CN1971398B

CN1971398B - 成像设备和图像处理方法

Info

Publication number: CN1971398B
Application number: CN2006101463970A
Authority: CN
Inventors: 五反田芳治
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2026-11-13
Also published as: US7652714B2; JP2007142965A; KR20070053595A; CN1971398A; JP5013705B2; US20070116382A1; KR100799212B1

Abstract

提供了一种成像设备，即使随着聚焦透镜的移动，整个透镜系统的焦距改变，所述成像设备仍然能够保持恒定视角。所述成像设备包括图像传感器、聚焦透镜、透镜驱动器、图像产生器、放大倍数变化率获得单元以及尺寸改变器。图像传感器拍摄对象的快照，聚焦透镜聚焦于对象上。透镜驱动器把聚焦透镜驱动到针对所述对象的多个焦点上，并且图像产生器根据来自图像传感器的照片信号而产生图像。放大倍数变化率获得单元获得针对每个焦点的放大倍数变化率，使得在所述聚焦透镜的每个焦点上拍摄的每个图像的视角保持恒定。尺寸改变器根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸。

Description

成像设备和图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种成像设备和一种图像处理方法。

背景技术

在诸如静止照相机的成像设备中，存在一个问题，即，当通过透镜光学系统的聚焦透镜在非常长或短的距离上进行聚焦时，为了改变整个透镜系统的焦距，视角将发生改变。

在日本专利第2503442号中公开了一种能够解决这个问题、并且能够保持视角恒定的成像设备，它包括一个被附加到透镜光学系统的校正装置，不管聚焦透镜的焦点位置如何，它都能使整个透镜系统的焦距保持恒定。

然而，如同在日本专利第2503442号中所公开的那样，含有透镜的圆柱筒很大，并且在圆柱筒中被驱动的透镜的数目增加到这样的程度，使得需要更大的驱动转矩。因此，制造一种重量轻、体积小、能保持视角恒定的成像设备是困难的。

发明内容

本发明提供一种体积小、重量轻的成像设备和一种图像处理方法，当由于聚焦透镜的运动而使整个透镜系统的焦距发生改变时，它也能保持恒定的视角。

根据本发明的一个方面，提供了一种成像设备，包括：用于拍摄对象的图像传感器；聚焦于对象上的聚焦透镜；透镜驱动器，至少把聚焦透镜驱动到针对所述对象的多个焦点上；图像产生器，根据来自图像传感器的照片信号产生图像；放大倍数变化率获得单元，获得针对每个焦点的放大倍数变化率，使得在所述聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定；尺寸改变器，根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；以及输出单元，输出由尺寸改变器改变的尺寸改变图像。

所述成像设备获得放大倍数变化率以便输出尺寸已改变的图像。因此，由于放大倍数变化率被这样计算，使得不管聚焦透镜的焦点如何，使视角保持恒定，尺寸已经根据放大倍数变化率被改变的图像的视角保持恒定。

所述输出单元可以是显示单元，在屏幕上显示改变的图像。

根据本发明的另一个方面，提供了一种成像设备，包括：聚焦于对象上的聚焦透镜；透镜驱动器，至少把聚焦透镜驱动到针对所述对象的多个焦点上；图像产生器，根据来自图像传感器的照片信号产生图像；放大倍数变化率获得单元，获得针对每个焦点的放大倍数变化率，使得在所述聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定；尺寸改变器，根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；以及自动对焦控制器，提取尺寸改变器的尺寸改变图像输出的预定频率分量，并且自动确定所述聚焦透镜的焦点。

所述预定的频率分量可以是高频分量。

自动对焦控制器对每个焦点计算通过对在改变的图像的预定区域上形成的每个像素的高频分量求积分而获得的积分值，并且把对应于获得的积分值中的最大积分值的焦点确定为焦点。

根据本发明的另一个方面，提供了一种成像设备，包括：聚焦于对象上的聚焦透镜；透镜驱动器，至少把聚焦透镜驱动到针对所述对象的多个焦点上；图像产生器，根据来自图像传感器的照片信号产生图像；放大倍数变化率获得单元，获得针对每个焦点的放大倍数变化率，使得在所述聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定；尺寸改变器，根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；以及自动曝光控制器，提取尺寸改变器的尺寸改变图像输出的预定亮度分量，并且根据预定亮度分量，自动计算曝光量。

自动曝光控制器可以计算构成尺寸改变图像的所有像素的亮度值，积分计算的亮度值以计算积分值，并且确定曝光量，使得所述积分值保持恒定。

根据本发明的另一个方面，提供了一种图像显示方法，包括：为每个焦点获取一个放大倍数变化率，使得在聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定；所述聚焦透镜具有针对对象的多个焦点；根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；并且在屏幕上显示在改变尺寸过程中改变的图像。

