CN1135428C - 自动聚焦装置 - Google Patents

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Abstract

由门电路(8)提取出的摄像信号供给亮度信号生成电路(9)，生成亮度信号，由高通滤波器(10)提取出高频成分，数字积分器(11)对1个画面的高频信号进行积分，并作为评价值输出到CPU(12)。CPU(12)检出2处存在焦点评价值峰值的焦点评价值的最大位置与光学的焦点位置不一致时，驱动聚焦马达(13)，以使聚焦透镜(1)位于2处峰值间的焦点评价值为最小的位置或最有效和稳定的自动聚焦透镜的中间距离。

Description

自动聚焦装置
技术领域
本发明涉及自动聚焦摄像机。特别是本发明涉及将数字静物摄像机的透镜驱动到对焦位置的自动聚焦摄像机。
背景技术
已有的银铅摄像机采用相位差方式等的光学机构作为自动聚焦装置，而数字静物摄像机在焦点控制状态的评价中使用CCD等摄像元件的图像信号。其理由是由于具有以下优点，即：本质上不存在视差；对景深较浅的场合和远方的拍照景物都可以高精度地调整焦点。而且，还具有不需要自动聚焦用特别传感器以及结构极为精简的特点。
作为此种自动聚焦摄像机的一个例子，特开平3-68280号公报记载了快速对焦技术，即：以比较粗调整的步级使聚焦透镜从被拍照景物距离的无限远移至最近，得到各步级的焦点评价值，当聚焦透镜移动到对于此时的最大焦点评价值的被拍照景物距离的附近后，再进一步以最小步级在被拍照景物距离的附近移动聚焦透镜，在每个最小步级从焦点评价值得到最大评价值。
图5是透镜位置和焦点评价值的关系图。如图5所示，焦点评价值一般在对焦位置最大，随散焦量的增大而减少。
如前所述，自动聚焦操作驱动聚焦透镜以使通常焦点评价值为最大，然而，如图6所示，在低照度视场中存在高亮度部分状况下，会出现在对焦位置焦点评价值变低，焦点错位的焦点评价值变高的情况。
也就是说，当在图6(a)的位置是明亮的被拍照景物，在图6(b)、(c)的位置是周边模糊的被拍照景物时，则图6(b)、(c)的被拍照景物随着焦点的错位，出现高亮度部分的图像信号边缘，高频成分增加了。在这种状况下，当设定聚焦透镜位置使焦点评价值为最大时，则图6(b)或(c)的位置对焦后，存在产生很大焦点错位的缺点。
发明内容
因此，本发明的主要目的是：提供即使在低照度视场中存在高亮度部分状况下有2个焦点评价值的峰点时，也可以驱动聚焦透镜在对焦位置的自动聚焦摄像机。
根据本发明的一个方面，一种自动聚焦装置，包括：检出以摄像元件输出的图像信号中的高频成分为基础生成的评价值的评价值检出部件，以及用于驱动聚焦透镜以使所述评价值达到最大值的透镜驱动部件；
其中，所述透镜驱动部件根据所述评价值捡出部件所输出的评价值中的2峰值的生成，将评价值中2峰值所处的透镜位置之间最小评价值所处的位置当作对焦位置而驱动所述聚焦透镜。
根据本发明的另一个方面，一种自动聚焦装置，包括：检出以摄像元件输出的图像信号中的高频成分为基础生成的评价值的评价值检出部件，以及用于驱动聚焦透镜以使所述评价值达到最大值的透镜驱动部件；
其中，所述透镜驱动部件根据所述评价值捡出部件所输出的评价值中的2峰值的生成而将聚焦透镜固定于自动对焦区域内的预先规定位置。
简单地说，本发明是在从摄像元件输出的图像信号高频成分为最大的位置驱动聚焦透镜的自动聚焦装置，以高频成分为基础作成的评价值由评价值检出电路检出，根据检出的2处的峰点评价值，通过透镜驱动电路按规定距离把聚焦透镜设定在对焦位置。
按照本发明，测定聚焦领域全部焦点评价值，在2处存在焦点评价值峰点的情况下，驱动透镜以便在规定距离调正焦点，将不会产生焦点模糊。
