CN105190392A - 摄像装置和对焦控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像装置，能够实现AF高速化，并且与所摄影的被摄体无关而高精度地进行AF。当存在AF指示时，使聚焦透镜移动的同时进行摄影，通过对比度AF处理部(19)对每个聚焦透镜位置算出AF评价值。对比度AF处理部(19)通过如下的运算方法进行对焦位置的算出，该运算方法是从所算出的AF评价值中的最大值、在与该最大值对应的聚焦透镜位置前后的位置算出的AF评价值这三个AF评价值和与此对应的聚焦透镜位置的信息，算出评价值曲线的极大点附近的锐度，并根据锐度从多个种类中选择的运算方法。

Description

摄像装置和对焦控制方法

技术领域

本发明涉及具有自动聚焦功能的摄像装置。

背景技术

近年，CCD(ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件)图像传感器、CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器等固体摄像元件的高分辨率化，数字静态相机、数码摄像机、智能手机等便携电话机、PDA(PersonalDigitalAssistant，便携信息终端)等具有摄影功能的信息设备的需求激增。另外，将如上所述的具有摄像功能的信息设备称为摄像装置。

在这些摄像装置中，作为将焦点对准到主要被摄体的对焦控制方法，采用对比度AF(AutoFocus，自动对焦)方式和相位差AF方式。

对比度AF方式为如下的方式：将使聚焦透镜沿着光轴方向驱动并在各驱动阶段得到的摄像图像对比度获取为评价值，将评价值最高的透镜位置作为对焦位置。

此处所说的聚焦透镜是通过在光轴方向上移动而调节摄影光学系统的焦点距离的透镜。在由多个透镜构成的透镜单元中，示出进行焦点位置的调节的透镜，在全组为伸缩透镜的情况下，示出全组全体。

作为求出评价值最大的透镜位置的方法，存在各种方法。例如，在专利文献1中记载有如下的方法：关于以横轴为透镜位置且以纵轴为评价值的图表中的3点(绘制了所获取的评价值中的最大值(最大评价值)的点P2，绘制了最大评价值之前获取的评价值的点P1，绘制了最大评价值之后获取的评价值的点P3)，进行所谓的3点插值运算而算出与评价值曲线的极大点对应的透镜位置(对焦位置)。具体地讲，从经过点P2和点P3的倾斜α的直线与经过点P1的倾斜-α的直线的交点求出对焦位置。

另外，在专利文献2中记载有如下方法：求出上述的经过3点的曲线的函数，从该函数算出与评价值曲线的极大点对应的透镜位置。作为函数，使用样条函数和贝塞尔函数。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2005-345695号公报

专利文献2：日本国特开2004-279721号公报

发明内容

发明所要解决的课题

对于记载于专利文献2的方法而言，实际的评价值曲线的极大点附近越是平缓的山形，越能够求出误差少的对焦位置。另外，由于即使评价值的抽样数少，也能够高精度地算出对焦位置，因此有利于AF高速化。

但是，对于所摄影的被摄体而言，存在评价值曲线的极大点附近成为陡峭的山形的情况。例如，在包含具有很多叶子的树木的风景场景中，由于图像的频带靠近高频侧，因此评价值曲线的极大点附近成为陡峭的山形。特别是，最近的摄像装置多搭载广角透镜，通过广角透镜的影响，评价值曲线的极大点附近容易变得陡峭。另外，在近年的相机中由于透镜变得明亮，因此存在评价值曲线的极大点附近容易变得陡峭的倾向。

如上所述，当评价值曲线的极大点附近成为陡峭的山形时，在如专利文献2中记载通过曲线的函数估计评价值曲线的极大点的方法中，存在评价值曲线与假设的曲线形状差别很大的情况。因此，得到的对焦位置的误差变大。

如在专利文献1中记载，在利用直线的倾斜求出对焦位置的方法中，即使评价值曲线为任何形状，也能够以某程度的精度求出对焦位置。但是，在该方法中，存在越是为了提高AF速度而减少评价值的抽样数，误差越变大的倾向。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够实现AF高速化的同时与所摄影的被摄体无关而以高精度进行AF的摄像装置和对焦控制方法。

用于解决课题的手段

本发明的摄像装置，具有：聚焦透镜，能够在光轴方向上移动；摄像元件，通过上述聚焦透镜对被摄体进行摄像；评价值算出部，使上述聚焦透镜移动，并且对每个上述聚焦透镜的位置，利用通过上述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号，算出用于对焦的评价值；锐度算出部，利用通过上述评价值算出部算出的至少三个上述评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值相对于上述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；对焦位置算出部，从使用了上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据通过上述锐度算出部算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与上述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及对焦控制部，进行使上述聚焦透镜移动到上述对焦位置的对焦控制，上述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值曲线的多次函数，利用上述多次函数算出上述对焦位置；以及第二运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息算出1次函数，利用上述1次函数算出上述对焦位置，上述至少三个评价值包含通过上述评价值算出部算出的上述评价值中的最大值以及对于与上述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置的前后位置而算出的评价值。

