CN1211683C

CN1211683C - 图像拾取设备

Info

Publication number: CN1211683C
Application number: CNB028036131A
Authority: CN
Inventors: 小柳正和
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: KR20040041086A; CN1484776A; EP1434075A1; EP1434075A4; KR100930766B1; TW548504B; JP2003114369A; EP1434075B1; US20040150744A1; JP3900880B2; US7250974B2; WO2003032045A1

Abstract

一种通过利用光电转换元件电子地拾取静态图像的图像拾取设备。当用AF辅助光照射物体时，根据拾取图像的对比度检测聚焦透镜的聚焦位置。接着，将聚焦透镜移动到它的聚焦位置，并在两种状态，即，照射AF辅助光的状态和没有用AF辅助光照射的状态，计算拾取图像的对比度。在这两种状态中获得对比度的比值，并且根据此比值校正聚焦位置。

Description

图像拾取设备

技术领域

本发明涉及一种用于利用诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器、或者C-MOS图像传感器的光电转换器件，电子拍摄例如静止图像的一种图像拾取设备。

背景技术

采用CCD(电荷耦合器件)图像传感器或者C-MOS图像传感器作为光电传感器器件的电子图像拾取设备，或者所谓的数字静态照相机，在广泛的应用场合均可见。

这种数字静态照相机通常配备有用于自动聚焦设置的自动聚焦功能。虽然存在大量的用于数字静态照相机的自动聚焦系统，但代表主流的是这样一种系统，其中，当移动聚焦透镜时，在聚焦透镜的每个不同位置，由CCD拍摄图像，以便搜索所拍摄图像的最大对比度的位置。由于使用了常规的电子图像信息采集部件，结果没有必要提供专用于自动聚焦的距离传感器，所以，对于这种系统而言，其生产成本不会那么高。

在实现采用所拍摄图像的自动聚焦过程中，在诸如暗处的低亮度环境下，所拍摄图像的亮度不足，并且，因此，不能够检测到对比度。从而需要例如LED(发光二极管)或者激光的辅助光来为自动聚焦照明。

同时，对于用于自动聚焦的辅助光而言，通常输出光的波长应该在可见光范围的低频率一侧。从而如果为了检测聚焦位置而将这样的辅助光用于自动聚焦，则辅助光经历关于透镜的色差，由于在辅助光和反射光之间的频率响应的不同，所以辅助光关于透镜的色差不同于从物体反射的光的色差，并且因此实现聚焦位置的精确控制是困难的。

如果除了辅助光源外，不存在额外的光，则能够通过简单地将与色差对应的偏移量添加到透镜移动位置，或者从透镜移动位置减去与色差对应的偏移量，来校正聚焦位置。如果成像环境完全无光，则这样的校正可以是有效的。不过，在除了辅助光外还存在额外光的环境下，由于条件的差异，即使添加偏移量，要正确地控制聚焦位置也困难。

发明内容

因此，本发明的目的是提供新的图像拾取设备，由此可以克服在传统设备中的固有的上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种图像拾取设备，由此即使在例如低亮度的环境下发出辅助光的情形，也可正确地控制聚焦位置。

本发明提供一种图像拾取设备，包括

照相机拾取单元，来自物体的成像光入射其上，并且其将该成像光转换为用于拍摄图像的电信号；

辅助光照射单元，用于将光照射到所述物体上；以及

控制器，用于控制所述照相机拾取单元和所述辅助光照射单元；

在检测所述聚焦透镜的聚焦位置的聚焦处理中，当用所述辅助光照射单元将光照射到所述物体上时，所述控制器工作用于检测与在所述照相机拾取单元中配备的聚焦透镜的聚焦位置，

所述控制器使所述聚焦透镜移动到所述聚焦位置；

在所述聚焦透镜被移动到所述聚焦位置之后，当用所述辅助光照射单元将光照射到所述物体上时，所述控制器同样工作用于检测与所述聚焦透镜的聚焦位置相关的第一信息；当所述辅助光照射单元没有将光照射到所述物体上时，所述控制器检测与所述聚焦透镜的位置相关的第二信息；

