ES2199728T3 - Aparato autofoco. - Google Patents
Aparato autofoco.Info
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Abstract
Aparato de autofoco para una cámara digital que comprende: un sistema (101) de lentes que incluye una lente de foco (101a); un dispositivo (103) de captación de imágenes para convertir la luz de un sujeto en una señal eléctrica y para dar salida a la señal eléctrica como datos de imágenes; una unidad (106) de conversión A/D para convertir los datos de la imagen en una señal digital de la imagen; un procesador (107) para dividir la señal digital de la imagen en una señal de diferencia de color y una señal de luminancia (Y); una unidad (107) de evaluación del AF que da salida a un valor de evaluación del AF; una unidad (121) de muestreo para muestrear el valor de evaluación del AF obtenido por dicha unidad de evaluación del AF mientras se desplaza una posición de la lente de foco y para detectar una posición de enfoque sobre la base del valor de evaluación del AF muestreado; presentando además el aparato de autofoco: un primer modo de desplazamiento de la lente de foco (101a) con un intervalode pasos de precisión de manera que se muestrea un valor de evaluación del AF, para detectar una posición de enfoque sobre la base de un valor de evaluación del AF de muestreo; y un segundo modo de desplazamiento de la lente de foco (101a) con un intervalo de pasos de aproximación de manera que se muestrea un valor de evaluación del AF, para detectar una posición de enfoque aproximada sobre la base del valor de evaluación del AF de muestreo, y seguidamente, desplazar la lente de foco (101a) con un intervalo de pasos de precisión de manera que se muestrea un valor de evaluación del AF en las zonas cercanas a la posición de enfoque aproximada, para detectar una posición de enfoque sobre la base del valor de evaluación del AF de muestreo, siendo capaz el aparato de autofoco de seleccionar el primer modo y el segundo modo, en donde la unidad (107) de evaluación del AF da salida al valor de evaluación del AF sobre la base de una componente de alta frecuencia de dicha señal de luminancia (Y), yen donde dicho aparato de autofoco selecciona automáticamente el primer modo y el segundo modo según la distancia focal.
Description
Aparato autofoco.
La presente invención se refiere a un aparato de
autofoco, que se utiliza para una cámara digital, una videocámara
digital.
En un aparato de autofoco de una cámara digital,
se utiliza una componente de alta frecuencia de una señal de vídeo
(de imagen) de un dispositivo de captación de imágenes para una
evaluación del control focal. El aparato de autofoco presenta las
siguientes características destacables; en concreto, no hay
prácticamente paralaje, y en el caso de que la profundidad de
campo sea escasa y un sujeto (objeto) esté alejado de la cámara, es
posible enfocar el mismo con precisión. Además, el aparato de
autofoco no requiere ningún sensor específico de autofoco, y posee
un mecanismo muy sencillo. Por otra parte, en el aparato de
autofoco de una cámara digital, para aprovechar mejor la
oportunidad de tomar una fotografía, se ha propuesto una técnica de
acortamiento del tiempo de ejecución del AF.
Por ejemplo, una cámara de autofoco dada a
conocer en la solicitud de patente japonesa n.º
1-206164 (No. Publ. 3-070273)
detecta un nivel de una componente de banda alta de una señal de
vídeo obtenida a partir de un dispositivo de captación de imágenes
como un valor de evaluación del foco cada periodo de tiempo
predeterminado, y de este modo, realiza una operación de autofoco.
Dicha cámara de autofoco incluye: medios de búsqueda; medios de
interpolación; y medios de discriminación de los valores de
evaluación del foco. Más específicamente, los medios de búsqueda
desplazan (mueven) una lente de foco en un paso de aproximación
relativa desde el infinito de la distancia del sujeto hasta un
punto de enfoque más próximo, y de este modo, obtienen un valor de
evaluación del foco para cada paso. Los medios de interpolación
realizan una interpolación entre un primer valor máximo de
evaluación del foco obtenido por los medios de búsqueda y un valor
mutuamente adyacente de evaluación del foco existente cerca del
primer valor máximo de evaluación del foco, y a continuación,
generan un valor de evaluación del foco de interpolación. Los
medios de discriminación de evaluación del foco discriminan un
segundo valor máximo de evaluación del foco a partir del valor de
evaluación del foco de interpolación obtenido por los medios de
interpolación.
