CN100462768C - 自动聚焦控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明能够改善自动聚焦响应特性。图像拾取传感器与视频垂直同步信号(VP1)(图7的A)同步地执行曝光(ex11，ex12)(图7的C)。相机信号处理部件在时序(VR12)(图7的D)处读取由曝光(ex11)获得的图像信号。AF检测部件在选通帧的时序处得到与AF检测按比例缩减选通帧(下文中将被简单称作选通帧)对应的视频信号的高频分量，然后校正得到的高频分量，并且然后在选通帧的定时之后立即产生焦距估计值。AF模块在AF模块(21)的时序处(图7的F)接收产生的焦距估计值，然后产生使得聚焦位置接近焦点对准位置(图7的G)的自动聚焦控制信号(LD22)，并且然后基于自动聚焦控制信号来移动聚焦透镜。本发明也可应用于摄像机。

Description

自动聚焦控制装置和方法
技术领域
本发明涉及自动聚焦控制装置和方法、记录介质和程序，更具体地涉及一种通过高速曝光能够改善自动聚焦的响应特性的自动聚焦控制装置和方法、记录介质和程序。
背景技术
图1是示出现有技术中摄像机的配置的示例的方框图。
包括变焦透镜2和聚焦透镜3的透镜块1向图像拾取传感器4发光(即物体的图像)。图像拾取传感器4包括二维放置的用于执行光电转换的光电转换器件，例如CCD(电荷耦合器件)成像器或CMOS(互补金属氧化物半导体)成像器。在图像拾取传感器4的正面安装了原色(primary color)滤光片(未示出)，其中R、G和B像素以马赛克排列。具体地，图像拾取传感器4对通过透镜块1和原色滤光片的物体的光图像进行光电转换以便产生图像拾取信号(电荷)，并且根据光栅扫描方法将所产生的图像拾取信号输出到相机信号处理部件5。
相机信号处理部件5对从图像拾取传感器4向其输入的图像拾取信号执行采样处理、YC分离处理等。相机信号处理部件5向选通部件6输出亮度信号Y，并且向存储器控制器13输出亮度信号Y和颜色信号C(色差信号、原色信号等)。
选通部件6从向其输入的图像信号中仅提取在预先设置的屏幕中与焦点对准检测区域对应的信号，并且将所提取的信号输出到AF(自动聚焦)检测部件7。AF检测部件7提取与焦点对准检测区域对应的输入图像信号的高频分量，并且校正并检测所提取的高频分量，以产生自动聚焦所需的焦距估计值。AF检测部件7将所产生的焦距估计值输出到相机控制器8的AF模块8a。
相机控制器8基于从输入部件14向其输入的手动聚焦指示信号、变焦指示信号、手动/自动聚焦转变信号等，来控制透镜驱动器9和图像拾取器件驱动器12的驱动。而且，相机控制器8的AF模块8a基于从图像信号获得的焦距估计值来控制透镜驱动器9，以便使得透镜驱动器9执行自动聚焦驱动。
透镜驱动器9在相机控制器8的控制下控制用于驱动变焦透镜2的马达10以及用于驱动聚焦透镜3的马达11的驱动。马达10和11在透镜驱动器9的控制下分别控制变焦透镜2或聚焦透镜3的驱动。图像拾取器件驱动器12控制图像拾取传感器4对通过透镜块1和原色滤光片(未示出)输入的图像的光图像执行光电转换，以便产生图像拾取信号，并且控制电子快选通(未示出)的驱动。
存储器控制器13将从相机信号处理部件5输入的图像信号暂时存储到存储器13a，并且继续读出并将图像信号输出到显示单元(未示出)以作为图像显示，或者将图像信号输出到可拆卸介质(未示出)以便将图像信号记录在可拆卸介质上。用户操作输入部件14，并且从用户将各种指示信号输入到相机控制器8。
在现有技术的摄像机中，由图像拾取传感器4获得的图像信号的高频分量被确定为焦距估计值，并且聚焦透镜3被驱动以增加焦距估计值。使用刚描述被称作为爬坡(hill-climbing)自动聚焦方法的方法来实现自动聚焦。
这里，将详细描述自动聚焦。
图2示出了从图1中的AF检测部件7输出的自动聚焦所需的焦距估计值的变化的示例。在图2中，横坐标轴(x轴)表示聚焦透镜3的聚焦位置，纵坐标轴(y轴)表示焦距估计值。
如图2所示，如果聚焦透镜3的聚焦位置从远方位移动到近方位，或者从近方位移动到远方位，则焦距估计值假设在预定位置是最大值a。通常，焦距估计值假设为最大值a处的位置被称作[估计值顶点]，焦距估计值表示最大值a的聚焦透镜3的聚焦位置相对于物体是焦点对准位置Q。