所述控制器根据检测的第一信息和第二信息，校正所述聚焦透镜的聚焦位置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种图像拾取设备，包括一照相机拾取单元，来自物体的成像光入射其上，并且其将成像光转换为用于拍摄图像的电信号，一辅助光照射单元，用于将光照射到物体上，以及一控制器，用于控制照相机拾取单元和辅助光照射单元。在该图像拾取设备中，当进行检测与聚焦透镜的聚焦位置有关的信息的聚焦处理时，控制器工作用于检测与在两种条件中的聚焦透镜的聚焦位置有关的信息。所述两种条件之一是光由辅助光照射单元发出。另一个是光不由辅助光照射单元发出。控制器根据与聚焦透镜的聚焦位置相关的两个信息，控制聚焦透镜的移动位置。

对于根据本发明的图像拾取设备，控制器通过将辅助光照射单元的光照到物体上，来检测聚焦透镜的聚焦位置，使得聚焦透镜移动到聚焦位置，并且，当光没有由辅助光照射单元照射到物体上时，检测有关聚焦透镜的聚焦位置的信息。控制器根据检测信息校正聚焦透镜的移动位置。对于本图像拾取设备，根据与当照射辅助光而检测到的聚焦透镜的聚焦位置有关的信息和与当没有照射辅助光而检测到的聚焦透镜的聚焦位置有关的信息，控制聚焦透镜的聚焦位置。

通过阅读如附图所示的本发明实施例，本发明的其他目的、特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是说明根据本发明的数字静态照相机的方框图。

图2是用于为数字静态照相机的AF而产生辅助光的电路的电路图。

图3是用于说明为AF而产生辅助光的电路修改的电路图。

图4是为AF而在发出辅助光时用于自动聚焦处理的流程图。

图5说明了在自动聚焦处理时对比度值的电平和聚焦透镜移动位置。

具体实施方式

此后解释根据本发明用于电子拍摄静态图像的图像拾取设备。在现在所解释的该实施例中，将本发明应用到数字静态照相机中。应用本发明的数字静态照相机具有如图1所示的结构。

实施本发明的数字静态照相机1包括CCD 12，S/H·GC(采样保持增益控制)电路13，AD转换器14，数字信号处理电路15，取景器16，记录电路17，检测电路18，快门释放按钮19，快门鉴别电路20，AF辅助光发射电路21，透镜电路22和控制器30，如图1所示。

CCD 12通过透镜单元22将在光接收表面所形成的物体的成像光逐个像素地转换成电信号，以输出得到的像素信号。在预置定时(图像更新周期)将存储在CCD 12的像素信号发送到S/H·GC电路13。

S/H·GC电路13对从CCD 12提供的像素信号进行诸如采样或者放大的模拟处理。将从S/H·GC电路13输出的模拟图像信号提供给AD转换器14。

AD转换器14按预置采样率对从S/H·GC电路13提供的模拟图像信号采样，以便将该信号转换成数字图像信号。将从AD转换器14输出的数字图像信号提供给数字信号处理电路15。

根据从AD转换器14提供的数字图像信号，数字信号处理电路15产生例如NTSC或者用于记录介质所要求的格式的数字图像信号，以便将结果信号输出到外面。在帧形成期间，数字信号处理电路15从数字图像信号产生显示图像信号，以便将这样产生的显示图像信号提供给取景器16。在静态图像拍摄期间，数字信号处理电路15从数字图像信号中产生静态图像信号的单镜头拍摄，并且压缩结果信号以便将所压缩的信号提供给记录电路17。

取景器16是一由例如液晶面板所形成的电子显示器件。在帧形成期间，将显示图像信号从数字信号处理电路15输入到取景器16，并在其上显示。

在拍摄静态图像时，记录电路17在例如诸如存储器卡的记录介质上记录从数字信号处理电路15输出的静态图像信号。

检测电路18根据从数字信号处理电路15提供的图像信号产生为自动聚焦(AF)、自动曝光(AE)、或者自动白平衡调整所要求的各种检测信号。由控制器30按预置时间间隔读出这些检测信号。控制器30根据各种读出的检测信号，为形成适合的所拍摄的图像而控制例如透镜单元22。具体地讲，由检测电路18所检测的检测信号可以由与自动聚焦相关的检测信号或者与自动曝光控制相关的那些信号来例证。检测电路18检测在所拍摄图像的预定位置所设置的AF检测区域内的亮度边缘分量作为与自动聚焦相关的检测信号，并综合这些边缘分量，以输出结果对比值。检测电路18同时也检测在所拍摄图像的预置位置所设置的亮度检测区域内的亮度作为与自动曝光控制相关的检测信号，并输出该亮度电平。

