專利名稱：成像設備和成像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有即使在被攝體移動的情況下也能夠快速聚焦被攝體的自動聚焦功能的成像設備以及使用該成像設備的成像方法。
背景技術：
諸如數(shù)碼相機之類的成像設備一般并入自動聚焦(AF)單元以自動地聚焦被攝體。例如，已知用于AF單元的所謂爬山自動聚焦控制方法(例如，日本審查的特開專利公開No. 39-5沈5(參考文獻1)中公開的)。爬山自動聚焦控制要基于通過整合視頻信號中包括的相鄰像素的亮度差異所計算出的指示聚焦程度的AF估計值來聚焦被攝體，其中所述視頻信號根據(jù)經(jīng)由成像透鏡的被攝體的光學圖像從圖像傳感器輸出。當被攝體對焦時，被攝體圖像的邊緣部位銳利并且清楚，而當被攝體未對焦時，其邊緣部位模糊。而且，處于對焦(in-focus)狀態(tài)的被攝體圖像的相鄰像素的視頻信號的亮度與處于非對焦狀態(tài)的亮度的差異較小。即，AF估計值在處于對焦狀態(tài)下是最大的。AF單元配置為在移動成像透鏡的同時獲取預定時刻的被攝體圖像的視頻信號，根據(jù)每個時刻的視頻信號計算AF估計值，并且通過將成像透鏡自動移至獲得具有最大AF估計值的視頻信號的位置來聚焦被攝體。由此，通過爬山自動聚焦控制，通過在移動成像透鏡的同時檢測以預定時刻計算出的AF估計值的最大值，將成像透鏡自動移至對焦位置。注意，將處于對焦狀態(tài)下的成像透鏡的位置稱為對焦位置，并且將為了計算AF估計值而把成像透鏡移動的范圍稱為焦點(focus)搜索范圍。日本專利第3851027號(參考文獻幻公開了更加精確、高速的爬山自動聚焦控制，其包含以微細間隔計算AF估計值的第一模式以及以粗略間隔對AF估計值進行采樣的第二模式，直到成像透鏡靠近對焦位置，并且其例如在成像透鏡處于對焦位置附近時以微細的間隔而計算出。通過單獨地使用第一和第二模式，可以高度地進行自動聚焦操作并且更快地使得被攝體聚焦。進一步，日本特開專利公開第2008-58559號(參考文獻3)公開在使得被攝體聚焦后聚焦重調(diào)的AF控制方法，以存儲處于之前對焦位置的被攝體圖像并且比較之前圖像和當前圖像以計算匹配度并且在匹配度例如處于預定范圍時縮小焦點搜索范圍。然而，參考文獻2中公開的AF控制方法具有的問題在于，當處于對焦的被攝體移動時，在粗略采樣后進行微細采樣需要一些時間而使得不可以足夠快地進行AF控制以應對移動。即，自動聚焦操作期間被攝體的運動引起自動聚焦的重復，這可能導致無法捕獲處于對焦的被攝體。為了解決這種問題，需要新的AF控制能夠通過控制成像透鏡的自動聚焦以微細范圍移動來跟隨經(jīng)由成像透鏡獲取的被攝體圖像中的運動。除非在對焦位置中捕獲被攝體，否則對比文件3中公開的AF控制方法不可能是有效的。由于不配置為隨著時間或者被攝體的變化來跟隨被攝體，因此除非被攝體處于對焦， 否則其不工作，并且花費許多時間來完成AF操作。此外，焦點搜索范圍與透鏡位置無關地一律降低，使得伴隨著相對于被攝體的距離的變化，AF控制花費更多時間?？紤]解決該問題，需要新的AF控制即使在被攝體沒有對焦的情況下也能夠通過縮小焦點搜索范圍并且在細微的搜索范圍中進行自動聚焦來估計對焦位置，并且能夠根據(jù)對于自動聚焦，成像透鏡處于遠焦側還是廣角側來改變焦點搜索范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目標在于提供這樣的成像設備其可以通過以微小的搜索范圍移動成像透鏡以便快速進行自動聚焦來估計當經(jīng)由成像透鏡獲得的被攝體圖像移動時的對焦位置。進一步，其目標在于提供通過根據(jù)當被攝體移動以快速進行自動聚焦時的成像透鏡的位置改變焦點搜索范圍來改善對焦位置的估計精度的成像設備。在本發(fā)明的一個方面中，成像設備配置為包括成像透鏡；成像單元，其基于經(jīng)由成像透鏡接收到的被攝體的光學圖像來獲取圖像數(shù)據(jù)；運動檢測器，其從成像單元依次獲取的圖像數(shù)據(jù)中檢測被攝體的運動；焦點檢測器，其在當運動檢測器檢測到被攝體的運動時，基于經(jīng)由成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元，其基于計算出的焦點位置數(shù)據(jù)來估計對焦位置。