因此，AF模块8a取出从AF检测部件7输入的焦距估计值，并且执行[爬坡控制]，其中聚焦透镜3移动，从而估计值可以变成最大值。而且，这时，为了检测焦点对准位置来自当前聚焦位置什么方向，AF模块8a精密地振动聚焦透镜3的聚焦位置，并且基于随后获得的估计值的导数分量dy/dx的正或负号来假设焦点对准位置的方向。通常，聚焦位置的精细振动称作摆动。
接着，进一步参考图3的流程图来描述AF模块8a的聚焦透镜3的移动控制处理。应当注意，在一场周期内重复地执行了所述移动控制处理。
在步骤S1，AF模块8a从AF检测部件7取出焦距估计值，并且在步骤S1，AF模块8a提取焦距估计值的导数分量dy/dx，并且估计焦点对准位置方向。在步骤S3，AF模块8a计算聚焦透镜3的移动量(聚焦移动量)，以便基于焦距估计值将聚焦位置靠近于焦点对准位置Q(图2)，也就是，以便聚焦。
在步骤S4，AF模块8a决定目前的场是否是通过摆动的聚焦位置的移动将被执行的场。如果决定目前的场是通过摆动的聚焦位置的移动将被执行的场，则处理前进到步骤S5。在步骤S5，计算通过摆动的聚焦透镜3的移动量(摆动移动量)。
如果在步骤S4决定目前的场不是通过摆动的聚焦位置的移动将被执行的场，则处理前进到步骤S6，在步骤S6，AF模块8a将摆动量设置为零。
在执行了步骤S5或S6的处理之后，在步骤S7，AF模块8a计算在步骤S3的处理中计算的聚焦移动量和在步骤S5或步骤S6的处理中计算的摆动量之和，并且将所计算的和设置为聚焦透镜3的移动量。AF模块8a基于所计算的聚焦透镜3的移动量来控制透镜驱动器9。透镜驱动器9在AF模块8a的控制下通过马达11将聚焦透镜3移动一段预定的聚焦透镜移动量。
以这种方式，AF模块8a确定通过聚焦透镜3的摆动获得的焦距估计值的导数分量dy/dx，并且移动聚焦透镜3，以便将聚焦位置靠近焦点对准位置，从而实现自动聚焦。
接着，参考图4的时序图来描述图1的摄像机的操作。在该示例中，描述了对于每一场执行图像拾取传感器4的曝光一次并且在四个场周期内执行摆动驱动的操作。
在从时间t1到时间t2、从时间t2到时间t3、从时间t3到时间t4以及从时间t4到时间t5(图4中的波形A)的时间周期内，相机控制器8将图像垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取器件驱动器12。图像垂直同步信号的时间段各自表示一场的时间段。
聚焦透镜3的聚焦位置是以场为单位控制的，并且对由摆动获得的聚焦位置W进行控制以便使其以具有其中插入一个场的停止时间段的一个场的间隔在近方位和近方位中交替地移动(图4中的波形B)。
图像拾取器件驱动器12与输入给它的图像垂直同步信号VP1到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t12到时间t2、从时间t23到时间t3、从时间t34到时间t4以及从时间t45到时间t5(图4中的波形C)的时间周期内分别执行曝光ex1到ex4。
相机信号处理部件5在从时间t2到时间t3的定时VR2(图4中的波形D)处读出由曝光ex1获得的图像信号。类似地，相机信号处理部件5分别在定时VR3到VR5(定时VR5未示出)处读出由曝光ex2到ex4获得的图像信号。因此，相机信号处理部件5在各个时序处获得读出的图像信号V1到V4(图4中的波形E)。由相机信号处理部件5读出的图像信号V1到V4被输出到选通部件6。
这里，尽管未示出，但是通过选通部件6仅提取与AF检测选通帧对应的图像信号，该AF检测选通帧是预先设置的屏幕中的焦点对准检测区域，每个图像信号从相机信号处理部件5中输入。所提取的信号被输出到AF检测部件7。
AF检测部件7在AF检测选通帧的时序(下文中被称作AF检测选通帧的时序)处提取输入的图像信号V1的高频分量，并且执行校正检测。然后，AF检测部件7在AF检测选通帧的时序之后刚好产生自动聚焦需要的焦距估计值。类似地，AF检测部件7在AF检测选通帧的时序处提取输入的图像信号V2到V4中的每一个的高频分量，并且执行校正检测，并且在AF检测选通帧的时序之后刚好产生自动聚焦需要的焦距估计值。
AF检测部件7产生的焦距估计值被输出到相机控制器8的AF模块8a。
AF模块8a在AF模块AF2的定时处取出在AF检测选通帧的定时之后刚好产生的焦距估计值(图4中的波形F)。然后，AF模块8a产生自动聚焦控制信号LD3以便将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将产生的信号输出到透镜驱动器9(图4中的波形G。类似地，AF模块8a在AF模块AF3的定时(作为下一图像垂直同步信号VP3的定时)处取出在AF检测选通帧的定时之后刚好产生的焦距估计值。然后，AF模块8a产生自动聚焦控制信号LD4以便将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将产生的信号输出到透镜驱动器9。