快门释放按钮19是由用户启动的瞬时类型的按压开关。快门释放按钮19配备有区分没有按下(断开)开关的状态，完全按下开关(完全推进)的状态，以及仅仅部分按下开关(部分推进)的状态的功能，以实现相应的转换。快门释放按钮19的这3种推进状态(断开、部分推进、完全推进)由快门鉴别电路20来鉴别，而结果鉴别信息将被发送到控制器30。

AF辅助光发射电路21是在自动聚焦时用于向物体发射可见光(AF辅助光)的光发射电路。AF辅助光发射电路21配备有作为发光器件的激光发射部件，诸如，发光二极管、或者激光二极管、或者灯。该AF辅助光发射电路21的发光器件安装在机壳的前表面或者顶部，用于向作为拍摄主体的物体发射光。由控制器30对这种AF辅助光发射电路21的驱动或者光发射定时进行控制。

透镜单元22包括缩放透镜23、聚焦透镜24、和用于驱动聚焦透镜24的聚焦透镜驱动单元25。透镜单元22同时也包括光学元件，诸如，用于截止入射光的红外光的红外光截止滤波器，用于限制入射光量的可变光阑部分，或者用于中断入射光的快门部分，用于驱动缩放透镜23的缩放透镜驱动单元，用于驱动可变光阑部分的可变光阑驱动单元，以及用于驱动快门部分的快门驱动单元。

在透镜单元22里面安装缩放透镜23，以使它的光学轴和从CCD 12的光接收表面的大致中心所画垂线重合。配备用于在光轴的前后向线性移动的缩放透镜23。在CCD 12的光接收表面所形成图像的成像比例因子根据已经移动缩放透镜所至的位置而变化。缩放透镜23处在由控制器30通过缩放透镜驱动单元所控制的移动的位置。

将聚焦透镜24安装在透镜单元22，以致它的光学轴和从CCD 12的光接收表面的大致中心所画垂线重合。安装聚焦透镜24，用于在光轴的前后向线性移动，以致在CCD 12的光接收表面所形成图像的聚焦位置根据已经移动聚焦透镜所至的位置而变化。聚焦透镜24处在由控制器30通过聚焦透镜驱动单元25所控制的移动的位置。

控制器30控制数字静态照相机1的各个元件。作为一个例子，控制器30根据快门释放按钮19的推进状态进行帧形成处理控制(关断)，自动聚焦处理控制(部分推进)，或者静态图像记录控制(完全推进)。

同时，帧形成处理是在取景器16上显示由CCD 12所拍摄的图像的这样一种处理，以致容许用户确认画面中的目标位置或者在拍摄之前的画面构图。在此帧形成期间，CCD 12在每个预置的图像更新周期，例如，1/30秒，拍摄一张图像，以便输出在拍摄时获得的图像信号。从而按每预置时间周期，例如每1/30秒，更新在取景器16上所显示的图像，以致用户能够随着移动图像确认在取景器16上所显示的图像。当数字静态照相机1本身处于能够摄像的状态，并且，快门释放按钮19处于关断时，即，当用户没有按下快门释放按钮19时，能够执行此帧形成处理。

自动聚焦处理是用于自动设置作为静态图像的拍摄主体的物体图像的聚焦的处理。即自动聚焦处理是自动调整聚焦透镜24的移动位置的处理，以实现用于拍摄的图像的聚焦调整。在帧形成处理过程中，如果部分按下快门释放按钮19，则根据所拍摄的图像，检测聚焦位置的自动聚焦处理被启动。具体地讲，在自动聚焦处理期间，控制器30使得聚焦透镜24移动，以从检测电路18获取在聚焦透镜的各个位置的对比度值，从而检验聚焦透镜24的各个移动位置的对比度值是增加还是减少。基于对比度值的增加/减少，控制器30则确定相对于聚焦透镜24移动位置的图像的聚焦度数，以将聚焦透镜24移到聚焦最高度数的位置。随后将详细说明用于自动聚焦的处理的控制序列。

在数字静态照相机1中，同样在此自动聚焦处理过程中设置在实现自动聚焦中所需要的可变光阑部分打开程度和电子快门的速度，即，F数和快门速度。同样也按实现自动聚焦所要求进行白平衡设置。