根据本发明的另一个方面，提供了一种图像处理方法，包括：为每个焦点获取一个放大倍数变化率，使得在聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定，由此，所述聚焦透镜含有针对一个对象的多个焦点；根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；提取在改变尺寸过程中尺寸已改变的改变图像的预定频率分量，并确定聚焦透镜的焦点；并且将聚焦透镜驱动到所述焦点。

根据本发明的另一个方面，提供了一种图像处理方法，包括：为每个焦点获取一个放大倍数变化率，使得在聚焦透镜的每个焦点拍摄的每个图像的视角保持恒定，其中，所述聚焦透镜含有针对一个对象的多个焦点；根据所述放大倍数变化率来改变所述图像的尺寸；提取在改变尺寸过程中改变已改变的改变图像的预定亮度分量，并根据预定亮度分量来计算曝光量；并且根据所计算的曝光量，来控制快门速度和/或透镜的光圈。

根据本发明的另一个方面，可以用计算机可读介质来实现上述图像处理方法中的一种或多种，使得这些方法可以在计算机、成像设备或者本领域已知的其它电子装置上执行。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的示例性成像设备的简略方框图；

图2是根据本发明的一个实施例的调整尺寸缩小率的示例性表的视图；

图3是根据本发明的一个实施例的成像设备中的示例性图像显示方法的流程图；

图4是表示根据本发明的一个实施例的成像设备的示例性的调整尺寸处理的示意图；

图5是表示图像范围(或图像区域)和自动对焦(AF，automaticfocus)范围或自动对焦区域的示意图；

图6是表示示例性的自动对焦检测处理的示意图；

图7是表示根据本发明的一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图；

图8是表示根据本发明的另一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图；

图9是表示根据本发明的又一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图；

图10A和B是表示传统自动对焦检测处理的执行结果的一个实例的图形和视图；

图11A和B是表示根据本发明的一个实施例的示例性自动对焦检测处理的执行结果的一个实例的图形和视图；

图12表示根据本发明的另一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图。

具体实施方式

现在参照附图对本发明进行更充分的说明，在附图中，示出了本发明的示范性实施例。在附图中，相同的参考数字表示相同的元件，因此，对相同的元件将不进行重复的说明。

图1是根据本发明的一个实施例的示例性成像设备100的简略方框图。

参照图1，所述成像设备100包括：聚焦透镜101；图像传感器103；相关双采样放大器(CDSAMP，correlated double samplingamplifier)105；模拟/数字(A/D，analog/digital)转换器107；图像输入控制器109；调整尺寸处理器111或尺寸改变器；图像信号处理器113；压缩处理器115；编码器117；显示单元119；电动机驱动器121；定时发生器123；开关125；控制器127(它可以包括放大倍数变化率获得单元)；调整尺寸缩小率表129；自动对焦(AF)检测器131或自动对焦控制器；自动曝光(AE，automatic exposure)检测器133；存储器135；只读存储器(ROM，read-only memory)136；图像存储器137；记录介质控制器139；和记录介质141。

如图所示，图像输入控制器109、调整尺寸处理器111、图像信号处理器113、压缩处理器115、编码器117、控制器127、自动对焦检测器131、自动曝光检测器133、存储器135、只读存储器136、图像存储器137和记录介质控制器139可以被连接到总线。

聚焦透镜101是这样一种透镜，它按照预定的拍摄放大倍数聚焦于待拍摄的对象上，但是本发明的当前实施例不局限于此。

同样，聚焦透镜101可以包括多个聚焦透镜或其它类型的透镜(例如，聚焦透镜以外的透镜)。同样，虽然图像传感器103可以是电荷耦合器件(CCD，charge coupled device)或互补的金属氧化物半导体(CMOS，complementary metal oxide semiconductor)，但是，所述图像传感器不局限于此。

同样，待拍摄的对象通常可以是具有高频的诸如人、动物、物件和建筑物的对象。更详细地说，对象可以是垂直图形、头发或薄膜，但是所述对象不局限于此。

相关双采样放大器105去除图像传感器103的放大器噪声或复位噪声。相关双采样放大器105在相关双采样基础上进行工作，把增益添加到来自图像传感器103的照片信号，并且向模拟/数字转换器107输出图像信号。

图像信号处理器113将输入的红、绿、蓝图像信号(或图像数据)中的每一个转换为YC图像信号(或图像数据)，并且输出所述YC图像信号。同样，Y信号是亮度信号，C信号是色彩信号。在本实施例中的图像是静止图像和活动图像中的一种，但是所述图像不局限于1此。