镜头驱动器9基于输入的自动聚焦控制信号LD1到LD4来驱动马达11的驱动，以便移动聚焦透镜3一段预定的聚焦透镜移动量。以这种方式来实现自动聚焦。
接着，参考图5的时序图来描述图1的摄像机的操作。在该示例中，描述了这样的操作，即，其中，图像拾取传感器4执行的曝光每场执行一次，并且在四个场周期内执行摆动驱动。
在从时间t1到时间t2、从时间t2到时间t3、从时间t3到时间t4以及从时间t4到时间t5(图5中的波形A)的时间周期内，相机控制器8将图像垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取器件驱动器12。图像垂直同步信号的时间段各自表示一场的时间段。
聚焦透镜3的聚焦位置是以场为单位控制的，并且对由摆动获得的聚焦位置W进行控制以便使其以具有其中插入一个场的停止时间段的一个场的间隔在远方位和近方位中交替地移动(图5中的波形B)。
图像拾取器件驱动器12与输入给它的图像垂直同步信号VP1到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t12到时间t2、从时间t23到时间t3、从时间t34到时间t4以及从时间t45到时间t5(图5中的波形C)的时间周期内分别执行曝光ex1到ex4。
相机信号处理部件5在从时间t2到时间t3的定时VR2(图5中的波形D)处读出由曝光ex1获得的图像信号。类似地，相机信号处理部件5分别在定时VR3到VR5(定时VR5未示出)处读出由曝光ex2到ex4获得的图像信号。因此，相机信号处理部件5在各个时序处获得读出的图像信号V1到V4(图5中的波形E)。由相机信号处理部件5读出的图像信号V1到V4被输出到选通部件6。
这里，尽管未示出，但是通过选通部件6仅提取与AF检测选通帧对应的图像信号，该AF检测选通帧是预先设置的屏幕中的焦点对准检测区域，每个图像信号从相机信号处理部件5中输入。所提取的信号被输出到AF检测部件7。
AF检测部件7在AF检测选通帧的时序处提取输入的图像信号V1的高频分量，并且执行校正检测，并且在AF检测选通帧的时序之后刚好产生自动聚焦需要的焦距估计值。类似地，AF检测部件7在AF检测选通帧的时序处提取输入的图像信号V2到V4中的每一个的高频分量，并且执行校正检测，并且在AF检测选通帧的时序之后刚好产生自动聚焦需要的焦距估计值。
AF检测部件7产生的焦距估计值被输出到相机控制器8的AF模块8a。
AF模块8a在AF模块AF2的定时处取出在AF检测选通帧的定时之后刚好产生的焦距估计值(图5帧的波形F)。然后，AF模块8a产生自动聚焦控制信号LD3以便将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将产生的信号输出到透镜驱动器9(图5帧的波形G。类似地，AF模块8a在AF模块AF3的定时(作为下一图像垂直同步信号VP3的定时)处取出在AF检测选通帧的定时之后刚好产生的焦距估计值。然后，AF模块8a产生自动聚焦控制信号LD4以便将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将产生的信号输出到透镜驱动器9。
镜头驱动器9基于输入的自动聚焦控制信号LD1到LD4来驱动马达11的驱动，以便移动聚焦透镜3一段预定的聚焦透镜移动量。以这种方式来实现自动聚焦。
如上所述，现有技术中的摄像机提取图像拾取传感器4获得的图像信号的高频分量，并且执行校正检测，然后产生自动聚焦需要的焦距估计值，并且驱动聚焦透镜3以增加估计值。另外，现有技术中的摄像机执行精细摆动聚焦驱动器，以便将聚焦透镜3与图像拾取传感器4之间的距离改变到移动在所拾取的图像上不明显的程度。因此，现有技术中的摄像机根据焦距估计值的非常小的变化而获得关于爬坡控制的信息(例如，用于决定爬坡方向等的信息)。
顺便提及，近年来，已经提出了关于自动聚焦的各种技术，例如，公开了一种减少聚焦透镜的移动时间来减少功耗的技术(例如，参考专利文献1)
[专利文献1]
日本专利待审No.Hei 10-239579
发明内容
由于每次如上所述输出图像垂直土布信号时仅产生焦距估计值一次，因此现有技术中的摄像机待解决的课题是自动聚焦响应特性较差。