本发明的对焦控制方法，是摄像装置的对焦控制方法，该摄像装置具有通过能够在光轴方向上移动的聚焦透镜对被摄体进行摄像的摄像元件，其中，该对焦控制方法具有以下步骤：评价值算出步骤，使上述聚焦透镜移动，并且对每个上述聚焦透镜的位置，利用通过上述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号，算出用于对焦的评价值；锐度算出步骤，利用通过上述评价值算出步骤算出的至少三个上述评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值相对于上述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；对焦位置算出步骤，从使用了上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据在上述锐度算出步骤中算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与上述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及对焦控制步骤，进行使上述聚焦透镜移动到上述对焦位置的对焦控制，上述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息，算出表示上述评价值曲线的多次函数，利用上述多次函数算出上述对焦位置；以及第二运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息算出1次函数，利用上述1次函数算出上述对焦位置，上述至少三个评价值包含在上述评价值算出步骤中算出的上述评价值中的最大值以及对于与上述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置前后的位置而算出的评价值。

发明效果

根据本发明，能够提供能够实现AF高速化的同时与所摄影的被摄体无关而以高精度进行AF的摄像装置和对焦控制方法。

附图说明

图1是示出作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码相机的概略结构的图。

图2是图1所示的数码相机中的对比度AF处理部19的功能框图。

图3是示出AF评价值曲线的一例的图。

图4是示出AF评价值曲线的一例的图。

图5是用于说明AF评价值曲线如图4所示的情况下的基于第一运算方法和第二运算方法的对焦位置的算出误差的图。

图6是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的流程图。

图7是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的变形例的流程图。

图8是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的其他变形例的流程图。

图9是作为摄像装置说明智能手机的图。

图10是图9的智能手机的内部框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码相机的概略结构的图。

图1所示的数码相机的摄像系统具有摄像光学系统(包含摄影透镜1和光圈2)和CCD型或CMOS型等固体摄像元件5。包含摄影透镜1和光圈2的摄像光学系统相对于相机主体能够装卸或固定。摄影透镜1包含能够在光轴方向上移动的聚焦透镜。固体摄像元件5不搭载光学低通滤波器，由此，实现高分辨率。

对数码相机的电气控制系统全体进行统一控制的系统控制部11对闪光发光部12和受光部13进行控制。另外，系统控制部11对透镜驱动部8进行控制而调整包含在摄影透镜1中的聚焦透镜的位置。而且，系统控制部11通过光圈驱动部9对光圈2的开口量进行控制，从而进行曝光量的调整。

另外，系统控制部11通过摄像元件驱动部10驱动固体摄像元件5，将通过摄影透镜1而摄像的被摄体像输出为摄像图像信号。在系统控制部11中通过操作部14输入来自用户的指示信号。

数码相机的电气控制系统还具有：模拟信号处理部6，进行与固体摄像元件5的输出连接的相关双重抽样处理等的模拟信号处理；以及A/D转换电路7，将从该模拟信号处理部6输出的模拟信号转换为数字信号。模拟信号处理部6和A/D转换电路7通过系统控制部11而被控制。模拟信号处理部6和A/D转换电路7有时也内置于固体摄像元件5中。

而且，该数码相机的电气控制系统具有：主存储器16；存储器控制部15，与主存储器16连接；数字信号处理部17，对于从A/D转换电路7输出的摄像图像信号，进行插值运算、伽马校正运算以及RGB/YC转换处理等而生成摄影图像数据；压缩解压缩处理部18，将通过数字信号处理部17生成的摄影图像数据压缩为JPEG形式或对压缩图像数据进行解压缩；对比度AF处理部19；外部存储器控制部20，连接有装卸自由的记录介质21；以及显示控制部22，连接有在相机背面等上搭载的显示部23。存储器控制部15、数字信号处理部17、压缩解压缩处理部18、对比度AF处理部19、外部存储器控制部20以及显示控制部22通过控制总线24和数据总线25彼此连接，通过来自系统控制部11的指令而被控制。

图2是图1所示的数码相机中的对比度AF处理部19的功能框图。

对比度AF处理部19具有AF评价值算出部191、锐度算出部192、对焦位置算出部193。这些功能块通过包含在系统控制部11中的处理器执行程序而形成。

AF评价值算出部191使用通过系统控制部11的控制使摄影透镜1的聚焦透镜位置移动并且对每个移动的位置(三个以上的位置)通过固体摄像元件5进行摄像而得到的摄像图像信号，算出用于进行对焦的AF评价值。AF评价值是例如通过对固体摄像元件5的各像素(光电转换元件)中的与相邻像素的亮度的差进行累计而得到。或者，也可以使用高频透射滤波器抽出来自摄像元件的图像输出的高频分量，对此进行累计而得到。

锐度算出部192使用通过AF评价值算出部191算出的AF评价值中的最大值、包含关于与该最大值的AF评价值对应的聚焦透镜位置前后的位置算出的两个AF评价值的至少三个AF评价值、与该至少三个AF评价值的各自对应的聚焦透镜位置的信息，算出针对摄影中的被摄体的、示出聚焦透镜位置与AF评价值之间的关系的评价值曲线的极大点(评价值变得最大的点)附近中的锐度。

图3和图4是示出评价值曲线的一例的图。在想要对焦的区域(AF区域)中的被摄体成为低频分量优势时，如图3所示，成为极大点附近中的锐度低的评价值曲线30。另一方面，在AF区域中的被摄体成为高频分量优势时，如图4所示，成为极大点附近中的锐度高的评价值曲线40。

如上所述，评价值曲线通过被摄体而极大点附近中的锐度变化。锐度算出部192算出通过如上所述的被摄体的不同而变化的锐度。

以下，对锐度的算出方法进行说明。

在图3中示出上述的至少三个AF评价值(y0,y1,y2)和与该至少三个AF评价值的各自对应的聚焦透镜位置的信息(x0,x1,x2)。AF评价值y1为通过AF评价值算出部191算出的AF评价值中的最大值。

