具有AF光学变焦的成像装置转让专利

申请号 : CN200710142092.7

文献号 : CN100590508C

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 大川章米川岳明上西纪行

申请人 : 富士通微电子株式会社

摘要 :

本发明公开了一种能够通过AF检测值简单无误地校正聚焦状态的新型成像装置。该成像装置包括:用于移动透镜的自动聚焦驱动部件、用于从成像数据计算出指示聚焦状态的AF检测值的AF处理部件、用于从成像数据计算亮度值的亮度处理部件、用于通过使用计算出的亮度值对计算出的AF检测值进行校正来计算经校正AF检测值的校正部件、用于基于计算出的经校正AF检测值来控制自动聚焦驱动部件的控制部件。其中,所述成像数据是未经自动曝光处理的数据。

权利要求 :

1.一种成像装置,包括:

自动聚焦驱动部件,用于移动透镜;

AF处理部件,用于从成像数据计算指示聚焦状态的AF检测值;

亮度处理部件,用于从所述成像数据计算亮度值;

校正部件,用于通过使用所述计算出的亮度值对所述计算出的AF检 测值进行校正来计算经校正AF检测值;以及控制部件,用于基于所述计算出的经校正AF检测值,来控制所述自 动聚焦驱动部件,其中,所述成像数据是未经自动曝光处理的数据。

2.如权利要求1所述的成像装置,其中,所述AF检测值是通过对预 定的自动聚焦框内的AF检测值进行加和而得到的值。

3.如权利要求2所述的成像装置,其中,所述亮度值是通过对所述预 定的自动聚焦框内的亮度值进行加和而得到的值。

4.如权利要求1所述的成像装置,其中,所述控制部件通过将聚焦位 置从起点向终点改变来获得所述成像数据,从所述成像数据计算所述经校 正AF检测值,当所述经校正AF检测值指示峰值时确定出所述聚焦位 置,并且停止改变所述聚焦位置,其中,所述起点被假定为自动聚焦范围 的一端,所述终点被假定为所述聚焦范围的另一端。

5.如权利要求1所述的成像装置,其中,所述控制部件通过将聚焦位 置从起点改变直到终点来获得所述成像数据,从所述成像数据计算所述经 校正AF检测值,将计算出的所述经校正AF检测值指示峰值的位置确定 为所述聚焦位置,并且将所述透镜移动到所述被确定的聚焦位置,其中, 所述起点被假定为自动聚焦范围的一端,所述终点被假定为另一端。

6.如权利要求4所述的成像装置,其中,所述经校正AF检测值是将 所述起点的亮度值和每个点的亮度值的比率乘以所述AF检测值得到的。

7.一种成像装置,包括:

自动聚焦驱动部件,用于移动透镜;

亮度处理部件,用于从成像数据计算亮度值;

校正部件,用于通过使用所述计算出的亮度值对所述成像数据进行校 正来计算经校正成像数据;

AF处理部件,用于从所述经校正成像数据计算指示聚焦状态的经校 正AF检测值;以及控制部件,用于基于所述计算出的经校正AF检测值控制所述自动聚 焦驱动部件,其中,所述成像数据是未经自动曝光处理的数据。

8.如权利要求7所述的成像装置,其中:

所述控制部件通过将聚焦位置从起点向终点改变来获得所述成像数 据,从所述经校正成像数据计算所述经校正AF检测值,当所述经校正AF 检测值指示峰值时确定出所述聚焦位置,并且停止改变所述聚焦位置,其 中,所述起点被假定为自动聚焦范围的一端,所述终点被假定为另一端; 并且所述经校正成像数据是将所述起点的亮度值和每个点的亮度值的比率 乘以所述成像数据得到的。

9.如权利要求7所述的成像装置,其中:

所述控制部件通过将所述聚焦位置从起点改变直到终点来获得所述成 像数据,从所述经校正成像数据计算所述经校正AF检测值,将计算出的 所述经校正AF检测值指示峰值的位置确定为所述聚焦位置,并且将所述 透镜移动到所述被确定的聚焦位置,其中,所述起点被假定为自动聚焦范 围的一端,所述终点被假定为另一端;并且所述经校正成像数据是将所述起点的亮度值和每个点的亮度值的比率 乘以所述成像数据得到的。

