，IIR分類為IIR0、IIR1、IIR3、以及IIR4，其表示具有不同截斷頻率的HPF。設(shè)置HPF從而具有不同截斷頻率允許放大聚焦評估值的變化，例如，如果使用具有高截斷頻率的HPF的話則在對焦位置附近的位置上，與使用具有低截斷頻率的HPF的情況形成對比。如果幾乎沒有聚焦，則當(dāng)使用具有低截斷頻率的HPF時可以放大聚焦評估值的變化，與使用具有高截斷頻率的HPF的情況形成對比。由此，可以設(shè)置HPF從而具有不同截斷頻率，以在自動聚焦操作期間、根據(jù)任意聚焦情況選擇最適當(dāng)?shù)木劢乖u估值。
評估窗口尺寸為將被用來生成聚焦評估值的圖像區(qū)域的尺寸。在本實施方式中，評估窗口的各種尺寸顯示了以下五種評估窗口尺寸W1至W5。
評估窗口尺寸W1116像素乘60像素；評估窗口尺寸W296像素乘60像素；評估窗口尺寸W3232像素乘120像素；評估窗口尺寸W4192像素乘120像素；評估窗口尺寸W5576像素乘180像素。
這些評估窗口的中心對準(zhǔn)成像框的中心。應(yīng)該注意在圖4中，在一場的幀尺寸為768像素乘240像素的情況下顯示評估窗口尺寸W1至W5。
由此，設(shè)置評估窗口從而具有其各種尺寸允許產(chǎn)生適合于任意評估窗口尺寸的任意聚焦評估值。這允許從聚焦評估值ID0至ID13中選擇任意適當(dāng)?shù)木劢乖u估值，以滿足目標(biāo)對象所具有的任何尺寸。
對于聚焦評估值的計算方法，可以使用HPeak方案、HIntg方案、VIntg方案、以及Satul方案。HPeak方案為相對于任何峰值的水平方向聚焦評估值的計算方法。HIntg方案為相對于任何水平與垂直積分的水平方向聚焦評估值的計算方法。VIntg方案為相對于任何積分的垂直方向聚焦評估值的計算方法。Satul方案為計算其亮度飽和的像素的數(shù)目的計算方法。
HPeak方案還是用來利用HPF從水平方向圖像信號中獲取任何高頻分量的、聚焦評估值的計算方法。在本實施方式中，其用來計算聚焦評估值ID0、ID1、ID2、ID3、ID9、ID10、以及ID11。
圖5顯示用于HPeak方案的、用來過濾水平方向聚焦評估值的計算濾波器的配置，其可以用于聚焦評估值計算單元37中。該用來過濾水平方向聚焦評估值的計算濾波器具有HPF 381，用來從來自亮度信號生成電路的亮度信號DY中只過濾出高頻分量；絕對值處理單元382，用來計算該高頻分量的絕對值；乘法電路383，用來將這些高頻分量的絕對值乘以水平方向窗口控制信號WH；行峰值保持電路384，用來為每一行保持一個峰值；以及垂直方向積分電路386，用來垂直地積分評估窗口內(nèi)所有行的峰值。
HPF 381從亮度信號DY中過濾出高頻分量，并且絕對值處理單元382計算這些高頻分量的絕對值。
乘法電路383將該絕對值乘以水平方向窗口控制信號WH，以獲得評估窗口內(nèi)高頻分量的絕對值。換而言之，如果向乘法電路383提供評估窗口中其相乘值變?yōu)榱愕乃椒较虼翱诳刂菩盘朩H，就可能向行峰值保持電路384只提供評估窗口內(nèi)高頻分量的水平方向絕對值。另外，如果設(shè)置窗口控制信號WH使得在評估窗口中靠近窗口的位置上相乘值變小，則可能消除基于靠近評估窗口的窗口存在的任何額外邊沿(具有高亮度的任何邊沿)侵入評估窗口的影響的、聚焦評估值中的任何噪聲，該噪聲響應(yīng)于聚焦的進(jìn)展、以及伴隨對象任何左右滾動和/或上下顛簸的聚焦評估值的突然變化而發(fā)生。
行峰值保持電路384可以為每行保持一個峰值。垂直方向積分電路386根據(jù)垂直方向窗口控制信號WV，垂直地相加或積分已被保持的、評估窗口內(nèi)每行的峰值，以生成任何聚焦評估值ID。應(yīng)該注意該方案被稱為“HPeak”是因為水平方向峰值曾被保持。
HIntg方案為通過利用水平與垂直積分獲得水平方向聚焦評估值的聚焦評估值計算方法。圖6顯示用來根據(jù)水平與垂直積分過濾水平方向聚焦評估值的計算濾波器的配置，其可以用于聚焦評估值計算單元37中。該計算濾波器具有與以上圖5所示HPeak方案的計算濾波器類似的配置，只是利用了水平方向相加電路385來代替行峰值保持電路。在圖6所示的該計算濾波器中，水平方向相加電路385水平地相加評估窗口內(nèi)所有高頻分量的絕對值，并且垂直方向積分電路386垂直地對評估窗口中所有行的相加結(jié)果進(jìn)行積分。
在本實施方式中，這樣的根據(jù)垂直與水平積分過濾水平方向聚焦評估值的計算濾波器用來計算聚焦評估值ID6、ID7、ID12、以及ID13。
當(dāng)比較HIntg方案與HPeak方案時，其相互不同之處在于在HPeak方案中，計算每行的峰值，并且垂直地相加所計算的峰值；而在HIntg方案中，水平地相加評估窗口內(nèi)每行中高頻分量的絕對值，并且垂直地積分相加結(jié)果。
