CN115225809A - 摄像设备、控制方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摄像设备、控制方法和存储介质。摄像设备包括：倾斜驱动单元，其被配置为改变图像传感器和摄像光学系统其中至少之一的倾斜，以改变图像传感器的摄像面与摄像光学系统的主面之间的角度；调焦驱动单元，其被配置为驱动摄像光学系统的调焦透镜；区域设置单元，其被配置为设置拍摄图像中的多个区域；散焦信息检测单元，其被配置为检测针对所述多个区域中的各个区域的散焦信息；以及控制单元，其被配置为基于关于所述多个区域中的各个区域的散焦信息来从多个控制模式中选择一个控制模式，所述多个控制模式用于使用倾斜驱动单元和调焦驱动单元其中至少之一来进行调焦控制。

Description

摄像设备、控制方法和存储介质

技术领域

本公开涉及能够进行倾斜控制的摄像设备。

背景技术

近年来，为了安全的目的，或者在诸如工厂车道等的场所，安装了摄像设备。要求这样的摄像设备获取具有深景深的图像。已知称为Scheimpflug原理的技术，其通过使摄像面相对于与拍摄被摄体的图像所用的摄像光轴正交的平面倾斜(即，通过进行倾斜控制)来调整焦平面，以便加深摄像场景的景深。

日本特开(“JP”)2003-75716公开了摄像设备，其基于对比度评价值来检测多个被摄体的各个聚焦位置，并确定焦点位置和倾斜控制量，使得多个被摄体变得聚焦。JP 2020-154283公开了摄像设备，其包括多个控制模式并且通过基于被摄体的数量选择多个控制模式中的一个来聚焦于多个被摄体，其中各个控制模式控制焦点位置和倾斜角度其中至少之一。通过应用摄像面相位差法，这些技术中的各个技术都可以立即检测散焦量，并且预期进行更快的调焦。

然而，在使用JP 2003-75716或JP 2020-154283中公开的摄像设备的情况下，基于对比度评价值的控制在检测多个聚焦位置的过程期间可能暂时使被摄体失焦，或者获取聚焦状态可能花费一些时间。在JP 2003-75716和JP 2020-154283中，没有考虑到当使用摄像面相位差法时不总是检测到高精度的散焦量这一点，并且没有公开在使用摄像面相位差法的情况下的控制方法。

发明内容

本发明提供了一种摄像设备，其可以通过基于关于多个被摄体的散焦信息进行最佳调焦控制来高速且高精度地聚集于多个被摄体。

根据本公开的实施例的一方面的一种摄像设备，包括：倾斜驱动单元，其被配置为改变图像传感器和摄像光学系统其中至少之一的倾斜，以改变所述图像传感器的摄像面与所述摄像光学系统的主面之间的角度；调焦驱动单元，其被配置为驱动所述摄像光学系统的调焦透镜；区域设置单元，其被配置为设置拍摄图像中的多个区域；散焦信息检测单元，其被配置为检测针对所述多个区域中的各个区域的散焦信息；以及控制单元，其被配置为基于关于所述多个区域中的各个区域的散焦信息来从多个控制模式中选择一个控制模式，所述多个控制模式用于使用所述倾斜驱动单元和所述调焦驱动单元其中至少之一来进行调焦控制。

与上述摄像设备相对应的摄像设备的控制方法以及存储有使得计算机能够执行控制方法的计算机程序的存储介质也构成实施例的其它方面。

通过参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出摄像设备的配置的框图。

图2是示出图像传感器的像素配置的图。

图3的(A)至(D)是示出位偏移量的计算方法的图。

图4是示出转换系数K的计算方法的图。

图5A至图5C是示出倾斜控制的图。

图6是根据第一实施例的基于散焦信息及其可靠性的控制的列表。

图7是示出调焦-倾斜计算模式的图。

图8是根据第一实施例的处理的流程图。

图9A至图9C是示出焦点维持倾斜模式的图。

图10是示出焦点维持倾斜模式的图。

图11是根据第二实施例的基于散焦信息及其可靠性的控制的列表。

图12是根据第二实施例的处理的流程图。

图13是根据第三实施例的处理的流程图。

图14是根据第三实施例的处理的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，将给出本公开的实施例的详细描述。

整体配置

图1是示出根据实施例的摄像设备的配置的框图。作为摄像光学系统的透镜单元包括沿光轴方向移动以改变焦距的变焦透镜101、沿光轴方向移动以控制焦点的调焦透镜102、以及调整光量的光圈单元103。

通过摄像光学系统的光经由带通滤波器(BPF)104和滤色器105在图像传感器106上形成作为光学图像的被摄体图像。BPF 104能够在摄像光学系统的光路中前进和从摄像光学系统的光路缩回。图像传感器106将被摄体图像光电转换为摄像信号。从图像传感器106输出的模拟电信号(摄像信号)经过自动增益控制(AGC)107所进行的增益调整，由A/D转换器108转换为数字摄像信号，并输入到照相机信号处理单元109。

照相机信号处理单元109对数字摄像信号进行各种图像处理(例如，伽马处理和白平衡调整)以生成图像信号。通过将该图像信号作为图像显示在显示单元(未示出)上，可以显示拍摄图像。图像信号经由通信单元110通过有线或无线通信输出到连接至摄像设备的监视设备111。通信单元110从诸如外部PC等的外部控制设备接收命令，并且将诸如命令等的控制信号发送到摄像设备中的倾斜/调焦控制单元(控制单元)115。