说明书 :

技术领域

本发明涉及一种具有自动聚焦功能的数字成像装置,包括数码相机以 及附加在移动电话上的相机,更具体地说,本发明涉及一种改善数字成像 装置的聚焦位置准确性的技术。

背景技术

在数码相机中,由于象素数量的增加以及功能方面的进步,配备用于 自动聚焦相机的自动聚焦功能变得越来越普遍。本发明是通过移动透镜的 位置来移动焦点,从而用每个测量点的检测值来判断聚焦位置的自动聚焦 技术的发明。
通常,通过使由诸如CCD和CMOS传感器等成像设备获得的成像数 据通过旁路滤光器而提取到的高频分量的数量来判断图像的聚焦状态,然 而,也存在多种其它方法。例如,在专利文件1和2中描述了该自动聚焦 系统,并且该自动聚焦系统是众所周知的,因此,这里省略了对它的说 明。本发明可以用于任何聚焦状态的检测方法,并且从图像数据计算得到 的指示聚焦状态的的值这里被称为AF检测值。
在通常的自动聚焦系统中,透镜以预定的步进(pitch)从移动范围 (聚焦范围)中的最近点(聚焦范围内无限远一端)被移动向最远点(聚 焦范围内的最近一端),从每点的成像数据计算AF检测值,AF检测值最 大的位置被确定为聚焦位置,并将透镜移动到该位置。具体地,透镜从最 近点被移动向最远点,在AF检测值经过峰值之后检测到AF检测值开始 下降,然后将透镜移动到该峰值的位置。该方法被称之为爬山法。
图1A和图1B是用于说开明通过上述传统系统来判断聚焦位置的处理 的图表;图1A示出测量点处的焦距和AF检测值,图1B示出当水平轴表 示焦距并且垂直轴表示评定值(AF检测值)时的曲线图。
在该示例中,当计算AF检测值时,透镜按顺序从聚焦范围内无限远 一端(50000mm)被移动向聚焦范围内最近一端,并且将计算得到的AF 检测值用作评定值。AF检测值为最大(峰值)处的焦距被判断为聚焦位 置,然而,在该示例中,P处所指的在最近一端的50mm处的位置聚焦最 佳,因此将透镜移动到此位置。
通常,对由成像设备获得的成像数据中预定范围(AF检测框)内的 作为一个对象的成像数据执行AF检测值的计算。然而,存在包括多个范 围的情况,最一般的范围是图像的中心部分包括的一个范围的情形。
图2A和图2B是用数码相机拍摄的图像的示例。标号1、2、3的组合 位于图像的中央,其中标号1表示诸如LCD之类的图像显示装置的显示 框,标号2表示AF检测框,并且标号3表示人。图2A是当透镜位于无限 远一端时的图像,图2B是当透镜位于最近一端时的图像。在此情况中, 由于光学变焦的影响,图2B中所示出的图像与图2A中所示出的图像相比 被放大了(根据透镜的配置,存在相反的情形,即,图像被缩小)。放大 的程度根据透镜的配置而不同。无论输出图像怎样,AF检测框2是固定 的,因此,在图2B中AF检测框2内的物体(人)被放大了。
如图2A和图2B所示,如果在AF检测框2内包括有诸如荧光灯之类 的具有高亮度的物体,则由于光学变焦的影响,荧光灯4也被放大了,并 且具有高亮度的荧光灯4在AF检测框2中所占的比例也增加了,这将会 影响AF检测值。因此,如果仅仅使用AF检测值作为评定值来判断聚焦 位置,则由于光学变焦的影响,具有高亮度的物体的放大的现像在最近一 端变得显著,因此作出错误的判断,认为聚焦位置位于与物体的原始位置 相比更接近最近一端位置。
日本未实审专利公开(特开)No.8-15601的描述了一种自动聚焦电 路,该自动聚焦电路通过以下处理减小了亮度的影响:检测集成电路中亮 度信号的高区域分量的平均值,检测自动曝光(AE)控制成像信号(数 据)中的亮度信号的高区域分量的峰值(与AF检测值相对应),并且乘 以预定的系数来计算直流电平,然后减去高区域分量中的峰值。
此外,日本未实审专利公开(特开)No.2005-338514描述了一种透镜 控制装置,该透镜控制装置计算乘以预定系数后的亮度值和对比度值(与 AF检测值相对应)之间的差值,并且当该差值大于阈值时改变透镜的移 动方向和移动速度。

