CN101191891B

CN101191891B - 电子摄像机

Info

Publication number: CN101191891B
Application number: CN2007101651870A
Authority: CN
Inventors: 上段博昭
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: CN101191891A; US20080122952A1; JP2008134278A

Abstract

本发明涉及电子摄像机，其中图像传感器(14)包括照射有经过聚焦透镜(12)的视场的光学像的成像面。聚焦评价电路(30)检测通过成像面形成的视场像中，属于有效聚焦区域的部分视场像的高频成分的聚焦评价值。从聚焦透镜(12)到成像面的距离通过主CPU(32)分级地变更。主CPU(32)按照与聚焦透镜(12)的变更处理并行的方式，根据通过聚焦评价电路(30)检测到的聚焦评价值，将从聚焦透镜(12)到成像面的距离调整到适合距离。主CPU(32)在通过通信I/F(40)，接收焦点调整指示时，改变有效聚焦区域的尺寸，再次启动焦点调整。可容易改变应对焦的拍摄景物，并且可高精度地进行调焦。

Description

电子摄像机

技术领域

本发明涉及电子摄像机，本发明特别是涉及比如，根据通过成像面捕获的视场像的高频成分，调整从光学透镜到成像面的距离的电子摄像机。

背景技术

过去的这种摄像机的一个实例在专利文献1中公开。按照该已有技术，检测相对多个拍摄景物，聚焦透镜处于对焦状态的多个透镜位置。在自动调焦动作之后，进行位置变更操作时，将聚焦透镜的位置变更到多个透镜位置中的其它透镜位置。由此，可容易使聚焦透镜的焦点对准所需的拍摄景物。

专利文献1：日本特开2005-156810号文献(G02B 7/08，7/36，G03B 13/36)

发明内容

但是，在已有技术中，由于所参照的多个透镜位置的信息通过位置改变操作而共用，故如果拍摄景物发生运动，则焦点调整的精度降低。

于是，本发明的主要目的在于提供一种电子摄像机，该电子摄像机可容易改变应对准焦点的拍摄景物，并且可高精度地调整焦点。

技术方案1的发明的电子摄像机(10：实施例中相应的标号。下面相同)包括成像机构14，该成像机构包括由经过光学透镜12的视场的光学像照射的成像面；检测机构30，该检测机构检测由上述成像面形成的视场像中，属于调整区域的部分视场像的高频成分；改变机构S21，该改变机构沿指定方向变更从光学透镜到成像面的距离；调整机构S27，该调整机构按照与改变机构的变更处理并行的方式，根据通过检测机构检测到的高频成分，将从光学透镜到成像面的距离调整到适合距离；再启动机构S3，该再启动机构在接收区域改变指示时，改变调整区域的尺寸和/或位置，再次启动改变机构。

成像机构包括由经过光学透镜的视场的光学像照射的成像面。检测机构检测由成像面形成的视场像中，属于调整区域的部分视场像的高频成分。从光学透镜到成像面的距离通过改变机构分级地改变。调整机构按照与改变机构的变更处理并行的方式，根据通过检测机构检测到的高频成分，将从光学透镜到成像面的距离调整到适合距离。再启动机构在接收区域改变指示时，改变调整区域的尺寸和/或位置，再次启动改变机构。

通过改变调整区域的尺寸和/或位置，以使通过检测机构检测的高频成分的特性变化，并且从光学透镜到成像面的适合距离也变化。于是，每当进行区域改变指示时，调整从光学透镜到成像面的距离。由此，可容易改变应对准焦点的拍摄景物，并且可高精度地调整焦点。

技术方案2的发明的电子摄像机从属于技术方案1，其中，适合距离相当于通过检测机构检测到的高频成分的量为最大时的距离。

技术方案3的发明的电子摄像机从属于技术方案1或2，其还包括设定机构S7，S11，该设定机构将从光学透镜到成像面的距离设定为多个距离；指定机构S17，S19，该指定机构对应于通过设定机构设定的多个距离中的每个，根据通过检测机构检测到的高频成分，指定改变机构的变更方向。