在该实施例中，包括监视设备111的系统被称为摄像设备。图1中的除了监视设备111之外的单元被容纳在一个壳体中并且被包括在监视照相机中。

焦点检测单元(散焦信息检测单元)112通过使用从照相机信号处理单元109针对各个目标被摄体区域获取的焦点检测数据，通过相位差检测方法进行焦点检测。更具体地，照相机信号处理单元109生成穿过摄像光学系统的一对光瞳区域的光束所形成的一对图像数据作为焦点检测数据。焦点检测单元112基于该对图像数据之间的偏移量来检测散焦量、散焦方向、以及散焦量和散焦方向的可靠性等。也就是说，焦点检测单元112在不使用专用AF传感器的情况下，基于来自图像传感器106的输出通过摄像面相位差法进行焦点检测。下面给出由焦点检测单元112进行的通过摄像面相位差法的焦点检测操作的详细描述。

被摄体判断单元(区域设置单元)113通过使用对从照相机信号处理单元109输出的图像信号的图像识别，来在拍摄图像中检测特定被摄体。特定被摄体是由用户任意指定或预先设置为默认的被摄体，并且是例如人、面部、小汽车等。

从焦点检测单元112输出的散焦信息以及从被摄体判断单元113输出的被摄体信息被输入到倾斜/调焦驱动量计算单元114。倾斜/调焦驱动量计算单元114通过使用散焦信息、被摄体信息以及从倾斜/调焦控制单元115输出的倾斜角度和焦点位置来计算对于场景最佳的倾斜角度和焦点位置。计算出的倾斜角度和焦点位置被发送到倾斜/调焦控制单元115，并且倾斜/调焦控制单元115控制倾斜角度和焦点位置。倾斜/调焦控制单元115包括作为计算机并且作为控制单元的内置CPU，根据存储在存储器(未示出)中的计算机程序对整个设备执行各种操作。倾斜/调焦控制单元115基于经由通信单元110从诸如外部PC等的外部控制设备获取的指令，进行利用AF或手动调焦(MF)的调焦控制。倾斜/调焦控制单元115接收从图像传感器驱动单元116和调焦驱动单元117输出的当前位置信息，并且将当前位置信息发送到倾斜/调焦驱动量计算单元114。倾斜/调焦控制单元115将倾斜/调焦驱动量计算单元114所计算出的倾斜角度和焦点位置发送到图像传感器驱动单元116和调焦驱动单元117，以便指示驱动位置。

图像传感器驱动单元116用作倾斜驱动单元，并且基于倾斜/调焦控制单元115所指示的倾斜角度来使图像传感器106倾斜。也就是说，图像传感器驱动单元116使图像传感器106倾斜以改变倾斜角度，该倾斜角度是图像传感器106的摄像面与摄像光学系统的主面之间的角度。在该实施例中，图像传感器106的倾斜的旋转轴是穿过拍摄图像的中心的水平轴，即沿着图像传感器106的纵向方向的轴。图像传感器106围绕旋转轴相对于摄像光学系统倾斜。在倾斜控制中，代替图像传感器106，摄像光学系统的一些透镜可以相对于图像传感器106倾斜。

调焦驱动单元117基于倾斜/调焦控制单元115所指示的设置的焦点位置来控制调焦透镜102的位置。

通过摄像面相位差法的焦点检测操作的描述

将参考图2给出图像传感器106的像素配置的描述。图2是图像传感器106的像素配置图。

在图像传感器106中，每个像素201在X方向上被划分为两个光电转换单元201a和201b。可以从图像传感器106单独地读取从光电转换单元201a和201b输出的各个光电转换信号以及从两个光电转换单元201a和201b输出的光电转换信号的和。

通过从自两个光电转换单元201a和201b输出的光电转换信号的和中减去自一个光电转换单元(例如，光电转换单元201a)输出的光电转换信号，可以获取与自另一个光电转换单元(光电转换单元201b)输出的光电转换信号相对应的信号。从光电转换单元201a和201b输出的各个光电转换信号被用作相位差AF中的焦点检测数据。从两个光电转换单元201a和201b输出的光电转换信号的和被用作正常拍摄图像数据。

焦点检测单元112进行相关性(correlation)计算以获取如上所述生成的A图像和B图像之间的相对图像偏移量。结果，焦点检测单元112可以检测作为一对图像信号的相关度的位偏移量[位]。通过将位偏移量乘以转换系数，位偏移量被转换为预定区域的散焦量[mm]。

本实施例从图像传感器106的各个像素读取来自光电转换单元201a和201b其中之一的输出信号以及来自两个光电转换单元201a和201b的输出信号的和。例如，在读取来自光电转换单元201a的输出信号以及来自光电转换单元201a和201b的输出信号的和的情况下，可以通过从来自光电转换单元201a和201b的输出信号的和中减去来自光电转换单元201a的输出信号来获取来自光电转换单元201b的输出信号。结果，可以获取A图像和B图像两者，并且可以实现利用摄像面相位差法的焦点检测。通常，来自光电转换单元201a和201b的输出信号的和形成输出图像的一个像素，即一个输出像素。这样的图像传感器如JP2004-134867中所公开的那样是公知的，因此省略其详细描述。