锐度算出部192作为表示评价值曲线的极大点附近的锐度的指标，算出清晰度S。

当假设通过2次函数表示三个AF评价值(y0，y1，y2)和此时的聚焦透镜位置(x0，x1，x2)的关系时，假设其近似函数为y＝c0+c1(x-x0)+c2(x-x0)(x-x1)··(1)。使用例如公知的牛顿插值的方法求出该式(1)中的“c2”。

当在式(1)中代入x＝x0、y＝y0时，得到

y0＝c0…(2)。

当在式(1)中代入x＝x1、y＝y1时，得到

y1＝c0+c1(x1-x0)…(3)。

当从式(3)减去式(2)时，

成为y1-y0＝c1(x1-x0)，根据该式成为

c1＝(y1-y0)/(x1-x0)。

当在式(1)中代入x＝x2、y＝y2时，得到

y2＝c0+c1(x2-x0)+c2(x2-x0)(x2-x1)…(4)。

当从式(4)减去式(3)时，成为

y2-y1＝c1(x2-x1)+c2(x2-x0)(x2-x1)

＝{c1+c2(x2-x0)}(x2-x1)，成为

c2＝{(y2-y1)/(x2-x1)-c1}/(x2-x0)。

由于AF评价值的抛物线向上凸出，因此上述c2成为负，但是为了简化说明，此处取c2的绝对值并判断清晰度。

在c2的绝对值大时，由于相对于x的变化，y的变化成为更大的抛物线，因此AF评价值的近似曲线成为陡峭的抛物线。

对AF评价值进行抽样的点只有3点，因此存在通过上述的方法算出的c2的值与原来的锐度很大地不同的情况。这是因为，抽样点从近似的2次曲线脱离。

例如，在将3点中AF评价值的最大值作为y1，y1通过某种影响向比原来的值大的方向脱离时，有时以c2被y1吸引的方式，从原来的弯处，向锐度大的方向脱离。同样，在AF评价值的抽样点中的、最大值以外的2点x0、x2在x轴方向上很大地偏移时，c2的绝对值明显变小。

发明人发现，为了对此进行校正，优选将作为标准化的系数，使用

{|x1-x0|×|x1-x2|}/y1

，并将此乘算到c2的值作为清晰度S进行评价。

此处，在x0、x1、x2这3点上取AF评价值，以x0<x1<x2且x1时的AF评价值y1成为y0、y1、y2中最大的方式获取AF评价值。

即，通过

S＝{|c2|×|x1-x0|×|x1-x2|}/y1…(5)

评价锐度。当使用该指标时，即使AF评价值的大小和抽样点的间隔不同也能够仅通过一个变量判定抛物线的分布状况，能够更正确地判定锐度。

或者，锐度算出部192代替清晰度S，将表示数据分布的平均值周边的两侧非对称度的以下所示的失真度skew算出为表示评价值曲线的极大点附近的锐度的指标。

在算出失真度skew时，除了上述的至少三个AF评价值，使用至少两个AF评价值，将与成为最大的AF评价值对应的聚焦透镜位置的x坐标处理为0。由此，通过以下的式(6)，能够得到失真度skew。

[数学式1]

式(6)中的“n”为在运算中使用的AF评价值的数，最低为5。式(6)的Xi为表示聚焦透镜的位置的值，从X1到Xn中，使AF评价值成为最大时的Xi成为0。另外，式(6)的μ为n个AF评价值的平均值，δ为n个AF评价值的标准偏差。

对焦位置算出部193从使用了上述至少三个AF评价值(y0,y1,y2)、与该至少三个AF评价值的各自对应的聚焦透镜位置的信息(x0,x1,x2)的多个种类的运算方法中，根据通过锐度算出部192算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置。

多个种类的运算方法包含第一运算方法和第二运算方法。

第一运算方法为如下的方法：使用(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)算出表示经过该3点的评价值曲线的2次函数，利用所算出的2次函数算出对焦位置。

在通过第一运算方法算出对焦位置时，对焦位置算出部193假定所假设的评价值曲线为左右对称的抛物线(y＝αx²+βx+γ)。并且，对焦位置算出部193建立经过(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)这3点的抛物线的联立方程式，通过对该方程式进行求解，求出表示该抛物线的2次函数的系数α、β、γ。并且，对所求出的2次函数进行微分，从而算出抛物线的拐点(相当于评价值曲线的极大点)，算出对焦位置。

第二运算方法是如下的方法：使用(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)，算出经过它们中的2点的1次函数、仅使该1次函数的倾斜标号正负相反且经过剩余1点的1次函数，利用所算出的两个1次函数算出对焦位置。

在通过第二运算方法算出对焦位置时，对焦位置算出部193首先算出表示经过(x0,y0)、(x1,y1)的直线(图3中的标号31)的1次函数、表示经过(x1,y1)、(x2,y2)的直线(图3中的标号32)的1次函数。

并且，对焦位置算出部193对这两个1次函数的倾斜(除了标号的绝对值)的大小进行比较，算出表示倾斜的标号与倾斜大的一方的1次函数(图3的例子中为表示直线31的1次函数)正负相反且经过除了经过倾斜大的一方的直线的2点的剩余的点(x2,y2)的直线(图3中的标号33)的1次函数。

