成像設(shè)備、控制成像設(shè)備的方法和程序的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適當(dāng)?shù)乜刂凭劢?。一種成像設(shè)備包括控制單元。該控制單元基于預(yù)定條件設(shè)定第一模式或第二模式。第一模式通過基于由成像單元產(chǎn)生的圖像中的對比度移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理。第二模式通過基于第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理，第一圖像和第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置中的情況下由成像單元產(chǎn)生的。
【專利說明】成像設(shè)備、控制成像設(shè)備的方法和程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及成像設(shè)備。更具體地，本技術(shù)涉及一種執(zhí)行聚焦控制的成像設(shè)備、用于控制該成像設(shè)備的方法以及用于使計算機(jī)實現(xiàn)該方法的程序。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，諸如通過對諸如風(fēng)景和人的對象進(jìn)行成像來產(chǎn)生圖像(圖像數(shù)據(jù))的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(例如，具有照相機(jī)的記錄器)的成像設(shè)備已經(jīng)變成廣泛普及。此外，已經(jīng)提出大量成像設(shè)備，其自動地執(zhí)行聚焦控制以防止根據(jù)用戶操作的成像處理失敗。
[0003]例如，提出了一種通過使用圖像數(shù)據(jù)中的對比度的強(qiáng)度來執(zhí)行聚焦控制的成像設(shè)備。此外，還提出了一種使用以不同的焦距捕獲的兩個圖像來估計聚焦透鏡要移動到的位置的成像設(shè)備(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。
[0004]引用列表
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I JP2Oll-128623A
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題
[0008]通過上述的常規(guī)技術(shù)，可以使用圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行聚焦控制，并且，不需要提供用于在成像設(shè)備中執(zhí)行聚焦控制的附加裝置。
[0009]但是，根據(jù)對象和成像條件，聚焦透鏡可能被移動到不是聚焦位置的位置，或者，可能要花費時間去將聚焦透鏡移動到聚焦位置。因此，根據(jù)對象和成像條件適當(dāng)?shù)貓?zhí)行聚焦控制是重要的。
[0010]鑒于這些情形而開發(fā)了本技術(shù)，并且，本技術(shù)的目的在于執(zhí)行適當(dāng)?shù)木劢箍刂啤?br> [0011]問題的解決方案
[0012]為了解決上述問題而開發(fā)了本技術(shù)，并且，本技術(shù)的第一方面是一種成像設(shè)備，該成像設(shè)備包括:控制單元，用于執(zhí)行控制以基于預(yù)定的條件來設(shè)定第一模式或第二模式，所述第一模式是用于通過基于由成像單元產(chǎn)生的圖像中的對比度移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理，所述第二模式是用于通過基于在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理，所述第一圖像和第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置處的情況下由成像單元產(chǎn)生的。本技術(shù)的第一方面也是用于控制成像設(shè)備的方法和用于使計算機(jī)實現(xiàn)該方法的程序。因此，基于預(yù)定的條件來有效地設(shè)定第一模式或第二模式。
[0013]在第一方面中，控制單元可以基于聚焦透鏡的位置和匹配處理的結(jié)果的歷史來確定在第一模式和第二模式之間的切換是否必要。因此，基于聚焦透鏡的位置和匹配處理的結(jié)果的歷史來有效地確定在第一模式和第二模式之間的切換的必要或不必要。
[0014]在第一方面中，在設(shè)定所述第一模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定第二模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置收斂，并且，聚焦透鏡的該位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差大于閾值。因此，在設(shè)定第一模式的情況下，在聚焦透鏡會聚于一個位置上并且聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差大于閾值時，可以有效地設(shè)定第二模式。
[0015]在第一方面中，在設(shè)定所述第二模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值。因此，在設(shè)定第二模式的情況下，在聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值時，可以有效地設(shè)定第一模式。
[0016]在第一方面中，在設(shè)定所述第二模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值，并且，估計的聚焦位置的歷史的加權(quán)分布小于閾值。因此，在設(shè)定第二模式的情況下，在聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值并且估計的聚焦位置的歷史的加權(quán)分布小于閾值時，可以有效地設(shè)定第一模式。