HIntg方案分類為在其使用數(shù)據(jù)中使用高頻分量的“IIR1”，以及在其中使用原樣的亮度信號DY自身的“Y”。應(yīng)該注意亮度相加值計算濾波器電路(其為從圖6所示的計算濾波器中去除HPF 381的濾波器電路)可以獲得亮度相加值。
VIntg方案為通過利用垂直積分獲得垂直方向聚焦評估值的聚焦評估值計算方法。在本實施方式中，其用來計算聚焦評估值ID4以及ID5。HIntg方案與HPeak方案都進(jìn)行水平相加，以產(chǎn)生聚焦評估值；而VIntg方案垂直地相加高頻分量，以產(chǎn)生聚焦評估值。如果只存在垂直高頻分量而不存在水平高頻分量，例如，其中景象的上半部為白、景象的下半部為黑的圖像，即地平線等等的圖像，則根據(jù)HPeak方案的水平方向聚焦評估值計算方法不能有效地發(fā)揮作用。在此類景象中，使用VIntg方案的聚焦評估值進(jìn)行自動聚焦，以便有效地發(fā)揮作用。
圖7顯示用來過濾垂直方向聚焦評估值的計算濾波器的配置，其可以用于聚焦評估值計算單元37中。用來過濾垂直方向聚焦評估值的計算濾波器具有計算電路391，用來計算水平方向平均值；IIR型HPF392；絕對值處理單元393；以及積分電路394。
計算電路391根據(jù)窗口控制信號WHc、從每行的亮度信號DY中選擇在其水平方向上位于評估窗口中心部分的任何像素(例如63個像素)的亮度信號，并且計算其平均值(類似于總計)，以將其作為每個水平周期的一個輸出來傳送。這是因為選擇其中心部分的64個像素，消除了存在于評估窗口外圍的任何噪聲。在本實施方式中，因為依次存儲了64個像素的數(shù)據(jù)，并且最終輸出一個平均值，所以可以獲得不需要諸如行存儲器或幀存儲器等任何存儲器件的簡單配置。接著，IIR型HPF392過濾高頻分量，其與行頻率同步。然后絕對值處理電路393計算高頻分量的絕對值。積分電路394根據(jù)垂直方向窗口控制信號WV，垂直地積分評估窗口內(nèi)所有行。
Satul方案為計算評估窗口中亮度信號DY中飽和像素的數(shù)目(具體地，其亮度電平變得高于預(yù)定電平的像素的數(shù)目)的計算方法。在本實施方式中，Satul方案用來計算聚焦評估值ID8。在計算聚焦評估值ID8時，通過將亮度信號DY與門限值比較計算對于每場有多少超過門限值…的像素存在于評估窗口內(nèi)，來確定聚焦評估值ID8。
回去參照圖2，基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元40產(chǎn)生攝像機(jī)10中的每個單元根據(jù)其來進(jìn)行操作的垂直同步信號VD、水平同步信號HD、以及基準(zhǔn)時鐘信號CLK。基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元40將這些信號提供給圖像拾取器驅(qū)動單元42。圖像拾取器驅(qū)動單元42根據(jù)如此提供的垂直同步信號VD、水平同步信號HD、以及基準(zhǔn)時鐘信號CLK，生成驅(qū)動信號RIR，并且將其提供給圖像拾取器32R，以驅(qū)動該器件。類似地，圖像拾取器驅(qū)動單元42還分別生成驅(qū)動信號RIG、RIB，并且將它們提供給圖像拾取器32G、32B，以驅(qū)動所述器件。應(yīng)該注意前置放大器33R、33G、33B，A/D轉(zhuǎn)換器34R、34G、34B，預(yù)處理單元35，信號處理單元36，聚焦評估值計算單元37等等利用與從它們相應(yīng)的先前單元接收的圖像信號同步的垂直同步信號VD、水平同步信號HD、以及基準(zhǔn)時鐘信號CLK，進(jìn)行各種處理。這些信號可以從基準(zhǔn)信號產(chǎn)生單元40接收，或者可以從其相應(yīng)的先前單元與圖像信號一起接收。
距離測量傳感器45進(jìn)行距離測量，以測量到對象的距離，從而向相機(jī)組件控制單元52提供測定距離結(jié)果Mag，該結(jié)果指示到對象的距離。距離測量傳感器45可以設(shè)置其距離測量的視場，從而可以相繼安排基準(zhǔn)距離測量視場、從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場、和/或具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場。這些距離測量視場的相繼安排防止了當(dāng)在距離測量視場之間出現(xiàn)距離測量無法進(jìn)行的區(qū)域、并且對象進(jìn)入該區(qū)域時無法獲得測定距離結(jié)果。由此可以精確地進(jìn)行任何距離測量。