優(yōu)選地，對焦位置估計單元配置為基于焦點位置數(shù)據(jù)設置成像透鏡的驅(qū)動開始位置和驅(qū)動方向中的至少一個，以使得成像透鏡靠近對焦位置。優(yōu)選地，焦點位置數(shù)據(jù)是基于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)計算出的AF估計值的平滑差異操作的結果。優(yōu)選地，通過整合構成圖像數(shù)據(jù)的相鄰像素的亮度的差異來獲得AF估計值。優(yōu)選地，平滑差異操作要計算通過相鄰像素的AF估計值的差異的加權整合所獲得的值的總和；并且加權整合中使用的加權系數(shù)設置為使得AF估計值中的差異越大，則力口權系數(shù)越大。優(yōu)選地，對焦位置估計單元配置為在估計對焦位置之后，將成像透鏡移動到驅(qū)動開始位置。優(yōu)選地，當無法估計對焦位置時，對焦位置估計單元配置為改變成像透鏡的驅(qū)動開始位置并且再次計算焦點位置數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，焦點檢測器包含驅(qū)動范圍改變單元，其配置為根據(jù)預定條件改變成像透鏡的驅(qū)動范圍。優(yōu)選地，所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的成像透鏡的位置。優(yōu)選地，所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的拍攝模式。優(yōu)選地，所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的焦距。在本發(fā)明的另一方面中，提供的是一種通過使用成像設備的成像方法，所述成像設備包含成像透鏡；成像單元，其基于經(jīng)由成像透鏡接收到的被攝體的光學圖像來獲取圖像數(shù)據(jù)；運動檢測器，其從成像單元依次獲取的圖像數(shù)據(jù)中檢測被攝體的運動；焦點檢測器，其在運動檢測器檢測到被攝體的運動時，基于經(jīng)由成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元，其基于計算出的焦點位置數(shù)據(jù)來估計對焦位置。所述方法包含以下步驟利用運動檢測器檢測被攝體的運動；焦點檢測器根據(jù)運動檢測器檢測到的被攝體的運動，在預定方向上將成像透鏡從預定位置驅(qū)動預定量以獲取圖像數(shù)據(jù)， 并且基于所獲取的圖像數(shù)據(jù)來獲取焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元基于焦點位置數(shù)據(jù)來估計成像透鏡的對焦位置。


本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將根據(jù)參照附圖的詳細描述而變得明顯。圖1是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的一個示例的前視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的一個示例的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的一個示例的后視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的一個示例的功能框圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備的自動聚焦區(qū)域；圖6是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的預自動聚焦操作的流程圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備獲取焦點