[0017]在第一方面中，成像設(shè)備還可以包括姿勢檢測單元，用于檢測成像設(shè)備的姿勢的變化，在檢測到的姿勢變化大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。因此，在檢測到的姿勢變化大于閾值時，有效地確定切換的必要或不必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
[0018]在第一方面中，在所述第一圖像中的亮度檢測值和所述第二圖像中的亮度檢測值之間的差大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。因此，在第一圖像中的亮度檢測值和第二圖像中的亮度檢測值之間的差大于閾值時，有效地確定切換的必要或不必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
[0019]在第一方面中，在產(chǎn)生所述第一圖像時的光圈值和產(chǎn)生所述第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。因此，在產(chǎn)生第一圖像時的光圈值和在產(chǎn)生第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，有效地確定切換的必要或不必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
[0020]在第一方面，成像設(shè)備還可以包括姿勢檢測單元，用于檢測成像設(shè)備的姿勢的變化，并且在檢測到的姿勢變化大于閾值時，所述控制單元執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式。因此，在檢測到的姿勢變化大于閾值時，有效地設(shè)定第一模式。
[0021 ] 在第一方面中，在所述第一圖像中的亮度檢測值和所述第二圖像中的亮度檢測值之差大于閾值時，所述控制單元執(zhí)行控制以設(shè)定第一模式。因此，在第一圖像中的亮度檢測值和第二圖像中的亮度檢測值之間的差大于閾值時，有效地設(shè)定第一模式。
[0022]在第一方面中，在產(chǎn)生第一圖像時的光圈值和產(chǎn)生第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，控制單元可以執(zhí)行控制以設(shè)定第一模式。因此，在產(chǎn)生第一圖像時的光圈值和產(chǎn)生第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，有效地設(shè)定第一模式。
[0023]本發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本技術(shù)，可以實現(xiàn)良好的效果，以執(zhí)行適當(dāng)?shù)木劢箍刂啤?br> 【專利附圖】

【附圖說明】[0025]圖1是示出本技術(shù)的第一實施例中的成像設(shè)備100的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026]圖2是示出本技術(shù)的第一實施例中的成像設(shè)備100的示例功能結(jié)構(gòu)的框圖。
[0027]圖3是示出本技術(shù)的實施例中的在對比度AF處理單元270執(zhí)行對比度AF處理時在對比度評估值和捕獲的圖像之間的關(guān)系的示圖。
[0028]圖4是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由雙圖像匹配AF處理單元280執(zhí)行的雙圖像匹配處理的示例的示圖。
[0029]圖5是示出表示本技術(shù)的第一實施例中的與聚焦透鏡的聚焦位置的距離和雙圖像匹配處理的計算結(jié)果之間的相關(guān)性的擬合曲線的示圖。
[0030]圖6是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由控制單元260執(zhí)行的AF模式切換處理的示例流程的示圖。
[0031]圖7是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由控制單元260執(zhí)行以確定雙圖像匹配處理是否必要的確定處理的流程的示圖。
[0032]圖8是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由控制單元260執(zhí)行以確定雙圖像匹配處理是否必要的確定處理的流程的示圖。
[0033]圖9是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由控制單元260執(zhí)行以確定雙圖像匹配處理是否必要的確定處理的流程的示圖。
[0034]圖10是示出本技術(shù)的第一實施例的要由成像設(shè)備100執(zhí)行的AF處理中的處理過程的示例的流程圖。
[0035]圖11是示出本技術(shù)的第一實施例的要由成像設(shè)備100執(zhí)行的雙圖像匹配處理中的處理過程中的確定處理過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面是用于實現(xiàn)本技術(shù)的方式(在下文中被稱為實施例)的描述。將按照以下順序進(jìn)行說明。
[0037]1.第一實施例(聚焦控制:基于預(yù)定的條件切換對比度AF模式和雙圖像匹配AF模式的示例)
[0038]〈1.第一實施例>
[0039][成像設(shè)備的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)]