Por otra parte, una cámara de autofoco dada a
conocer en la publicación de la solicitud de patente japonesa n.º
3-068280 detecta un nivel de una componente de banda
alta de una señal de vídeo obtenida a partir de un dispositivo de
captación de imágenes como un valor de evaluación del foco cada
periodo de tiempo predeterminado, y de este modo, realiza una
operación de autofoco. Dicha cámara de autofoco incluye: unos
primeros medios de búsqueda; y unos segundos medios de búsqueda. Más
específicamente, los primeros medios de búsqueda desplazan (mueven)
una lente de foco en un paso de aproximación relativa desde el
infinito de la distancia del sujeto hasta un punto de enfoque más
cercano, y de este modo, obtienen un valor de evaluación del foco
para cada paso. Los segundos medios de búsqueda desplazan (mueven)
la lente de foco hasta las proximidades de la distancia del sujeto
correspondiente a un primer valor máximo de evaluación del foco
obtenido por los primeros medios de búsqueda, y seguidamente,
desplazan la lente de foco en un paso de precisión en las
proximidades de la distancia del sujeto, y de este modo, obtienen un
segundo valor máximo de evaluación del foco a partir de un valor de
evaluación del foco para cada paso de precisión.
No obstante, las cámaras de autofoco mencionadas
anteriormente dadas a conocer en la solicitud de patente japonesa
n.º 1-206164 y la publicación de solicitud de
patente japonesa n.º 3-068280 presentan un problema
consistente en que el tiempo de ejecución del AF se alarga
dependiendo de las condiciones. La siguiente es una descripción de
la causa del problema.
Habitualmente, en el AF de una cámara
electrónica, en primer lugar, una lente de foco se desplaza hasta
el infinito, y seguidamente, se muestrea un valor de evaluación del
AF mientras se acciona la lente de foco hasta un lado cercano, y de
este modo, se obtiene un pico del valor de evaluación del AF. En
este caso, cuando se utilizan los métodos dados a conocer en la
solicitud publicada de patente japonesa n.º 1- 206141 y
3-204973 con respecto a un sujeto próximo al
infinito, para obtener el pico 1 del valor de evaluación del foco
de AF de un paso de aproximación relativa, la lente de foco se
acciona hacia el lado próximo con respecto a una posición de
enfoque, y seguidamente, se muestrea un valor de evaluación de AF
en un paso de precisión. Además, la lente de foco se acciona hacia
el lado correspondiente al infinito con respecto al pico 1, y
seguidamente, se obtiene un pico 2 del valor de evaluación del AF.
Por este motivo, la lente de foco se acciona hacia el lado próximo
con respecto a la posición de enfoque de manera que se obtiene la
posición de enfoque, y seguidamente, la lente de foco se acciona
hacia la posición de enfoque.
Por otra parte, cuando se utilizan los métodos
dados a conocer en las anteriormente mencionadas solicitud de
patente japonesa n.º 1-206164 con respecto a un
sujeto próximo al infinito, se muestrea el valor de evaluación del
AF a partir de una posición del foco de infinito; sin embargo, en
el muestreo en dos tiempos del valor de evaluación del AF de un
paso de aproximación relativa y un paso de precisión, como en una
operación de lente de foco, existen muchas operaciones de retorno
para el muestreo del valor de evaluación del AF del paso de
precisión. Tal como se observa a partir de la descripción anterior,
según la técnica dada a conocer en las solicitudes de patente
japonesa mencionadas anteriormente, el tiempo de ejecución del AF no
siempre se acorta.
Habitualmente, para obtener un pico, se requieren
por lo menos tres valores de evaluación del AF de muestreo; por
este motivo, en los muestreos anteriormente mencionados de
evaluación del AF de dos tiempos, se requieren por lo menos seis
valores de evaluación del AF de muestreo. En el caso en el que se
obtenga una posición de enfoque, en muestreos del valor de
evaluación del AF de seis tiempos o menos, el tiempo de ejecución
del AF no se puede acortar ni siquiera si no existe ninguno de los
factores descritos anteriormente.
En general, no se realiza una detección del pico
a partir de tres valores de evaluación del AF de muestreo ya que
existe ruido, un seudopico o similares. Por otra parte, cuando el
número de los muestreos de los valores de evaluación del AF
requeridos para detectar un pico aumenta mucho, existen muchos casos
en los que el tiempo de ejecución del AF no se acorta.
