[发明专利]电子像机和自动聚焦方法

说明书

本申请是申请日为2005年7月1日、申请号为200910006255.8、发明名称为“电子像机和自动聚焦方法”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种电子像机和一种自动聚焦方法。

背景技术

使用CCD(电荷耦合器件)图像传感器作为光电转换元件而形成的电子图像摄取装置，或所谓的数码像机，在市场上很流行。

这种数码像机通常配备有对像机镜头进行自动聚焦的自动聚焦控制特征。虽然有多种自动聚焦控制系统可供数码像机使用，但是目前通过提取被摄取图像的检测范围的对比度、高频成分等产生对焦评估值，并调节透镜位置使对焦评估值最大的系统仍为主流。

图1示出了对焦评估值相对于镜头位置的曲线图。参照图1，对焦评估值(Y轴)相对于透镜位置(X轴)在焦点对准位置为最大，并按照从焦点对准位置到远端(离开焦点向前)和近端(离开焦点向后)的距离的函数减少而形成山状曲线。因此，对于自动聚焦控制，仅需要以使对焦评估值位于山状曲线的顶部的方式来控制聚焦透镜的透镜位置。

当移动聚焦透镜使对焦评估值位于山状曲线的顶部时，需要检测出对焦评估值所在点的山状曲线的斜率，并确定透镜相对于焦点对准位置的当前位置。即，需要确定当前透镜位置在相对于焦点对准位置的远端还是近端。

图1还示出了用于确定相对于焦点对准位置的当前透镜位置所提出的方法。参照图1，根据所提出的方法，对聚焦透镜施加微小的振动，所施加振动的程度不会影响要摄取的图像，从而通过计算确定对焦评估值的波动分量(微分分量dy/dx)的正负(具体参见专利文件1：日本专利申请公开第10-239579号)。使聚焦透镜产生微小振动以进行自动聚焦控制的操作被称作颤动(wobbling)。

下面将参照图2描述颤动操作的一个具体实例。在图2的曲线中，水平轴表示时间(以场为单位)，垂直轴表示聚焦透镜的位置。

在该颤动操作中，在第一时间段(T1)中，聚焦透镜向近端移动预定距离。随后，在第二时间段(T2)中，聚焦透镜在预定时间内保持静止不动。然后，在第三时间段(T3)中，聚焦透镜向远端移动预定距离。最后，在第四时间段(T4)中，聚焦透镜在预定时间内再次保持静止不动。然后，颤动操作重复从第一到第四时间段的移动和停止的过程。在第二时间段和第四时间段中测出对焦评估值，并计算两个值的差，从而检测出颤动操作中的波动分量(微分分量dy/dx)。

发明内容

同时，近年来已经提出了包含C-MOS(互补-金属氧化物半导体)图像传感器作为光电转换元件的数码像机。

CCD图像传感器和C-MOS图像传感器的最大区别在于，CCD图像传感器通过CCD来传递各个像素的电荷，而C-MOS图像传感器则通过逐行扫描来读取每个像素的信号。

由于C-MOS图像传感器通过逐行扫描来读取每个像素的信号，因而各个图像中的曝光定时(timing)不唯一且不相同。换句话说，像素与像素之间的曝光定时各不相同。

例如，参照图3，如果比较场(field，也叫画面)的首像素与尾像素间的曝光定时，则时间差基本上等于场周期。

为此，当通过执行颤动操作来计算对焦评估值的变化量时，聚焦透镜可以在检测范围内的像素的曝光期间内移动。那么，对焦评估值的变化量的检测灵敏度降低，使得不可能准确地高速执行自动聚焦控制。

另外，如图4A所示，当通过移动聚焦透镜的扫描操作生成对焦评估值时，虽然对于C-MOS图像传感器来说，聚焦透镜可以在检测范围内的像素的曝光操作过程中移动，但对于CCD图像传感器不会产生任何问题，这是因为如图4C所示，对于所有的像素，曝光定时是唯一并且相同的。于是，对焦评估值的检测灵敏度也降低了，使得不再可能准确地高速执行自动聚焦控制操作。

当摄取仅显示弱对比度的对象的图像时而发射LED(发光二极管)激光束以进行自动聚焦控制时，如图4D所示的发光定时能够满足CCD图像传感器，这是因为曝光定时对于所有的像素都是唯一且相同的，但对于各个像素的曝光定时各不相同的C-MOS图像传感器来说，在颤动操作或扫描操作中，针对检测范围内的像素的曝光定时和LED激光的发光定时之间会产生差别。

考虑到上述发现的问题，希望提供一种适于高速执行精确自动聚焦控制操作的电子像机和自动聚焦方法。