最后，对焦位置算出部193利用表示直线31和直线33的1次函数，将直线31与直线33相交的点中的x坐标(图3中的xg)算出为对焦位置。

关于第一运算方法，由于即使减少AF评价值的抽样数也能够确保AF精度，因此有利于AF高速化。但是，当实际的评价值曲线如图4所示，其极大点附近的锐度变高时，所算出的对焦位置的误差变大。

另一方面，关于第二运算方法，在评价值曲线为如图4所示的曲线时，能够使所算出的对焦位置的误差比使用了第一运算方法的情况小。

图5是在图4所示的评价值曲线的情况下，示出通过第一运算方法算出的对焦位置x(1)和通过第二运算方法算出的对焦位置x(2)的图。如图5所示，在评价值曲线的锐度高时，通过第二运算方法求出的对焦位置的一方接近正确的值。图5所示的结果为一例，有时对焦位置的算出结果会通过第一运算方法和第二运算方法而变大。另外，由于即使是图5所示的程度的差，焦点的偏差也对画质产生影响，因此优选使用第二运算方法。

因此，在通过锐度算出部192算出的锐度为预先确定的阈值TH1以下时，对焦位置算出部193通过第一运算方法算出对焦位置，在通过锐度算出部192算出的锐度超过阈值TH1时，对焦位置算出部193通过误差相对少的第二运算方法算出对焦位置。即，对焦位置算出部193根据锐度选择误差相对少的运算方法，通过所选择的方法算出对焦位置，从而防止AF精度的降低。

接着，对图1所示的数码相机的AF动作进行说明。

图6是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的流程图。图6所示的流程是通过半按快门按钮等而将进行AF的指示输入到系统控制部11而开始。

当存在进行AF的指示时，系统控制部11使聚焦透镜从MOD端移动到INF端。在聚焦透镜移动的期间，每预定时间通过固体摄像元件5进行摄像，通过该摄像得到的摄像图像信号被送到对比度AF处理部19。

在每次获取摄像图像信号时，对比度AF处理部19从所获取的摄像图像信号算出AF评价值，将得到该摄像图像信号时的聚焦透镜位置的信息与所算出的AF评价值对应起来存储到主存储器16(步骤S1)。

锐度算出部192对存储在主存储器16中的AF评价值进行监视，从主存储器16获取由AF评价值成为最大时的该AF评价值和与此对应的聚焦透镜位置的信息构成的峰值点数据、由比该聚焦透镜位置之前(MOD端侧或INF端侧)的位置的信息和与此对应的AF评价值构成的峰值前点数据、由比该聚焦透镜位置之后(INF端侧或MOD端侧)的位置的信息和与此对应的AF评价值构成的峰值后点数据。并且，锐度算出部192使用所获取的峰值前点数据、峰值点数据以及峰值后点数据，算出评价值曲线的极大点附近中的锐度(步骤S2)。

对焦位置算出部193将在步骤S2中算出的锐度与阈值TH1进行比较(步骤S3)。如果锐度为阈值TH1以下(步骤S3：否)，则对焦位置算出部193使用峰值前点数据、峰值点数据以及峰值后点数据，通过第一运算方法算出对焦位置(步骤S4)。

另一方面，如果锐度超过阈值TH1(步骤S3：是)，对焦位置算出部193使用峰值前点数据、峰值点数据以及峰值后点数据，通过第二运算方法算出对焦位置(步骤S5)。

当在步骤S4、S5中算出对焦位置时，系统控制部11根据所算出的对焦位置的信息，进行使聚焦透镜移动到其对焦位置的控制(步骤S6)，结束自动聚焦处理。

如上所述，根据图1的数码相机，至少通过三个点数据估计通过求出多个聚焦透镜位置每个的AF评价值而得到的评价值曲线的极大点附近的锐度，根据该锐度，通过误差少的运算方法算出对焦位置，因此与仅通过第一运算方法、或者仅通过第二运算方法算出对焦位置的以往方式相比较，能够使AF精度提高。

另外，根据图1的数码相机，如果至少为三个点数据，则能够算出锐度，根据该锐度切换运算方法而能够使AF精度提高。因此，不需要减慢聚焦透镜的移动速度，增加AF评价值的抽样数而提高AF精度。因此，能够使AF速度高速化的同时提高AF精度。

另外，在以上的说明中，将在第一运算方法中使用的曲线函数作为表示左右对称的抛物线的2次函数。但是，在进行一边追踪移动的被摄体一边使焦点对准到该被摄体而进行摄影的、所谓的移摄时，根据被摄体的移动速度，评价值曲线有时不会左右对称。

因此，在选择第一运算方法时，作为曲线函数不仅使用2次函数算出对焦位置，而是优选通过比其高阶的函数(例如样条曲线函数、贝塞尔曲线函数)算出对焦位置。

在使用3次以上的函数时，只要从主存储器16获取与其次数对应的数量的点数据而算出其函数即可。另外，在选择第一运算方法时，关于使用哪种函数，是根据通过图像处理检测移动的被摄体的速度、或者通过陀螺仪传感器等移动检测部检测数码相机的移动速度并根据检测到的速度确定即可。

另外，在选择第一运算方法时，在作为曲线函数使用2次函数的情况下，也可以利用峰值前点数据、峰值点数据以及峰值后点数据以外的其他的点数据，在进行使经过峰值前点数据、峰值点数据以及峰值后点数据的抛物线的相位偏移的处理之后算出对焦位置，从而减少对焦位置的运算误差。