压缩处理器115通过对输入图像信号进行编码，将输入信号转换为压缩图像，并且使用诸如联合图像专家组(JPEG，JointPhotographic Experts Group)的文件类型，来输出所述压缩图像。输出的压缩图像可以暂时地存储在存储器135中。

开关125可以通过从“断开”切换到“接通”以及反过来，作为成像设备100的快门来进行工作。同样，开关125可以是由使用所述成像设备100的用户启动的按钮(快门按钮)或杠杆，但是，所述开关125不局限于此。

控制器(或CPU)127用作运算处理单元和控制单元。控制器127可以控制和/或协调成像设备100的不同部分或部件(诸如图像传感器103、记录介质控制器139等)的操作。同样，控制器127可以驱动和执行各种程序，诸如被存储在例如只读存储器136的存储元件中的固件。处理子系统可以包括控制器127，与图像输入控制器109、调整尺寸处理器111、图像信号处理器113(例如，数字信号处理器)、压缩处理器115、编码器117、调整尺寸缩小率表129和记录介质控制器139中的一个或多个组合、协同工作和/或通信。

控制器127根据聚焦透镜101的焦点，读取被存储在调整尺寸缩小率表129中的调整尺寸缩小率或放大倍数变化率，并控制电动机驱动器121去驱动聚焦透镜101。

调整尺寸缩小率表129被存储在诸如存储器135或只读存储器136的存储元件中，但是，所述调整尺寸缩小率表129的存储器不局限于此。

存储器135是同步动态随机存取存储器(SDRAM，synchronousdynamic random access memory)，但是，所述如存储器135不局限于此。例如，存储器135可以是动态随机存取存储器(DRAM，dynamicrandom access memory)，静态随机存取存储器(SRAM，static randomaccess memory)，或者随机存取存储器(RAM，random accessmemory)。

图像存储器137是视频随机存取存储器(VRAM，video randomaccess memory)，并且，只要图像存储器137能够存储用于在屏幕上显示的屏幕信息，则任何存储元件都可以用作图像存储器137。

模拟/数字转换器107把输入的模拟图像信号转换为数字图像信号，并且通过图像输入控制器109，将所述数字图像信号暂时存储在存储器135中。

调整尺寸处理器111执行调整尺寸处理，改变(例如，缩小)存储在存储器135中的数字图像信号的图像的尺寸。由调整尺寸处理器111执行的调整尺寸处理将在下面加以说明。

在调整尺寸处理器111已经对数字图像信号进行调整尺寸处理之后，经过调整尺寸处理的信号被发送到图像信号处理器113，后者将所述数字图像信号从RGB图像信号转换为YC图像信号。所述YC图像信号可以暂时存储在存储器135中。

在通过显示单元119在屏幕上进行显示的过程中，存储在存储器135中的YC图像信号被发送到图像存储器137，存储在图像存储器137中的数字图像信号可以通过编码器117被转换为屏幕数据以便在屏幕上显示，并且屏幕数据可以被显示在显示单元119的屏幕上。

不管开关125的接通/断开操作如何，使用显示单元119显示图像都可以重复地和连续地进行。这就是说，当所述装置100运行于拍摄记录模式时，可以在显示单元119的屏幕上显示直接的图像(即，预览或类似取景器图像)。以此方式，对象被图像传感器103连续地拍摄，使得所述图像被调整尺寸处理器111调整尺寸，所述图像被图像信号处理器113处理，并且所述图像被连续地显示在屏幕上。用户可以察看被显示在显示单元119上的实况图像。

显示单元119作为成像设备100的一部分而被提供，但是显示单元119可以远离成像设备100，并且以有线或无线方式与其连接。

自动对焦检测器131对经过调整尺寸处理器111调整尺寸的图像进行自动对焦控制处理或自动对焦检测处理。类似地，自动曝光检测器133对经过调整尺寸处理器111调整尺寸的图像进行自动曝光控制处理或自动曝光检测处理。自动对焦检测器131和自动曝光检测器133的详细说明将在下面进行。

自动对焦检测器131和自动曝光检测器133分别在预定时间进行自动对焦检测处理和自动曝光检测处理，并且在进行自动对焦检测处理和自动曝光检测处理之后，显示单元119显示图像。

当在记录介质141上记录图像时，可以由压缩处理器115将存储在存储器135中的YC图像信号转换为诸如JPEG的文件类型。经过文件类型转换的数据可以被输入到记录介质控制器139，并且被记录在记录介质141上。