技术方案4的发明的电子摄像机从属于技术方案3，其中，通过指定机构指定的方向为通过检测机构检测到的高频成分增加的方向。

技术方案5的发明的电子摄像机从属于技术方案1～4中的任何一项，其中，照射到成像面上的光学像与监视范围的至少一部分的视场相对应；其还包括将成像面的方向变为所需的方向的控制机构36，38。

技术方案6的发明涉及一种距离控制程序，该距离控制程序用于在电子摄像机10的处理器32中，运行下述步骤，该电子摄像机包括成像机构14，该成像机构包括由经过光学透镜12的视场的光学像照射的成像面；检测机构30，该检测机构检测由成像面形成的视场像中，属于调整区域的部分视场像的高频成分，该步骤包括沿指定方向变更从光学透镜到成像面的距离的改变步骤S21；按照与改变步骤的变更处理并行的方式，根据通过检测机构检测到的高频成分，将从光学透镜到成像面的距离调整到适合距离的调整步骤S27；在接收区域改变指示时，改变调整区域的尺寸和/或位置，再次启动改变步骤的再启动步骤S3。

与技术方案1的发明相同，可在具有多个拍摄景物的视角中，容易而正确地将焦点对准所需的拍摄景物。

技术方案7的发明涉及一种距离控制方法，该距离控制方法通过电子摄像机10而实现，该电子摄像机包括成像机构14，该成像机构包括由经过光学透镜12的视场的光学像照射的成像面；检测机构30，该检测机构检测由成像面形成的视场像中，属于调整区域的部分视场像的高频成分，该方法包括沿指定方向变更从光学透镜到成像面的距离的改变步骤S21；按照与改变步骤的变更处理并行的方式，根据通过检测机构检测到的高频成分，将从光学透镜到成像面的距离调整到适合距离的调整步骤S27；在接收区域改变指示时，改变调整区域的尺寸和/或位置，再次启动改变步骤的再启动步骤S3。

与技术方案1的发明相同，可在具有多个拍摄景物的视角，容易而正确地将焦点对准所需的拍摄景物。

按照本发明，通过改变调整区域的尺寸和/或位置，以使通过检测机构检测的高频成分的特性变化，并且从光学透镜到成像面的适合距离也变化。于是，每当进行区域改变指示时，调整从光学透镜到成像面的距离。由此，可容易改变应对准焦点的拍摄景物，并且可高精度地调整焦点。

根据参照附图而进行的下面的实施例的具体说明，会进一步明白本发明的上述目的、其它的目的、特征与优点。

附图说明

图1为表示本发明的一个实施例的结构的方框图；

图2(A)为表示成像面的全景拍摄旋转动作的一个实例的图解图，图2(B)为表示成像面的倾斜旋转动作的一个实例的图解图；

图3为表示图1的实施例的设置状态的一个实例的图解图；

图4为表示在成像面上分配的聚焦区域的分布状态的一个实例的图解图；

图5(A)为表示聚焦透镜的位置和聚焦评价值的关系的一个实例的波形图，图5(B)为表示聚焦透镜的位置和聚焦评价值的关系的另一个实例的波形图；

图6为应用于图1的实施例的主CPU动作的一部分的流程图；

图7为应用于图1的实施例的主CPU动作的另一部分的流程图；

图8为表示在成像面上分配的聚焦区域的分布状态的另一实例的图解图；

图9为表示在成像面上分配的聚焦区域的分布状态的还一实例的图解图。

具体实施方式

参照图1，本实施例的监视摄像机10为设置在屋内的天花板上，从上方监视屋内的球顶型的摄像机，包括聚焦透镜12和图像传感器14。表示作为监视范围的一部分的视场的光学像经过聚焦透镜12，照射到图像传感器14的成像面。