以下將描述例如能夠在其中設(shè)置多個距離測量視場的相差方案的距離測量傳感器。圖8顯示相差方案的距離測量傳感器的原理。該距離測量傳感器具有主鏡頭100，一對輔助結(jié)合鏡頭(bond lens)101a、101b，以及一對圖像傳感器102a、102b。通過主鏡頭100，對象OBa的虛像OBGa在例如位置Pf1上對焦。通過輔助結(jié)合鏡頭101a、101b，虛像OBGa還分別在圖像傳感器102a、102b上對焦。估計在圖像傳感器102a、102b上聚焦的虛像OBGa中相應(yīng)點之間的距離為相差PHa，在圖像傳感器102a上的圖像與圖像傳感器102b上的圖像之間進(jìn)行任意相關(guān)計算?？梢詮木哂凶罡呦嚓P(guān)值的圖像的位置中獲得相差PHa接著，通過主鏡頭100，比對象OBa更近的對象OBb的虛像OBGb在比位置Pf1更接近輔助結(jié)合鏡頭的位置Pf2上對焦。通過輔助結(jié)合鏡頭101a、101b，虛像OBGb還分別在離開圖像傳感器102a、102b的位置上對焦。相差PHb看起來比相差PHa大，該像差PHb是通過在圖像傳感器102上的圖像與圖像傳感器102b上的圖像之間進(jìn)行的任何相關(guān)計算獲得的。由此，相差根據(jù)與對象的距離變化，并且通過檢測相差，可以測量與對象的距離。
如果切換用于相關(guān)計算的圖像傳感器中的區(qū)域，則可以對每個距離測量視場進(jìn)行距離測量。例如，如果設(shè)置視場包含對象OBa、OBb的黑點(存在于光軸上的部分)，則當(dāng)對在圖像傳感器102a、102b上形成的對象OBa、OBb的黑點進(jìn)行任意相關(guān)計算時，可以測量到包含在距離測量視場中的對象的距離。類似地，如果設(shè)置視場包含對象OBa、OBb的箭頭點(其前向端部分)，則當(dāng)對在圖像傳感器102a、102b上形成的對象OBa、OBb的箭頭點區(qū)域進(jìn)行任意相關(guān)計算時，可以測量到包含在距離測量視場中的對象的距離。
圖9顯示在距離測量傳感器45中提供的多個距離測量視場。例如，在三度的角度的距離測量視場AG1上，設(shè)置每個都從距離測量視場AG1向外偏移的距離測量視場AG2、AG3，以相繼排列?？梢栽O(shè)置距離測量視場AG4，其比測量視場AG1的角度大六度的角度。另外，可以設(shè)置距離測量視場AG5、AG6以相繼排列在距離測量視場AG4之上，其中AG5、AG6中的每個都具有比測量視場AG1的角度大六度的角度，并且從測量視場AG1向外偏移。
基準(zhǔn)距離測量視場AG1沿鏡頭組件20中成像鏡頭的光軸設(shè)置。將基準(zhǔn)距離測量視場AG1沿光軸設(shè)置允許對將要加強(qiáng)的、位于成像框中心的對象進(jìn)行距離測量。
距離測量傳感器45對每個距離測量視場進(jìn)行距離測量。當(dāng)距離測量傳感器45進(jìn)行距離測量時，其傳送指示到對象距離的測定距離結(jié)果Mag。當(dāng)距離測量傳感器45不能進(jìn)行任何距離測量時，其傳送指示不能進(jìn)行任何測量的數(shù)據(jù)(此后稱為“無能力數(shù)據(jù)NG”)作為測定距離結(jié)果Mag。
對多個距離測量視場的每一個設(shè)置優(yōu)先級。例如，與向外偏移的距離測量視場相比，為設(shè)置在成像框中心的距離測量視場設(shè)置較高優(yōu)先級。與具有寬角度的距離測量視場相比，為具有小角度的距離測量視場設(shè)置較高優(yōu)先級。如果多個距離測量視場獲得多個測定距離結(jié)果，則選擇多個距離測量視場中具有較高優(yōu)先級的測定距離結(jié)果，并且將其設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值Magd，其指示到對象的距離。距離測量傳感器45與相機(jī)組件控制單元52中的任意一個都可以選擇測定距離結(jié)果。例如，如果相機(jī)組件控制單元52選擇測定距離結(jié)果的代表值Magd，則可以利用通用距離測量傳感器，由此使得可以配置廉價攝像機(jī)10。如果距離測量傳感器45選擇測定距離結(jié)果的代表值Magd，則可以減少相機(jī)組件控制單元52中的負(fù)載。還應(yīng)該注意，以下將描述相機(jī)組件控制單元52選擇代表值Magd的情況。
相機(jī)組件控制單元52連接到用戶界面56。相機(jī)組件控制單元52根據(jù)從用戶界面56接收的操縱信號PSC生成任意控制信號，并且將這些控制信號提供給相應(yīng)單元以控制它們，從而攝像機(jī)10可以基于操縱信號PSC等等進(jìn)行操作。相機(jī)組件控制單元52還從由距離測量傳感器45獲得的每個距離測量視場的測定距離結(jié)果Mag中選擇代表值Magd。
鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52可以使用預(yù)先設(shè)置的格式和/或預(yù)先設(shè)置的協(xié)議相互進(jìn)行通信。鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52對自動聚焦操作進(jìn)行任意控制。