位置數(shù)據(jù)的時序的時序圖；圖8是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖9是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖10AU0B是示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備的自動聚焦操作中獲得的AF估計值的變化的示例的坐標曲線圖；圖IlAUlB是示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備的自動聚焦操作中計算出的平滑差異值的變化的示例的坐標曲線圖；圖12是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖13是示出預自動聚焦操作中的對焦位置估計的坐標曲線圖；圖14是示出預自動聚焦操作中的對焦位置估計的坐標曲線圖；圖15是示出預自動聚焦操作中的對焦位置估計的坐標曲線圖；圖16是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖17示出預自動聚焦操作中驅(qū)動開始位置和驅(qū)動范圍的示例；圖18示出預自動聚焦操作中驅(qū)動開始位置和驅(qū)動范圍的另一示例；圖19是根據(jù)本發(fā)明的成像設備的預自動聚焦操作的另一示例的流程圖；圖20是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖21是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖22是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖23是詳細的預自動聚焦操作的流程圖；圖M是詳細的預自動聚焦操作的另一示例的流程圖；圖25A、25B示出IXD上拍攝模式的顯示的示例；圖沈示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備的成像透鏡的拍攝模式和焦距的示例；圖27是詳細的預自動聚焦操作的另一示例的流程圖；圖觀是示出預自動聚焦操作中的詳細運動檢測的一個示例的流程圖四是示出預自動聚焦操作中的詳細運動檢測的另一示例的流程圖；圖30是示出預自動聚焦操作中的詳細運動檢測的另一示例的流程圖；和圖31示出根據(jù)本發(fā)明的成像設備的成像透鏡的焦距和驅(qū)動量的示例。
具體實施例方式下文參照附圖，詳細描述根據(jù)本發(fā)明的成像設備的實施方式。圖1 3分別從前面、頂部、背面示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的成像設備(例如，數(shù)碼相機)的外觀。在圖1中，閃光燈單元3、光學取景器4、遙控光接收器6、包括變焦透鏡和聚焦透鏡的鏡筒單元(成像透鏡)7提供在作為成像設備的外殼的相機機身CB的前面。存儲卡/電池室2的蓋子提供在相機機身CB的一側。如圖2中所示，相機機身CB的頂部表面上提供的是釋放按鈕SW1、模式撥盤SW2和副液晶顯示器(IXD) 1。在圖3中，光學取景器4、自動聚焦發(fā)光二極管(LED)S、頻閃1^0 9、IXD 10、電源開關SW13、廣角變焦開關SW3、遠焦變焦開關SW4、自拍器置位/復位開關SW5、菜單開關SW6、 向上/閃光燈開關SWI、向右開關SW8、顯示開關SW9、向下/微距開關SW10、向左/圖像檢查開關SW11、確認開關SW12和快速訪問開關SW13提供在相機機身CB的后面。接下來參照圖4描述根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的成像設備的功能塊。成像設備的操作(功能)由作為數(shù)字信號處理集成電路(IC)的處理器104控制。處理器104包含第一電荷耦合器件(CXDl)信號處理塊1041、第二 CXD (⑶擬)信號處理塊1042、CPU塊1043、本地 SRAM (static random access memory,) 1044>USB (universal serial bus，通用串行總線)塊1045、串行塊1046、JPEG編解碼塊1047、尺寸重調(diào)塊1048、電視信號顯示塊1049和存儲卡控制器塊10410。