接下来，将给出利用摄像面相位差法的焦点检测操作的描述。下面描述的焦点检测操作主要由焦点检测单元112执行。焦点检测单元112设置焦点检测位置。此后，焦点检测单元112从设置的焦点检测位置读取焦点检测数据。通过使用从焦点检测单元112所设置的焦点检测位置中的像素读取的信号，焦点检测单元112分别生成A图像和B图像的信号。接下来，焦点检测单元112通过进行相关性计算获取A图像和B图像之间的相对图像偏移量来检测位偏移量P[位]。

将参考图3的(A)至(D)描述相关性计算方法的示例。图3的(A)至(D)是示出相关性计算方法的说明图，该相关性计算方法是位偏移量的计算方法。在图3的(A)至(D)中，纵轴指示信号值并且横轴指示位(位置)。

假设从图像传感器106的像素(焦点检测像素)读取A图像和B图像的信号。照相机信号处理单元109对A图像和B图像中的各个图像进行数字滤波以便降低噪声。图3的(A)示出了滤波之后的状态。如图3的(A)至(D)所示，焦点检测单元112在对A图像信号或B图像信号或者A图像信号和B图像信号两者进行位偏移的同时计算相关量COR。相关量COR是A图像和B图像重叠的面积、通过从A图像的面积中减去B图像的面积而获取的值或者表示相关度的计算值等，但不限于这些。在下文中，将给出相关量COR是A图像和B图像重叠的面积的情况的描述。

如果A图像和B图像一致，则A图像和B图像重叠的面积大，因此相关变得最高，并且相关量COR大。这里，当相关量COR取最大值时的偏移量[位]是位偏移量P[位]。

接下来，焦点检测单元112获取转换系数K。通过将转换系数K乘以位偏移量P来获取散焦量DEF。

将参考图4描述转换系数K的计算。图4是示出转换系数K的计算的说明图。在图4中，Z轴指示摄像光学系统的光轴方向，并且Z＝0指示图像传感器106的平面，即摄像面。

Zep指示出射光瞳距离。作为A图像和B图像在Z＝Zep上的焦点检测光束的光量分布的光瞳强度分布PI_A和光瞳强度分布PI_B是分别从光电转换单元201a和201b输出的焦点检测信号在出射光瞳面上的投影图像。

图4中的PI_A和PI_B指示一维光瞳强度分布。光瞳强度分布PI_A和PI_B的重心之间的距离被定义为基础长度BL。出射光瞳距离Zep与基本长度BL的比率指示A图像和B图像之间的位偏移量[位]在光轴方向上的变化量[mm]。

因此，转换系数K可以由以下等式(1)表示。

K＝Zep/BL (1)

接下来，焦点检测单元112使用以下等式(2)计算散焦量DEF[mm]。

DEF＝P×K (2)

焦点检测单元112判断散焦量的可靠性。例如，焦点检测单元112基于A图像和B图像的一致程度(以下称为两图像一致度)来进行关于可靠性的判断。如果A图像信号和B图像信号具有高对比度并且A图像信号和B图像信号在形状上相似(即如果两图像一致度高)或者如果主被摄体聚焦，则焦点检测单元112判断为状态是可靠性高(即散焦量可靠)的状态。

如果两图像一致度低于预定值，但是通过使A图像信号和B图像信号相对偏移而获取的相关性具有一定趋势，则焦点检测单元112判断为该状态是散焦量不可靠但散焦方向可靠的状态。通常例如在主被摄体略微失焦的状态下做出该判断。

如果上述任何一个都不适用于该状态，则焦点检测单元112判断为该状态是散焦量和散焦方向都不可靠的状态。通常例如在A图像信号和B图像信号的对比度低、两图像一致度低并且被摄体严重失焦的状态下做出该判断。

倾斜控制的描述

将参考图5A至图5C描述倾斜控制。图5A至图5C是示出倾斜控制的说明图。图5A示出了光学系统(摄像光学系统)和图像传感器106彼此平行的状态。调焦距离L聚焦，并且焦平面平行于光学系统和图像传感器106中的各个。图5B示出了通过使图像传感器106围绕图像传感器旋转轴旋转而对图5A所示的状态进行倾斜控制的状态。当进行倾斜控制时，根据Scheimpflug原理，焦平面也围绕与图像传感器旋转轴相对应的焦平面旋转轴旋转。因此，可以在特定平面上聚焦于从短距离到长距离的所有被摄体。根据Scheimpflug原理，当光学系统的主面和图像传感器106的摄像面在一个直线上相交时，焦平面也与它们在同一直线上相交。

倾斜角度b根据Scheimpflug原理通过以下等式(3)计算，其中f表示焦距，L表示调焦距离，α表示俯角。

b＝tan^-1(f/(Ltanα)) (3)

图5C示出了存在被摄体X和被摄体Y的场景。如图5C所示，在该场景中，可以控制焦平面，使得被摄体X和被摄体Y的面部聚焦。在下文中，“被摄体”包括被摄体的一部分，诸如被摄体的面部。因此，除了倾斜控制之外，还可以进行其中驱动调焦透镜102的调焦控制。最佳焦平面(即，最佳倾斜角度和最佳焦点位置)根据被摄体而不同，因此用户难以手动调整焦点。因此，倾斜/调焦控制单元115自动进行调焦控制以使倾斜角度和焦点位置最佳，使得焦平面成为使两个被摄体X和Y都聚焦的焦平面。