理想的实施例是：把评价值检出电路检出的2处峰点间评价值为最低的值作为对焦位置，透镜驱动电路驱动透镜。
更理想的实施例是：从摄像元件输出的图像信号通过A/D变换电路变换为数字信号，通过亮度信号生成电路从变换为数字信号的图像信号中提取出亮度信号成分，通过滤波电路从提取出的亮度信号成分中提取出高频成分，供给评价值检出电路。
更理想的实施例是：透镜驱动电路在初始状态把透镜驱动到无限端后再移动到近端，根据在此期间检出的2处峰点评价值，把透镜设定在对焦位置。
附图说明
图1是本发明一个实施例的方块图。
图2是说明本发明一个实施例全部操作的流程图。
图3是表示图2所示自动聚焦处理的子程序的前半部分处理的流程图。
图4是表示自动聚焦处理的子程序的后半部分处理的流程图。
图5是透镜位置和焦点评价值的关系图。
图6是在低照度的被拍照景物中存在高亮度部分状况下，对焦位置和评价值的关系图。
具体实施方式
图1是本发明一个实施例的概略方块图。在图1中，CCD元件2对通过透镜1入射的入射光进行光电变换，并作为摄像信号输出到A/D变换器3。A/D变换器3使摄像信号数字化，并作为图像数据输出到信号处理电路4。信号处理电路4对数字图像数据进行白色电平平衡补正及r补正。DRAM5是存储在按压图中未示出的快门开关后得到的摄像信号中的一个画面图像数据。
处理电路6对存储在DRAM5的1个画面的图像数据进行色分离处理等众所周知的信号处理，通过软件进行图像压缩，把压缩图像数据存储在后段的瞬间场面存储器7中，并把从瞬间场面存储器7读出的压缩图像数据进行图像伸长，提供给未图示的液晶监视器，以显示摄影图像。
存储在DRAM5的图像数据提供给门电路8，为了自动聚焦控制，提取出图像中央部分的图像数据，供给亮度信号生成电路9。亮度信号生成电路9从提取出的图像数据中生成亮度信号，高通滤波器(HPF)10从该亮度信号中提取出高频成分，供给数字积分器11。数字积分器11对1个画面的高频成分进行积分，并作为评价值输出到CPU12。CPU12按照后述的图2和图3所示的流程，根据程序表驱动用于自动聚焦控制的马达13，按箭头方向驱动透镜1，进行自动聚焦控制。
图2是说明本发明一个实施例操作的流程图，图3及图4是表示图1的自动聚焦处理子程序的流程图。
下面参照图1-图4说明本发明一个实施例的具体操作。在图2中，在按压快门开关前CPU12待机，在步级(图中简称SP)SP1，当判别快门开关为ON时，进行步级SP2的自动聚焦处理，在步级SP3进行摄像信号提取、信号处理等。自动聚焦处理按图3及图4所示的流程图进行。
也就是说在图3的步级SP4，CPU12内的RAM(未图示)中的max data，peakstack，peak det，data stack，peak cnt的各区域被清机，mini data区域被初始设定存储FFFFH。在步级SP5，CPU12通过聚焦马达13驱动聚焦透镜1到达作为开始自动聚焦位置的∞端点，把在该聚焦位置得到的数据作为曝光时间，一直待机到经过1垂直扫描期间。
在步级SP6，进行与垂直同步的同步处理，一直待机到垂直扫描期间的最前面，当判别为最前面时，则在步级SP7把作为这次评价值的数字积分器11的输出值存储在RAM的data区域，把与该评价值对应的聚焦透镜的位置存储在RAM的fpos区域，在步级SP8，通过聚焦马达13按规定量移近聚焦透镜1。
在步级SP9，判别data是否是max data，也就是说是否是聚焦的最大值，如果是最大值，则把fpos区域的聚焦马达位置存储在afpos区域，把data区域值存储在max data区域。然而，若数据不是最大值，则在步级SP11中，peak cn判别是否计数了几个峰值，当peak cnt是「1」时，已经检出了峰值，在步级SP12应判别data是否比最初设定的mini data小。若data比mini data小，则把fpos的聚焦马达位置存储在mini pos，把data存储在mini data区域。