這些塊通過總線彼此連接。SDRAM 103 (synchronous random access memory,同步隨機存取存儲器)、RAM 107、內(nèi)部存儲器120、存儲控制程序的ROM 108提供在處理器104外部，并且經(jīng)由總線連接至處理器104。SDRAM 103存儲捕獲的被攝體圖像的RAW-RGB圖像數(shù)據(jù)、YUV圖像數(shù)據(jù)和 JPEG圖像數(shù)據(jù)(它們統(tǒng)一地稱為圖像數(shù)據(jù))。鏡筒單元7包括具有變焦透鏡71a的變焦光學系統(tǒng)71、具有聚焦透鏡72a的聚焦光學系統(tǒng)72、具有孔徑光闌73a的孔徑光闌單元73和具有機械快門74a的機械快門單元 74。光學變焦系統(tǒng)71、光學聚焦系統(tǒng)72、孔徑光闌單元73和機械快門單元74分別由變焦馬達71b、聚焦馬達72b、孔徑光闌馬達7 和機械快門馬達74b驅(qū)動。這些馬達由受控于處理器104的CPU塊1043的馬達驅(qū)動器705進行驅(qū)動。變焦馬達71b和聚焦馬達7 要移動成像透鏡。變焦透鏡71a和聚焦透鏡7 構成將被攝體圖像聚焦在CXD 101的成像面上的成像透鏡。CCD 101是用以將被攝體圖像轉(zhuǎn)換為電圖像信號并且將圖像信號輸出至F/E(前端)-IC 102的圖像傳感器。F/E-IC 102包括相關雙采樣(⑶幻1021、自動增益控制器 (AGC) 1022和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器1023，用以分別對圖像信號進行預定的處理。其還包括垂直驅(qū)動(VD)信號和水平驅(qū)動(HD)信號從處理器104的第一 CXD信號處理塊1041輸入到的時序發(fā)生器(TG) 10M。F/F-IC 102與經(jīng)由TG 10M的VD/HD信號同步地處理圖像信號。
F/E-IC 102將來自CXD 101的電圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且將其輸出至第一 C⑶信號處理塊1041。第一 C⑶信號處理塊1041對數(shù)字信號進行諸如白平衡調(diào)節(jié)、γ調(diào)節(jié)之類的信號處理，并且將其作為圖像數(shù)據(jù)存儲在SDRAM 103中并輸出VD/HD信號。CXD 101、 F/E-IC 102、第一 CXD信號處理塊1041和CPU塊1043構成成像設備的成像單元。處理器104的CPU塊1043配置為控制音頻記錄電路1151的音頻記錄。音頻由麥克風1153轉(zhuǎn)換為音頻記錄信號，經(jīng)麥克風放大器1152放大并且記錄在內(nèi)部存儲器120上。 CPU塊1043還控制音頻再現(xiàn)電路1161的操作。音頻再現(xiàn)電路1161配置為從內(nèi)部存儲器 120讀取音頻數(shù)據(jù)，并且利用音頻放大器1162將其放大以便從揚聲器1163輸出。CPU塊 1043還控制用以從閃光燈單元3發(fā)光的頻閃電路114，并且控制未示出的測距單元。注意，根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的成像設備配置為基于經(jīng)由成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)進行自動聚焦操作(稍后描述)。因此，并不總是需要測距單元測量到被攝體的距離， 而是成像設備可以排除測距單元?？商娲?，測距單元獲得的距離信息可以由頻閃電路114 用在頻閃發(fā)光控制中，或者補充地用于基于捕獲的圖像數(shù)據(jù)的聚焦控制。CPU塊1043連接至布置在處理器104外部的副CPU 109，并且副CPU109經(jīng)由LCD 驅(qū)動器111控制子IXD 1上的顯示。