[0040]圖1是示出根據(jù)本技術(shù)的第一實施例的成像設(shè)備100的示例內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041]成像設(shè)備100包括成像透鏡101、成像器件102、模擬信號處理單元103、A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器104和數(shù)字信號處理單元105。成像設(shè)備100還包括液晶面板106、取景器107、記錄裝置108、對象檢測單元109、陀螺儀傳感器110和控制單元120。成像設(shè)備100還包括EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)131。成像設(shè)備100還包括ROM(只讀存儲器)132和RAM(隨機(jī)存取存儲器)133。成像設(shè)備100還包括操作單元140、TG(定時發(fā)生器)151、馬達(dá)驅(qū)動器152、聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153和變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154。例如，成像設(shè)備100由可以執(zhí)行AF(自動聚焦)處理的數(shù)字靜止照相機(jī)或數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(例如，具有照相機(jī)的記錄器)實現(xiàn)。
[0042]成像透鏡101是收集來自對象的光并將收集的光供應(yīng)到成像器件102的透鏡。成像透鏡101包括變焦透鏡、聚焦透鏡、光闌、ND(中性密度)機(jī)構(gòu)、防偏移振動圖像穩(wěn)定化透鏡等。變焦透鏡是用于連續(xù)地改變焦距的透鏡。聚焦透鏡是用于對對象聚焦的透鏡。光闌被設(shè)計用來改變光圈直徑。ND機(jī)構(gòu)是用于插入ND濾波器的機(jī)構(gòu)。防偏移振動圖像穩(wěn)定化透鏡是用于在圖像捕獲操作期間校正用戶的手的抖動的透鏡。聚焦透鏡由聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153驅(qū)動，并且，相對于對象前后移動。以這樣的方式，實現(xiàn)了聚焦功能。變焦透鏡由變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154驅(qū)動，并且，相對于對象前后移動。以這樣的方式，實現(xiàn)了變焦功能。
[0043]成像設(shè)備102是接收通過成像透鏡101從對象進(jìn)入的光并將該光轉(zhuǎn)換為電信號(圖像信號)的光電轉(zhuǎn)換元件。通過該轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的圖像信號(模擬信號)被供應(yīng)到模擬信號處理單元103。也就是說，在成像器件102的成像區(qū)域中形成通過成像透鏡101進(jìn)入的對象的光學(xué)圖像，并且，成像器件102在這種情況下執(zhí)行成像操作，以產(chǎn)生圖像信號(模擬信號)。成像器件102由TG151驅(qū)動。成像器件102可以是CXD (電荷耦合器件)、CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等。
[0044]在控制單元120的控制下，模擬信號處理單元103對從成像器件102供應(yīng)的圖像信號(模擬信號)執(zhí)行諸如降噪的模擬處理。模擬信號處理單元103將經(jīng)過模擬處理的圖像信號(模擬信號)供應(yīng)到A/D轉(zhuǎn)換器104。
[0045]在控制單元120的控制下，A/D轉(zhuǎn)換器104將從模擬信號處理單元103供應(yīng)的圖像信號(模擬信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且，將A/D轉(zhuǎn)換后的圖像信號(數(shù)字信號)供應(yīng)到數(shù)字信號處理單兀105。
[0046]在控制單元120的控制下，數(shù)字信號處理單元105對從A/D轉(zhuǎn)換器104供應(yīng)的圖像信號(數(shù)字信號)執(zhí)行諸如伽馬校正的數(shù)字處理，并且，將數(shù)字處理后的圖像信號(數(shù)字信號)供應(yīng)到各個組件。例如，數(shù)字信號處理單元105將數(shù)字處理后的圖像信號(數(shù)字信號)供應(yīng)到液晶面板106和取景器107，以顯示圖像。數(shù)字信號處理單元105也對數(shù)字處理后的圖像信號(數(shù)字信號)執(zhí)行壓縮處理，并且，將經(jīng)過壓縮處理的圖像數(shù)據(jù)(壓縮的圖像數(shù)據(jù))供應(yīng)到記錄裝置108以記錄圖像數(shù)據(jù)。
[0047]液晶面板106是基于從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))顯示各個圖像的顯示面板。例如，液晶面板106將從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))顯示為直通圖像。例如，液晶面板106也將在記錄裝置108中記錄的圖像數(shù)據(jù)顯示為列表圖像。液晶面板106可以是顯示面板,例如，IXD (液晶顯示器)，或者有機(jī)EL (電致發(fā)光)面板。
[0048]取景器107是基于從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))顯示各個圖像的電子取景器(EVF)。
[0049]記錄裝置108是記錄從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))的記錄裝置。記錄裝置108也將記錄的圖像數(shù)據(jù)供應(yīng)到數(shù)字信號處理單元105。記錄裝置108可以被包括在成像設(shè)備100中，或者可以從成像設(shè)備100拆下來。記錄裝置108可以是閃存或DV帶。