同样，记录介质141可以是诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，electrically erasable and programmable read onlymemory)的闪存，但是所述记录介质141不局限于此，并且可以是诸如数字通用盘—只读存储器(DVD-ROM)、CD-ROM的光盘，诸如硬盘的磁盘，以及本领域公知的其它存储介质。

图2是表示根据本发明的一个实施例的调整尺寸缩小率的示例性表的视图。参照图2，表129或数据结构将聚焦透镜的每个聚焦位置0-10(它表示聚焦透镜的焦点)与调整尺寸缩小率相关联。调整尺寸缩小率可以与聚焦透镜的每个位置的拍摄放大倍数间接成比例。

这样来计算调整尺寸缩小率，使得随着聚焦透镜移动到每一个位置，都能使视角保持恒定。

如表129所示，随着聚焦透镜的位置号的增加，拍摄放大倍数降低，但是不一定需要这样一种反比关系。虽然示出了11个焦点位置(即，0到10)，但是也可以提供更少或更多的位置。如同人们所能理解的那样，聚焦透镜最好是具有至少两个聚焦位置。

在一个实例中，聚焦透镜的位置数目可以是101，使得所述聚焦透镜被配置成移动到位置0-100。在另一个实例中，聚焦透镜的位置数目可以是刚好两(2)个位置，因此，所述聚焦透镜被配置成在位置0和1之间移动。

参照图2，根据聚焦透镜的焦点来确定调整尺寸缩小率，同时调整尺寸处理器111通过在调整尺寸缩小率的基础上调整图像的尺寸来执行调整尺寸处理。

调整尺寸缩小率表129是这样一份表，其中，针对聚焦透镜的每一个位置，来确定缩小图像尺寸(或图像范围)的调整尺寸缩小率，但是，所述调整尺寸缩小率表129不局限于此。例如，调整尺寸缩小率表129可以是调整尺寸放大率表，其中，针对聚焦透镜的每一个位置来确定调整尺寸放大率。

图3是根据本发明的一个实施例的成像设备100的示例性图像显示方法的流程图，并且图4是表示根据本发明的一个实施例的成像设备100的示例性调整尺寸处理的示意图。

参照图3，成像设备100执行图像输入处理(S301)。在图像输入处理过程中，光通过聚焦透镜101入射到图像传感器103上，使得图像传感器103产生照片信号，所述信号由相关双采样放大器105进行采样，后者将图像信号输出到模拟/数字转换器107。

当接收来自相关双采样放大器105的图像信号时，模拟/数字转换器107将图像信号从模拟转换为数字，并将数字图像信号输出到图像输入控制器109。图像输入控制器109将数字图像信号输入到存储器135，以便暂时地将数字图像信号存储在存储器135中。通过这样做，图像输入处理S301结束。

随后，调整尺寸处理器111通过图像输入控制器109来获取存储在存储器135中的数字图像信号，并且对数字图像信号的图像进行调整尺寸处理。

下面将参照图4来详细说明调整尺寸处理S303。参照图4上半部的并排图像比较(a)，图像401b的对象被表示为大于当图像传感器103拍摄所述对象时的图像401a的对象。这就是说，由于图像401a的聚焦透镜位置为10(图2)，而图像401b的聚焦透镜位置为0，所以图像401b中的对象的图像范围或图像尺寸大于图像401a中的对象的图像范围或图像尺寸。因此，对图像401a和401b来说，拍摄放大倍数是不同的。

参照图4B的下半部的并排图像比较(b)，图像401a对应于聚焦透镜位置为10的情形(图2)，使得由控制器127从调整尺寸缩小率表129获得的调整尺寸缩小率为1。如此，调整尺寸处理器111直接输出不包括图像信号的边缘的部分(虚线)。这就是说，调整尺寸处理器111输出在图像轮廓(虚线)以内的图像部分，上述轮廓表示图像范围。

参照图4B，图像401b对应于这样一种情况，其中，示于图2的聚焦透镜的位置为0，由控制器127从调整尺寸缩小率表129获得的调整尺寸缩小率为0.91，并且调整尺寸处理器111缩小并输出不包括图像信号的边缘的部分(虚线)。这就是说，调整尺寸处理器111对表示图像范围的图像轮廓(虚线)以内的图像部分进行调整尺寸处理(缩小0.91倍)，并输出所述图像部分。

这就是说，图像401b的对象中的图像范围被缩小的程度大于图像401a的对象中的图像范围被缩小的程度，使得这两个对象中的图像范围可以相同。

因此，当调整尺寸处理器111对在图4中并列的图像比较(b)所示的图像401a和401b进行调整尺寸时，为两个对象输出具有恒定视角的图像403，如图4的部分(c)所示。