以下，对图1所示的数码相机的AF动作的变形例进行说明。

图7是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的变形例的流程图。图7所示的流程图，除了增加了步骤S10的点以外，与图6所示的流程图相同。在图7中对于与图6所示的处理相同的部分标上相同标号而省略说明。

锐度算出部192至少从三个点数据估计锐度。因此，在包含在点数据中的AF评价值上存在很多噪声时，所算出的锐度的可靠性降低。另外，当在AF评价值中包含很多噪声时，相比于第一运算方法，第二运算方法的一方的误差变大。

例如，在摄影环境暗的场所的情况下，噪声的影响变大。作为噪声量的测定方法，例如，存在将实时浏览图像的亮度的变动作为噪声量的方法、将从实时浏览图像求出的AF评价值的变动作为噪声量的方法、使AF时的评价值通过频带不同的多个滤波器而对它们的结果(评价值形式的不同)进行比较而判定的方法等。

因此，在该变形例中，在步骤S3的判定为是时，对焦位置算出部193判定包含于在步骤S1中算出的AF评价值中的噪声量(步骤S10)，在噪声量超过阈值TH2时进行步骤S4的处理，在噪声量为TH2以下时进行步骤S5的处理。

包含在AF评价值中的噪声量，在被摄体亮度低且摄像图像信号的模拟增益变大的状况(高ISO感光度设定时)下变多。另外，即使在产生手抖动的状况下，包含在AF评价值中的噪声量也变多。

对焦位置算出部193通过被摄体亮度和ISO感光度的大小、手抖动产生的有无，判定包含在AF评价值中的噪声量是否超过阈值TH2，在噪声量超过阈值TH2时，判断通过锐度算出部192算出的锐度的可靠性低，通过即使抽样数少也能够高精度地算出对焦位置且即使噪声多误差也相对少的第一运算方法算出对焦位置。

由此，实际上，与评价值曲线成为如图3所示的曲线无关，采用误差相对大的第二运算方法，能够防止AF精度降低。

图8是用于说明图1所示的数码相机的AF动作的其他变形例的流程图。图8所示的流程图，除了增加了步骤S11、S12、S13的点以外，与图6所示的流程图相同。在图8中对于与图6所示的处理相同的部分标上相同标号而省略说明。

在进行移摄时，当被摄体的移动速度(与追踪它的相机的移动速度相同)大时，评价值曲线不会成为左右对称的形状。如上所述，在成为左右非对称的评价值曲线的摄影状况中，相比于使用2次函数或1次函数算出对焦位置，使用样条曲线函数或贝塞尔曲线函数等3次以上的曲线函数进行对焦位置的算出的一方误差少。

因此，在步骤S1之后，系统控制部11判定是否进行移摄(步骤S11)。

系统控制部11使用设置在数码相机上的陀螺仪传感器等移动检测部的检测信息检测相机移动，或者对实时浏览图像进行分析而检测在摄影中的被摄体中包含移动体，或者将它们组合，从而判定是否为移摄。

在没有进行移摄时，进行步骤S2之后的处理。

另一方面，在进行了移摄时，系统控制部11将通过移动检测部检测到的相机的移动速度、或者通过实时浏览图像的分析检测到的移动体的移动速度与预先确定的阈值TH3进行比较(步骤S12)。

在相机的移动速度或移动体的移动速度为阈值TH3以下时进行步骤S2之后的处理，在相机的移动速度或移动体的移动速度超过阈值TH3时进行步骤S13的处理。

在步骤S13中，对焦位置算出部193从在步骤S1中算出的评价值和与此对应的聚焦透镜位置的信息，算出样条曲线函数或贝塞尔曲线函数等3次以上的曲线函数，使用所算出的函数进行对焦位置的算出。在步骤S13之后，进行步骤S6的处理。

如上所述，根据该变形例的数码相机，在进行移摄而且相机或移动体的移动速度大的状况、即评价值曲线不是左右非对称的状况下，不算出锐度，而是使用3次以上的高阶的曲线函数算出对焦位置，因此能够高效且高精度地进行AF处理。

另外，在图8中，在步骤S2之后，也可以与图7同样增加步骤S0。

到目前为止，对固体摄像元件5没有搭载光学低通滤波器的情况进行了说明。光学低通滤波器非搭载的固体摄像元件，与搭载光学低通滤波器的固体摄像元件相比分辨率高，因此摄影图像中的高频分量变多。因此，光学低通滤波器非搭载的固体摄像元件，成为如图4所示的锐利度高的评价值曲线的倾向强，采用在本实施方式中说明的AF控制时特别有效。

即使是搭载光学低通滤波器的固体摄像元件，根据被摄体，评价值曲线有时成为如图4所示的锐利度高的曲线。因此，即使在作为固体摄像元件5，使用搭载了光学低通滤波器的固体摄像元件的情况下，采用在本实施方式中说明的AF控制时有效。

接着，作为摄像装置对智能手机的结构进行说明。

图9示出作为本发明的摄影装置的一实施方式的智能手机200的外观。图9所示的智能手机200具有平板状的框体201，在框体201的一个面上具有作为显示部的显示面板202与作为输入部的操作面板203构成一体的显示输入部204。另外，这样的框体201具有扬声器205、麦克风206、操作部207以及相机部208。另外，框体201的结构不限于此，例如，还能够采用显示部与输入部独立的结构，或者采用具有折叠构造或滑动机构的结构。