響應(yīng)于來自相機(jī)組件控制單元52的請求，鏡頭組件控制單元51還向相機(jī)組件控制單元52提供各種信息QF(例如，關(guān)于鏡頭焦點位置、光圈值等等的信息)。
鏡頭組件控制單元51還根據(jù)從相機(jī)組件控制單元52接收的聚焦控制信號CTf、擺動控制信號CTw等等生成鏡頭驅(qū)動信號RDf、RDw，并且控制鏡頭驅(qū)動單元21b、22b以驅(qū)動聚焦鏡頭21與擺動鏡頭22。
相機(jī)組件控制單元52根據(jù)在聚焦評估值計算單元37中計算的聚焦評估值ID、由距離測量傳感器45獲得的測定距離結(jié)果Mag、以及從鏡頭組件控制單元51讀取的各種信息，生成用于進(jìn)行聚焦鏡頭21的驅(qū)動控制的聚焦控制信號CTf，和用于進(jìn)行擺動鏡頭22的驅(qū)動控制的擺動控制信號CTw。相機(jī)組件控制單元52將這些信號提供給鏡頭組件控制單元51。
鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52可以內(nèi)置在一起。在以下描述中，控制器50指示鏡頭組件控制單元51與相機(jī)組件控制單元52的結(jié)合?？刂破?0可以由微機(jī)、存儲器等等構(gòu)成，并且通過運行從存儲器中讀出的各種程序來執(zhí)行自動聚焦操作。
以下將描述攝像機(jī)10的自動聚焦操作。圖10顯示了自動聚焦操作的流程圖。
在步驟ST1，控制器50控制距離測量傳感器45測量到對象的距離。在距離測量傳感器45中，設(shè)置基準(zhǔn)距離測量視場、從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場、和/或角度不同于基準(zhǔn)距離測量視場的角度的距離測量視場，以相繼排列，從而減少提交(file)任意距離測量的情況的發(fā)生。
如果有一個具有小角度的距離測量視場，則可能發(fā)生難于生成對象對比度任何差異的情況。然而，如果提供了距離測量視場AG4至AG6，則距離測量視場的范圍具有18度的角度。在這種情況下，距離測量區(qū)域在從傳感器向前延伸2m的位置上具有63cm的直徑，并且穿著沒有圖案的簡單汗衫的人物OB的輪廓被包含在距離測量視場內(nèi)，由此允許確定到對象的距離。例如，因為距離測量視場AG1被設(shè)置為具有三度的角度，所以距離測量區(qū)域在向前延伸7m的位置上具有37cm的直徑。當(dāng)對寬度20cm的玩具娃娃成像時，玩具娃娃占據(jù)多于一半的視場，從而可以在沒有任何背景影響的情況下正確地測量到玩具娃娃的距離。
在步驟ST2，控制器50進(jìn)行從距離測量視場的測定距離結(jié)果中選擇代表值(其指示到對象的距離)的選擇處理。在該選擇代表值的選擇處理中，如果由多個距離測量視場獲得多個測定距離結(jié)果，則選擇具有較高優(yōu)先級的距離測量視場的測定距離結(jié)果，并且將其設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值。
圖11顯示從測定距離結(jié)果中選擇代表值的選擇處理。在圖11中，將描述在距離測量傳感器45中提供圖9所示的六個距離測量視場AG1至AG6的情況。
如果提供了多個距離測量視場，則向多個距離測量視場的每一個預(yù)先設(shè)置優(yōu)先級。根據(jù)對象的什么位置在成像框中對焦來設(shè)置所述優(yōu)先級。例如，如果在所希望的對象位于成像框中心的情況下對其成像，則為與向外偏移的視場相比設(shè)置在成像框中心的視場設(shè)置較高優(yōu)先級。為了即使與對象有較長距離也獲得正確的測定距離結(jié)果，對與具有寬角度的視場相比具有小角度的視場設(shè)置較高優(yōu)先級。由此，對圖9所示距離測量視場AG1設(shè)置最高優(yōu)先級。對圖9所示距離測量視場AG5、AG6設(shè)置較低優(yōu)先級。
在步驟ST11，控制器50確定具有最高優(yōu)先級的距離測量視場AG1的測定距離結(jié)果Mag1是否為無能力數(shù)據(jù)NG。如果測定距離結(jié)果Mag1不是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST12；而如果測定距離結(jié)果Mag1是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST13。
在步驟ST12，控制器50將測定距離結(jié)果Mag1設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值Magd(其指示到對象的距離)，并且處理完成。