当调整尺寸处理S303结束时，图像信号处理器113从存储器135中读取已经被调整尺寸处理器111调整尺寸的数字图像信号，并将由RGB图像信号组成的数字图像信号转换为由YC图像信号组成的图像信号(S305)。

此后，图像信号处理器113将向图像存储器137提供由YC图像信号组成的图像信号(S307)。

接着，编码器117对存储在图像存储器137中的图像信号进行编码，使得所述图像信号可以被显示在显示单元119的屏幕上，并向显示单元119输出已编码的图像信号(S309)。

显示单元119输出从编码器117发送的已编码的图像信号，从而在屏幕上显示图像或直接图像(S311)。

如上所述，成像设备100通过使用显示单元119，在屏幕上显示基于来自图像传感器103的照片信号而产生的连续的预览/类似取景器图像(前面称为直接图像)，由此在显示单元119上显示实况图像。而且，显示单元119通过显示捕获的静止图像，来响应开关125(对应于快门按钮)的用户启动。

在使用对应于聚焦透镜所在位置的调整尺寸缩小率对直接图像进行调整尺寸(S303)之后，显示所述直接图像。

因此，当在自动对焦操作期间聚焦透镜的位置改变时，调整尺寸缩小率根据为成像设备100提供的整个透镜系统的焦距的变化而变化，并且因此，直接图像的视角或放大倍数保持恒定。

同样，虽然在图3中没有示出，当成像设备100的开关125被改变到“接通”时，执行诸如自动对焦检测处理和自动曝光检测处理的拍照准备操作，并计算用于拍摄快照所需的聚焦透镜101的聚焦位置和适当的曝光量。当聚焦透镜101的聚焦位置被计算出来后，电动机驱动器121驱动聚焦透镜101到达聚焦位置。

同样，当图像传感器根据预定的曝光量执行曝光操作并且执行光电转换以输出照片信号时，所述照片信号被：1)转换为YC图像信号；2)被压缩为诸如JPEG的文件类型；以及3)在后继处理中，被记录为记录介质141中的图像。

同样，在图3所示的图像显示方法中，不管开关125的接通/断开状态如何，都可以在预定时间执行调整尺寸处理S303，使得此后可以进行拍摄准备操作(自动对焦检测处理和自动曝光检测处理)。

现在转到图5和图6。图5是表示图像范围(或图像区域)和自动对焦范围(或自动对焦区域)的示意图，图6是表示自动对焦检测处理的示意图。参照图5，当拍摄快照或者在屏幕上显示图像时，存在表示图像的范围的图像范围501和表示自动对焦检测范围的自动对焦范围503。同样，图像范围501可以被描述为图像轮廓或边界。

自动对焦检测处理是确定适当焦点，以便把用户所对准的对象聚焦于自动对焦范围503内的处理。虽然图5所示的自动对焦范围503被表示为位于图像范围501的中央部分，但是，可替代地，自动对焦范围503也可以位于图像范围501以内的任何位置。同样，虽然图5仅表示一个自动对焦范围503，但是在图像范围501中可以提供较少或较多的自动对焦范围(例如，多个自动对焦范围503)。

参照图6，在自动对焦检测处理过程中，根据聚焦透镜的每一个位置(例如，从位置“0”开始，并且继续到后继的各个位置)，为自动对焦范围503计算自动对焦估计值，以便基于多个已计算的自动对焦估计值中的最高自动对焦估计值，获得最佳焦点。

更详细地说，参照图6，所述自动对焦估计值在聚焦透镜的位置“3”附近具有最高值。这就是说，基于位于聚焦透镜的位置“3”附近的自动对焦估计值，获得了焦点，并且聚焦透镜101被改变到获得的焦点。同样，自动对焦估计值的计算将在下面加以说明。

图7和8是表示根据本发明的一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图，并且图9是表示根据本发明的另一个实施例的成像设备的示例性自动对焦检测处理的流程图。下面将参照图7至图9来说明由成像设备100进行的自动对焦检测处理。

参照图7，成像设备100执行图像输入处理S401。同样，由于图像输入处理S401基本上相同于上述图像输入处理S301，所以其详细说明从略。

当执行图像输入处理S401时，在成像设备100中由自动对焦检测器131来执行自动对焦检测处理(S405)。下面将参照图8更详细地说明自动对焦检测处理S405。

现在参照图8，在自动对焦检测处理S405过程中，成像设备100执行步骤S501-S507。在步骤S501中，控制器127控制电动机驱动器121将聚焦透镜驱动到初始位置。所述初始位置可以是图2所示的聚焦透镜的位置“0”，但是初始位置不局限于此。