[0050]在控制單元120的控制下，對象檢測單元109分析從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))并檢測在圖像中包括的對象。然后，檢測結(jié)果(檢測信息)被輸出到控制單元120。例如，對象檢測單元109檢測與從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))相對應(yīng)的圖像中包括的人的臉部，并且，將關(guān)于檢測到的臉部的臉部信息輸出到控制單元120。臉部檢測方法可以是通過在記錄有關(guān)于臉部的亮度分布信息的模版和實際圖像之間執(zhí)行匹配來檢測臉部的方法(例如，參見JP2004-133637A)和基于圖像數(shù)據(jù)中包括的人的膚色部分或臉部的特征量來檢測臉部的方法。臉部檢測信息包含圖像中的檢測到的臉部的位置和大小。對象檢測單元109還具有針對從數(shù)字信號處理單元105供應(yīng)的圖像信號(圖像數(shù)據(jù))識別跟隨AF的對象的功能。
[0051]陀螺儀傳感器110檢測成像設(shè)備100的角速度，并且，將檢測到的角速度輸出到控制單元120。由于通過陀螺儀傳感器110來檢測成像設(shè)備100的角速度，所以檢測到成像設(shè)備100的姿勢的變化。除了陀螺儀傳感器以外的傳感器(例如，加速度傳感器)可以被用來檢測成像設(shè)備100的加速度、運動、傾斜等，并且，基于檢測的結(jié)果來檢測成像設(shè)備100的姿勢或者姿勢的變化。
[0052]控制單元120包括CPU(中央處理單元)，并且基于在R0M132中存儲的程序來控制要由成像設(shè)備100執(zhí)行的各個處理。例如，控制單元120執(zhí)行各個處理，以實現(xiàn)諸如聚焦在對象上的AF功能、調(diào)整亮度的AE(自動曝光)功能、執(zhí)行白平衡的WB(白平衡)功能的各個功能?？刂茊卧?20還將取決于根據(jù)AF、手動操作或變焦操作進(jìn)行的聚焦追蹤的關(guān)于聚焦透鏡的控制信息，根據(jù)變焦操作的關(guān)于變焦透鏡的控制信息等輸出到馬達(dá)驅(qū)動器152。
[0053]EEPR0M131是能夠在成像設(shè)備100關(guān)閉(off)時保持?jǐn)?shù)據(jù)的非易失性存儲器，并且，存儲圖像數(shù)據(jù)、各種輔助信息和各種設(shè)定信息。
[0054]ROMl32是存儲要由控制單元120使用的程序、操作參數(shù)等的存儲器。
[0055]RAM133是存儲要由控制單元120使用的程序、在執(zhí)行程序時改變的參數(shù)等的工作存儲器。
[0056]操作單元140接收來自用戶的操作輸入，例如，REC按鈕(記錄按鈕)操作、變焦操作或觸摸面板操作，并且，操作單元140將接收到的操作輸入的內(nèi)容供應(yīng)到控制單元120。
[0057]在控制單元120的控制下，TG151產(chǎn)生用于驅(qū)動成像器件102的驅(qū)動控制信號，并且，使成像器件102被驅(qū)動。
[0058]在控制單元120的控制下，馬達(dá)驅(qū)動器152驅(qū)動聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153和變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154，以驅(qū)動各個透鏡(聚焦透鏡、變焦透鏡等)。具體地，馬達(dá)驅(qū)動器152將從控制單元120輸出的控制信號(用于驅(qū)動各個馬達(dá)的控制信息)轉(zhuǎn)換為電壓，并且，將各個轉(zhuǎn)換后的電壓輸出到聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153和變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154。然后，馬達(dá)驅(qū)動器152驅(qū)動各個馬達(dá)以驅(qū)動各個透鏡。
[0059]聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153是基于從馬達(dá)驅(qū)動器152輸出的電壓來移動聚焦透鏡的馬達(dá)。變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154是基于從馬達(dá)驅(qū)動器152輸出的電壓來移動變焦透鏡的馬達(dá)。
[0060][成像設(shè)備的示例功能結(jié)構(gòu)]
[0061]圖2是示出根據(jù)本技術(shù)的第一實施例的成像設(shè)備100的示例功能結(jié)構(gòu)的框圖。
[0062]成像設(shè)備100包括姿勢檢測單元210、成像單元220、圖像處理單元230、記錄控制單元240、內(nèi)容存儲單元241、顯示控制單元250和顯示單元251。成像設(shè)備100還包括控制單元260、歷史信息保持單元261、對比度AF處理單元270、雙圖像匹配AF處理單元280和操作接收單元290。
[0063]姿勢檢測單元210檢測成像設(shè)備100的姿勢(角速度)的變化，并且，將關(guān)于檢測到的姿勢(角速度)的變化的信息(姿勢信息)輸出到控制單元260。姿勢檢測單元210對應(yīng)于圖1中示出的陀螺儀傳感器110。[0064]成像單元220產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(圖像信號)，并且，將產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像處理單元230、對比度AF處理單元270和雙圖像匹配AF處理單元280。在對比度AF處理單元270或雙圖像匹配AF處理單元280的控制下，成像單元220還移動聚焦透鏡以實現(xiàn)AF功能。例如，成像單元220對應(yīng)于圖1中的成像單元101、成像器件102、聚焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)153和變焦透鏡驅(qū)動馬達(dá)154。
