[发明专利]自聚焦装置、图像捕获装置和自聚焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及自聚焦(auto-focus)装置、图像捕获装置和自聚焦方法，其中距离测量传感器的距离测量结果和从图像处理获得的评估值被组合用于自动调节对物体的聚焦，从而使物体图像处于焦点状态(下文中称为“对焦”(in-focus)状态)。

背景技术

诸如摄像机或数字静态照相机之类的图像捕获设备包括自动聚焦调节(自聚焦或“AF”)功能以自动调节到物体的焦点位置。已经提出了各种技术来改善这种自聚焦功能的精度。

例如，日本未审查专利申请No.2005-92085公开了一种聚焦检测和调节设备，该设备具有相位差检测型聚焦调节单元和对比度检测型聚焦调节单元，并且检测这两个聚焦调节单元的聚焦位置的差别，并更新用在相位差检测型聚焦调节单元中的转换系数。通过该配置，可以容易地改善聚焦调节精度，而不需捕获图像的用户作出任何努力。

另外，描述了使用的另一种摄像机的配置。图1示出了另一种摄像机的整体配置。该摄像机组合了距离测量传感器和图像处理AF功能，并且执行自聚焦操作。图1中所示的摄像机的透镜块包括具有图像捕获透镜101c和聚焦透镜101的透镜组，以及位置检测器101a、透镜驱动机构101b和透镜驱动器102。另外，照相机块包括图像捕获设备103、图像捕获设备驱动器104、图像信号发生器105、图像信号处理器106、评估值计算器107、控制单元109、存储器11O和距离测量传感器111。

在图1所示的摄像机中，通过聚焦透镜101调节聚焦的物体图像被形成在CCD(电荷耦合器件)或其他图像捕获设备103上，并且在被图像捕获设备103光电转换后，电信号被输出到图像信号发生器105。聚焦透镜101被透镜驱动机构101b移动，透镜驱动机构101b接收来自透镜驱动器102的指令。透镜驱动器102包括透镜CPU和透镜驱动电路，并根据来自控制单元109的指令输出指令以使得聚焦透镜101移动到聚焦位置。聚焦透镜101的位置(即，聚焦位置)由位置检测器101a检测。

图像捕获设备驱动器104驱动图像捕获设备103，图像捕获设备103生成对形成的物体图像进行光电转换的信号。在图像信号发生器105中，从图像捕获设备103输出的电信号受到适当的信号处理以生成遵从规定标准的图像信号。图像信号被发送到电路组(图像信号处理器106)，还被输入到评估值计算器107。评估值计算器107过滤掉在被捕获的图像帧内规定的特定区域中的图像信号的高频分量，并计算与图像中的对比度相对应的评估值。对于一般的物体，评估值随着聚焦透镜接近于物体图像处于对焦状态的点而增大，并且当物体图像处于对焦状态时评估值为相对最大值。该评估值对于图像信号的一场更新一次。关于使用评估值(评估值峰值判决)的自聚焦操作，在由本申请人提交的日本未审查专利No.10-213736中公开了一个示例。

控制单元109包括CPU(中央处理单元)等等，并且接收由评估值计算器107对于每场计算一次的评估值，还接收对于未指定时间段来自距离测量传感器111的距离测量结果，并使用这些结果(数据)来执行评估值峰值搜索操作。存储器110是半导体存储器或其他非易失性存储器，并且存储距离测量传感器111的距离测量结果、透镜101的聚焦位置和其他信息。

距离测量传感器111包括光学检测功能和输出电路，并且根据来自控制单元109的指令测量到物体的距离，并将结果输出到控制单元109。从距离测量结果识别物体的存在范围，即，可以识别在某一范围内的到物体的近似距离。

利用距离测量传感器111的距离测量信息和评估值计算器107的评估值，与图像处理自聚焦操作相比，在确保通过图像处理获得的聚焦搜索操作的同时，可以极大地减小当聚焦透镜远离聚焦位置时的聚焦时间。然而，距离测量传感器111的距离测量结果必须一直落在恒定的精度范围内。

图2示出了在由于老化而在距离测量传感器11中发生改变之前到物体的距离和距离测量传感器111的距离测量结果之间的联系。距离测量结果的精度具有恒定宽度，并且如图2所示，对应联系不是由一条线描述，而是由具有某一面积的区域120描述。例如，当距离测量结果是Ls时，到物体的距离不能唯一识别，但是如图2所示，可以识别物体存在的物体存在范围FJA。