鉴于上述形势作出了本发明，本发明能够改善自动聚焦响应特性。
本发明的自动聚焦控制装置包括：图像拾取部件，其被配置成在图像垂直同步信号周期的N分之一(N是整数)的周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像；计算部件，其被配置成基于由所述图像拾取部件拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；改变部件，其被配置成基于由所述计算部件计算的焦距估计值来改变聚焦透镜与图像拾取传感器之间的距离；和合成部件，其被配置成在所述图像垂直同步信号周期内合成由所述图像拾取部件拾取的多个图像拾取信号或者在所述图像垂直同步信号周期内选择图像拾取信号以在所述图像垂直同步信号周期内获得图像信号，其中计算部件被配置成，图像垂直同步信号的周期和所述计算部件计算焦距估计值的周期的N倍(N是整数)彼此同步，以及图像垂直同步信号的周期的A倍(A是整数)和所述改变部件改变距离的周期的B倍(B是整数)彼此同步，其中整数A和整数B满足B>A的关系。
所述计算部件可被配置成基于图像拾取信号的亮度信号的高频率分量来计算焦距估计值。
所述合成部件可被配置成合成由所述图像拾取部件拾取的多个图像拾取信号当中预先确定的图像拾取信号。
本发明的自动聚焦控制方法包括：图像拾取步骤，用于在图像垂直同步信号周期的N分之一(N是整数)的周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像；计算步骤，用于基于由在图像拾取步骤的处理拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；改变步骤，用于基于由在计算步骤的处理计算的焦距估计值来改变所述聚焦透镜与所述图像拾取传感器之间的距离；和合成步骤，用于在所述图像垂直同步信号周期内合成由在图像拾取步骤的处理拾取的多个图像拾取信号或者在所述图像垂直同步信号周期内选择图像拾取信号以在所述图像垂直同步信号周期内获得图像信号，其中图像垂直同步信号的周期和在计算步骤的处理计算焦距估计值的周期的N倍(N是整数)彼此同步，以及图像垂直同步信号的周期的A倍(A是整数)和在改变步骤的处理改变距离的周期的B倍(B是整数)彼此同步，其中整数A和整数B满足B>A的关系。
一种记录在本发明的记录介质上的程序使得计算机执行以下步骤：图像拾取步骤，用于在N分之一(N是整数)图像垂直同步信号周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像；计算步骤，用于基于由在图像拾取步骤的处理拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；改变步骤，用于基于由在计算步骤的处理计算的焦距估计值来改变所述聚焦透镜与所述图像拾取传感器之间的距离；和合成步骤，用于合成由在图像拾取步骤的处理拾取的多个图像拾取信号，其中图像垂直同步信号的周期和在计算步骤的处理计算焦距估计值的周期的N倍(N是整数)彼此同步，以及图像垂直同步信号的周期的A倍(A是整数)和在改变步骤的处理改变距离的周期的B倍(B是整数)彼此同步，其中整数A和整数B满足B>A的关系。
本发明的程序使得计算机执行以下处理：图像拾取步骤，用于在N分之一(N是整数)图像垂直同步信号周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像；计算步骤，用于基于由在图像拾取步骤的处理拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；改变步骤，用于基于由在计算步骤的处理计算的焦距估计值来改变所述聚焦透镜与所述图像拾取传感器之间的距离；和合成步骤，用于合成由在图像拾取步骤的处理拾取的多个图像拾取信号，其中图像垂直同步信号的周期和在计算步骤的处理计算焦距估计值的周期的N倍(N是整数)彼此同步，以及图像垂直同步信号的周期的A倍(A是整数)和在改变步骤的处理改变距离的周期的B倍(B是整数)彼此同步，其中整数A和整数B满足B>A的关系。
在本发明中，在N分之一(N是整数)图像垂直同步信号周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像，并且基于所拾取的图像计算用于执行自动聚焦的焦距估计值。然后，基于焦距估计值改变聚焦透镜与图像拾取传感器之间的距离，并且合成多个所拾取的图像信号。这时，图像垂直同步信号的周期的A倍(A是整数)和改变部件改变的距离的周期的B倍(B是整数)彼此同步，其中整数A和整数B满足B>A的关系。