[0065]根據(jù)來自控制單元260的指令，圖像處理單元230對從成像單元220輸出的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種圖像處理，并且，將經(jīng)過各種圖像處理的圖像數(shù)據(jù)輸出到記錄控制單元240、顯示控制單元250和控制單元260。例如，圖像處理單元230與圖1中示出的模擬信號處理單元103、A/D轉(zhuǎn)換器104和數(shù)字信號處理單元105對應(yīng)。
[0066]根據(jù)來自控制單元260的指令，記錄控制單元240對內(nèi)容存儲單元241執(zhí)行記錄控制。例如，記錄控制單元240將從圖像處理單元230輸出的圖像數(shù)據(jù)作為圖像內(nèi)容(靜止圖像文件或運動圖像文件)記錄在內(nèi)容存儲單元241中。例如，記錄控制單元240與圖1中示出的數(shù)字信號處理單元105和控制單元260相對應(yīng)。
[0067]內(nèi)容存儲單元241是在記錄控制單元240的控制下存儲各種信息(例如，圖像內(nèi)容)的記錄介質(zhì)。例如，內(nèi)容存儲單元241與圖1中示出的記錄裝置108相對應(yīng)。
[0068]顯示控制單元250根據(jù)來自控制單元260的指令使顯示單元251顯示從圖像處理單元230輸出的圖像。例如，顯示控制單元250與圖1中示出的數(shù)字信號處理單元105和控制單元120相對應(yīng)。
[0069]顯示單元251是在顯示控制單元250的控制下顯示各個圖像的顯示面板。例如，顯示單元251與圖1中示出的液晶面板106和取景器107相對應(yīng)。
[0070]控制單元260基于在存儲器(未示出)中存儲的控制程序來控制成像設(shè)備100中的各個組件。例如，控制單元260基于預(yù)定的條件執(zhí)行控制，以設(shè)定對比度AF模式(第一模式)或雙圖像匹配AF模式(第二模式)。這里，對比度AF模式是對比度AF處理單元270通過基于由成像單元220產(chǎn)生的圖像的對比度移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理的模式。雙圖像匹配AF模式是雙圖像匹配AF處理單元280通過基于第一圖像和第二圖像之間的匹配處理的結(jié)果移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理的模式。第一圖像和第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置中的情況下由成像單元220產(chǎn)生的兩個圖像。稍后將參照圖6至圖9來詳細(xì)地描述在設(shè)定這些模式時的控制。例如，控制單元260與圖1中示出的控制裝置120相對應(yīng)。
[0071]歷史信息保持單元261是順次地保持由雙圖像匹配AF處理單元280執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果的歷史的保持單元。例如，歷史信息保持單元261對應(yīng)于圖1中示出的RAM133。
[0072]在設(shè)定對比度AF模式的情況下，對比度AF處理單元270通過基于由成像單元220產(chǎn)生的圖像中的對比度移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理。稍后將參照圖3詳細(xì)地描述對比度AF處理。例如，對比度AF處理單元270與圖1中示出的控制單元120和馬達(dá)驅(qū)動器152相對應(yīng)。
[0073]雙圖像匹配AF處理單元280通過基于在聚焦透鏡位于不同的位置中的情況下由成像單元220產(chǎn)生的第一圖像和第二圖像之間的匹配處理的結(jié)果移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理。稍后將參照圖4和圖5詳細(xì)地描述雙圖像匹配AF處理。例如，雙圖像匹配AF處理單元280與圖1中示出的控制單元120和馬達(dá)驅(qū)動器152相對應(yīng)。[0074]操作接收單元290是接收由用戶輸入的操作并將與接收到的操作的內(nèi)容一致的控制信號(操作信號)輸出到控制單元260的操作接收單元。例如，操作接收單元290與圖1中示出的操作單元140相對應(yīng)。
[0075][對比度AF和對象之間的示例關(guān)系]
[0076]圖3是示出本技術(shù)的實施例中的在對比度AF處理單元270執(zhí)行對比度AF處理的情況下在對比度評估值和捕獲的圖像之間的示例關(guān)系的示圖。在圖3中，示出在高亮度點光源被包括在對象中的情況下的示例關(guān)系。例如，包括高亮度點光源的對象是黑暗中存在強(qiáng)光的點的場景中的對象。
[0077]在圖3中，“a”示出聚焦透鏡的位置和對比度評估值(AF評估值)之間的關(guān)系。在圖3中，“b”示出聚焦透鏡的位置和捕獲的圖像(包括高亮度點光源的圖像)之間的關(guān)系。
[0078]現(xiàn)在描述對比度AF處理。目前，具有在運動圖像捕獲操作期間自動地聚焦在主要對象上的功能(AF功能)的成像設(shè)備(例如，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(具有照相機(jī)的記錄器))被廣泛地使用。例如，該AF功能可以是基于對比度測量執(zhí)行聚焦控制的對比度AF功能。采用該對比度AF功能，確定通過透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)中的對比度的強(qiáng)度，并且，確定聚焦透鏡的位置。