如果接通电源，则主CPU32命令驱动器16b，反复进行曝光动作和电荷读出动作。驱动器16b对应于每1/30秒发生的时刻信号，进行成像面的曝光和由此形成的电荷的读出。其结果是，基于已读出的电荷的初始图像信号按照30fps帧频，从主传感器14输出。

已输出的各帧的初始图像信号通过CDS/AGC/AD电路18，进行相关双重取样处理，自动增益调整和A/D变换的一系列的处理。信号处理电路20对从CDS/AGC/AD电路18输出的初始图像信号，进行色分离，白平衡调整，YUV变换等的处理，形成YUV格式的图像数据。

已形成的图像数据通过存储控制电路22，写入DRAM24中。象这样，将多个帧的图像数据存储于DRAM24中。已存储的图像数据通过存储器控制电路22而读出，经过I/F26，送向记录器(图中未示出)。

亮度评价电路28根据形成各帧的图像数据的Y数据，评价视场的亮度(辉度)，将评价结果，即亮度评价值提供给主CPU32。主CPU32根据已提供的亮度评价值，计算适当曝光期间，在驱动器16b中，设定已计算的适当曝光期间。由此，适度地调整存储于DRAM24中的图像数据的亮度。

通信I/F40获取从警备室的操作板(图中未示出)输出的操作数据。操作数据作为参数，具有全景拍摄旋转指示、倾斜旋转指示和调焦指示。将全景拍摄旋转指示、倾斜旋转指示提供给副CPU34，另一方面，将调焦指示提供给主CPU32。

副CPU34按照全景拍摄旋转指示，驱动全景拍摄旋转机构36，按照倾斜旋转指示，驱动倾斜旋转机构38。副CPU34还检测当前时刻的全景拍摄角度θp和倾斜角θt，将已检测的全景拍摄角度θp和倾斜角θt提供给主CPU32。

参照图2(A)，全景拍摄角度θp为定义与成像面相垂直的光轴的水平角的参数，使成像面朝向正北时的水平角为0°(或360°)，沿顺时针方向增加。于是，全景拍摄角度θp分别对应于正东，正南和正西，为90°，180°和270°。另外，全景拍摄角度θp的可变范围为：0°≤θp＜360°。

参照图2(B)，倾斜角θt为定义与成像面相垂直的光轴的垂直角的参数，以图像传感器14的顶端为上方，使成像面朝向水平方向时的垂直角为0°，沿向下方向增加。倾斜角θt在成像面朝向正下时为90°，在以图像传感器14的顶端为下方，使成像面朝向水平方向时为180°。另外，倾斜角θt的可变范围为：-5 °＜θt＜185°。

监视摄像机10按照图3所示的要点而设置于屋内的天花板上，从上方监视屋内。如果在固定倾斜角θt的状态，进行全景拍摄旋转动作，则光轴和水平面的交点形成圆。所绘制的圆的中心与监视摄像机10的正下(监视范围的中心)一致，所绘制的圆的半径伴随倾斜角θt的减小而扩大。

在通过通信I/F40，提供调焦指示时，主CPU32按照下面的要点，控制焦点。

在成像面的中间，尺寸相互不同的2个聚焦区域F1和F2按照图4所示的要点而分配。按照图4，聚焦区域F1捕获挂于墙面上的绘画PCT，在屋内移动的人物HM和设置于地板上的箱子BX的3个拍摄景物(箱子BX的一部分)，聚焦区域F2捕获人物HM的一部分。

主CPU32首先使聚焦区域F1和F2中的任一者有效处理。对应于奇数次的调焦指示，使聚焦区域F1有效处理，对应于偶数次的调焦指示，使聚焦区域F2有效处理。聚焦评价电路30针对每1帧，对属于形成图像数据的Y数据中的经有效处理的聚焦区域的部分Y数据的高频成分进行积分处理，将积分值，即聚焦评价值提供给主CPU32。

