[发明专利]自动对焦装置、图像捕获装置和自动对焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于利用通过图像数据处理生成的评价值自动调整物体上的焦距，从而使得物体图像处于焦点对准状态(在下文中称为“焦点对准”)的自动对焦装置、图像捕获装置和自动对焦方法。

背景技术

典型的图像捕获装置(例如摄像机或数字静态照相机)包括用于自动调整相对物体的焦距的自动对焦或AF(自动调整焦点)单元。例如，日本未审查专利申请公开No.10-213736公开了用于提高自动对焦机构的精确性的各种技术的示例。

用于根据相关技术的摄像机的典型对焦控制装置的要点下面将描述。图1示出根据相关技术的典型摄像机的配置。图1所示的摄像机利用通过图像处理生成的评价值来执行自动对焦操作。摄像机的透镜模块(block)包括透镜组，该透镜组具有图像捕获透镜101c和对焦透镜101；位置检测器101a；透镜机构101b；和透镜驱动器102。该摄像机模块还包括图像捕获器件103、图像捕获器件驱动器104、图像信号发生器105、图像信号处理器106、评价值计算器107、控制单元109、存储器110和开关113。

已经通过移动对焦透镜101相对其调整过焦距的物体图像被形成在图像捕获器件103上，例如该摄像机中的CCD(电荷耦合器件)。物体图像随后被图像捕获器件103光电转换成电信号，并输出所述信号到图像信号发生器105。对焦透镜101从透镜驱动器102接收指令并被透镜驱动机构101b所移动。透镜驱动器102包括透镜CPU和透镜驱动电路，并且输出用于基于来自控制单元109的指令来移动对焦透镜101并对焦(焦点)的指令。对焦透镜101的位置或对焦位置被位置检测器101a所检测。

图像捕获器件驱动器104驱动图像捕获器件103对形成在图像捕获器件103上的物体图像进行光电转换并生成经光电转换的电信号。图像信号发生器105对从图像捕获器件103输出的电信号执行适当的信号处理，并生成遵循指定标准的图像信号。图像信号在输入到评价值计算器107的同时被发送到一个电路组(图像信号处理器106)。评价值计算器107过滤出图像信号中在成像帧(imaging frame)内限定的特定区域中的高频分量，以计算与图像对比度相关的评价值。当捕获典型物体的图像时，评价值在图像接近焦点对准状态时增大，并且评价值在图像处于焦点对准时具有相对最大值。前述评价值对于一场(field)图像信号被更新一次。

控制单元109包括CPU(中央处理单元)等，其针对一场接收一次由评价值计算器107计算出的评价值，并操作以搜索评价值的峰值。

存储器110包括半导体存储器(例如RAM)，并且存储对焦透镜101的对焦位置和诸如评价值之类的信息。

开关113指示单触(one-shot)开关，用于直接激活自动对焦操作。

在前述摄像机的配置中，控制单元109利用通过图像处理获得的评价值移动对焦透镜，并控制评价值达到相对最大值(焦点对准状态)；就是说，控制单元109操作以搜索评价值的峰值，以便获得评价值的相对最大值。因此，无论高对比度还是低对比度的物体图像，评价值的峰值都可以被检测到。

发明内容

当利用评价值判断物体图像是处于焦点对准状态还是焦点未对准状态时，如果对焦透镜驱动机构101b包括由于老化而造成的缺陷，或者输入到评价值计算器107的图像信号的SNR(信噪比)降低，则获得精确的对焦状态的可能性可能降低。

由于对焦透镜驱动机构的缺陷所造成的自动对焦操作中的故障将通过参考图2A、2B来描述。图2A、2B分别示出当对焦透镜驱动机构包括某些缺陷(例如对焦透镜驱动机构中的故障和性能恶化)时，评价值的波动和对焦透镜的移动。图表2A、2B的纵轴分别指示评价值和对焦透镜的移动，而横轴都指示时间。图表中所示曲线针对一场图像信号或不规则地获得的多个数据被绘制一次。图2B示出在t0到t1之间的时间间隔中以超高速度执行对焦，在t1到t2之间的时间间隔中以高速度执行对焦，并且在t2到t3之间的时间间隔中以低速度执行对焦，并且在t3到t4之间执行评价峰值搜索操作。