[0079]具體地，采用該對比度AF功能，通過使用關(guān)于在成像設(shè)備100中獲取的圖像中的對比度的強(qiáng)度信息來執(zhí)行聚焦控制。例如，在捕獲的圖像中的特定區(qū)域被設(shè)定為用于聚焦控制的信號獲取區(qū)域(空間頻率提取區(qū)域)。該特定區(qū)域也被稱為距離測量幀(頻率檢測幀)。隨著特定區(qū)域中的對比度變高，特定區(qū)域被確定為合焦。隨著對比度變低，特定區(qū)域被確定為處于離焦。鑒于此，對比度AF功能驅(qū)動和調(diào)整聚焦透鏡到實現(xiàn)最高對比度的這種位置。
[0080]具體地，特定區(qū)域的高頻成分被提取，產(chǎn)生提取的高頻成分的積分?jǐn)?shù)據(jù)，并且，基于產(chǎn)生的高頻成分的積分?jǐn)?shù)據(jù)來確定對比度的強(qiáng)度。
[0081]也就是說，在聚焦透鏡從一個位置移動到其它位置的同時獲取圖像，并且，對各個圖像的亮度信號執(zhí)行濾波處理(例如，高通濾波)，以獲得指示各個圖像的對比度強(qiáng)度的AF評估值。
[0082]當(dāng)在存在聚焦透鏡的位置中存在變成聚焦的對象的情況下，相對于聚焦透鏡的位置的AF評估值描繪出曲線。該曲線的峰值的位置(或者，圖像的對比度值變成最大的位置)是聚焦位置。
[0083]如上所述，在對比度AF中，只基于關(guān)于由成像裝置(成像儀)形成的圖像的信息來執(zhí)行聚焦操作，因此，不需要在成像設(shè)備中提供距離測量光學(xué)系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)。鑒于此，在諸如數(shù)字靜止照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的成像設(shè)備中廣泛地使用對比度AF。
[0084]但是，采用對比度AF，在對象滿足一定條件時，可能不執(zhí)行正確的聚焦。當(dāng)對象滿足一定條件時，例如，如圖3中的“a”所示，在對象中包括高亮度點光源。
[0085]如上所述，采用對比度AF，隨著聚焦透鏡接近聚焦位置，對比度評估值變高。隨著聚焦透鏡進(jìn)一步遠(yuǎn)離聚焦位置移動，對比度評估值變得更低。但是，當(dāng)在如圖3中的“a”所示的對象中包括高亮度點光源時，這種關(guān)系可能不成立。例如，如圖3中的“b”所示，隨著聚焦透鏡進(jìn)一步遠(yuǎn)離聚焦位置(箭頭301和321)移動，高亮度點光源311至314的面積在保持邊緣的同時變大。因此，不是聚焦透鏡的聚焦位置(箭頭321)的位置(箭頭322)可能是曲線300的峰值的位置，并且，例如，被確定為聚焦位置，如圖3中的“b”所示。
[0086]此外，除了對比度AF以外的AF功能是要由雙圖像匹配處理實現(xiàn)的AF功能(例如，參見JP2011-128623A)。稍后將參照圖4和圖5詳細(xì)地描述要由雙圖像匹配處理實現(xiàn)的AF功能。 [0087][雙圖像匹配處理的示例]
[0088]圖4是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由雙圖像匹配AF處理單元280執(zhí)行的雙圖像匹配處理的示例的示圖。圖4中示出的橫坐標(biāo)是指示聚焦透鏡的位置的軸。
[0089]雙圖像匹配處理是通過對通過改變聚焦透鏡產(chǎn)生的兩個圖像進(jìn)行匹配來估計聚焦位置(例如，參見JP2011-128623A)。雙圖像匹配AF處理也是基于通過雙圖像匹配處理估計的聚焦位置來移動聚焦透鏡的AF處理(例如，參見JP2011-128623A)。
[0090]在圖4中，由成像單元220產(chǎn)生的圖像331和332在產(chǎn)生時被示出在聚焦透鏡的位置中。在聚焦透鏡的位置A中產(chǎn)生圖像331，并且，在聚焦透鏡的位置B中產(chǎn)生圖像332。圖像331比圖像332更清楚。
[0091]在雙圖像匹配處理中，通過使用在兩個不同的聚焦透鏡位置中產(chǎn)生的兩個圖像331和332來估計到聚焦位置(箭頭335)的距離(箭頭336)。重復(fù)該計算若干次以提高精度。
[0092]這里，可以通過由下面示出的方程(I)表達(dá)的圖像轉(zhuǎn)換函數(shù)P來對圖像331和332之間的模糊的變化進(jìn)行建模。在方程(I)中，匕表示圖像331，&表示圖像332。
[0093]fA*P = fB 方程(I)
[0094]這里，*表示二維卷積。此外，圖像轉(zhuǎn)換函數(shù)P可以通過使用如下面的方程(2)所示的具有模糊核K的一系列卷積來近似。
[0095]p = K*K*K*…*K 方程(2)
[0096]作為模糊核K，例如，可以使用下述矩陣。
[0097][數(shù)學(xué)式I]
[0098]
[I A 1、
I得I

MM Q M
1 4 1

/
[0099]這里，圖像331和332之間的模糊差的量可以通過計算方程(2)中的卷積的數(shù)量來測得。也就是說，模糊差的量可以通過計算在圖像331和332變成相同之前使用的卷積的數(shù)量來測得。在圖5中示出該測量計算的結(jié)果的示例。在實際上進(jìn)行測量時，優(yōu)選地，通過使用迭代處理來獲得兩個圖像之間的差。
[0100][擬合曲線的示例]
[0101]圖5是示出表示本技術(shù)的第一實施例中的與聚焦透鏡的聚焦位置的距離和雙圖像匹配處理的計算結(jié)果之間的相關(guān)性的擬合曲線的示圖。在圖5中，橫坐標(biāo)指示聚焦透鏡的位置，并且，縱坐標(biāo)表示迭代的次數(shù)(方程(2)中的卷積的數(shù)量)。[0102]這里，由圖5中示出的縱坐標(biāo)指示的迭代的次數(shù)(方程(2)中的卷積的數(shù)量)是同與聚焦透鏡的聚焦位置的距離相對應(yīng)的值。具體地，在由圖5中示出的縱坐標(biāo)指示的迭代的次數(shù)是“O”的情況下，聚焦透鏡的位置是聚焦位置。例如，在圖5中，在橫坐標(biāo)上的鄰近“4”的位置是縱坐標(biāo)上的迭代的次數(shù)為“O”的位置。隨著迭代的次數(shù)進(jìn)一步移動遠(yuǎn)離“0”，聚焦透鏡的位置進(jìn)一步移動遠(yuǎn)離聚焦位置。在這種情況下，迭代的次數(shù)的正值和負(fù)值指示聚焦透鏡的移動方向。