在步骤S501之后，在步骤503中，成像设备100执行自动对焦搜索处理。下面将参照图9来详细说明自动对焦搜索处理S503。

现在参照图9，在自动对焦搜索处理S503过程中，成像设备100执行步骤S601-S607。在步骤S601中，聚焦透镜101被驱动到聚焦透镜的下一个位置。在实例中，当聚焦透镜101不在初始位置上时(S501，图8)，将不执行操作S601，而是可以执行下一个操作(S603)。

当聚焦透镜101的驱动结束时，控制器127获取聚焦透镜101所在的位置。

控制器127查找调整尺寸缩小率表129(图2)，根据已获取的聚焦透镜的位置来获得对应于已获取的位置的调整尺寸缩小率，并且将已获得的调整尺寸缩小率输出/设置到调整尺寸处理器111(S603)。

接着，调整尺寸处理器111根据由控制器127设置的调整尺寸缩小率，对存储在存储器135中的图像执行调整尺寸处理(S604)。同样，调整尺寸处理器111按照调整尺寸缩小率缩小图像范围或图像尺寸，但是，所述调整尺寸处理器111不局限于此。

同样，由于调整尺寸处理S604基本上类似于上述的调整尺寸处理S303，所以为了简洁起见，将不再重复进行详细说明。

当由调整尺寸处理器111进行的调整尺寸处理(S604)结束时，自动对焦检测器131在已调整尺寸的图像信号的基础上获得自动对焦估计值(S605)。

在获得自动对焦估计值的过程(S605)中，在由调整尺寸处理器111减小的图像信号的基础上获得针对预定区域(图5的自动对焦范围503)的自动对焦估计值。

同样，通过从图像信号中提取自动对焦范围的高频分量，确定、计算或者获得所述自动对焦估计值，并且在构成自动对焦范围503的所有像素上积分已提取的高频分量。

当自动对焦检测器131获得自动对焦估计值(S605)时，在步骤S607中，控制器127确定自动对焦搜索处理S503是否结束。

在一个实施例中，当为聚焦透镜的所有位置(例如，从初始位置到结束位置)获得自动对焦估计值时，如果获得的自动对焦估计值继续连续地减少许多倍，则控制器127在获得所有位置的自动对焦估计值之前，提前确定自动对焦搜索处理S503已经结束，从而更快地执行自动对焦搜索处理S503。

同样，由控制器127提供聚焦透镜的每一个位置的自动对焦估计值，并存储到存储器135中。

现在回到图8，当自动对焦搜索处理S503结束时，成像设备100根据对应于存储在存储器135中的自动对焦估计值的最高自动对焦估计值的聚焦透镜的位置，来计算由自动对焦范围503表示的焦点(S505)，并且驱动聚焦透镜101到达所述焦点(S507)。通过这样做，自动对焦检测处理结束。

根据上述自动对焦检测处理，可以避免当拍摄放大倍数相同并且对象相同时可能产生的伪峰值。这就是说，可以避免自动对焦检测处理的误操作。而且，当对象为垂直图形、头发或薄膜时，自动对焦检测处理表现出特别优异的性能，但是，所述对象不局限于此。伪峰值将在下面加以说明。

图11A和11B是表示根据本发明的自动对焦检测处理的自动对焦估计值中的跃变实例的图形和视图。为了与图11A和图11B进行比较，图10A和10B是表示传统自动对焦检测处理的自动对焦估计值中的跃变实例的图形和视图。

首先参照图10A，依赖于聚焦透镜的运动并且向成像设备提供的整个透镜系统的焦距改变，传统自动对焦检测处理的自动对焦估计值的跃变在聚焦透镜水平轴的位置“1”和位置“6”之间有一个峰值，并在聚焦透镜的水平轴的位置“11”和位置“21”之间有另一个峰值。垂直轴表示自动对焦估计值。

与聚焦透镜101在位置“11”和位置“16”之间的范围的拍摄放大倍数相比，聚焦透镜101在位置“1”和位置“6”之间的范围的拍摄放大倍数相对较低。因此，如图10B所示，作为对象拍摄的黑白垂直图形的密度是高的。这就是说，图像信号的频率是高的。

因此，当聚焦透镜101在位置“1”和位置“6”之间移动时，产生图像信号的频率变化(高和低)，同时，自动对焦估计值随着频率的改变而改变，从而产生伪峰值。

产生两个峰值，并且，由于产生的伪峰值，聚焦透镜101的拍摄放大倍数根据聚焦透镜的位置而不同。在传统自动对焦检测处理中存在一个问题，即，由于伪峰值的产生，对应于伪峰值的聚焦透镜的位置将被错误地确定为适当的焦点。