如果将对应于聚焦区域F1而获得的聚焦评价值定义为“Ih1”，将对应于聚焦区域F2而获得的聚焦评价值定义为“Ih2”，则在针对图4所示的视场，使焦点透镜12从最近侧，移动到无限远侧的场合，聚焦评价值Ih1按照图5(A)所示的要点变化，聚焦评价值Ih2按照图5(B)所示的要点变化。

主CPU32控制驱动器16a，使焦点透镜12仅按微小量ΔL前后移动，对应于移动后的2个位置的每个位置，从聚焦评价电路30，获取聚焦评价值。在图5(A)和图5(B)所示的位置A的前后，使聚焦透镜12微小移动时，针对聚焦区域F1而获得的聚焦评价值Ih1朝向无限远侧增加，另一方面，针对聚焦区域F2而获得的聚焦评价值Ih2朝向最近侧增加。于是，主CPU32在有效处理聚焦区域F1时，将聚焦透镜12的移动方向设定在无限远侧，在有效处理聚焦区域F2时，聚焦透镜12的移动方向设定在最近侧。

如果移动方向的设定结束，则主CPU32控制驱动器16a，分级地使聚焦透镜12沿设定方向移动，按照与上述透镜移动处理并行的方式，从聚焦评价电路30，获取聚焦评价值。主CPU32还将已获取的聚焦评价值为最大时的位置作为对准焦点而检测，设置聚焦透镜12于已检测到的对准焦点。其结果是，聚焦透镜12在有效处理聚焦区域F1时，设置于位置B，另一方面，在有效处理聚焦区域F2时，设置于位置C。

于是，如果在图像传感器14对图4所示的视场进行捕获，并且聚焦透镜12设置于位置A的状态，通过操作板的操作，2次发出调焦指示，则首先，进行针对聚焦区域F1的聚焦控制，接着，进行针对聚焦区域F2的聚焦控制。聚焦透镜12通过第1次的聚焦控制，移动到位置B，通过第2次的聚焦控制，移动到位置C。即，焦点首先，与绘图PCT对准，接着，与人物HM对准。

另外，在有效聚焦区域从“F1”变为“F2”的前后，人物HM移动的场合，如图5(B)所示的特性曲线也变化。针对聚焦区域F2的聚焦控制依赖于已变化的特性曲线。移动后的人物HM依然属于聚焦区域F2的场合，焦点与移动后的人物HM对准。

主CPU32并列地进行包括如图6～图7所示的聚焦控制任务的多个任务。另外，与这些任务相对应的控制程序存储于设置于主CPU32的内部的闪存32m中。

如果调焦指示通过通信I/F40而提供，则在步骤S1，判定为“是”，在步骤S3，决定变量n。该变量n在第奇数次的步骤S3的处理中，设定为“1”，在第偶数次的步骤S3的处理中，设定为“2”。在步骤S5，向聚焦评价电路30，请求制作针对聚焦区域Fn的聚焦评价值Ihn。

在步骤S7，控制驱动器16a，使聚焦透镜12仅按照微小量(＝ΔL)移动到最近侧，在步骤S9，从聚焦评价电路30中获取与移动后的位置相对应的聚焦评价值(＝Ihn-1)。在步骤S11，控制驱动器16a，使聚焦透镜12仅按照微小量(＝ΔL×2)移动到无限远侧，在步骤S13，从聚焦评价电路30中获取与移动后的位置相对应的聚焦评价值(＝Ihn-2)。

在步骤S15，将与最近侧的位置相对应而获取的聚焦评价值Ihn-1与和无限远侧的位置相对应而获取的聚焦评价值Ihn-2相比较。在这里，如果Ihn-1＞Ihn-2的关系成立，则进行步骤S17，将聚焦透镜12的移动方向设定在最近侧。另一方面，如果Ihn-1≤Ihn-2的关系成立，则进行步骤S19，将聚焦透镜12的移动方向设定在无限远侧。