[0103]現(xiàn)在描述要在雙圖像匹配處理中使用的圖像。在執(zhí)行雙圖像匹配處理時，捕獲的圖像的中心區(qū)域(一定比例)可以在運動圖像的AF期間被提取，并且用于計算中。替代捕獲的圖像的中心區(qū)域，由成像設(shè)備100的用戶指定的指定區(qū)域(捕獲的圖像中的區(qū)域((例如，矩形區(qū)域))可以被提取，并且用于計算。在這種情況下，用戶可以聚焦在特別期望的對象上。但是，在捕獲的圖像的外圍部分中，聚焦位置估計的精度可能由于被稱為透鏡像差的現(xiàn)象而變低。因此，存在這種可能性，對于對比度AF模式和雙圖像匹配AF模式之間的切換的確定的精度將變低，或者，雙圖像匹配AF模式中的AF所需的時間將變長。鑒于此，靠近捕獲的圖像的中心的區(qū)域優(yōu)選地被指定為指定區(qū)域。
[0104]在雙圖像匹配AF處理中，在計算中需要具有不同的聚焦透鏡位置的兩個圖像，因此，獲得輸出的時間間隔變得比對比度AF處理中的時間間隔長。結(jié)果，在聚焦位置附近的位置估計的精度可能變得比對比度AF處理中的精度低。
[0105]在雙圖像匹配AF處理中，還需要一定時間間隔來獲取兩個圖像。因此，在用戶正移動成像設(shè)備100的情況(例如，正執(zhí)行搖擺或傾斜的情況)、對象正移動或變形的情況等中，聚焦位置估計的精度可能變低。
[0106]在雙圖像匹配AF處理中，還使用兩個圖像的聚焦透鏡位置之間的差。因此，在通過自動曝光調(diào)整功能等正改變成像單元220 (成像透鏡101)的光圈的大小的情況下，聚焦位置估計的精度可能變低。
[0107]因此，如果在上述的情況下執(zhí)行基于由雙圖像匹配處理估計的聚焦位置的AF處理(雙圖像匹配AF處理)，則聚焦透鏡可能會移動到錯誤的位置。
[0108]鑒于此，在本技術(shù)的第一實施例中，在這種情況下執(zhí)行適當(dāng)?shù)木劢箍刂啤?br> [0109][AF模式切換的示例]
[0110]圖6是示意性地示出本技術(shù)的第一實施例中的要由控制單元260執(zhí)行的AF模式切換處理的示例流程的示圖。
[0111]在圖6中，“a”示出對比度AF模式中的AF模式切換處理的示例流程。
[0112]如圖6中的“a”所示，在設(shè)定對比度AF模式時，控制單元260確定聚焦透鏡是否會聚于一個位置上(351)。如果聚焦透鏡會聚于一個位置上，則聚焦透鏡正在例如聚焦位置附近以往復(fù)的方式移動。例如，相對于聚焦透鏡的位置的AF評估值可能會描繪出丘形曲線。如果在這種情況下聚焦透鏡會聚于一個位置上，則聚焦透鏡正在丘的峰值附近以往復(fù)的方式移動。
[0113]如上所述，只有當(dāng)聚焦透鏡會聚于一個位置上時，才執(zhí)行下述處理(以確定是否滿足第一條件)。例如，對比度AF處理在一定時間段中具有比雙圖像匹配AF處理更大量的輸出，并且，可以有利地應(yīng)對對象的移動。在考慮這種有利特征的情況下，只有當(dāng)通過對比度AF處理來估計錯誤的聚焦位置時，AF模式可以被切換到雙圖像匹配AF模式。但是，在正被成像的對象是與對比度AF處理不兼容的對象的情況下，聚焦透鏡可能保持在錯誤的方向上移動，直到會聚于一個位置上為止。
[0114]因此，在設(shè)定對比度AF模式的情況下，可以按規(guī)則的間隔(或者不規(guī)則地)無條件地執(zhí)行下述處理(以確定是否滿足第一條件)。也就是說，在設(shè)定對比度AF模式的情況下，可以規(guī)則地或不規(guī)則地參考雙圖像匹配處理的處理結(jié)果(指數(shù)值)。在這種情況下，即使對象與對比度AF處理不兼容，也可以防止聚焦透鏡繼續(xù)在錯誤的方向上移動。此外，在聚焦透鏡相對地遠(yuǎn)離聚焦位置的情況下，AF模式可以被迅速地切換到雙圖像匹配AF模式。
[0115]在聚焦透鏡會聚于一個位置(351)上的情況下，控制單元260參考由歷史信息保持單元261保持的歷史信息(由雙圖像匹配處理獲得的聚焦位置估計指數(shù)值的一個或多個歷史)。然后，控制單元260確定是否滿足第一條件(352)。第一條件是，基于雙圖像匹配處理的處理結(jié)果的歷史估計的聚焦位置和聚焦透鏡的當(dāng)前位置之間的差等于或大于閾值。例如，基于歷史確定的估計的聚焦位置可以是由歷史信息保持單元261保持的估計的聚焦位置的平均值。
[0116]在滿足第一條件(352)的情況下，控制單元260確定對比度AF的聚焦位置是錯誤的，并且，將AF模式切換到雙圖像匹配AF模式(353)。例如，如圖3中的“a”所示，聚焦透鏡位置被認(rèn)為是遠(yuǎn)離聚焦位置移動。
[0117]在未滿足第一條件(352)的情況下，控制單元260不能確定對比度AF的聚焦位置是錯誤的，因此，不改變AF模式(354)。
[0118]在聚焦透鏡沒有會聚于任何位置上(351)的情況下，控制單元260也不改變當(dāng)前設(shè)定的AF模式(354)。
[0119]作為第一條件，可以使用某一其它條件。例如，第一條件可以是，通過加權(quán)平均方法計算出的估計的聚焦位置和聚焦透鏡的當(dāng)前位置之間的差等于或大于閾值。在未滿足此條件的情況下，不改變AF模式。在滿足此條件的情況下，AF模式被切換到雙圖像匹配AF模式。由加權(quán)平均方法計算出的估計的聚焦位置由下面示出的方程(4)表達(dá)。
[0120]此外，第一條件可以是，在歷史中包括的每一個估計的聚焦位置與聚焦透鏡的當(dāng)前位置進(jìn)行比較，并且，超過閾值的估計的聚焦位置的數(shù)目等于或大于一定數(shù)目。在未滿足此條件的情況下，不改變AF模式。在滿足此條件的情況下，AF模式被切換到雙圖像匹配AF模式。
[0121]在圖6中，“b”示出雙圖像匹配AF模式中的AF模式切換處理的流程。
[0122]如圖6中的“b”所示，在設(shè)定雙圖像匹配AF模式的情況下，控制單元260確定是否滿足第二條件(361)。這里，第二條件是，通過組合一個或多個歷史計算出的估計的聚焦位置和聚焦透鏡的當(dāng)前位置之間的差等于或小于閾值，并且，估計的聚焦位置的歷史的加權(quán)分布等于或小于閾值。