在步驟ST13，控制器50選擇具有次最高優(yōu)先級的距離測量視場AG2、AG3、AG4的測定距離結(jié)果Mag2、Mag3、Mag4中具有最短距離的最小測定距離結(jié)果，并且將選定結(jié)果設(shè)置為測定距離結(jié)果Mag-a。應(yīng)該注意無能力數(shù)據(jù)NG被認(rèn)為是比距離測量允許值的最大值要大的值，并且如果所有測定距離結(jié)果Mag2、Mag3、Mag4都是無能力數(shù)據(jù)NG，則將測定距離結(jié)果Mag-a設(shè)置為無能力數(shù)據(jù)NG。
在步驟ST14，控制器50確定測定距離結(jié)果Mag-a是否為無能力數(shù)據(jù)NG。如果測定距離結(jié)果Mag-a不是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST15；而如果測定距離結(jié)果Mag-a是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST16。
在步驟ST15，控制器50將測定距離結(jié)果Mag-a設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值Magd，并且處理完成。
在步驟ST16，控制器50選擇具有較低優(yōu)先級的距離測量視場AG5、AG6的測定距離結(jié)果Mag5、Mag6中具有較短距離的最小測定距離結(jié)果，并且將選定結(jié)果設(shè)置為測定距離結(jié)果Mag-b。如果測定距離結(jié)果Mag5、Mag6都是無能力數(shù)據(jù)NG，則將測定距離結(jié)果Mag-b設(shè)置為無能力數(shù)據(jù)NG。
在步驟ST17，控制器50確定測定距離結(jié)果Mag-b是否為無能力數(shù)據(jù)NG。如果測定距離結(jié)果Mag-b不是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST18；而如果測定距離結(jié)果Mag-b是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST19。
在步驟ST18，控制器50將測定距離結(jié)果Mag-b設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值Magd，并且處理完成。在步驟ST19，控制器50將無能力數(shù)據(jù)NG設(shè)置為測定距離結(jié)果的代表值Magd，并且處理完成。
由此，在本實施方式中，提供了多個距離測量視場，并且對它們中的每一個設(shè)置優(yōu)先級。如果具有較高優(yōu)先級的距離測量視場為無能力數(shù)據(jù)NG，則使用向外偏移的視場和/或具有寬角度的視場的測定距離結(jié)果。與只使用一個距離測量視場的情況相比，這使得確保能夠測量到對象的距離。
在圖10所示步驟ST3，控制器50根據(jù)從鏡頭位置檢測單元21a接收的檢測信號RSf，檢測聚焦鏡頭21的焦點FPs的當(dāng)前位置。
在步驟ST4，控制器50進(jìn)行任意鏡頭驅(qū)動設(shè)置處理。在該鏡頭驅(qū)動設(shè)置處理中，根據(jù)焦點FPs的當(dāng)前位置以及測定距離結(jié)果的代表值Magd，設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動方向與驅(qū)動速度。
然后，在步驟ST5，控制器50進(jìn)行鏡頭驅(qū)動處理。
圖12顯示了鏡頭驅(qū)動設(shè)置處理的流程圖。
在步驟ST51，控制器50確定測定距離結(jié)果的代表值Magd是否為無能力數(shù)據(jù)NG。如果測定距離結(jié)果的代表值Magd不是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST52；而如果測定距離結(jié)果的代表值Magd是無能力數(shù)據(jù)NG，則該處理進(jìn)行到步驟ST56。
在步驟ST52，控制器50根據(jù)測定距離結(jié)果的代表值Magd，確定焦點FPs的當(dāng)前位置是否離開對焦區(qū)域FJA，更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1。如果從焦點FPs的當(dāng)前位置到基于代表值Magd的對焦區(qū)域FJA的距離LE大于第一確定距離LD1，則該處理進(jìn)行到步驟ST53；否則該處理進(jìn)行到步驟ST54。