副CPU 109與自動聚焦LED 8、閃光LED 9、遙控光接收器6、具有開關SWl SW13 (圖3)的操作按鍵單元和蜂鳴器113連接。USB塊1045連接至USB連接器122，并且串行塊1046通過串行驅(qū)動器電路1231 連接至RS-232C連接器1232。電視信號顯示塊1049經(jīng)由IXD驅(qū)動器117連接至IXD 10， 并且經(jīng)由視頻放大器118連接至視頻插孔119。存儲卡控制器塊10410連接至存儲卡槽 (throttle) 121和存儲卡之間的接觸點，用以在安裝在槽121中的時候與存儲卡電連接。當利用模式撥盤SW2將成像設備設置在拍攝模式時，處理器104經(jīng)由副CPU 109 檢測模式撥盤SW2的設置并且控制電機驅(qū)動器75將鏡筒單元7移到可拍攝位置。進一步， 其將電源供給CXD 101、F/E-IC 102、IXD 10等以開始運行。一旦通電，在取景器模式下開始工作。在取景器模式下，來自被攝體的光經(jīng)由鏡筒單元7的成像透鏡入射在CXD 101上， 從而轉(zhuǎn)換為電信號并且作為RGB模擬信號輸出至⑶S 1021。然后，RGB模擬信號經(jīng)由AGC 1022發(fā)送至A/D轉(zhuǎn)換器1023，從而轉(zhuǎn)換為RGB數(shù)字信號。數(shù)字信號經(jīng)由電視信號顯示塊 1049、視頻放大器118和視頻插孔119而顯示在IXD 10或電視機上。A/D轉(zhuǎn)換器1023轉(zhuǎn)換的RGB數(shù)字信號通過第二 CXD信號處理塊1042轉(zhuǎn)換為YUV 格式的圖像數(shù)據(jù)，并且存儲在SDRAM 103中。第二 C⑶信號處理塊1042通過諸如濾波之類的適當處理，將RGB圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV圖像數(shù)據(jù)。CPU塊1043從SDRAM 103讀取圖像數(shù)據(jù)并且將其發(fā)送至IXD 10以供顯示。從來自被攝體的光入射至IXD 10上的顯示器的處理以1/30秒的間隔重復，并且IXD 10上的顯示在取景器模式下以每隔1/30秒更新?，F(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的成像設備的AF操作和自動曝光(AE)操作。 在AF操作中，指示至少部分圖像數(shù)據(jù)的聚焦程度的AF估計值和指示曝光程度的AE估計值根據(jù)經(jīng)由成像透鏡輸入至第一 C⑶信號處理塊1041的圖像數(shù)據(jù)而計算出。然后，CPU塊 1043將具有最大AF估計值的透鏡位置確定為對焦位置，并且驅(qū)動聚焦馬達72b以將成像透鏡移到對焦位置。AF估計值根據(jù)經(jīng)由成像透鏡獲得的成像數(shù)據(jù)的特定區(qū)域而計算出。該特定區(qū)域在此稱為AF區(qū)域。圖5示出處于取景器模式的成像設備的IXD 10的示例和IXD 10的中心周圍的AF區(qū)域的示例。在屏幕的中心，以構成圖像數(shù)據(jù)的垂直和水平像素的總數(shù)的水平 40 %、垂直30 %的尺寸設置AF區(qū)域。AF區(qū)域的尺寸不應當限制到以上示例，而是其可以根據(jù)AF處理時間和AF精度任意地加以設置。對于更大的AF區(qū)域，自動聚焦精度改善但是AF 處理時間增大，而對于更小的AF區(qū)域，自動聚焦精度減小但是AF處理時間縮短。RGB數(shù)字信號分為多個區(qū)域(例如，水平16X垂直16)以發(fā)現(xiàn)每個區(qū)域中的亮度數(shù)據(jù)。每個區(qū)域中已超過預定閾值的像素被確定為目標，并且將其亮度值相加并乘以目標像素的數(shù)目以計算AE估計值。適當?shù)钠毓饬扛鶕?jù)每個區(qū)域中的亮度分布而計算出，并且用于校正下一圖像幀的曝光。成像設備包括多個拍攝模式，并且根據(jù)每個拍攝模式不同地設置AF拍攝范圍。例如，AF拍攝范圍在正常AF模式下為Im到無窮，而在微距AF模式下為Icm到無窮。