第一实施例

在下文中，将描述由根据第一实施例的摄像设备执行的处理。根据第一实施例的摄像设备具有三个调焦控制模式(控制模式)，包括调焦模式(第一模式)、倾斜模式(第二模式)和调焦-倾斜计算模式(第三模式)。

在调焦模式下，进行控制以使得通过驱动调焦透镜102来聚焦于被摄体。在倾斜模式下，进行控制以使得通过进行图像传感器106的倾斜驱动来聚焦于被摄体。在调焦-倾斜计算模式下，进行控制以使得基于分别针对焦点位置和倾斜角度而计算出的目标值来聚焦于被摄体。基于由焦点检测单元112针对各个被摄体检测到的散焦信息及其可靠性，倾斜/调焦控制单元115在选择最佳调焦控制模式的同时对两个被摄体进行调焦控制。

将给出根据该实施例的控制方法的具体描述。图6是基于与两个被摄体X和Y中的各个被摄体相关的散焦信息及其可靠性的控制的列表。

如果两个被摄体X和Y的散焦量两者都是可靠的，则倾斜/调焦控制单元115在调焦-倾斜计算模式下进行调焦控制。将参考图7描述在调焦-倾斜计算模式下计算倾斜角度和焦点位置的示例。图7是示出调焦-倾斜计算模式的说明图。作为目标被摄体，如图5C中那样存在被摄体X和被摄体Y。当前倾斜角度与调焦透镜102的位置之间的关系是图7的上部所示的位置关系。x指示用于聚焦于被摄体X的焦平面上的散焦量，y指示用于聚集于被摄体Y的焦平面上的散焦量。k1[μm]指示在图像传感器106上从倾斜轴到被摄体X的距离，并且k2[μm]指示在图像传感器106上从倾斜轴到被摄体Y的距离。

建立以下等式(4)和等式(5)，其中α[°]表示用于聚焦于被摄体X和被摄体Y的倾斜角度，并且β表示调焦透镜102在焦平面上的焦点校正量。

x-β＝k1×tanα+β (4)

y＝k2×tanα-β (5)

当求解联立方程(4)和(5)时，倾斜角度α和焦点校正量β分别由以下等式(6)和(7)表示。

α＝tan^-1((x+y)/(k1+k2)) (6)

β＝(k2×x-k1×y)/(k1+k2) (7)

可以通过将焦点校正量β除以调焦透镜102的灵敏度FS来简单地计算调焦透镜102的驱动量。

另一方面，可以通过基于灵敏度FS求解高阶方程或多项式来精确地计算调焦透镜102的驱动量。然而，本实施例不限于此，并且可以通过其他方法计算驱动量。

因此，如果两个被摄体X和Y的散焦量(x和y)都是可靠的，则可以计算倾斜角度和焦点位置，并且可以快速聚焦于被摄体X和Y。如果两个被摄体X和Y的散焦量小于预定值，则可以判断为两个被摄体已经被聚焦，并且处理结束。

接下来，将描述两个被摄体X和Y的散焦量两者都不可靠的情况。如果两个被摄体的两个散焦方向都可靠，则倾斜/调焦控制单元115根据散焦方向来选择调焦模式或倾斜模式。如果散焦方向一致(即散焦方向是相同的方向)，则倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制，这是因为通过驱动调焦透镜102，在使得被摄体X和被摄体Y两者都变得聚焦的方向上控制焦点。另一方面，如果散焦方向不一致(即散焦方向是相反的方向)，则倾斜/调焦控制单元115在倾斜模式下进行控制，这是因为通过进行图像传感器106的倾斜驱动，可以在使得被摄体X和被摄体Y两者都变得聚焦的方向上控制焦点。

如果被摄体X或被摄体Y的散焦量和散焦方向都不可靠，则倾斜/调焦控制单元115在调焦模式或倾斜模式下进行控制。如果被摄体X和被摄体Y中的一个被摄体的散焦量或散焦方向是可靠的，则倾斜/调焦控制单元115在使得该一个被摄体变得聚焦的方向上在调焦模式或倾斜模式下进行控制。如果被摄体X和被摄体Y两者的散焦量或散焦方向都不可靠，则倾斜/调焦控制单元115在预定方向上在调焦模式或倾斜模式下进行控制。在这些情况下，通过在控制期间获取散焦方向不可靠的被摄体的散焦变化和对比度变化，焦点检测单元112可以判断散焦方向。在本实施例中，如果一个被摄体的散焦方向是可靠的并且该一个被摄体是聚焦的，则倾斜/调焦控制单元115选择倾斜模式，否则，倾斜/调焦控制单元115选择调焦模式。通过如上所述以不同方式进行控制，本实施例增大了另一被摄体的焦点变化，以使得容易获取散焦变化和对比度变化。