静态图像拍摄处理是拍摄目标图像的一个镜头，并在记录介质上记录该单镜头目标图像的处理。例如，就数字静态照相机1而言，如果在完成自动聚焦处理之后完全推进快门释放按钮19，则将聚焦透镜24的移动位置、可变光阑部分的打开度数和电子快门时间设置为按由自动聚焦处理所检测的值，以便由CCD 12获得单镜头静态图像。例如，用数字信号处理电路15对所获得的静态图像进行压缩处理，以便存储在记录介质。

此后，说明AF辅助光发射电路21的示意性结构。

图2说明了用于发射通过衍射光栅所发送的、作为AF辅助光的激光的光发射电路。

参考图2，AF辅助光发射电路21包括：一通过衍射光栅31发射激光的激光二极管32，一用于检测从激光二极管32输出光量的光检测器33，一用于控制通过激光二极管32流动的电流的晶体管34，一用于切换供给激光二极管32的电力(Vcc)的切换电路35，以及一用于将来自光检测器34的反馈电压数字化，以便将结果电压提供给控制器30的AD转换器36。AF辅助光发射电路21同样包括：一DA转换器37，用于将从控制器30提供给激光二极管32的发射光量控制信号转换为模拟量，以及一运算放大器38，用于差分计算来自光检测器34的反馈电压和来自控制器30的供电电流控制信号，以便将结果信号提供给晶体管34的基级端，从而稳定从激光二极管32通过的电流。

通过衍射光栅31由激光二极管32向外发射的激光变成了确认在衍射光栅31中所形成的凹型(concavity)和凸型(convexity)图样的固定图样光。发射此激光的技术应用在例如激光打印机。在本数字静态照相机1中，用固定图样这样的光的反射光来实现自动聚焦。

一般而言，激光二极管用在与光电二极管组合的单元器件中，因为激光二极管的光量由于温度的变化而微妙地改变，结果输出光量不能被控制来和固定的电流驱动一致。为了将激光二极管的输出光量控制至光电二极管使用的固定值，将光电二极管放置在激光二极管的光发射源附近，并借助光电二极管的检测电压反馈激光驱动电流以提供恒定激光输出就足够了。在此例子中，因为光电二极管灵敏度的温度变化极小，所以能够将激光输出管理在恒定值附近。在图2的电路中，因为对来自光电二极管33的反馈电压和来自DA转换器37的参考电压进行差分处理以控制对激光二极管32的供电电流，所以，能够控制从激光二极管32发出的光量至一恒定值。

在如图2所示的AF辅助光发射电路21中，根据PWM系统通过向激光二极管32提供从控制器30切换到运算放大器38而产生的参考电压(通过DA转换器37的模拟参考电压)和从切换电路35提供的电源，来控制由激光二极管32发射的光的光量。

切换电路35同样也起用于控制AF辅助光的光的发射或不发射的控制电路的作用。由控制器30的ON/OFF信号(端口输出)控制PWM的切换。控制器30按与所拍摄图像的更新周期例如1/30秒同步控制PWM周期。同时，通过切换激光二极管32的驱动电路的供电(Vcc)来导通或者不导通通过激光二极管32的电流。

应该注意到，当按所希望的PWM占宽比(DC光发射同样是可能的)接通AF辅助光时，调整提供给运算放大器38的参考电压以提供在所希望的距离、视角和目标条件下给出能够自动聚焦的光量的光发射输出。此调整吸收可以从一个数字静态照相机1到另一个数字静态照相机所出现的器件专门的灵敏度变化。一旦已经做出此调整，则根据目标条件，通过改变PWM脉冲占宽能够调整光量。同时，为了实现等价的输出控制，而不是进行脉冲占宽控制，参考电压本身可以是变化的。

在AF辅助光发射电路21的上述电路结构中，辐射已经透过衍射光栅的激光的激光二极管被用作光发射部件。从诸如LED的其他光源所发射的AF辅助光同样代替从激光二极管所辐射的光使用。例如，如果将LED作为光发射部件使用，则此电路结构如图3所示，其中，LED 39由晶体管40驱动。

现在解释AF辅助光的光发射的判定。

在进行自动聚焦处理的所有时间内不产生AF辅助光，而当在很小的外部光下，例如，在低亮度环境下，充足的亮度没有达到时，则产生AF辅助光，结果，将不能达到精确的自动聚焦。在部分按下快门释放按钮19并开始自动聚焦之前，控制器30继续进行以决定是否实现AF辅助光的光辐射。此外，通过在例如取景器16上预显示(premonition)向用户提供此判定信息。