利用模式撥盤SW2設置AF模式。第一實施方式接下來參照圖6描述使用根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的成像設備的成像方法。圖6 是步驟S10，S20, S30, S40, S50, S60, S70中的預自動聚焦操作的流程圖。根據(jù)第一實施方式，預自動聚焦操作在AF操作之前包括對焦位置估計，以便快速地發(fā)現(xiàn)對焦位置。當在成像設備正工作在取景器模式下的同時從經(jīng)由成像透鏡獲得的圖像數(shù)據(jù)檢測到被攝體的運動時，預AF操作開始。在預自動聚焦操作中，在比AF操作中的范圍更窄的范圍中移動成像透鏡的同時獲取在對焦位置的估計中使用的圖像數(shù)據(jù)。例如一旦按向釋放按鈕SW1，則AF操作要基于根據(jù)經(jīng)由在整個可移動范圍中移動的成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)所計算出的AF估計值來確定對焦位置。下面詳細描述預自動聚焦操作。首先，在步驟SlO中的運動檢測(運動檢測器)中，進行關于是否使用AF區(qū)域(圖 5)中的圖像數(shù)據(jù)檢測到被攝體圖像中的運動的確定。當經(jīng)由成像透鏡持續(xù)獲得的圖像數(shù)據(jù)之間的差異超過預定閾值并且被攝體或成像設備的實際運動不一定有關時，檢測到被攝體圖像中的運動。在沒有檢測到被攝體圖像中的運動的情況下(步驟S20中的“否”)，重復運動檢測。在檢測到被攝體圖像中的運動的情況下(步驟S20中的“是”)，流程前進至步驟S30中的開始位置確定以確定成像透鏡的驅(qū)動開始位置。在開始位置確定中，設置成像透鏡的驅(qū)動開始位置、驅(qū)動方向和焦點搜索范圍(驅(qū)動量)以獲取據(jù)以獲取焦點位置數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)。處于預自動聚焦的焦點搜索范圍對應于比AF操作中的驅(qū)動量更小的驅(qū)動量。在步驟S40中的焦點位置數(shù)據(jù)獲取(焦點檢測器)中，聚焦透鏡72a以驅(qū)動方向從設置的驅(qū)動開始位置移動以獲取焦點位置數(shù)據(jù)。然后，在步驟S50中的對焦位置估計(聚焦位置估計單元)中，根據(jù)在步驟S40中的焦點位置數(shù)據(jù)獲取中計算出的平滑差異值來估計對焦位置。在步驟S60 (AF值存儲)中，從對焦位置估計的結果中獲得AF值，使得成像透鏡要靠近下一預自動聚焦的中對焦位置并被存儲在SDRAM 103中。AF值指示關于驅(qū)動開始位置和驅(qū)動方向的信息。在步驟S70中，成像透鏡基于步驟S70中存儲的AF值移動至驅(qū)動開始位置，完成
9預自動聚焦操作。接下來，詳細描述預自動聚焦操作的每個步驟。首先描述運動檢測(步驟S10)。 成像設備在預定時刻從被攝體圖像獲取圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)單個VD信號，將作為成像透鏡的聚焦透鏡7 預設為以預定的量驅(qū)動。例如通過將脈沖馬達用于聚焦馬達72b，預定的脈沖數(shù)對應于透鏡驅(qū)動量。與VD信號的脈沖的下降步調(diào)一致地提供驅(qū)動脈沖以驅(qū)動聚焦透鏡 72a。在VD信號脈沖下一次下降時，以所述預定驅(qū)動量再次驅(qū)動聚焦透鏡72a。由此，與VD 信號(或幀時段)同步地驅(qū)動聚焦透鏡72a。圖7是VD信號、與VD信號同步的聚焦透鏡的驅(qū)動時序、電快門的放電脈沖(SUB) 時序和曝光時序的時序圖。如圖7中所示，一旦生成單個VD信號，則生成用以驅(qū)動聚焦透鏡7 的兩個脈沖，并且以與兩個驅(qū)動脈沖對應的量移動聚焦透鏡72a。此外，通過由VD信號觸發(fā)，在預定時間生成放電脈沖(子脈沖)，并且根據(jù)子脈沖的數(shù)目從CCD 101將電荷放電以進行曝光操作。通過曝光操作，捕獲被攝體圖像作為圖像數(shù)據(jù)。驅(qū)動脈沖的數(shù)目隨著焦距和聚焦透鏡移動量(驅(qū)動范圍)而可變。