[0123]這里，根據(jù)下面示出的方程(3)來計算通過組合一個或多個歷史計算出的估計的聚焦位置(通過加權(quán)平均方法計算出的估計的聚焦位置)。根據(jù)下面示出的方程(4)來計算出估計的聚焦位置的歷史的加權(quán)分布(加權(quán)平均分布)。
[0124][數(shù)學(xué)式2]
【權(quán)利要求】
1.一種成像設(shè)備，包括: 控制單元，被配置為執(zhí)行控制以基于預(yù)定的條件來設(shè)定第一模式和第二模式中的一個，所述第一模式是用于通過基于由成像單元產(chǎn)生的圖像中的對比度移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理，所述第二模式是用于通過基于在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果移動聚焦透鏡來執(zhí)行自動聚焦處理，所述第一圖像和第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置處的情況下由成像單元產(chǎn)生的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述控制單元基于聚焦透鏡的位置和匹配處理的結(jié)果的歷史來確定所述第一模式和所述第二模式之間的切換是否必要。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在設(shè)定所述第一模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定第二模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置收斂，并且，聚焦透鏡的該位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差大于閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在設(shè)定所述第二模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定 的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在設(shè)定所述第二模式的情況下，所述控制單元在滿足預(yù)定的條件時執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式，所述預(yù)定的條件是:聚焦透鏡的位置和基于匹配處理的結(jié)果的歷史估計的聚焦位置之間的差小于閾值，并且，估計的聚焦位置的歷史的加權(quán)分布小于閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，還包括: 姿勢檢測單元，被配置為檢測成像設(shè)備的姿勢的變化， 其中，在檢測到的姿勢變化大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中，在所述第一圖像中的亮度檢測值和所述第二圖像中的亮度檢測值之間的差大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中，在產(chǎn)生所述第一圖像時的光圈值和產(chǎn)生所述第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，所述控制單元確定切換是否必要，而無需使用作為歷史的匹配處理的結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，還包括: 姿勢檢測單元，被配置為檢測成像設(shè)備的姿勢的變化， 其中，在檢測到的姿勢變化大于閾值時，所述控制單元執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在所述第一圖像中的亮度檢測值和所述第二圖像中的亮度檢測值之差大于閾值時，所述控制單元執(zhí)行控制以設(shè)定第一模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，在產(chǎn)生所述第一圖像時的光圈值和產(chǎn)生所述第二圖像時的光圈值之間的差大于閾值時，所述控制單元執(zhí)行控制以設(shè)定第一模式。
12.一種用于控制成像設(shè)備的方法，包括: 第一處理步驟，在設(shè)定第一模式時，通過基于由成像單元產(chǎn)生的圖像中的對比度來移動聚焦透鏡，執(zhí)行自動聚焦處理；第二處理步驟，在設(shè)定第二模式時，通過基于在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果來移動聚焦透鏡，執(zhí)行自動聚焦處理，所述第一圖像和所述第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置處的情況下由成像單元產(chǎn)生的； 控制步驟，基于預(yù)定的條件執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式和所述第二模式中的一個。
13.一種程序，用于使計算機(jī)執(zhí)行: 第一處理步驟，在設(shè)定第一模式時，通過基于由成像單元產(chǎn)生的圖像中的對比度來移動聚焦透鏡，執(zhí)行自動聚焦處理； 第二處理步驟，在設(shè)定第二模式時，通過基于在第一圖像和第二圖像之間執(zhí)行的匹配處理的結(jié)果來移動聚焦透鏡，執(zhí)行自動聚焦處理，所述第一圖像和所述第二圖像是在聚焦透鏡位于不同的位置處的情況下由成像單元產(chǎn)生的； 控制步驟，基 于預(yù)定的條件執(zhí)行控制以設(shè)定所述第一模式和所述第二模式中的一個。
【文檔編號】G02B7/36GK103988107SQ201280061533
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】首田大仁, 川井崇史 申請人:索尼公司