如上所述，除了自动聚焦外，控制器30也执行自动曝光控制(AE)。在帧形成期间，控制器30在所有时刻均进行自动曝光控制，并且，总是控制增益、电子快门或者可变光阑，以便给出最佳曝光设置。根据从所拍摄的图像检测到的亮度电平(亮度信息)进行自动曝光控制。控制器30从所拍摄的一个图像到另一个图像计算表示物体亮度的亮度信息。如果物体分别是亮的或者暗的，则亮度信息变得大或者小。根据目前所获得的亮度信息，控制器30从所拍摄的一个图像到另一个图像验证所述亮度是否允许自动聚焦，并将对应信息提供给用户。

另一方面，当控制器30已经确定，如果快门释放按钮19部分按下以致发出AF开始命令时，则当前亮度不允许自动聚焦，控制器30决定发射AF辅助光(注意，辅助光在此时还没有发射)。而且，控制器30确定电子快门的快门速度上限，以给出足够允许在AF辅助光发射时AF的亮度，并且，设置增益的预定值和F数以进行到曝光控制增益。

将快门速度设置为比AF辅助光的激光发射控制时的PWM占宽的最大值更长的时间持续期，并且设置为比用于当拍摄单镜头图像(从CCD读出图像的周期)时的图像的最小光曝光周期更短的时间持续期。假定最小图像更新周期是1/30秒，并且激光的PWM占宽处于1/60秒“开”和1/60秒“关，，的条件，则将快门的上限设置为1/30秒。通过这种设置，当全部接收到所发射的AF辅助光时可以达到最快的自动聚焦处理时间。同时，如果从CCD读出图像的周期更短，则可以选择比1/30秒更小的快门速度。如果考虑到扩展AF辅助光的可到达距离，则光发射将比最小图像更新周期更长，曝光时间可以比最小图像更新周期更长。

此后将解释在发射AF辅助光时的自动聚焦处理的控制流程。图4说明了在自动聚焦时控制器30的处理流程，而图5说明了聚焦透镜24在自动聚焦期间的各个步骤中的移动位置和为聚焦透镜24的各个位置检测的所拍摄图像的对比度值。

在部分按下快门释放按钮19之前，即，在快门释放按钮19处于关断的帧形成状态中，控制器30根据通过CCD 12检测的所拍摄图像的亮度电平，检测物体的亮度，以便检验AF辅助光的发射是否是必需的(步骤S1)。在本实施例中，检查在部分按下快门释放按钮19之前AF辅助光是开还是关，这是为了通知用户在用户部分按下快门释放按钮19之前AF辅助光的发射的预先警告。如果没有必要通知用户AF辅助光的发射的预先警告，则直接在下一步S2部分按下快门释放按钮之后，根据自动曝光控制校正的结果可以确定光的发射或者不发射。

如果确定AF辅助光的发射是必需的，并且部分按下快门释放按钮19，则控制器30执行自动曝光控制以便建立适合于自动聚焦的曝光状态(步骤S2)。即，进行曝光控制以致将被检测的用于实现自动聚焦的对比度的AF检测区域的曝光状态是能够检测对比度这样一种状态。因此，检测AF检测区域或者它的邻近区域的亮度电平以便进行曝光控制。在本实施例中，存在这样的场合，在快门释放按钮19部分推进之前，来自CCD 12的图像信息的曝光由用户有意地改变，以便适合他或者她的爱好，或者AF检测区域就和全部亮度的平衡而言是暗的。从而，用于从快门释放按钮19的部分推进时自动聚焦的自动曝光控制被完成，以致在所拍摄图像的AF检测区域内至少自动聚焦是可能的。

接着，控制器30以在步骤S2所控制的曝光，在没有发射AF辅助光的情况下，获取AF检测区域或它的邻近区域的亮度电平(步骤S3)。

接着，控制器30输出与AF辅助光发射电路21的PWM输出的上限对应的所述占宽，以实现AF辅助光发射电路21的最大光发射，以便获取AF检测区域或它的邻近区域的亮度电平(步骤S4)。控制器30接着求出在步骤S3中所检测的非发射状态中的亮度电平和在最大值光发射状态的亮度电平之间的差，并且，根据这样检测的差值，决定对于自动聚焦处理必要和最小的AF辅助光的输出光量。同时，因为在发射AF辅助光的状态中的亮度电平在此和在非发射AF辅助光的状态中的亮度电平相比较，所以不移动聚焦透镜24。