在步驟SlO中的運動檢測中，如上面那樣與VD信號同步地持續(xù)獲取圖像數(shù)據(jù)，并且將圖像數(shù)據(jù)存儲在SDRAM 103的未示出的緩沖存儲器中?；诹炼炔町惖恼辖Y果，通過比較存儲的圖像數(shù)據(jù)和當前圖像來檢測被攝體圖像中的運動。例如，計算緩沖存儲器中上次存儲的圖像數(shù)據(jù)和當前獲取的圖像數(shù)據(jù)之間的亮度差，并且以當前圖像數(shù)據(jù)覆蓋緩沖存儲器中存儲的圖像數(shù)據(jù)。由此，使用在下一時刻獲取的圖像數(shù)據(jù)重復差異操作。差異操作是要整合水平和垂直方向上的包含圖像數(shù)據(jù)的各像素之中的相鄰像素的亮度的差異，將結果與之前時刻獲取的結果進行比較，并且組合水平方向和垂直方向上的差異以計算運動檢測估計值Q。運動檢測估計值Q是在生成VD信號的時刻計算出的。運動檢測中用于差異操作的算術表達式⑴如下，并且H(V)是當前時刻水平方向上相鄰像素的亮度差的整合的結果
胡―1H(v~)= D(i,v) - D(i7v +1) [ (1)
-Hstart其中，D (i，ν)是AF區(qū)域中像素的坐標，Hstart是AF區(qū)域中的水平開始位置，m是 AF區(qū)域的水平范圍。算術表達式(2)如下。V(h)是當前時刻垂直方向上相鄰像素的亮度差的整合的結^ οV{h)= JjIDihJ)^D{h+lJ)\ ⑵
J=Vstart其中，D(h，j)是AF區(qū)域中像素的坐標，Vstart是AF區(qū)域中的水平開始位置，η是 AF區(qū)域的垂直范圍。在之前時刻計算出的H’ (ν)和V’ (h)的結果與H(V)和V(h)的結果的總和Q(t) 由下列表達式(3)表示。
s-im-ig(0= Σ\Η(ν)-Η'(ν)\+ ^IF(A)-F(A)I ⑶
V=VsiartH=HsM當計算出的運動估計值Q(t)是預定閾值或更大時，確定被攝體圖像中的運動檢測(步驟S20中的“是”)?？赡艽嬖诶靡陨媳磉_式的圖像數(shù)據(jù)的差異在亮或暗的條件下或相機晃動引起的圖像數(shù)據(jù)的變化而超過預定閾值的情況。因此為了避免錯誤運動檢測，最好將閾值設為可允許的值。根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的成像設備配置為通過以上運動檢測確定被攝體的運動。然而，本發(fā)明不應限制于此?？梢允褂弥T如利用直方圖的差異提取之類的其它檢測方法。此外，可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)中的差異計算光學流(optical flow)，只要處理速度對于應對計算足夠快即可。接下來參照圖8描述步驟S30中的開始位置確定。首先，在步驟S301中，進行關于是否已經(jīng)執(zhí)行預自動聚焦操作并且在SDRAM 103中存儲AF值的確定。在存儲了 AF值的情況下(步驟S301中的“是”)，在步驟S302中，從SDRAM 103讀取AF值以基于AF值設置聚焦透鏡72a的驅(qū)動開始位置。在SDRAM 103的預定存儲區(qū)域中沒有存儲AF值的情況下(步驟S301中的“否”)， 在步驟S303中，將聚焦透鏡7 的驅(qū)動開始位置設置為在無窮方向上從當前位置移動預定量的位置，并且其從無窮側驅(qū)動到近側。這是由于將成像透鏡從無窮側移動至近側以用于獲取對焦位置估計數(shù)據(jù)所基于的AF估計值。在步驟S304中，基于讀取的AF值設置驅(qū)動方向和焦點搜索范圍，并且在步驟 S305，將聚焦透鏡7 移動至驅(qū)動開始位置，完成驅(qū)動開始位置確定(S30)。接下來參照圖9描述步驟S40中的焦點位置數(shù)據(jù)獲取。焦點位置數(shù)據(jù)是從AF估計值計算出的平滑差異值。首先，描述根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的成像設備中的AF估計值和平滑差異值的計算。通過下列表達式(4)計算處于當前位置的聚焦透鏡72a的平滑差異值Y
。
權利要求