對焦區(qū)域FJA相對于代表值Magd而設(shè)置，從而對象上的對焦位置FPj(其相應(yīng)于代表值Magd)可以包含在其中。例如，將基于代表值Magd的錯誤距離測量區(qū)域設(shè)置于對焦區(qū)域FJA。可替換地，可以將比基于代表值Magd的錯誤距離測量區(qū)域?qū)挼膮^(qū)域設(shè)置于對焦區(qū)域FJA?？梢栽诳紤]聚焦鏡頭21的控制能力的情況下設(shè)置第一確定距離LD1的量。即，如果試圖以后面描述的第一驅(qū)動速度Va驅(qū)動聚焦鏡頭21，則當(dāng)?shù)谝淮_定距離LD1太短時，聚焦鏡頭21會在其達(dá)到第一驅(qū)動速度Va之前已經(jīng)到達(dá)對焦位置FPj。如果以非常高的速度驅(qū)動聚焦鏡頭21，則停止聚焦鏡頭21可能需要很多時間，從而如果當(dāng)聚焦鏡頭21靠近對焦位置FPj時試圖停止聚焦鏡頭21，聚焦鏡頭21可能穿過對焦位置FPj，由此導(dǎo)致不良的聚焦操作。因此，當(dāng)驅(qū)動聚焦鏡頭21時，可以根據(jù)最大速度與控制能力設(shè)置第一確定距離LD1。因為該最大速度與控制能力根據(jù)焦距與光圈值而不同，所以可以根據(jù)焦距與光圈值調(diào)整第一確定距離LD1。
在步驟ST53，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度設(shè)置為第一驅(qū)動速度Va，以使聚焦鏡頭21的焦點FPs迅速達(dá)到對焦位置FPj，這是因為聚焦鏡頭21的焦點FPs的當(dāng)前位置離開對焦區(qū)域FJA，且焦點位置更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1?？刂破?0還基于代表值Magd將聚焦鏡頭21的驅(qū)動方向設(shè)置至一個方向。換言之，設(shè)置驅(qū)動方向使得聚焦鏡頭21的焦點FPs可以朝向代表值Magd所指示的焦點FPm的位置的方向驅(qū)動。因為可以根據(jù)距離測量傳感器45的代表值Magd正確地確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動方向，所以對于確定其驅(qū)動方向不需要任何擺動。
聚焦鏡頭21的第一驅(qū)動速度Va用來允許聚焦鏡頭21的焦點迅速接近對焦位置。不需要限制其驅(qū)動速度以防止其焦點穿過聚焦評估值曲線的峰值，這是因為每一場每個聚焦評估值只修改一次。由此，當(dāng)驅(qū)動聚焦鏡頭21時，第一驅(qū)動速度Va可以是允許的驅(qū)動速度的最大值。
然后，處理進(jìn)行到步驟ST54，其中控制器50確定聚焦鏡頭21的焦點FPs的當(dāng)前位置是否在對焦區(qū)域FJA內(nèi)。如果焦點PFs的位置沒有在對焦區(qū)域FJA內(nèi)，則處理進(jìn)行到步驟ST55；而如果焦點PFs的位置在對焦區(qū)域FJA內(nèi)，則該處理進(jìn)行到步驟ST56。
在步驟ST55，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度設(shè)置為低于第一驅(qū)動速度Va的第二驅(qū)動速度Vb?？刂破?0還基于代表值Magd將其驅(qū)動方向設(shè)置至一個方向。換言之，設(shè)置其驅(qū)動方向使得聚焦鏡頭21的焦點FPs可以朝向由代表值Magd所指示的焦點FPm的位置的方向驅(qū)動。設(shè)置第二驅(qū)動速度Vb以允許平滑地實現(xiàn)從第二驅(qū)動速度Vb到低于第二驅(qū)動速度Vb的第三驅(qū)動速度Vc的速度變化，以防止指示當(dāng)驅(qū)動聚焦鏡頭21時的聚焦評估值變化的聚焦評估值曲線變小。
例如，估計景深為Fs、第二驅(qū)動速度Vb設(shè)置為12Fs/場。應(yīng)該注意第三驅(qū)動速度Vc被設(shè)置為能夠精確檢測聚焦評估值曲線的峰值的速度，例如2Fs/場。如果驅(qū)動聚焦鏡頭20時的允許速度的最大值不大于12Fs/場，則第一驅(qū)動速度Va等于第二驅(qū)動速度Vb。
當(dāng)處理從步驟ST51或ST54進(jìn)行到步驟ST56時，控制器50進(jìn)行類似于過去情況的擺動，并且根據(jù)當(dāng)驅(qū)動擺動鏡頭22時的聚焦評估值的變化設(shè)置聚焦鏡頭21的驅(qū)動方向。在這種情況下，控制器50將聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度設(shè)置為其第二驅(qū)動速度Vb。如果焦點FPs的當(dāng)前位置與焦點FPm的位置之間的距離短，則控制器50可以將聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度設(shè)置為其第三驅(qū)動速度Vc，這是因為焦點FPs的當(dāng)前位置靠近對焦位置FPj。