控制器30使得聚焦透镜24被移动到在移动范围内的最近点(步骤S5)。

在已经将聚焦透镜24移动到最近点之后，控制器30使得聚焦透镜24在步骤S6按朝无穷远端的方向移动，如同以和在步骤S4中所设置的输出光量发射AF辅助光一样。此时，存储在移动期间获得的各个拍摄图像的对比度值的历史和与这样获得的对比度值相联系的聚焦位置的信息的历史。

当聚焦透镜已经到达无穷远端时，控制器30求出在透镜移动期间所收集的对比度值，并决定移动位置，所求值是作为第一个所聚焦的位置的最可能的聚焦位置(步骤S7)。例如，确定给出对比度值峰值的移动位置是聚焦位置。控制器30使得聚焦透镜24被移动到确定为是聚焦位置的移动位置。

当已经移动聚焦透镜到聚焦位置时，控制器30在连续发射AF辅助光时获取在此聚焦位置所拍摄图像的对比度值(步骤S8)。同时，在此的对比度值可以从在步骤S6中所获取的历史中提取。

接着，控制器30暂停AF辅助光的发射(步骤S9)。

接着，控制器30在此聚焦位置在不发射AF辅助光时获取所拍摄图像的对比度值(步骤S10)。

控制器30接着根据在发射AF辅助光的状态中的对比度值和不发射AF辅助光的状态中的对比度值两种情况求聚焦透镜24的聚焦位置的校正量的值，并使得聚焦透镜24移动与这样求得的校正量对应的量。这样校正的位置将是现在聚焦的位置(步骤S11)。

如上所述，在AF辅助光发射时，本数字静态照相机1进行自动聚焦处理。

现在将更详细地说明在步骤S3和在步骤S4中的AF辅助光的量的设置。

在步骤S3和S4中，检测在拍摄图像上AF检测区域中的亮度电平或者在它附近区域的亮度电平。在此步骤S3中，获取作为在步骤S2中自动控制的曝光的亮度电平。在此步骤S3中获得的值将是光-关-状态(ILUMI_OFF)中的亮度电平。在步骤S4中，在步骤S2的曝光控制状态中从AF辅助光发射电路21附加地发射最大值光，并且，获取在AF检测区域或者此时它的附近区域的亮度电平。在此步骤S4所获取的亮度将是光-通-状态(ILUMI_ON)的亮度电平。

应该注意，通过综合在所拍摄图像的AF检测区域中的亮度或者在它附近区域中的亮度，并且综合用于一个或者多个图像的结果综合值，来获得在步骤S3和S4所检测的亮度电平。在本实施例中，使用从单镜头拍摄图像中获得的亮度值。

至于亮度电平的检测范围，如果AF辅助光的照射角是N°，拍摄图像的视角是M°，而AF辅助光的光轴偏移量是0°，且是可忽略的，则将在作为基准的视角中心附近N°的区域设置为用于亮度电平获取的区域。通过此设置，能够将在光-关-状态中的亮度电平与在光-开-状态(ILUMI_ON)中的亮度电平比较，而不用参考由AF辅助光所没有照射区域的亮度电平，即使在使用可变缩放透镜的情形中也是这样。

所检测的亮度电平可以根据亮度检测区域的面积(superficial)测量按每单位区域的亮度电平进行归一化(normalized)。这样做的理由是，如果在得到亮度电平所综合的值中，检测到没有用AF辅助光照射的区域，则检测亮度电平即使在照射光量相同的情况下，也会相对地增加或者减少。

在步骤S4中，根据在光-关-状态(ILUM_OFF)中的亮度电平和在光-开-状态(ILUMI_ON)中的亮度电平，按照下面的(1)至(4)，计算亮度电平比(ILUMI_RATIO)：