发明内容

如上所述,传统上减小了亮度值对AF检测值的影响。然而,上述日 本未实审专利公开(特开)No.8-15601中所描述的配置将AE控制的成像 信号数据作为对象,并且如专利文件2中所描述,存在这样的问题:如果 当执行AE控制时执行自动聚焦处理,则操作处理的量被增加了;或者这 样的问题:在接近AE收敛时而启动AF时,因为对象的光亮会改变,所 以不可能获得稳定的AF检测值,因此,通常,在执行自动聚焦时不执行 AE处理,尤其是在便宜的相机的情况中,例如附加到移动电话的相机, 不能应用日本未实审专利公开(特开)No.8-15601中所描述的处理。
此外,利用上述日本未实审专利公开(特开)No.2005-338514中所描 述的配置,存在这样的问题:计算得到的差值的变化不一定指定适当的校 正。
本发明解决了这些问题,并且其目的是实现可以通过AF检测值来简 单无误地校正聚焦状态的新型成像装置。
为了解决上述问题,根据本发明,使用亮度值的改变率来校正由于对 透镜的驱动而出现的光学变焦的影响所导致的移位,并且经校正后的值被 用作AF评定值。
根据本发明,在AF检测时计算每个检测点的亮度值,并通过将AF 检测值乘以作为系数的亮度改变率的倒数来抑制亮度引起的增加。具体 地,经校正AF检测值是这样的值,该值是将AF检测值乘以起点的亮度 值和每个点处的亮度值的比率的值。
本发明应用于未经自动曝光处理的成像数据。
AF检测值是成像数据中预定的自动聚焦框内的AF检测值的累加值, 并且亮度值是在该自动聚焦框内的亮度值的累加值。
虽然本发明可以应用到上述爬山法,但是,可以通过将聚焦位置从自 动聚焦范围中的起点改变到终点来获得该自动聚焦范围内每个点处的成像 数据,从成像数据来计算经校正AF检测值,将计算出的经校正AF检测 值表现为峰值处的位置判断成聚焦位置,并且将透镜移动到该判断出的聚 焦位置。
此外,也可以通过将成像数据乘以起点的亮度值与在每个点处计算出 的亮度值的比率来计算经经校正成像数据,从经校正成像数据计算AF检 测值,并将此检测值作为评定值。
根据本发明第一方面,提供了一种成像装置,包括:自动聚焦驱动部 件,用于移动透镜;AF处理部件,用于从成像数据计算指示聚焦状态的 AF检测值;亮度处理部件,用于从所述成像数据计算亮度值;校正部 件,用于通过使用所述计算出的亮度值对所述计算出的AF检测值进行校 正来计算经校正AF检测值;以及控制部件,用于基于所述计算出的经校 正AF检测值,来控制所述自动聚焦驱动部件,其中,所述成像数据是未 经自动曝光处理的数据。
根据本发明第二方面,提供了一种成像装置,包括:自动聚焦驱动部 件,用于移动透镜;亮度处理部件,用于从成像数据计算亮度值;校正部 件,用于通过使用所述计算出的亮度值对所述成像数据进行校正来计算经 校正成像数据;AF处理部件,用于从所述经校正成像数据计算指示聚焦 状态的经校正AF检测值;以及控制部件,用于基于所述计算出的经校正 AF检测值控制所述自动聚焦驱动部件,其中,所述成像数据是未经自动 曝光处理的数据。
如在现有技术中所述,如果仅仅使用检测值来执行聚焦位置的判断, 则当检测值包括其他因素时,就会错误地判断聚焦位置,然而,根据本发 明,可以通过将亮度值用作校正系数来正确地得出聚焦位置。此外,处理 过程简单并且也可以被容易地执行。
对于本发明应用到的成像装置(数码相机),可以通过抵消光学变焦 的影响得出适当的评定值,并且使用评定值按照传统的作出判断的方法无 误地判断聚焦位置,从而来正确地得出物体的聚焦点。