图8是示出根据本实施例的上述处理的流程图。

在步骤S801中，被摄体判断单元113设置两个被摄体(区域)。两个被摄体可以通过面部检测、自动检测等自动设置，或者可以由用户指定。

在步骤S802中，焦点检测单元112检测针对步骤S801中设置的各个被摄体的散焦信息(散焦量和散焦方向)，并判断其可靠性，即判断散焦量和散焦方向是否可靠。

在步骤S803中，焦点检测单元112判断针对两个被摄体而检测到的散焦量两者是否都可靠。如果两者都可靠，则处理进行到步骤S804。在步骤S804中，焦点检测单元112判断两个散焦量是否都小于预定值。如果两者都小于预定值，则可以判断为两个被摄体聚焦，并且处理结束。如果散焦量中的任一个或两个等于或大于预定值，则处理进行到步骤S805。在步骤S805中，倾斜/调焦控制单元115在计算焦点位置和倾斜角度的各自目标值的调焦-倾斜计算模式下进行控制，并且基于目标值对两个被摄体进行调焦控制。此后，处理再次返回到步骤S802。

如果步骤S803中的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S806。在步骤S806中，焦点检测单元112判断针对两个被摄体而检测到的散焦方向两者是否都可靠。如果两个散焦方向都可靠，则处理进行到步骤S807。在步骤S807中，焦点检测单元112判断检测到的散焦方向是否一致。如果检测到的散焦方向一致，则处理进行到步骤S808，并且倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制。如果检测到的散焦方向不一致，则处理进行到步骤S809，并且倾斜/调焦控制单元115在倾斜模式下进行控制。此后，处理再次返回到步骤S802。随着倾斜/调焦控制单元115在步骤S808或步骤S809的调焦控制模式下继续在聚焦方向上进行控制，逐渐变得能够获取各个被摄体的可靠的散焦量，并且在步骤S803中更可能获取“是”的判断结果。

如果步骤S806中的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S810，并且焦点检测单元112判断两个被摄体中的任一个的散焦量是否小于预定值。也就是说，焦点检测单元112判断是否存在聚焦被摄体。如果存在聚焦被摄体，则处理进行到步骤S811，并且倾斜/调焦控制单元115在倾斜模式下进行控制。如果不存在聚焦被摄体，则处理进行到步骤S812，并且倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制。此后，处理再次返回到步骤S802。随着倾斜/调焦控制单元115在步骤S811或步骤S812的调焦控制模式下继续在聚焦方向上进行控制，逐渐变得能够获取各个被摄体的可靠的散焦量。另外，可以通过获取散焦变化和对比度变化来获取散焦方向。结果，在步骤S803或步骤S806中更可能获取“是”的判断结果。

在上述第一实施例中，检测关于两个被摄体的散焦信息，并且在基于散焦信息的可靠性在调焦模式、倾斜模式和调焦-倾斜计算模式这三个调焦控制模式之间切换模式的同时进行调焦控制。如果两个被摄体的散焦量可靠，则在调焦-倾斜计算模式下高速进行调焦控制，并且如果两个被摄体的散焦量中的任一个或两个不可靠，则基于两个被摄体的散焦方向从调焦模式和倾斜模式中选择最佳模式，这使得可以以更高的速度和更高的精度进行对两个被摄体的调焦控制。在第一实施例中，为了确定地聚焦于两个被摄体，当两个散焦量都小于预定值时，结束调焦控制。可替代地，例如当从调焦控制开始起经过了预定时间时，可以结束调焦控制。可替代地，可以根据调焦驱动或倾斜驱动的反转次数来结束调焦控制。除此之外，作为结束调焦控制的处理，各种修改是可用的。

在本实施例中，描述了多个被摄体的数量为两个的情况，但是被摄体的数量可以为三个或多于三个。

例如，在存在三个或多于三个被摄体的情况下，如果两个或多于两个被摄体的散焦量是可靠的，则倾斜/调焦控制单元115在调焦-倾斜计算模式下进行调焦控制。

在存在三个或多于三个被摄体的情况下，如果两个或多于两个被摄体的散焦方向是可靠的，则倾斜/调焦控制单元115根据散焦方向选择调焦模式或倾斜模式。如果所有散焦方向一致，则倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制。另一方面，如果散焦方向不一致，则倾斜/调焦控制单元115在倾斜模式下进行控制。

如果三个或多于三个被摄体中少于两个被摄体的散焦方向是可靠的，则倾斜/调焦控制单元115在调焦模式或倾斜模式下进行控制。在一个被摄体的散焦方向可靠并且该一个被摄体聚焦的状态下，倾斜/调焦控制单元115选择倾斜模式，并且在其他状态下，倾斜/调焦控制单元115选择调焦模式。

在存在三个或多于三个被摄体的情况下，不总是可以进行调焦控制以使得所有被摄体都聚焦。所有被摄体仅在所有被摄体都在同一焦平面上的情况下变得聚焦。然而，通常，与短距离处的被摄体相比，长距离处的被摄体具有针对倾斜控制的深景深，因此如果对短距离处的被摄体给予优先来进行调焦控制，则可以进行使所有被摄体都聚焦的调焦控制。因此，在被摄体的数量为三个或多于三个的情况下，倾斜/调焦控制单元115可以在优先考虑短距离处的两个被摄体的同时使被摄体判断单元113设置两个被摄体。之后，倾斜/调焦控制单元115可以使焦点检测单元112检测关于所设置的两个被摄体中的各个被摄体的散焦信息，并且可以对所设置的两个被摄体进行上述存在两个被摄体X和Y的情况的处理。可替代地，可以选择用户感兴趣的两个被摄体。如上所述，当存在三个或多于三个被摄体时，如果选择了两个被摄体，则不需要检测所有被摄体的散焦信息，从而可以减少检测负荷。