参照图11A，通过根据本发明的自动对焦检测处理产生的自动对焦估计值中的跃变在聚焦透镜的水平轴上的位置“11”和位置“21”之间只有一个峰值。垂直轴表示自动对焦估计值。

如图11A所示，只有一个峰值存在的原因在于，当执行自动对焦检测处理时，图像根据聚焦透镜的位置而被调整尺寸，也就是被缩小，使得对于被聚焦于聚焦透镜的任何位置的图像，视角保持恒定，如图11B所示。同样，对于被聚焦于聚焦透镜的任何位置的图像信号的频率来说，视角保持恒定。

通过以上的说明并且根据本发明的自动对焦检测处理，常规技术的有问题的伪峰值的产生将得以避免，并且因此，焦点可能被错误地确定的可能性也将得以避免。

图12是表示根据本发明的另一个实施例的成像设备的自动对焦检测处理的流程图。参照图12，成像设备100执行图像输入处理S701。同样，由于图像输入处理S701基本上类似于图像输入处理S301，为了简洁起见，将不再重复进行详细说明。

当执行图像输入处理S701时，成像设备100使用自动曝光检测器133来进行自动曝光检测处理S705。下面将更详细地说明自动曝光检测处理S705。

与上述自动对焦检测处理S405类似，基于在聚焦透镜的各个位置之一拍摄的图像信号和调整尺寸处理来计算构成图像的所有像素的亮度值Y，上述图像信号可以是RGB数据。使用下列方程式1来计算亮度值：

Y＝0.299R+0.587G+0.114B

当为构成图像的所有像素确定亮度值时，自动曝光检测器133可以在所述图像的整个范围内积分各个像素亮度值Y。

控制器127控制光圈和电子快门速度，使得亮度值Y的积分值保持恒定。

正如人们所能理解的那样，可以使用硬件和软件来执行上述处理。当使用软件来执行上述处理时，含有所述软件的程序将被安装在诸如通用计算机和微型计算机的信息处理装置中，并且所述信息处理装置将作为成像设备100工作。

所述程序可以被记录在计算机可读介质(诸如硬盘、只读存储器或者本领域公知的其它装置)中，以便由计算机或其它电子装置来执行。

同样，所述程序可以暂时地或永久性地记录(存储)在可拆卸记录介质(诸如软盘、紧凑光盘(CD-ROM)、磁光盘(MO)、数字通用盘(DVD)，磁盘和硬盘驱动器(HDD，hard disk drive))上。可拆卸记录介质可以作为所谓的软件包来提供。

同样，除了把程序从可拆卸记录介质安装到计算机以外，还可以借助于用于数字卫星广播的人造卫星，以无线方式把程序从下载站点发送到所述计算机，或者可以通过诸如局域网(LAN，local areanetwork)的有线电路和诸如因特网的网络，把程序发送到所述计算机。所述计算机可以接收所发送的程序，并且将所接收的程序安装在内置的存储器135中。

被实现为允许计算机去执行各种处理过程的程序的各种操作不一定需要去执行根据时间序列的处理，并且所述各种操作可以并行或单独地执行(例如，可以通过并行处理或者由一个对象进行处理来执行所述各种操作)。

同样，可以由一台计算机来执行所述程序，也可以将所述程序分布于多台计算机并且以分布方式执行。

在以上的说明中，提供给成像设备100的各部分都是硬件，但是本发明不局限于此。例如，调整尺寸处理器111、图像信号处理器113、压缩处理器115、编码器117、自动对焦检测器131和自动曝光检测器133至少其中之一可以是由多个模块或组件组成的程序。

如上所述，根据本发明，有可能通过成像设备来使所拍摄的图像保持恒定的视角，并且实现小型、轻便和小巧的成像设备，以取代使用大尺寸透镜来保持恒定的视角。

本发明的各个方面可以应用于数字静止照相机、数字视频摄像机、具有快照功能的蜂窝电话，以及具有快照功能的便携式终端。

在参照示例性的实施例具体地展示和描述本发明的同时，本领域的技术人员应当理解，在不离开由下列权利要求书所规定的本发明的精神实质和范围的前提下，可以对其中的形式和细节作出各种各样的更改。

Claims

1.一种成像设备，包括：

聚焦于对象上的聚焦透镜；

图像传感器，从聚焦透镜接收从对象反射的聚焦光，所述图像传感器将聚焦光转换为图像信号，以便再现所述对象的图像；

透镜驱动器，把聚焦透镜移动到多个焦点；以及

与透镜驱动器和图像传感器通信的处理器子系统，所述处理器子系统包括放大倍数改变单元，获得针对多个焦点中的每一个的放大倍数变化率，以及尺寸改变器单元，根据所述放大倍数变化率来改变所述对象的图像的尺寸；