(1)在光-开-状态(ILUMI_ON)的亮度电平＞噪声电平(NOISE_LEVEL)的情形中

ILUMI_ON_RIV＝ILUMI_ON-NOISE_LEVEL

(2)在光-开-状态(ILUMI_ON)的亮度电平≤噪声电平(NOISE_LEVEL)的情形中，

ILUMI_ON_RIV＝0

(3)在ILUMI_ON_REV＞光-关-状态(ILUM_OFF)中的亮度电平的情形中，

ILUMI_RATIO＝{(ILUMI_ON-ILUMI_OFF)*100}/ILUMI_ON

(4)在ILUMI_ON_REV≤光-关-状态(ILUM_OFF)中的亮度电平的情形中，

ILUMI_RATIO＝0。

尽管可以简单地求出在光-开-状态的亮度电平和光-关-状态中的亮度电平之间的比值，但是，如果物体是在极端远的位置，或者如果物体反射系数低，则亮度电平变得越来越小，而且亮度电平比(ILUMI_RATIO)变得不稳定。因此，如果在光-开-状态(ILUMI_ON)的亮度电平有一个较小的值，并且被确定有噪声，则亮度电平比(ILUMI_RATIO)被均匀设置为0。通过这样做，即使在对于极远的物体或者反射系数低的物体达到自动聚焦的情形中，也能够实现亮的和稳定的AF辅助光照明。

根据所计算的亮度电平比(ILUMI_RATIO)确定按自动聚焦所要求的AF辅助光(ILUMI_LEVEL)的光发射量。例如，通过与阶跃阈值(th1、th2、th3、th4、th5：th1＞th2＞th3＞th4＞th5)的比较，求响应亮度电平比(ILUMI_RATIO)的AF辅助光(ILUMI_LEVEL)的光发射量，如下：

ILUMI_LEVEL＝6 th1≤ILUMI_RATIO

ILUMI_LEVEL＝5 th2≤ILUMI_RATIO＜th1

ILUMI_LEVEL＝4 th3≤ILUMI_RATIO＜th2

ILUMI_LEVEL＝3 th4≤ILUMI_RATIO＜th3

ILUMI_LEVEL＝2 th5≤ILUMI_RATIO＜th4

ILUMI_LEVEL＝1 ILUMI_RATIO＜th5.

注意，随着ILUMI_LEVEL增加，所发射的光的量减少，对于LUMI_LEVEL＝1，AF辅助光发射为最大值。

如果“光-关-状态(ILUMI_OFF)的亮度电平”≥不需要辅助光的充足亮度电平”，则将AF辅助光的光发射量设置为最小值的光发射量(这里，ILUMI_LEVEL＝6)，而不管光发射量的前述计算。

上述处理是用于这样一种状态，其中，成像环境是如此黑暗以致用户不能估计亮度，结果确定使用AF辅助光是必要的，但是，其中如果完成了步骤S2的自动曝光控制，则AF辅助光的发射是不必要的。即，在本数字静态照相机1的情形中，在部分按下快门释放按钮19之前对用户给出是否进行辅助光发射的预先警告。在做出此预先警告的情况下，即使AF辅助光的光发射是不必要的，作为步骤S2的曝光控制结果，也发射AF辅助光。在这种情况下，在发射AF辅助光的情况下的AF检测区域的亮度电平和在不发射AF辅助光的情况下的AF检测区域的亮度电平之间差是零的概率极高，以致上述计算技术导致ILUMI_RATIO＝0。在此情况下，不管亮度不需要AF辅助光而出现完全的光照明是可能的。执行本处理以防止在这种场合的完全光发射。

如果计算此光发射量(ILUMI_LEVEL)，则根据光发射量设置切换驱动光发射部件的PWM的电力的占宽(DUTY)如下：

DUTY＝MAX_DUTY/ILUMI_LEVEL

这里，MAX_DUTY是PWM输出的最大值占宽(发射最大值光量的光的占宽)。

就本数字静态照相机1而言，按如上所述控制AF辅助光的发射量，则能够用用于自动聚焦的光发射最佳值的量进行辅助光发射。例如，对于低反射系数的物体或者极端遥远的物体，可以发射足量的光，然而，对于具有高反射系数的物体或者极近的物体，则仅仅可以发射必要量的光，从而对AF时间最小化，并由此节约了电力。此外，能够将AF辅助光发射到远处。

尽管根据亮度电平比(ILUMI_RATIO)利用阶跃阈值在上述实施例中计算了光发射量(ILUMI_LEVEL)，这仅仅是说明性的，以致根据表示在AF辅助光的已发射的光量和亮度电平比之间的相关性的曲线或者直线近似，可以计算光发射量(ILUMI_LEVEL)，或者所发射光量(ILUMI_LEVEL)可以根据更详细描述的表来设置。尽管通过用于切换AF辅助光的电力的PWM占宽改变所发射光量，这也是说明性的，因为可以通过控制光发射部件或者通过控制电流改变所发射光量。