第二实施例

在下文中，将给出由根据第二实施例的摄像设备执行的处理的描述。根据该实施例的摄像设备具有总共四个调焦控制模式，除了第一实施例的摄像设备的调焦模式(第一模式)、倾斜模式(第二模式)和调焦-倾斜计算模式(第三模式)之外还包括焦点维持倾斜模式(第四模式)。基于由焦点检测单元112针对各个被摄体检测到的散焦信息及其可靠性，倾斜/调焦控制单元115在选择最佳调焦控制模式的同时对两个被摄体进行调焦控制。

将描述焦点维持倾斜模式。焦点维持倾斜模式是如下的模式，其中倾斜/调焦控制单元115通过使用倾斜驱动单元进行调焦控制以便阻止两个被摄体中的特定被摄体的焦点变化。换句话说，焦点维持倾斜模式是如下的模式，其中倾斜/调焦控制单元115通过在进行倾斜控制的同时驱动调焦透镜102使得在将特定被摄体维持在对焦状态的同时旋转焦平面来进行焦点控制。

图9A至图10是示出焦点维持倾斜模式的说明图。图9A至图9C示出了从点A处的被摄体聚焦的状态进行倾斜控制的示例。图9A示出了光学系统和图像传感器106彼此平行的状态。图9B示出了已经对图9A的状态进行了倾斜控制的状态。如上所述，当进行倾斜控制时，焦平面围绕与倾斜旋转轴相对应的位置旋转。因此，不在旋转轴上的点A处的被摄体相对于焦平面偏离并且变得失焦。如果在不在倾斜旋转轴上的被摄体聚焦的状态下进行控制，则可以进行调焦控制以使得被摄体不变得失焦。图9C示出了已经对图9A的状态进行了倾斜控制和调焦控制的状态。通过调焦控制，可以在维持点A处的被摄体的聚焦状态的同时旋转焦平面。

将参考图10给出计算根据倾斜控制而进行的调焦控制中的焦点校正量的示例的描述。针对拍摄图像中位于旋转轴的位置下侧的被摄体区域，计算用于即使进行倾斜控制时也维持聚焦状态的焦点校正量。在倾斜控制之前和之后的调焦透镜102和图像传感器106之间的位置关系分别如图10的上部和下部所示。在k[μm]表示图像传感器106上从倾斜轴到被摄体的距离、并且通过倾斜控制来驱动图像传感器106使得倾斜角度从α1[°]变为α2[°](这里，因为图像传感器106平行于透镜，所以α1[°]为0[°])的情况下，焦平面上的变化量β表示焦点校正量。通过以下等式(8)计算该焦点校正量β。

β＝(tanα2-tanα1)×k (8)

将给出该实施例的控制方法的具体描述。图11是基于关于两个被摄体X和Y中的各个的散焦信息及其可靠性的控制的列表。在下文中，将仅描述与第一实施例不同的点。在本实施例中，在两个被摄体X和Y的散焦量两者都不可靠并且调焦-倾斜计算模式不可用的情况下，如果一个被摄体的散焦量小于预定值(即该一个被摄体聚焦)，则选择焦点维持倾斜模式。在焦点维持倾斜模式下，可以如上所述在阻止聚焦被摄体失焦的同时对另一被摄体进行调焦控制。因此，在第二实施例中，聚焦质量高于第一实施例中的聚焦质量。

图12是示出上述本实施例中的处理的流程图。与第一实施例中描述的部分类似的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

如果步骤S803中的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S1201。在步骤S1201中，焦点检测单元112判断两个被摄体X和Y中的任一个的散焦量是否小于预定值。也就是说，焦点检测单元112判断是否存在聚焦被摄体。如果存在聚焦的被摄体，则处理进行到步骤S1202，并且倾斜/调焦控制单元115在焦点维持倾斜模式下进行控制。之后，处理再次返回到步骤S802。随着倾斜/调焦控制单元115在步骤S1202中继续在焦点维持倾斜模式下在另一被摄体的聚焦方向上进行控制，逐渐变得能够获取另一被摄体的可靠的散焦量，并且在步骤S803中更可能获取“是”的判断结果。

如果步骤S1201中的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S1203。在步骤S1203中，焦点检测单元112判断针对两个被摄体X和Y而检测到的散焦方向两者是否都可靠。如果两个散焦方向都可靠，则处理进行到步骤S1204。在步骤S1204中，焦点检测单元112判断检测到的散焦方向是否一致。如果散焦方向一致，则处理进行到步骤S1205，并且倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制。如果散焦方向不一致，则处理进行到步骤S1206，并且倾斜/调焦控制单元115在倾斜模式下进行控制。之后，处理再次返回到步骤S802。随着倾斜/调焦控制单元115在步骤S1205或步骤S1206的调焦控制模式下继续在聚焦方向上进行控制，逐渐变得能够获取各个被摄体的可靠的散焦量，并且在步骤S803或步骤S1201中更可能获取“是”的判断结果。