使用本发明，可以实现自动聚焦。更具体地，能够改善自动聚焦响应特性。
附图说明
图1是示出了现有技术摄像机的配置的示例的方框图。
图2是示出了自动聚焦所需的焦距估计值的变化的示例的视图。
图3是图解说明聚焦透镜的移动控制处理的流程图。
图4是图解说明图1的摄像机的操作的时序图。
图5是图解说明图1的摄像机的操作的另一示例的时序图。
图6是示出了应用本发明的摄像机的配置的示例的方框图。
图7是图解说明图6的摄像机的操作的时序图。
图8是图解说明图6的摄像机的操作的另一示例的时序图。
图9是示出了个人计算机配置的示例的方框图。
附图符号说明
1透镜块，2变焦透镜，3聚焦透镜，4图像拾取传感器，5相机信号处理部件，6选通部件，7AF检测部件，8相机控制器，9透镜驱动器，10、11电机，12图像拾取器件驱动器，14输入部件，13存储器控制器，21高速曝光和高速摆动AF模块
具体实施方式
下文中，参考附图描述本发明的实施例。
图6是示出应用本发明的摄像机的配置的示例的方框图。应当注意，现有技术中的摄像机的那些元件用相同的附图标记表示，并且适当地省略相同元件的描述。
AF检测部件7提取通过高速曝光获得图像信号的高频分量，并且执行高频分量的校正检测。然后，AF检测部件7产生自动聚焦需要的焦距估计值，并且将所产生的估计值输出到相机控制器8的高速曝光和高速摆动AF模块21(下文被简称为AF模块21)。
相机控制器8的AF模块21基于从通过高速曝光获得的图像信号产生的焦距估计值来控制透镜驱动器9执行自动聚焦驱动。
具体地，AF模块21控制透镜驱动器9，从而对于一场的每个时间段，在远方向和近方向上对聚焦透镜3的聚焦位置W高速交替地摆动聚焦。而且，高速曝光和高速摆动AF模块21控制图像拾取器件驱动器12，从而每输出一次(每一场)图像垂直同步信号，就高速曝光图像拾取传感器4比图像拾取次数多一次。应当注意，尽管在本发明中，如下文中参考图7和8的时序图所描述的，每一场执行高速曝光两次或四次，但是这只是一个示例，高速曝光的次数不限于此。
合成/选择存储器控制器22将通过每一场曝光多次获得的并且从相机信号处理部件5输入的图像信号临时存储到存储器22a。按时机需要，合成/选择存储器控制器22继续读出临时存储的信号并且将它们合成为一场的图像信号。然后，合成/选择存储器控制器22将合成的信号输出到显示单元以显示为图像或者将合成的信号输出到可拆卸介质以记录在该可拆卸介质上。另外，合成/选择存储器控制器22可以执行将曝光多次获得的所有图像信号合成为一场的图像信号，以及执行例如先前确定的图像信号(例如，对于所述场，仅第一和第二次曝光获得的图像信号)的合成，或者选择先前确定的图像信号中的任意一个(例如，对于所述场，第一次曝光获得的图像信号)。
下面，参考图7中的时序图来描述图6的摄像机的操作。在该示例中，描述了其中对于每一场执行两次图像拾取传感器4的曝光以及在一场的周期内执行摆动驱动的操作。
在从时间t1到时间t2、从时间t2到时间t3、从时间t3到时间t4以及从时间t4到时间t5的时间周期内，相机控制器8将图像垂直同步信号VP1到VP4分别输出到图像拾取器件驱动器12(图7中的波形A)。图像垂直同步信号的每个时间段表示一场的时间段。
以场为单位控制聚焦透镜3的聚焦位置，并且由摆动所获得的聚焦位置W被控制成以具有其中被插入1/4场的停止时间周期的1/4场的间隔在远方向和近方向上交替地移动(图7中的波形B)。
图像拾取器件驱动器12与输入给它的图像垂直同步信号VP1同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t11到时间t12和从时间t13到时间t2的时间周期内分别执行曝光ex11和ex12(图7中的波形C)。
类似地，图像拾取器件驱动器12与输入的图像垂直同步信号VP2到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t21到时间t22和从时间t23到时间t3的时间周期内分别执行曝光ex21和ex222，并且在从时间t31到时间t32和从时间t33到时间t34的时间周期内分别执行曝光ex31和ex32，然后在从时间t41到时间t42和从时间t43到时间t5的时间周期内分别执行曝光ex41和ex42。