在步骤S21，使聚焦透镜12沿设定的方向仅移动1步，在步骤S23，从聚焦评价电路30中获取与移动后的透镜位置相对应的聚焦评价值Ihn。在步骤S25，根据已获取的聚焦评价值Ihn，判断是否检测到对准焦点，如果为“否”，则返回到步骤S21，另一方面，如果为“是”，则进行步骤S27。在步骤S27中，将聚焦透镜12设置于检测到的对准焦点，然后，返回到步骤S1。

从以上描述而知道的那样，图像传感器14包括由经过光学透镜12的视场的光学像照射的成像面。聚焦评价电路30检测由成像面形成的视场像中，属于有效聚焦区域(调整区域)的部分视场像的作为高频成分的聚焦评价值。从聚焦透镜12到成像面的距离通过主CPU32分级地改变S21。主CPU32按照与聚焦透镜12的变更处理并行的方式，根据通过聚焦评价电路30检测到的聚焦评价值，将从聚焦透镜12到成像面的距离调整到适合距离(对焦距离)。主CPU32通过通信I/F40，接收调焦指示(区域改变指示)时，改变有效聚焦区域的尺寸，再次启动焦点调整S3。

通过改变有效聚焦区域的尺寸，以使通过聚焦评价电路30检测到的聚焦评价值的特性变化，并且从聚焦透镜12到成像面的适合距离，即对焦距离也改变。于是，每当进行调焦整指示时，调整从聚焦透镜12到成像面的距离。由此，可容易改变应对准焦点的拍摄景物，并且可高精度地进行调焦。

另外，在本实施例中，按照图4所示的要点，将尺寸相互不同的聚焦区域F1和F2分配在成像面的相同位置，但是，也可按照图8所示的要点，将尺寸相同的聚焦区域F1～F4分配在成像面的相互不同的位置，或按照图9所示的要点，将尺寸相互不同的聚焦区域F1～F5分配在相互不同的位置。

此外，在本实施例中，在调焦中，使聚焦透镜12沿光轴方向移动，但是，也可与聚焦透镜12一起，或代替聚焦透镜12，使图像传感器14沿光轴方向移动。

Claims

1.一种电子摄像机，该电子摄像机包括：

成像机构，该成像机构包括由经过光学透镜的视场的光学像照射的成像面；

检测机构，该检测机构检测由上述成像面形成的、被分配成多个调整区域的视场像中，属于上述调整区域其中一个的部分视场像的高频成分；

改变机构，该改变机构沿指定方向变更从上述光学透镜到上述成像面的距离；

调整机构，该调整机构按照与上述改变机构的变更处理并行的方式，根据通过上述检测机构检测到的高频成分，将从上述光学透镜到上述成像面的距离调整到适合距离；

再启动机构，该再启动机构每当接收变更上述调整区域的区域变更指示时，将属于上述调整区域其它的部分视场像作为对象，再次启动上述检测机构和上述改变机构及上述调整机构。

2.一种距离控制方法，该距离控制方法通过电子摄像机而实现，该电子摄像机包括成像机构，该成像机构包括由经过光学透镜的视场的光学像照射的成像面；检测机构，该检测机构检测由上述成像面形成的、被分配成多个调整区域的视场像中，属于上述调整区域其中一个的部分视场像的高频成分，该方法包括：

沿指定方向变更从上述光学透镜到上述成像面的距离的改变步骤；

按照与上述改变步骤的变更处理并行的方式，根据通过上述检测机构检测到的高频成分，将从上述光学透镜到上述成像面的距离调整到适合距离的调整步骤；

每当接收变更上述调整区域的区域变更指示时，将属于上述调整区域其它的部分视场像作为对象，再次启动上述检测机构和改变步骤及上述调整步骤的再启动步骤。