如果步骤S1203中的判断结果为“否”，则处理进行到步骤S1207，并且倾斜/调焦控制单元115在调焦模式下进行控制。之后，处理再次返回到步骤S802。随着倾斜/调焦控制单元115在步骤S1207中的调焦模式下继续在聚焦方向上进行控制，逐渐变得能够获取各个被摄体的可靠的散焦量。另外，可以通过获取散焦变化和对比度变化来获取散焦方向。由此，在步骤S803、步骤S1201或步骤1203中更可能获取“是”的判断结果。

在上述第二实施例中，检测关于两个被摄体的散焦信息，并且在基于散焦信息的可靠性而在调焦模式、倾斜模式、调焦-倾斜计算模式和焦点维持倾斜模式这四个调焦控制模式之间切换模式的同时进行调焦控制。在第二实施例中，在焦点维持倾斜模式下，可以在防止聚焦被摄体失焦的同时对未聚焦的被摄体进行调焦控制，因此聚焦质量高于第一实施例中的聚焦质量。

在第二实施例中，描述了被摄体的数量是两个的情况，但是被摄体的数量可以是三个或多于三个。在三个或多于三个被摄体中的一个被摄体的散焦量可靠并且该一个被摄体聚焦的情况下，倾斜/调焦控制单元115在焦点维持倾斜模式下进行控制。在其他情况下，应用与第一实施例中类似的处理。

第三实施例

在下文中，将描述由根据第三实施例的摄像设备执行的处理。在根据该实施例的摄像设备中，针对散焦量不能充分减小或散焦量不能被检测到的情况的调焦控制停止处理被添加到第一实施例或第二实施例中描述的摄像设备。

图13和图14是示出本实施例中的处理的流程图。对与第一实施例中类似的处理给予相同的附图标记，并且将省略对其的描述。

首先，将参考图13给出描述。在步骤S805、步骤S808、步骤S809、步骤S811和步骤S812中以各种调焦控制模式执行控制之后，处理转移到步骤S1301中的调焦处理的停止判断。图14示出了步骤S1301中的停止判断的具体处理。

首先，在步骤S1401中，判断调焦控制模式是否是调焦-倾斜计算模式。如果调焦控制模式是调焦-倾斜计算模式，则在步骤S1402中将其计数为调焦-倾斜计算模式的执行次数。在调焦-倾斜计算模式下，进行控制使得计算出的散焦量变为零，但是例如取决于驱动系统的精度的缺乏或阈值设置，即使当控制重复多次时，散焦量也可能不会变得小于预定值并且调焦控制可能不会结束。为此，对调焦-倾斜计算模式的执行次数进行计数，使得计数出的次数可以用于稍后的停止判断(步骤S1409)。

如果在步骤S1401中判断为调焦控制模式不是调焦-倾斜计算模式(即，如果调焦控制模式是调焦模式或倾斜模式)，则在步骤S1403中判断调焦控制模式是否与上次的调焦控制模式不同。如果调焦控制模式与上次的调焦控制模式不同，则在步骤S1404中，将其计数为调焦控制模式之间的切换次数。如果调焦控制模式被频繁地切换，则认为在聚焦区域附近发生振荡。因此，对调焦控制模式之间的切换次数进行计数，使得计数出的次数可以用于稍后的停止判断(步骤S1409)。

如果在步骤S1403中判断为调焦控制模式与上次的调焦控制模式相同(即，如果调焦控制模式维持在调焦模式或倾斜模式)，则在步骤S1405中判断驱动方向是否与上次的驱动方向不同。如果驱动方向与上次的驱动方向不同，则在步骤S1406中将其计数为调焦驱动或倾斜驱动的反转次数。如果调焦驱动或倾斜驱动被频繁地反转，则认为在聚焦区域附近发生振荡。因此，对反转的次数进行计数，使得计数的次数可以用于稍后的停止判断(步骤S1409)。

如果在步骤S1405中判断为驱动方向与上次的驱动方向相同，则在步骤S1407中进一步判断该状态是否连续预定次数。如果维持该状态，则可以在调焦模式或倾斜模式下继续进行相同方向上的驱动，并且该状态可以处于要聚焦的过程中(不在聚焦区域附近)。因此，在步骤S1408中，将调焦控制模式之间的切换次数和反转次数重置为零。

在步骤S1409中，判断是否要停止调焦处理(停止判断)。具体地，将分别在步骤S1402、步骤S1404和步骤S1406中计数的调焦-倾斜计算模式的执行次数、调焦控制模式之间的切换次数以及调焦驱动或倾斜驱动的反转次数与各自的阈值(TH1、TH2和TH3)进行比较。如果所计数的次数中的任一个超过阈值，则判断为停止调焦处理，并且在步骤S1410中停止调焦处理。

在上述第三实施例中，添加了调焦控制停止处理，在不能充分减小散焦量或不能检测到散焦量的情况下进行调焦控制停止处理。结果，调焦控制不会不必要地继续，这提供了防止焦点变化的振荡并提高驱动单元的耐久性的效果。