附图说明

从下面结合附图的描述中,可以更清楚地理解本发明的特征和优点, 其中,
图1A和图1B是用于说明传统的聚焦位置计算处理的视图。
图2A和图2B是示出用于说明的图像的示例的视图。
图3是示出本发明的第一实施例中的AF相机的配置的视图。
图4A和图4B是用于说明在第一实施例中聚焦位置计算处理的视图。
图5是示出在第一实施例中聚焦位置计算处理的流程图。
图6是示出在第二实施例中聚焦位置计算处理的流程图。
图7是示出在第三实施例中聚焦位置计算处理的流程图。

具体实施方式

图3是示出本发明的第一实施例中自动聚焦(AF)相机10的配置的 视图。如图3所示,AF相机10包括:透镜部件11、用于通过移动透镜部 件11的透镜改变到物体的焦距的自动聚焦驱动部件12、用于将由透镜部 件11投影的图像转换成电信号的传感器部件13、用于模数(A/D)转换 来自传感器部件13的电信号的A/D转换部件14、用于处理来自A/D转换 部件14的数字成像数据的信号处理部件15、用于控制每个部件的控制部 件16、用于显示所成像的图像的显示部件17,以及用于相机的激活/终 止、自动聚焦的启动/停止、拍照的启动等的用户接口,并且还具有用于将 控制信号传送到控制部件的操作部件18。
自动聚焦驱动部件12能够通过根据控制部件16的控制移动透镜,来 将到传感器部件的距离改变成被聚焦的对象的距离。传感器部件13具有 CCD、C-MOS传感器等,并生成与投影图像相应的RGB三色的模拟数 据。信号处理部件15基于来自A/D转换部件14的数字图象信号,执行计 算AF检测值的累加值和自动聚焦框内的亮度值的累加值的信号处理。控 制部件16控制信号处理部件15和自动聚焦驱动部件12,并且当自动聚焦 请求来自操作部件18时将图像数据同时传送到显示部件17。信号处理部 件15和控制部件16是由单独的计算机实现的。
上述图3中的AF相机的配置与传统示例的配置相同,并且本实施例 的AF相机与传统示例的不同在于由信号处理部件15和控制部件16执行 的聚焦位置的处理。
图4A和图4B是用于说明第一实施例中聚焦位置计算处理的视图;图 4A示出在各个测量点的焦距、AF检测值、亮度值以及AF评定值,图4B 示出水平坐标表示焦距并且垂直坐标表示AF检测值、亮度值和AF评定 值(经校正的AF检测值)的视图,其中,A是AF检测值的曲线,B是亮 度值的曲线,以及C是AF评定值(经校正的AF检测值)的曲线。在图 4B中AF检测值(曲线A)按照图1B中的AF检测值的变化方式变化。
如图4A和图4B所示,AF检测值随着焦距的减小而增加,然而,增 加的比率却逐渐减小。亮度值随着焦距的减小而增加并且增加的比率基本 上是一常数。
在第一实施例中,如果假定起点的亮度值是参考亮度L0,每个点上的 亮度是L,并且AF检测值是S,则,通过下面的表达式来计算AF评定值 H(经校正的AF检测值)。
H=S×L0/L(1)
在图4A中各值的情况下,AF评定值(经校正的AF检测值)H如图 4B所示变化,并且当焦距是2000mm时达到最大值(峰值)。与图1A和 图1B中的传统示例比较可更明显地看出,AF检测值以相同方式变化,然 而,在传统示例中,焦距为50mm的位置是聚焦位置,而在第一实施例 中,焦距为2000mm的位置是聚焦位置。当实际核对聚焦状态时,第一实 施例中焦距为2000mm的位置是适当的聚焦位置。
图5是示出第一实施例中聚焦位置的计算处理的流程图。该处理是针 对未经自动曝光(AE)处理的成像数据执行的。
当从控制部件18接收到自动聚焦启动请求时启动AF处理(步骤 100)。在步骤101中,当自动聚焦处理被启动时,透镜被移动到无限远 一端的测量点1(参考图4A)。
在步骤102中,对AF检测框2内的AF检测值进行加和,并计算该测 量点处的AF检测值。