相机信号处理部件5在从时间t12到时间t2的定时VR12处读出通过曝光ex11获得的图像信号，在从时间t2到时间t22的定时VR21处读出通过曝光ex12获得的图像信号(图7中的波形D)。类似地，相机信号处理部件5分别在定时VR22和VR31读出曝光ex21和ex22获得的图像信号，并且分别在定时VR42和VR51(定时VR51未示出)读出曝光ex41和ex42获得的图像信号。相机信号处理部件5读出的图像信号被临时存储到合成/选择存储器控制器22的存储器22a。
合成/选择存储器控制器22将相机信号处理部件5读出并被临时存储在存储器22a中的两个图像信号合成为一场的图像信号，或者选择两个图像信号之一以获得图像信号V1到V4中的每一个(图7中的波形E)。合成/选择存储器控制器22合成在定时VR12读出的图像信号和在定时VR21读出的图像信号或者选择所述图像信号之一来获得图像信号V2。
相机控制处理部件5读出的图像信号也被输出到选通部件6。这里，尽管未示出，但是仅与AF检测选通帧(其是在预先设置的屏幕内的焦点对准检测区)对应的图像信号是由选通部件6自从相机信号处理部件5输入的图像信号中提取的，并且所提取的图像信号被输出到AF检测部件7。
AF检测部件7在AF检测选通帧的定时处提取在定时VR12读出的图像信号的高频分量并执行校正检测，并且刚好在AF检测选通帧的定时之后产生自动聚焦所需的焦距估计值。类似地，AF检测部件7在AF检测选通帧的定时处提取在定时VR21、VR22、VR31、VR33、VR41和VR42读出的图像信号的高频分量并执行校正检测，并且刚好在AF检测选通帧的定时之后产生自动聚焦所需的焦距估计值。
AF检测部件7产生的焦距估计值被输出到相机控制器8的AF模块21。
AF模块21刚在AF模块AF21的定时(图7中的波形F)处之后的AF检测选通帧的定时取出产生的焦距估计值。然后，AF模块21产生自动聚焦控制信号LD22用以将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将所产生的信号输出到透镜驱动器9(图7中的波形G)。类似地，AF模块21刚在AF模块AF22的定时处之后的AF检测选通帧的定时取出产生的焦距估计值。然后，AF模块21产生自动聚焦控制信号LD31用以将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将所产生的信号输出到透镜驱动器9。
透镜驱动器9基于输入的自动聚焦控制信号LD11、LD12、LD21、LD22、LD31、LD32、LD41和LD42来控制马达11的驱动，从而聚焦透镜3被移动预定聚焦透镜移动量。以这种方式来实现自动聚焦。
接着，参考图8中的时序图来描述图6的摄像机的操作的另一示例。在该示例中，描述了其中对于每一场执行四次图像拾取传感器4的曝光以及在1/2场的周期内执行摆动驱动的操作。
在从时间t1到时间t2、从时间t2到时间t3、从时间t3到时间t4以及从时间t4到时间t5的时间周期内，相机控制器8将图像垂直同步信号VP1到VP4分别输出到图像拾取器件驱动器12(图8中的波形A)。图像垂直同步信号的每个时间段表示一场的时间段。
以场为单位控制聚焦透镜3的聚焦位置，并且由摆动所获得的聚焦位置W被控制成以其间被插入有1/8场停止时间周期的一场的间隔在远方向和近方向上交替地移动(图8中的波形B)。
图像拾取器件驱动器12与向其输入的图像垂直同步信号VP1同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t11到时间t12、从时间t13到时间t14、从时间t15到时间t16和从时间t17到时间t2的时间周期内分别执行曝光ex11到ex14(图8中的波形C)。
类似地，图像拾取器件驱动器12与向其输入的图像垂直同步信号VP2到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便在从时间t21到时间t22、从时间t23到时间t24、从时间t25到时间t26和从时间t27到时间t3的时间周期内分别执行曝光ex21到ex24，并且在从时间t31到时间t32、从时间t33到时间t34、从时间t35到时间t36和从时间t37到时间t4的时间周期内分别执行曝光ex31到ex34，然后在从时间t41到时间t42、从时间t43到时间t44、从时间t45到时间t146和从时间t47到时间t5的时间周期内分别执行曝光ex41到ex44。