其中，所述处理器子系统对于在聚焦透镜的每一个焦点拍摄的所述对象的每个图像，保持视角恒定；以及

其中，所述处理器子系统还包括自动对焦模块，提取从尺寸改变器输出的尺寸改变的图像的预定频率分量，并且根据所述预定频率分量来确定所述聚焦透镜的最佳焦点。

2.如权利要求1所述的成像设备，还包括输出单元，输出由尺寸改变器提供的尺寸改变的图像。

3.如权利要求2所述的成像设备，其中，所述输出单元是显示屏幕，显示尺寸改变的图像。

4.如权利要求1所述的成像设备，其中，所述预定频率分量是图像信号的高频分量。

5.如权利要求4所述的成像设备，其中，所述自动对焦模块还包括存储器，所述自动对焦模块将有关多个焦点的多个高频分量存储在所述存储器中，并且其中，所述处理器子系统根据多个高频分量中的最高高频分量来确定最佳焦点。

6.如权利要求1所述的成像设备，还包括自动曝光控制器，提取从尺寸改变器输出的尺寸改变的图像的预定亮度分量，所述自动曝光控制器根据预定亮度分量来自动地计算曝光量。

7.如权利要求6所述的成像设备，其中，所述自动曝光控制器计算构成尺寸改变的图像的所有像素的亮度值，积分计算的亮度值以计算积分值，并且确定曝光量使得所述积分值保持恒定。

8.一种数码相机，包括：

聚焦模块，包括聚焦透镜和透镜驱动器，所述透镜驱动器沿着多个位置移动聚焦透镜以便聚焦对象；

图像传感器，从聚焦透镜接收从对象反射的聚焦光，所述图像传感器将聚焦光转换为图像信号，以便再现所述对象的图像；以及

其中，所述处理器子系统对于在多个位置的每一个位置拍摄的对象的每个图像，保持视角恒定；以及

其中，所述处理器子系统还包括自动对焦模块，它通过在多个位置的每一个位置提取从尺寸改变器输出的尺寸改变图像的预定频率分量，并且比较在多个位置中每一个位置的所述预定频率分量，来确定聚焦透镜的最佳位置。

9.如权利要求8所述的数码相机，其中，所述预定频率分量是所述图像信号的高频分量。

10.如权利要求9所述的数码相机，其中，所述自动对焦模块还包括存储器，所述自动对焦模块把有关多个位置的多个高频分量存储在所述存储器中，并且其中，所述处理器子系统根据多个高频分量的最高高频分量来确定最佳位置。

11.如权利要求8所述的数码相机，还包括自动曝光控制器，提取从尺寸改变器输出的尺寸改变的图像的预定亮度分量，所述自动曝光控制器根据预定亮度分量来自动地计算曝光量。

12.如权利要求11所述的数码相机，其中，所述自动曝光控制器计算构成尺寸改变的图像的所有像素的亮度值，积分计算的亮度值以计算积分值，并且确定曝光量，使得所述积分值保持恒定。

13.一种用于包括具有多个焦点的聚焦透镜的成像设备的图像处理方法，所述方法包括：

为多个焦点的每一个获得放大倍数变化率，使得对于在多个焦点的每一个拍摄的每个图像，视角保持恒定；

接收有关对象的已捕获图像的图像信号；

根据放大倍数变化率来改变捕获的图像的尺寸；以及

提取从所述改变步骤得到的尺寸改变的图像的预定频率分量，并且根据所述预定频率分量来确定聚焦透镜的最佳焦点。

14.如权利要求13所述方法，还包括：

提取从所述改变步骤得到的尺寸改变的图像的预定亮度分量；

根据来自所述提取步骤的预定亮度分量来计算曝光量；以及

相对于从所述计算步骤得到的曝光量，控制快门速度和光圈的至少之一。

15.如权利要求14所述方法，其中，所述提取步骤包括：

为尺寸改变的图像的多个像素计算多个亮度值；以及

确定多个亮度值的最高亮度值。

16.如权利要求15所述方法，还包括：

限定一个调整尺寸的捕获的图像的自动对焦区域，它包括多个像素的像素子集；以及

积分有关所述像素子集的亮度值。

17.如权利要求13所述方法，其中，所述改变步骤包括：

确定多个焦点中的哪一个被用来获得捕获的图像；

根据从所述确定步骤得到的焦点，确定捕获的图像的放大倍数；以及

通过所述放大倍数的倒数来调整捕获的图像的尺寸。