在步骤103中,在相同测量点处对AF检测框2内的亮度值进行加 和,并同时计算该测量点处的亮度值。
在步骤104中,根据上述表达式(1)计算AF评定值,并将其存储到 用于每个测量点的存储器中。
在步骤105中,通过比较计算得到的AF评定值和在前多个点的AF评 定值,从而对峰值的山型作出判断来检测聚焦位置。如果判断出不是峰 值,则处理继续到步骤106,但是如果判断出是峰值,则处理继续到步骤 108。
在步骤106中,判断是否所有的点都已经被测量,并且在未达到最大 测量点(在图4A中的示例中的点20)时,处理继续到步骤107,但是当 达到最大测量点时,处理继续到步骤109。
在步骤107中,在透镜位置被移动之后,为了将测量点移动+1,处理 返回到步骤102,并重复步骤102到步骤107。
当在步骤105中判断是峰值时,在步骤108中,基于步骤105中的结 果,透镜被移动到聚焦位置。顺便说明,为了在步骤105中判断为峰值, 所计算出的AF评定值必须小于在前测量点的AF评定值,之后,移动到 AF评定值为最大处的作为聚焦位置的在前测量点。
在步骤106中,当所有的点都已经被测量过后,没有检测到聚焦位 置,然后在步骤109中,执行非聚焦终止处理,即,移动到泛焦(pan- focus)位置的处理。
在执行步骤108或步骤109中的处理之后,AF处理完成。
图6是示出第二实施例中聚焦位置计算处理的流程图。在第一实施例 中,通过爬山方法计算聚焦位置,然而,在第二实施例中,所有测量点处 的AF评定值(经校正的AF检测值)一次被计算和存储,在完成所有测 量点处的测量之后,计算AF评定值的峰值位置。当AF评定值不是单调 变化时,第二实施例是有效的。
在自动聚焦处理被启动后,在步骤201中,透镜被移动到作为无限远 一端的测量点1。
在步骤202中,对AF检测框2内的AF检测值进行加和,并计算该测 量点处的AF检测值。
在步骤203中,在相同测量点处对AF检测框2内的亮度值进行加 和,并同时计算该测量点处的亮度值。
在步骤204中,根据上述表达式(1)计算AF评定值,并将其存储到 用于每个测量点的存储器中。
在步骤205中,为了将测量点移动+1,移动透镜位置。
在步骤206中,判断是否所有的点都已经被测量过,并且如果未达到 最大测量点,则处理返回步骤202,但是如果达到最大测量点,则处理继 续到步骤207。
在步骤207中,通过比较所有测量点处的AF评定值,将最大点检测 为聚焦位置。
在步骤208中,基于在步骤207中的结果,透镜被移动到聚焦位置, 然后AF处理被终止。
图7是示出第三实施例中聚焦位置计算处理的流程图。在图7中所示 的第三实施例的步骤302到步骤304是替代第一实施例中聚焦位置计算处 理中的步骤102到步骤104,或者第二实施例中聚焦位置计算处理中的步 骤202到步骤204执行的处理,并且其它处理与第一实施例和第二实施例 是一样的。
在第一和第二实施例中,AF评定值(经校正的AF检测值)是根据上 述表达式(1)从AF检测值、起点处(测量点1)的亮度值,以及每个点 处的亮度值计算得到的,然而,在第三实施例中,AF评定值的计算方法 是不同的。
在步骤302中,计算每个测量点的亮度值。
在步骤303中,通过将在每个测量点获得的图像数据乘以起点(测量 点1)处的亮度值和每个测量点处的亮度值的比率来计算经校正的图像数 据。
在步骤304中,使用与传统方法相同的方法从经校正的图像数据计算 AF检测值,并将其用作AF评定值。
上面描述了本发明的多个实施例,然而,本发明并不限于上面描述的 实施例,显然可以有各种修改的示例。
本发明可以应用于具有AF功能的任何图像装置。
本申请基于并要求2006年9月27日提交的申请号为No.2006-262533 的在先日本专利申请的优先权的权益,该申请的全部内容通过引用结合于 此。