图10是示出图9所示的智能手机200的结构的框图。如图9所示，作为智能手机的主要构成要素，具有无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、相机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)接收部214、运动传感器部215、电源部216以及主控制部220。另外，作为智能手机200的主要功能，具有通过省略图示的基站装置BS和省略图示的移动通信网NW进行移动无线通信的无线通信功能。

无线通信部210根据主控制部220的指示，对收纳在移动通信网NW中的基站装置BS进行无线通信。使用该无线通信，进行声音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据等的收发以及Web数据和流数据等的接收。

显示输入部204为通过主控制部220的控制显示图像(静态图像和动态图像)和文字信息等而向用户视觉地传递信息并且检测针对所显示的信息的用户操作、所谓的触控面板，具有显示面板202和操作面板203。

显示面板202将LCD(LiquidCrystalDisplay，液晶显示器)、OELD(OrganicElectro-LuminescenceDisplay，有机电致发光显示器)等使用为显示设备。

操作面板203是以能够视觉确认显示在显示面板202的显示面上的图像的方式载置，对通过用户的手指或手写笔操作的一个或多个坐标进行检测的设备。当通过用户的手指或手写笔操作该设备时，将由操作引起而产生的检测信号输出到主控制部220。接着，主控制部220根据接收到的检测信号，对显示面板202上的操作位置(坐标)进行检测。

如图9所示，虽然作为本发明的摄影装置的一实施方式例示的智能手机200的显示面板202与操作面板203成为一体而构成显示输入部204，但是成为操作面板203完全覆盖显示面板202的配置。

在采用了该配置时，操作面板203也可以具有对显示面板202外的区域也检测用户操作的功能。换言之，操作面板203也可以具有关于与显示面板202重叠的重叠部分的检测区域(以下，称为显示区域)、关于除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分的检测区域(以下，称为非显示区域)。

另外，也可以使显示区域的大小与显示面板202的大小完全一致，但是无需使两者必须一致。另外，操作面板203也可以具有外缘部分和除此以外的内侧部分的两个感应区域。而且，外缘部分的宽度根据框体201的大小等而被适当设计。另外，作为在操作面板203中采用的位置检测方式，可以例举矩阵开关方式、电阻膜方式、表面声波方式、红外线方式、电磁感应方式、静电容量方式等，能够采用任意一种方式。

通话部211具有扬声器205和麦克风206，将通过麦克风206输入的用户的声音转换为能够通过主控制部220处理的声音数据并输出到主控制部220，或者对通过无线通信部210或外部输入输出部213接收的声音数据进行解码而从扬声器205输出。另外，如图9所示，例如，能够将扬声器205搭载到与设置有显示输入部204的面相同的面，将麦克风206搭载到框体201的侧面。

操作部207为使用了按键开关等的硬件键，接受来自用户的指示。例如，如图9所示，操作部207搭载在智能手机200的框体201的侧面，操作部207是当用手指等按下时接通，当将手指离开时通过弹簧等的复原力成为断开状态的按钮式的开关。

存储部212存储主控制部220的控制程序和控制数据、应用软件、将通信对方的名称和电话号码等对应起来的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载的Web数据以及所下载的内容数据，或者暂时存储流数据等。另外，存储部212由智能手机内置的内部存储部217和具有装卸自由的外部存储器插槽的外部存储部218构成。另外，构成存储部212的各个内部存储部217和外部存储部218，使用闪存类型(flashmemorytype)、硬盘类型(harddisktype)、微型多媒体卡类型(multimediacardmicrotype)、卡类型的存储器(例如，MicroSD(注册商标)存储器等)，RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)，ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)等存储介质实现。

外部输入输出部213起到与连结到智能手机200的所有的外部设备之间的接口的作用，用于通过通信等(例如，通用串行总线(USB)、IEEE1394等)或网络(例如，互联网、无线LAN、蓝牙(Bluetooth)(注册商标)、RFID(RadioFrequencyIdentification，无线射频识别技术)，红外线通信(InfraredDataAssociation：IrDA)(注册商标)、UWB(UltraWideband，超宽带)(注册商标)、紫蜂(ZigBee)(注册商标)等)直接或间接地连接到其他的外部设备。

作为连结到智能手机200的外部设备，例如，存在有/无线耳机、有/无线外部充电器、有/无线数据端口、通过卡插槽连接的存储卡(Memorycard)和SIM(SubscriberIdentityModuleCard，订户身份模块卡)/UIM(UserIdentityModuleCard，用户身份模块卡)卡、通过音频-视频I/O(Input/Output，输入/输出)端子连接的外部音频-视频设备、无线连接的外部音频-视频设备、有/无线连接的智能手机、有/无线连接的个人计算机、有/无线连接的PDA、有/无线连接的个人计算机、耳机等。外部输入输出部213能够将从如上所述的外部设备接受传送的数据传输到智能手机200内部的各构成要素，使智能手机200内部的数据传送到外部设备。

GPS接收部214根据主控制部220的指示，接收从GPS卫星ST1～STn发送的GPS信号，执行基于接收到的多个GPS信号的定位运算处理，检测由该智能手机200的维度、经度、高度构成的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210和外部输入输出部213(例如，无线LAN)获取位置信息时，还能够使用该位置信息检测位置。

运动传感器部215例如具有3轴的加速度传感器等，根据主控制部220的指示，对智能手机200的物理性的移动进行检测。通过对智能手机200的物理性的移动进行检测，检测智能手机200的移动方向和加速度。该检测结果被输出到主控制部220。