当在图4所示步极SP14判别数据为上次评价值以下、在步级SP15判别未检出峰值、在步级SP16判别评价值小于peak stack值、在步级SP17判别相对于峰值的减少大于规定值a时，检出峰值，在步级SP19设置peakdet标记，并增加peak cnt。
规定量a是予先设定的，在评价值中包含噪声成分，在评价值为峰值后，该规定量a下降时，既使有噪声的影响，也可以判定真实的峰值。
在步级SP17，既使判别相对于峰值的减少比规定值a小，则在步级SP18，聚焦透镜的位置在近端时也可达到峰值，设置peak det标记，并增加peak cnt。
在上述步级SP14，当判别数据比上次评价值增加时，在步级SP20清除peakdet标记，把这次的评价值作为最大值，并在peak stack中进行存储更新。既使评价值增加，若聚焦透镜位置在近端时，也可以是峰值，清除peak det标记，并增加peak cnt。
在步级SP22，把这次的评价值存储在data stack，在步级SP23，判别是否结束了全部聚焦领域，若没有结束则返回到步级SP6，重复步级SP6-SP23的操作。当在步级SP24判别peak cnt为2时，在afpos区域的中间距离，与焦点协调的聚焦透镜位置或peak cnt是1，设定评价值为最小的聚焦透镜位置(2个峰值间为最小的聚焦透镜位置)，在步级SP26，在afpos位置驱动聚焦透镜，结束自动聚焦处理。
当按这个流程图进行处理时，如图5所示，在正确的对焦位置存在焦点评价值的峰值的情况下，不经由步级SP25，使透镜移动到取得该峰值的透镜位置后，即可结束对焦操作。另一方面，如图6所示，当在无限远点和近点各个峰值，即有两个峰值时，若不知道作为对焦位置的取得这些峰值的透镜位置，则可通过步级SP25的处理，使透镜移动到无限远点和近点之间予先决定的中间距离位置或焦点评价值为最小的透镜位置后，即可结束对焦操作。
如上所述，本发明的实施例是在低照度的被拍照景物中存在高亮度状况下，检出2处存在焦点评价值峰值的焦点评价值的最大位置与光学的焦点位置不一致时，把聚焦透镜1设定在2处峰值间的焦点评价值为最小的位置或最有效和稳定的自动聚焦领域的中间距离，不会引起大的散焦。

Claims (4)

1.一种自动聚焦装置，包括：检出以摄像元件输出的图像信号中的高频成分为基础生成的评价值的评价值检出部件，以及用于驱动聚焦透镜以使所述评价值达到最大值的透镜驱动部件；
其中，所述透镜驱动部件根据所述评价值检出部件所输出的评价值中的2峰值的生成，将评价值中2峰值所处的透镜位置之间最小评价值所处的位置当作对焦位置而驱动所述聚焦透镜。
2.权利要求1的自动聚焦装置，其特征在于上述透镜驱动部件在初始状态把上述透镜驱动到无限端后，再移动到近端，根据在此期间检出的上述2处的峰值的评价值，把上述透镜驱动到对焦位置
3.一种自动聚焦装置，包括：检出以摄像元件输出的图像信号中的高频成分为基础生成的评价值的评价值检出部件，以及用于驱动聚焦透镜以使所述评价值达到最大值的透镜驱动部件；
其中，所述透镜驱动部件根据所述评价值检出部件所输出的评价值中的2峰值的生成而将聚焦透镜固定于自动对焦区域内的预先规定位置。
4.权利要求3的自动聚焦装置，其特征在于所述预先规定位置为自动聚焦区域中的中间位置。
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