相机信号处理部件5在从时间t12到时间t14的定时VR12处读出通过曝光ex11获得的图像信号，在从时间t14到时间t16的定时VR13处读出通过曝光ex12获得的图像信号，在从时间t16到时间t2的定时VR14处读出通过曝光ex13获得的图像信号，并且在从时间t2到时间t22的定时VR21处读出通过曝光ex14获得的图像信号(图8中的波形D)。类似地，相机信号处理部件5分别在定时VR22到VR24和VR31读出曝光ex21到ex24获得的图像信号，并且分别在定时VR32到VR34和VR41读出曝光ex31到ex34获得的图像信号，然后分别在定时VR42到VR44和VR51读出曝光ex41到ex44获得的图像信号。相机信号处理部件5读出的图像信号被临时存储到合成/选择存储器控制器22的存储器22a。
合成/选择存储器控制器22将相机信号处理部件5读出并被临时存储在存储器22a中的四个图像信号合成为一场的图像信号，或者将预先确定的一些图像信号(例如，通过所述场的第一和第二曝光而获得的图像信号)合成为一场的图像信号，或者选择任意一个图像信号(例如，通过所述场的第一曝光而获得的图像信号)，从而获得图像信号V1到V4(图8中的波形E)。
例如，合成/选择存储器控制器22在定时VR12到VR21读出的四个图像信号或者合成任意两个图像信号(例如，在定时VR12和VR13读出的图像信号)，从而获得图像信号V2。获得图像信号V1到V4的方法不限于此，例如，可以合成任意三个图像信号(例如，在定时VR12到VR14读出的图像信号)，或者可以选择在定时VR12到VR14以及VR21读出的四个图像信号中的任意一个。
相机控制处理部件5读出的图像信号也被输出到选通部件6。这里，尽管未示出，但是仅与AF检测选通帧(其是在预先设置的屏幕内的焦点对准检测区)对应的图像信号是由选通部件6自从相机信号处理部件5输入的图像信号中提取的，并且所提取的图像信号被输出到AF检测部件7。
AF检测部件7在AF检测选通帧的定时处提取在定时VR12读出的图像信号的高频分量并执行校正检测，并且刚好在AF检测选通帧的定时之后产生自动聚焦所需的焦距估计值。类似地，AF检测部件7在AF检测选通帧的定时处提取在定时VR13、VR14、VR21到VR24、VR31到VR34和VR41到VR44读出的每个图像信号的高频分量并执行校正检测，并且刚好在AF检测选通帧的定时之后产生自动聚焦所需的焦距估计值。
AF检测部件7产生的焦距估计值被输出到相机控制器8的AF模块21。
AF模块21取出刚在AF模块AF13的定时(图8中的波形F)处之后的AF检测选通帧的定时产生的焦距估计值，并且产生自动聚焦控制信号LD14用以将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将所产生的信号输出到透镜驱动器9(图8中的波形G)。类似地，AF模块21刚在AF模块AF14的定时处之后的AF检测选通帧的定时取出产生的焦距估计值，并且产生自动聚焦控制信号LD21用以将聚焦透镜3的聚焦位置接近焦点对准位置，并且将所产生的信号输出到透镜驱动器9。
透镜驱动器9基于向其输入的自动聚焦控制信号LD11到LD14、LD21到LD24、LD31到LD34以及LD41到LD44来控制马达11的驱动，从而聚焦透镜3被移动预定聚焦透镜移动量。以这种方式来实现自动聚焦。
尽管在上述示例中对于每个图像垂直同步信号计算焦距估计值两次或四次并且对于每个图像垂直同步信号执行精细摆动焦点对准驱动一次或两次，但是本发明不限于此。例如，在整数A和B满足关系B>A的情况下，对于每个图像垂直同步信号可以计算焦距估计值N次(N是整数)，并且对于A次(A是整数)的图像垂直同步信号可以执行精细摆动焦点对准驱动B次(B是整数)。更具体地，对于每个图像垂直同步信号可以计算机焦距估计值三次，并且对于四次的图像垂直同步信号可以执行精细摆动焦点对准驱动六次。
应当注意，尽管在上述示例中执行了精细摆动焦点对准驱动，但是不是一直需要执行所述精细摆动焦点对准驱动。
通过如上所述在一场的图像信号内执行高速曝光多次，能够对每一场产生多次焦距估计值。结果，对于每一场可以执行自动聚焦控制多次。而且，由于产生焦距估计值的定时变得更快，因此能够提高自动聚焦响应特性。
应当注意，尽管上面描述了其中本发明应用于摄像机的示例，但是本发明可以自然地应用于数码相机。
尽管上述一系列处理可以通过硬件来执行，但是它也可以由软件来执行。在该示例中，例如，如图9中所示的那种计算机包含在摄像机中。