电源部216根据主控制部220的指示，向智能手机200的各部分供给蓄积在电池(未图示)中的电力。

主控制部220具有微处理器，根据存储部212存储的控制程序和控制数据而工作，对智能手机200的各部分进行统一控制。另外，主控制部220为了通过无线通信部210进行声音通信和数据通信，具有对通信系统的各部分进行控制的移动通信控制功能和应用程序处理功能。

应用程序处理功能是根据存储部212存储的应用软件通过主控制部220工作而实现。作为应用程序处理功能，例如，存在对外部输入输出部213进行控制而与对方设备进行数据通信的红外线通信功能、进行电子邮件的收发的电子邮件功能、阅览Web网页的Web浏览功能等。

另外，主控制部220具有根据接收数据和所下载的流数据等图像数据(静态图像和动态图像的数据)，将映像显示在显示输入部204上等图像处理功能。图像处理功能是指，主控制部220对上述图像数据进行解码，对该解码结果实施图像处理，将图像显示到显示输入部204上的功能。

而且，主控制部220执行针对显示面板202的显示控制和对通过操作部207、操作面板203的用户操作进行检测的操作检测控制。通过显示控制的执行，主控制部220显示用于启动应用软件的图标、滚动条等软键，或者显示用于制作电子邮件的窗口。另外，滚动条是指，用于对不完全收纳在显示面板202的显示区域中的大的图像等，接受移动图像的显示部分的指示的软键。

另外，通过操作检测控制的执行，主控制部220对通过操作部207的用户操作进行检测，或者通过操作面板203接受针对上述图标的操作、针对上述窗口的输入栏的字符串的输入，或者，接受通过滚动条的显示图像的滚动请求。

而且，通过操作检测控制的执行，主控制部220具有如下的触控面板控制功能：判定针对操作面板203的操作位置是与显示面板202重叠的重叠部分(显示区域)、还是除此以外的不与显示面板202重叠的外缘部分(非显示区域)，对操作面板203的感应区域和软键的显示位置进行控制。

另外，主控制部220还能够执行检测针对操作面板203的手势操作，根据检测到的手势操作，执行预先设定的功能。手势操作不是以往的简单的触控操作，而是意味着通过手指等而描绘轨迹，或者同时指定多个位置，或者使它们组合，从多个位置对至少一个描绘轨迹的操作。

相机部208包含图1所示的数码相机中的外部存储器控制部20、记录介质21、显示控制部22、显示部23以及操作部14以外的结构。通过相机部208生成的摄像图像数据能够记录到存储部212，或者通过输入输出部213和无线通信部210输出。在图8所示的智能手机200中，虽然相机部208搭载到与显示输入部204相同的面，但是相机部208的搭载位置不限定于此，也可以搭载到显示输入部204的背面。

另外，相机部208能够在智能手机200的各种功能中利用。例如，在显示面板202上显示通过相机部208获取的图像，作为操作面板203的操作输入的一个，能够利用相机部208的图像。另外，在GPS接收部214检测位置时，还能够参照来自相机部208的图像来检测位置。而且，还能够参照来自相机部208的图像，不使用3轴的加速度传感器，或者，与3轴的加速度传感器并用，判断智能手机200的相机部208的光轴方向、判断当前的使用环境。当然，还能够将来自相机部208的图像利用到应用软件内。

除此以外，还能够在静态图像或动态图像的图像数据上附加通过GPS接收部214获取的位置信息、通过麦克风206获取的声音信息(也可以通过主控制部等，进行声音文本转换而成为文本信息)、通过运动传感器部215获取的姿势信息等等而记录到记录部212，或者通过输入输出部213和无线通信部210输出。

在如上所述结构的智能手机200中，在相机部208上设置图1的对比度AF处理部19，从而能够进行高速/高精度的AF。

如以上说明，在本说明书中公开了以下事项。

所公开的摄像装置，具有：聚焦透镜，能够在光轴方向上移动；摄像元件，通过上述聚焦透镜对被摄体进行摄像；评价值算出部，使上述聚焦透镜移动，并且对每个上述聚焦透镜的位置，利用通过上述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号算出用于对焦的评价值；锐度算出部，利用通过上述评价值算出部算出的至少三个上述评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值相对于上述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；对焦位置算出部，从使用了上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据通过上述锐度算出部算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与上述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及对焦控制部，进行使上述聚焦透镜移动到上述对焦位置的对焦控制，上述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值曲线的多次函数，利用上述多次函数算出上述对焦位置；以及第二运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息算出1次函数，利用上述1次函数算出上述对焦位置，上述至少三个评价值包含通过上述评价值算出部算出的上述评价值中的最大值、关于与上述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置的前后位置算出的评价值。

在所公开的摄像装置中，上述对焦位置算出部根据上述锐度和包含在上述评价值中的噪声量，从上述多个种类的运算方法选择一个。

在所公开的摄像装置中，上述对焦位置算出部，在上述锐度超过第一阈值且上述噪声量为第二阈值以下时选择上述第二运算方法，在上述锐度超过上述第一阈值且上述噪声量超过上述第二阈值时、以及在上述锐度为上述第一阈值以下时选择上述第一运算方法。