现在更详细地解释在步骤S8至S11用于控制聚焦透镜的聚焦位置的处理。

在步骤S8和S10，将在拍摄图像中提供的AF检测区域的对比度值检测为拍摄图像的聚焦度数。在AF检测区域中在例如综合图像边缘分量获得此对比度值。根据对比度值的幅度确定所拍摄图像的聚焦度数。在步骤S8所检测的、AF辅助光发射的时刻的对比度值用作在光-开-状态中的对比度值(CONT_ON)，而在步骤S10所检测的、AF辅助光没有发射时刻的对比度值用作在光-关-状态中的对比度值(CONT_OFF)。在除了AF辅助光再没有光的成像环境中，如果AF辅助光处于非发射状态，则物体变得非常黑暗，以致从所拍摄的图像不能检测边缘分量，并且因此，不能产生对比度信息。不过，在AF辅助光和外部光混合的成像环境中，用这样的外部光物体有确定的亮度，以致边缘分量是可检测的。

在步骤S11，用在AF辅助光的光-开-状态中的对比度值(CONT_ON)和在AF辅助光的光-关-状态中的对比度值(CONT_OFF)比较，以便估计在AF辅助光中的外部光混合的程度，用于计算聚焦透镜24的移动位置的校正量β。

现在解释β校正量的计算方法。

首先，用于AF辅助光的效果的α校正量自身对应通过归因于AF辅助光的波长特性的色差所导致的偏移。从而，α校正量是关于在发射AF辅助光所检测的聚焦位置所唯一确定的值。

另一方面，相对于AF辅助光的外部光的感应(influence)量(I)可以根据在AF辅助光的光-开-状态中的对比度值(CONT_ON)和在AF辅助光的光-关-状态中的对比度值(CONT_OFF)的比值计算如下：

感应量(I)＝(CONT_ON)/(CONT_OFF).

如果将外部光添加到AF辅助光，聚焦透镜24的β校正量可以根据α校正量和感应量(I)计算如下：

如果感应量(I)＞阈值th11

则β校正量是大的(α的100％)；

如果阈值th11≥感应量(I)＞阈值th12

则β校正量是中等的(α的50％)；以及

如果阈值th12≥感应量(I)

则β校正量是零(α的0％)。

在步骤S11，将聚焦透镜24的移动位置按等于这样估计的β校正量的一个量移动。这完成了自动聚焦操作。

对于按如上所述控制聚焦透镜24的聚焦位置的本数字静态照相机1而言，即使AF辅助光的频率响应在可见光范围的低波长一侧，或者如果将数字静态照相机1放置在外部光而不是AF辅助光的环境，则能够正确控制聚焦位置。

在如上所述的实施例中，利用阶跃阈值计算用于存在外部光影响情形的β校正量。不过，这仅仅是说明性的，以致利用表示在感应(I)的效果和β校正量之间的相关性的曲线或者直线近似或者利用更详细的表，可以计算β校正量。

产业上的可利用性

如上所述，对于根据本发明的图像拾取设备，根据与按在照射辅助光的状态中所检测的聚焦透镜的聚焦位置相关的信息和与按在没有照射辅助光的状态中所检测的聚焦透镜的聚焦位置相关的信息，控制聚焦透镜的聚焦位置，结果即使辅助光的频率响应处在例如可见光低频率一侧，或者如果数字静态照相机在除了辅助光外还存在外部光的光源的环境中，也能正确检测聚焦位置。

Claims

1.一种图像拾取设备，包括

辅助光照射单元，用于将光照射到所述物体上；以及

所述控制器使所述聚焦透镜移动到所述聚焦位置；

2.如权利要求1所述的图像拾取设备，其中，所述控制器根据由所述照相机拾取单元所拍摄的图像控制该聚焦透镜的移动位置。

3.如权利要求2所述的图像拾取设备，其中，所述控制器根据由所述照相机拾取单元所拍摄的图像的对比度控制该聚焦透镜的移动位置。

4.如权利要求1所述的图像拾取设备，其中，所述控制器根据由所述照相机拾取单元所拍摄的图像的亮度控制该辅助光的发射量。

5.如权利要求1所述的图像拾取设备，其中，所述辅助光照射单元的光发射部件是发光二极管、激光发射部件或者电灯泡的光。

6.如权利要求1所述的图像拾取设备，其中，所述辅助光照射单元的光发射部件是用于通过衍射光栅向所述物体发射激光的激光发射部件。