此后，在圖10所示的步驟ST5，控制器50進(jìn)行鏡頭驅(qū)動處理，并且當(dāng)完成鏡頭驅(qū)動處理時結(jié)束自動聚焦操作。在鏡頭驅(qū)動處理中，進(jìn)行聚焦鏡頭21驅(qū)動速度的切換以及類似于過去情況的爬山控制處理，從而驅(qū)動聚焦鏡頭21以使其焦點FPs的位置滿足對焦位置FPj。
如果從焦點FPs的位置到對焦區(qū)域FJA的距離小于比第一確定距離LD1短的第二確定距離LD2，則聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度從第一驅(qū)動速度Va切換到第二驅(qū)動速度Vb。設(shè)置第二確定距離LD2，從而例如在離開對焦區(qū)域FJA第二確定距離LD2的位置上，當(dāng)聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度從第一驅(qū)動速度Va切換到第二驅(qū)動速度Vb時，聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度可以在對焦區(qū)域FJA內(nèi)減少到第二驅(qū)動速度Vb。由于較少數(shù)目的聚焦評估值，這樣的設(shè)置可以防止聚焦鏡頭21的焦點穿過對焦區(qū)域FJA中聚焦評估值的曲線的峰值。
在爬山控制處理中，檢測由聚焦評估值計算單元37計算的聚焦評估值的任何增加與減少，并且驅(qū)動聚焦鏡頭21的焦點FPs，使得該檢測的聚焦評估值可以為最大值，由此使焦點FPs的位置滿足對焦位置FPj。在本實施方式中，在利用聚焦評估值的爬山控制處理中，驅(qū)動聚焦鏡頭21的焦點FPs，使得以上聚焦評估值ID0、ID2等等為最大值。如果具有較大亮度的像素增加，則將評估窗口尺寸W1切換到評估窗口尺寸W5，并且通過利用聚焦評估值ID8來計算聚焦評估值，以防止聚焦鏡頭21被驅(qū)動到發(fā)生模糊的方向。另外，通過利用聚焦評估值ID0與其他聚焦評估值ID1至ID7以及ID9至ID13，可以確定聚焦鏡頭21的驅(qū)動速度的變化，可以確定攝像機(jī)的任何震動，可以確定聚焦鏡頭21的反向驅(qū)動，并且可以確定聚焦鏡頭21達(dá)到其近點或遠(yuǎn)點。根據(jù)這些確定結(jié)果，控制聚焦鏡頭21的驅(qū)動操作，以達(dá)到優(yōu)良的精確聚焦。由此，進(jìn)行步驟ST4、ST5的聚焦處理，以使聚焦鏡頭21的焦點位置滿足對焦位置FPj。然后結(jié)束自動聚焦操作。
圖13顯示利用測定距離結(jié)果的自動聚焦操作。當(dāng)聚焦鏡頭21的焦點FPs的當(dāng)前位置離開基于代表值Magd的對焦區(qū)域FJA且其中焦點位置更加遠(yuǎn)離第一確定距離LD1時，即從焦點FPs的當(dāng)前位置到基于代表值Magd的對焦區(qū)域FJA的距離LE大于第一確定距離LD1時，在沒有任何擺動的情況下以第一驅(qū)動速度Va驅(qū)動聚焦鏡頭21。然后以第二驅(qū)動速度Vb與第三驅(qū)動速度Vc驅(qū)動聚焦鏡頭21。當(dāng)經(jīng)過時間周期Tafu時，焦點FPs的位置滿足對焦位置FPj。與圖10中虛線所示的過去的自動聚焦操作相比，這允許大大縮短聚焦時間周期，從而進(jìn)行擺動以確定驅(qū)動聚焦鏡頭的方向，然后以第二驅(qū)動速度Vb驅(qū)動聚焦鏡頭21，并且當(dāng)經(jīng)過時間周期Tafv時，焦點FPs的位置滿足對焦位置FPj。
當(dāng)焦點FPa的當(dāng)前位置比第一確定距離LD1更靠近基于測定距離結(jié)果Mag的對焦區(qū)域FJA且其中焦點的位置處于對焦區(qū)域FJA之外時，以第二驅(qū)動速度Vb驅(qū)動聚焦鏡頭21而沒有任何擺動。與過去的自動聚焦操作相比，這允許縮短聚焦時間周期，以使得在自動聚焦操作的開始點處進(jìn)行擺動。
在本實施方式中，當(dāng)聚焦鏡頭21的焦點FPs的當(dāng)前位置在對焦區(qū)域FJA內(nèi)時，進(jìn)行自動聚焦操作，從而可以類似于過去自動聚焦操作地使焦點FPs位置滿足對焦位置FPj，但是本發(fā)明的實施方式可以得到與過去自動聚焦操作一樣的聚焦精確度，即使其需要更短的聚焦時間周期。
由此，在以上實施方式中，因為在距離測量傳感器中提供多個距離測量視場，所以如果選擇并使用多個距離測量視場的測定距離結(jié)果，則可以加強(qiáng)距離測量精確度，而不會有任何背景影響。如果對其對比度具有較小差異的對象成像，就可以測量到對象的距離，由此加強(qiáng)其距離測量性能。
在以上實施方式中，可以確保獲得距對象的測定距離。通過測定距離結(jié)果的代表值而不是擺動，可以確定聚焦鏡頭的驅(qū)動方向，以及鏡頭驅(qū)動到其對焦位置的大概的量，由此與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了聚焦時間周期。