在所公开的摄像装置中，上述对焦位置算出部，在上述锐度超过阈值时选择上述第二运算方法，在上述锐度为上述阈值以下时选择上述第一运算方法。

在所公开的摄像装置中，上述对焦位置算出部，在进行移摄且上述摄像装置的移动速度或包含在摄影中的被摄体的移动体的速度超过第三阈值时，与上述锐度无关，利用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息、3次以上的函数，算出上述对焦位置。

在所公开的摄像装置中，上述摄像元件没有搭载光学低通滤波器。

所公开的对焦控制方法，是摄像装置的对焦控制方法，该摄像装置具有通过能够在光轴方向上移动的聚焦透镜对被摄体进行摄像的摄像元件，其中，该对焦控制方法具有：评价值算出步骤，使上述聚焦透镜移动，并且对每个上述聚焦透镜的位置，利用通过上述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号算出用于对焦的评价值；锐度算出步骤，利用通过上述评价值算出步骤算出的至少三个上述评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜的位置的信息，算出表示上述评价值相对于上述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；对焦位置算出步骤，从使用了上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据在上述锐度算出步骤中算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与上述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及对焦控制步骤，进行使上述聚焦透镜移动到上述对焦位置的对焦控制，上述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息，算出表示上述评价值曲线的多次函数，利用上述多次函数算出上述对焦位置；以及第二运算方法，使用上述至少三个评价值以及与上述至少三个评价值分别对应的上述聚焦透镜位置的信息算出1次函数，利用上述1次函数算出上述对焦位置，上述至少三个评价值包含在上述评价值算出步骤中算出的上述评价值中的最大值、关于与上述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置前后的位置算出的评价值。

产业上的可利用性

本发明特别适用于数码相机等，便利性高且有效。

以上，虽然通过特定的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限定于该实施方式，能够在不脱离所公开的发明的技术思想的范围内进行各种变更。

本申请基于2013年2月14日申请的日本专利申请(特愿2013-26862)，将其内容引入于此。

标号说明

1摄影透镜(包含聚焦透镜)

5固体摄像元件

19对比度AF处理部

191AF评价值算出部

192锐度算出部

193对焦位置算出部

Claims (7)

1.一种摄像装置，具有：

聚焦透镜，能够在光轴方向上移动；

摄像元件，通过所述聚焦透镜对被摄体进行摄像；

评价值算出部，使所述聚焦透镜移动，并且对每个所述聚焦透镜的位置，利用通过所述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号，算出用于对焦的评价值；

锐度算出部，利用通过所述评价值算出部算出的至少三个所述评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息，算出表示所述评价值相对于所述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；

对焦位置算出部，从使用了所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据通过所述锐度算出部算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与所述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及

对焦控制部，进行使所述聚焦透镜移动到所述对焦位置的对焦控制，

所述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息，算出表示所述评价值曲线的多次函数，利用所述多次函数算出所述对焦位置；以及第二运算方法，使用所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息算出1次函数，利用所述1次函数算出所述对焦位置，

所述至少三个评价值包含通过所述评价值算出部算出的所述评价值中的最大值以及对于与所述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置的前后位置而算出的评价值。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述对焦位置算出部根据所述锐度和包含在所述评价值中的噪声量，从所述多个种类的运算方法选择一个。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

所述对焦位置算出部，在所述锐度超过第一阈值且所述噪声量为第二阈值以下时选择所述第二运算方法，在所述锐度超过所述第一阈值且所述噪声量超过所述第二阈值时以及在所述锐度为所述第一阈值以下时选择所述第一运算方法。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述对焦位置算出部，在所述锐度超过阈值时选择所述第二运算方法，在所述锐度为所述阈值以下时选择所述第一运算方法。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的摄像装置，其中，

所述对焦位置算出部，在进行移摄且所述摄像装置的移动速度或摄影中的被摄体所包含的移动体的速度超过第三阈值时，与所述锐度无关，利用所述至少三个评价值、与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息以及3次以上的函数，算出所述对焦位置。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的摄像装置，其中，

所述摄像元件没有搭载光学低通滤波器。

7.一种对焦控制方法，是摄像装置的对焦控制方法，该摄像装置具有通过能够在光轴方向上移动的聚焦透镜对被摄体进行摄像的摄像元件，其中，该对焦控制方法具有以下步骤：

评价值算出步骤，使所述聚焦透镜移动，并且对每个所述聚焦透镜的位置，利用通过所述摄像元件摄像而得到的摄像图像信号，算出用于对焦的评价值；

锐度算出步骤，利用通过所述评价值算出步骤算出的至少三个所述评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜的位置的信息，算出表示所述评价值相对于所述聚焦透镜的位置的关系的评价值曲线的极大点附近的锐度；

对焦位置算出步骤，从使用了所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜位置的信息的多个种类的运算方法中，至少根据在所述锐度算出步骤中算出的锐度选择一个，通过所选择的运算方法，将与所述评价值曲线的极大点对应的聚焦透镜的位置算出为对焦位置；以及

对焦控制步骤，进行使所述聚焦透镜移动到所述对焦位置的对焦控制，

所述多个种类的运算方法包括：第一运算方法，使用所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜位置的信息，算出表示所述评价值曲线的多次函数，利用所述多次函数算出所述对焦位置；以及第二运算方法，使用所述至少三个评价值以及与所述至少三个评价值分别对应的所述聚焦透镜位置的信息算出1次函数，利用所述1次函数算出所述对焦位置，

所述至少三个评价值包含在所述评价值算出步骤中算出的所述评价值中的最大值以及对于与所述最大值的评价值对应的聚焦透镜位置前后的位置而算出的评价值。