参考图9，CPU(中央处理单元)101根据ROM(只读存储器)102中存储的程序或者从存储部件108载入到RAM(随机存取存储器)103的程序来执行各种处理。对于CPU 101执行所述处理所需的数据也被适当地存储到RAM 103。
CPU 101、ROM 102和RAM 103通过总线104彼此连接。输入/输出接口105也连接到总线104。
包括键盘、鼠标等的输入部件106，包括可以是CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示)单元的显示单元、扬声器等的输出部件107，由硬盘等形成的存储部件108，包括调制解调器等的通信部件109连接到输入/输出接口105。通信部件108通过诸如因特网的网络执行通信处理。
而且，遇必要时，将驱动器110连接到输入/输出接口105。将诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等的可拆卸介质111适当地载入驱动器110，并且遇必要时，将从载入的介质读出的计算机程序安装到存储部分108。
在通过软件执行上述一系列处理的情况下，从网络或记录介质安装构造软件的程序。
记录介质被形成为如图9所示的由磁盘(包括软盘(注册商标))、光盘(包括CD-ROM(致密只读盘只读存储器)和DVD(数字多用途盘))、或磁光盘(包括MD(迷你盘)(注册商标))、或者半导体存储器组成的可拆卸介质111，所述半导体存储器具有其上或其中记录的程序并且被分配以将程序分发到与装置主题分离的用户。而且，记录介质被形成为ROM 102、存储部分108中包含的硬盘等，其中记录有程序并且在程序被载入计算机的状态下被提供给用户。
应当注意，在本说明书中，描述记录在记录介质上或其中的程序的步骤可以但是不是必须以所描述的顺序以时间序列处理，而且包括并行或各自执行而不是以时间序列执行的处理。

Claims (4)

1.一种具有聚焦透镜和图像拾取传感器的自动聚焦控制装置，包括：
图像拾取部件，其被配置成在N分之一的图像垂直同步信号周期内，与该图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像，其中，N是整数；
计算部件，其被配置成基于由所述图像拾取部件拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；
改变部件，其被配置成基于由所述计算部件计算的焦距估计值来改变所述聚焦透镜与所述图像拾取传感器之间的距离；和
合成部件，其被配置成在所述图像垂直同步信号周期内合成由所述图像拾取部件拾取的多个图像拾取信号或者在所述图像垂直同步信号周期内选择图像拾取信号以在所述图像垂直同步信号周期内获得图像信号，其中
图像垂直同步信号的周期和所述计算部件计算焦距估计值的周期的N倍彼此同步，其中，N是整数，以及
图像垂直同步信号的周期的A倍和所述改变部件改变距离的周期的B倍彼此同步，其中，A和B是整数，且整数A与整数B满足B>A的关系。
2.如权利要求1所述的自动聚焦控制装置，其中
所述计算部件基于图像拾取信号的亮度信号的高频率分量来计算焦距估计值。
3.如权利要求1所述的自动聚焦控制装置，其中
所述合成部件合成由所述图像拾取部件拾取的多个图像拾取信号当中预先确定的图像拾取信号。
4.一种用于包括聚焦透镜和图像拾取传感器的自动聚焦控制装置的自动聚焦控制方法，包括：
图像拾取步骤，用于在N分之一图像垂直同步信号周期内，与图像垂直同步信号的周期同步地拾取物体的图像，其中，N是整数；
计算步骤，用于基于由在图像拾取步骤的处理拾取的图像拾取信号来计算用于执行自动聚焦的焦距估计值；
改变步骤，用于基于由在计算步骤的处理计算的焦距估计值来改变所述聚焦透镜与所述图像拾取传感器之间的距离；和
合成步骤，用于在所述图像垂直同步信号周期内合成由在图像拾取步骤的处理拾取的多个图像拾取信号或者在所述图像垂直同步信号周期内选择图像拾取信号以在所述图像垂直同步信号周期内获得图像信号，其中
图像垂直同步信号的周期和在计算步骤的处理计算焦距估计值的周期的N倍彼此同步，其中，N是整数，以及
图像垂直同步信号的周期的A倍和在改变步骤的处理改变距离的周期的B倍彼此同步，其中，A和B是整数，且整数A和整数B满足B>A的关系。
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