除此之外，作为结束调焦控制的处理，各种修改是可用的。

其他实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

根据各个实施例，可以提供能够通过基于关于多个被摄体的散焦信息进行最佳调焦控制来高速且高精度地聚焦于多个被摄体的摄像设备。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围应符合最广泛的解释，以便涵盖所有此类修改和等效结构与功能。

Claims (20)

1.一种摄像设备，包括：

倾斜驱动单元，其被配置为改变图像传感器和摄像光学系统其中至少之一的倾斜，以改变所述图像传感器的摄像面与所述摄像光学系统的主面之间的角度；

调焦驱动单元，其被配置为驱动所述摄像光学系统的调焦透镜；

区域设置单元，其被配置为设置拍摄图像中的多个区域；

散焦信息检测单元，其被配置为检测针对所述多个区域中的各个区域的散焦信息；以及

控制单元，其被配置为基于关于所述多个区域中的各个区域的散焦信息来从多个控制模式中选择一个控制模式，所述多个控制模式用于使用所述倾斜驱动单元和所述调焦驱动单元其中至少之一来进行调焦控制。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述多个控制模式包括以下中的至少两个模式：

第一模式，在所述第一模式下，在所述调焦控制中使用所述调焦驱动单元；

第二模式，在所述第二模式下，在所述调焦控制中使用所述倾斜驱动单元；

第三模式，在所述第三模式下，基于焦点位置和倾斜角度的相应目标值来进行所述调焦控制，所述目标值是基于所述散焦信息而计算出的；以及

第四模式，在所述第四模式下，在阻止所述多个区域中的特定区域上的焦点变化的同时在所述调焦控制中使用所述倾斜驱动单元。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述第四模式下，所述控制单元同时控制所述倾斜驱动单元和所述调焦驱动单元，以在维持所述特定区域的聚焦状态的同时进行所述调焦控制。

4.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述多个区域中的两个或多于两个区域中的散焦量可靠的情况下，所述控制单元在所述第三模式下进行所述调焦控制。

5.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述多个区域中的两个或多于两个区域中的散焦方向可靠的情况下，

如果所述两个或多于两个区域中的散焦方向一致，则所述控制单元在所述第一模式下进行所述调焦控制；以及

如果所述两个或多于两个区域中的散焦方向不一致，则所述控制单元在所述第二模式下进行所述调焦控制。

6.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述多个区域中的少于两个区域中的散焦方向可靠的情况下，所述控制单元在所述第一模式下或所述第二模式下进行所述调焦控制。

7.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述多个区域中的仅一个区域中的散焦方向可靠的情况下，如果所述一个区域中的散焦量可靠并且小于预定值，则所述控制单元在所述第二模式下进行所述调焦控制。

8.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，在所述多个区域中的仅一个区域中的散焦量可靠的情况下，如果所述一个区域中的散焦量小于预定值，则所述控制单元在所述第四模式下进行所述调焦控制。

9.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，如果所述多个区域中的所有散焦量都小于预定值，则所述控制单元结束所述调焦控制。

10.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，如果自所述调焦控制的开始起已经经过了预定时间，则所述控制单元结束所述调焦控制。

11.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述散焦信息包括散焦量和散焦方向。

12.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述多个区域的数量为2。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的摄像设备，其中，所述控制单元：

使所述区域设置单元设置所述多个区域中的两个区域；

使所述散焦信息检测单元检测针对所述两个区域中的各个区域的散焦信息；以及

基于关于所述两个区域中的各个区域的散焦信息来从所述多个控制模式中选择一个控制模式。

14.根据权利要求2至8中任一项所述的摄像设备，其中，如果在所述第三模式下已经执行了预定次数或多于预定次数的调焦控制，则所述控制单元结束所述调焦控制。

15.根据权利要求14所述的摄像设备，其中，如果所述多个控制模式已经切换了预定次数或多于预定次数，则所述控制单元结束所述调焦控制。

16.根据权利要求15所述的摄像设备，其中，如果所有所述多个区域中的散焦方向已经反转了预定次数或多于预定次数，则所述控制单元结束所述调焦控制。

17.根据权利要求16所述的摄像设备，其中，如果所述调焦驱动单元和所述倾斜驱动单元其中至少之一已经反转了预定次数或多于预定次数，则所述控制单元结束所述调焦控制。

18.根据权利要求17所述的摄像设备，其中，在所述第一模式或所述第二模式下在相同方向上连续进行了预定次数或多于预定次数的驱动的情况下，所述控制单元重置以下次数其中至少之一：所述多个控制模式之间的切换次数、所述散焦方向的反转次数、以及所述调焦驱动单元和所述倾斜驱动单元的反转次数其中至少之一。

19.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括倾斜驱动单元和调焦驱动单元，所述倾斜驱动单元被配置为改变图像传感器和摄像光学系统其中至少之一的倾斜以改变所述图像传感器的摄像面与所述摄像光学系统的主面之间的角度，所述调焦驱动单元被配置为驱动所述摄像光学系统的调焦透镜，所述控制方法包括：

设置拍摄图像中的多个区域；

检测针对所述多个区域中的各个区域的散焦信息；以及

基于关于所述多个区域中的各个区域的散焦信息来从多个控制模式中选择一个控制模式，所述多个控制模式用于使用所述倾斜驱动单元和所述调焦驱动单元其中至少之一来进行调焦控制。

20.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行根据权利要求19所述的控制方法。

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