雖然在以上實施方式中將成像設(shè)備描述為攝像機(jī)，但是不本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可用于任何其他成像設(shè)備，例如數(shù)字靜止相機(jī)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解根據(jù)設(shè)計需求與其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變化，只要其落入所附權(quán)利要求或其等價物的范圍即可。
權(quán)利要求
1.一種自動聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動單元，其驅(qū)動鏡頭；焦點位置檢測單元，其檢測鏡頭焦點的位置；距離測量傳感器，在其中提供了基準(zhǔn)距離測量視場、以及從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場中的任一個，該距離測量傳感器根據(jù)每個距離測量視場測量到對象的距離；以及控制單元，其進(jìn)行聚焦操作，以控制鏡頭驅(qū)動單元驅(qū)動鏡頭，由此使由焦點位置檢測單元檢測的鏡頭焦點的位置滿足其對焦位置，其中控制單元允許聚焦操作開始于根據(jù)從由距離測量傳感器獲得的測定距離結(jié)果中選擇的代表值、以及由焦點位置檢測單元檢測的鏡頭焦點的位置，設(shè)置鏡頭驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1所述的自動聚焦設(shè)備，其中在距離測量傳感器中為多個距離測量視場設(shè)置優(yōu)先級；并且其中如果獲得基于該多個距離測量視場的多個測定距離結(jié)果，則選擇具有最高優(yōu)先級的測定距離結(jié)果作為測定距離結(jié)果的代表值。
3.如權(quán)利要求1所述的自動聚焦設(shè)備，其中設(shè)置多個距離測量視場以相繼排列。
4.如權(quán)利要求1所述的自動聚焦設(shè)備，其中沿鏡頭光軸提供基準(zhǔn)距離測量視場。
5.如權(quán)利要求1所述的自動聚焦設(shè)備，其中距離測量傳感器與控制單元中的任一個選擇測定距離結(jié)果的代表值。
6.一種自動聚焦方法，包含焦點位置檢測步驟，其檢測鏡頭焦點的位置；代表值選擇步驟，其在距離測量傳感器中提供基準(zhǔn)距離測量視場、以及從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場中的任一個，由該距離測量傳感器根據(jù)距離測量視場來測量到對象的距離，以獲得測定距離結(jié)果，并且從由此獲得的測定距離結(jié)果中選擇代表值；以及聚焦處理步驟，其通過根據(jù)測定距離結(jié)果的代表值以及鏡頭焦點的檢測位置來設(shè)置鏡頭驅(qū)動，而開始使得在焦點位置檢測步驟中檢測的鏡頭焦點位置滿足其對焦位置的聚焦操作。
7.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，其允許計算機(jī)執(zhí)行自動聚焦方法，所述方法包含焦點位置檢測步驟，其檢測鏡頭焦點的位置；代表值選擇步驟，其在距離測量傳感器中提供基準(zhǔn)距離測量視場、以及從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場和具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的視場的距離測量視場中的任一個，由該距離測量傳感器根據(jù)距離測量視場來測量到對象的距離，以獲得測定距離結(jié)果，并且從由此獲得的測定距離結(jié)果中選擇代表值；以及聚焦處理步驟，其通過根據(jù)測定距離結(jié)果的代表值以及鏡頭焦點的檢測位置來設(shè)置鏡頭驅(qū)動，而開始使在焦點位置檢測步驟中檢測的鏡頭焦點位置滿足其對焦位置的聚焦操作。
全文摘要
一種自動聚焦設(shè)備，包含鏡頭驅(qū)動單元；焦點位置檢測單元，其檢測鏡頭焦點的位置；以及距離測量傳感器。距離測量傳感器根據(jù)基準(zhǔn)距離測量視場、從基準(zhǔn)距離測量視場向外偏移的距離測量視場、和/或具有不同于基準(zhǔn)距離測量視場的距離測量視場，測量到對象的距離。該設(shè)備具有控制單元，其控制鏡頭驅(qū)動單元驅(qū)動鏡頭，以使鏡頭的焦點位置滿足其對焦位置。聚焦操作開始于根據(jù)從由距離測量傳感器獲得的測定距離結(jié)果中選擇的代表值、以及鏡頭焦點的位置，設(shè)置鏡頭驅(qū)動。
文檔編號G03B13/36GK1847902SQ20061007435
公開日2006年10月18日 申請日期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 申請人:索尼株式會社