1.一種成像設備，包含 成像透鏡；成像單元，其基于經(jīng)由成像透鏡接收到的被攝體的光學圖像來獲取圖像數(shù)據(jù)； 運動檢測器，其從成像單元依次獲取的圖像數(shù)據(jù)中檢測被攝體的運動； 焦點檢測器，其在當運動檢測器檢測到被攝體的運動時，基于經(jīng)由成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元，其基于計算出的焦點位置數(shù)據(jù)來估計對焦位置。
2.如權利要求1所述的成像設備，其中對焦位置估計單元基于焦點位置數(shù)據(jù)設置成像透鏡的驅(qū)動開始位置和驅(qū)動方向中的至少一個，以使得成像透鏡靠近對焦位置。
3.如權利要求1所述的成像設備，其中焦點位置數(shù)據(jù)是基于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)計算出的AF估計值的平滑差異操作的結果。
4.如權利要求3所述的成像設備，其中通過整合構成圖像數(shù)據(jù)的相鄰像素的亮度的差異來獲得AF估計值。
5.如權利要求3所述的成像設備，其中平滑差異操作要計算通過相鄰像素的AF估計值的差異的加權整合所獲得的值的總和；并且加權整合中使用的加權系數(shù)設置為使得AF估計值中的差異越大，則加權系數(shù)越大。
6.如權利要求2所述的成像設備，其中對焦位置估計單元配置為在估計對焦位置之后，將成像透鏡移動到驅(qū)動開始位置。
7.如權利要求1所述的成像設備，其中當無法估計對焦位置時，對焦位置估計單元配置為改變成像透鏡的驅(qū)動開始位置并且再次計算焦點位置數(shù)據(jù)。
8.如權利要求1所述的成像設備，其中焦點檢測器包含驅(qū)動范圍改變單元，其配置為根據(jù)預定條件改變成像透鏡的驅(qū)動范圍。
9.如權利要求8所述的成像設備，其中所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的成像透鏡的位置。
10.如權利要求8所述的成像設備，其中所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的拍攝模式。
11.如權利要求8所述的成像設備，其中所述預定條件是焦點檢測器開始工作時的焦距。
12.一種通過使用成像設備的成像方法，所述成像設備包含成像透鏡；成像單元，其基于經(jīng)由成像透鏡接收到的被攝體的光學圖像來獲取圖像數(shù)據(jù)；運動檢測器，其從成像單元依次獲取的圖像數(shù)據(jù)中檢測被攝體的運動；焦點檢測器，其在運動檢測器檢測到被攝體的運動時，基于經(jīng)由成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元，其基于計算出的焦點位置數(shù)據(jù)來估計對焦位置，所述方法包含以下步驟利用運動檢測器檢測被攝體的運動；焦點檢測器根據(jù)運動檢測器檢測到的被攝體的運動，在預定方向上將成像透鏡從預定位置驅(qū)動預定量以獲取圖像數(shù)據(jù)，并且基于所獲取的圖像數(shù)據(jù)來獲取焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元基于焦點位置數(shù)據(jù)來估計成像透鏡的對焦位置。
全文摘要
一種成像設備，其配置為包括成像透鏡；成像單元，其基于經(jīng)由成像透鏡接收到的被攝體的光學圖像來獲取圖像數(shù)據(jù)；運動檢測器，其基于從成像單元依次獲取的圖像數(shù)據(jù)檢測被攝體的運動；焦點檢測器，其在當運動檢測器檢測到被攝體的運動時，基于從成像透鏡獲取的圖像數(shù)據(jù)來計算焦點位置數(shù)據(jù)；以及對焦位置估計單元，其基于計算出的焦點位置數(shù)據(jù)來估計對焦位置。
文檔編號G02B7/36GK102483508SQ20108003852
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權日2009年7月23日
發(fā)明者二矢川和也, 伊藤圭 申請人:株式會社理光