El documento US 5,767,989 da a conocer un aparato
de captación de imágenes para explorar una película negativa o
diapositivas de película, por ejemplo, en una fotoimpresora. Se
describe una disposición a modo de cámara de una unidad de lente
fijada a un armazón óptico y de una sección externa de control. La
operación de autoenfoque se realiza sobre la base de datos de
imágenes pero no sobre la base de una componente de alta frecuencia
de una señal de luminancia.
El documento EP 0 401 859 A2 describe un sistema
de ajuste automático del foco en donde se dispone un circuito de
control de manera que divide un recorrido de movimiento del
dispositivo de enfoque entre una primera área y una segunda área,
que se fija en el lado más próximo de la distancia de enfoque de la
primera área para hacer que el dispositivo de enfoque se pueda
mover dentro de la primera área en un primer modo de enfoque y para
hacer que se pueda mover dentro tanto de la primera como de la
segunda área en un segundo modo de enfoque.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un aparato de autofoco para una cámara digital, que
acorta el tiempo de accionamiento de una lente de foco hacia una
posición de enfoque de manera que se consigue una reducción del
tiempo de ejecución del AF.
Este problema se resuelve por medio de un aparato
de autofoco para una cámara digital con las características según
la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes tienen como
contenido otras realizaciones ventajosas.
A partir de la siguiente descripción en
referencia a los dibujos adjuntos se llegarán a comprender otros
objetivos y características de esta invención.
La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
una construcción de una cámara digital según una realización de la
presente invención;
la Figura 2 es un diagrama de un circuito que
muestra cada uno de los accionadores de motores de impulsos
mostrados en la Figura 1;
la Figura 3 es una vista para explicar un valor
lógico de cada uno de los accionadores de los motores de impulsos de
la Figura 2;
la Figura 4 es una vista para explicar el
concepto del funcionamiento de cada uno de los accionadores de los
motores de impulsos de la Figura 2;
la Figura 5 es una gráfica que muestra una
relación entre cada posición (de zoom) de la distancia focal y un
impulso de accionamiento del motor de impulsos para accionar una
lente de foco en cada distancia de la cámara al sujeto;
la Figura 6 es una vista que muestra una relación
entre el número de impulsos de accionamiento del motor de impulsos
para accionar una lente de foco y 1 paso de AF;
la Figura 7 es una vista que muestra una relación
entre un valor de evaluación del AF y un pico de enfoque;
la Figura 8 es una vista para explicar un ajuste
de aproximación y un ajuste de precisión;
la Figura 9 es una vista que muestra un ejemplo
de una relación entre una distancia L de la cámara al sujeto, un
número de paso del AF y un tiempo de muestreo del AF en cada
posición de zoom;
las Figuras 10A y 10B son vistas para explicar el
concepto de muestreo de un área normal y un área de macro;
la Figura 11 es una vista que muestra un ejemplo
de configuración del ajuste de aproximación/ajuste no aproximado en
cada posición de zoom y cada distancia de la cámara al sujeto (área
normal, área de macro, área de super-macro) en el
caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada sea 1800 X
1200 pixels;
la Figura 12 es una vista que muestra un ejemplo
de configuración del ajuste de aproximación/ajuste no aproximado en
cada posición de zoom y cada distancia de la cámara al sujeto (área
normal, área de macro, área de super-macro) en el
caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada sea 900 X
600;
la Figura 13 es un diagrama de tiempos
correspondiente al caso en el que un ajuste de aproximación se
realiza en un área de macro y un área normal en el caso en el que
la relación de aspecto de pixels fijada sea 1800 X 1200 pixels;
la Figura 14 es un diagrama de tiempos
correspondiente al caso en el que un ajuste de aproximación se
realiza en un área de macro y un ajuste no aproximado se realiza en
un área normal en el caso en el que la relación de aspecto de pixels
fijada sea 1800 X 1200 pixels;
la Figura 15 es un diagrama de tiempos
correspondiente al caso en el que un ajuste de aproximación se
realiza en un área de macro y un área normal en el caso en el que
la relación de aspecto de pixels fijada sea 900 X 600 pixels; y
la Figura 16 es un diagrama de tiempos
correspondiente al caso en el que un ajuste de aproximación se
realiza en un área de macro y un ajuste no aproximado se realiza en
un área normal en el caso en el que la relación de aspecto de pixels
fijada sea 900 X 600 pixels.
A continuación se describirá detalladamente una
realización preferida de un aparato de autofoco según la presente
invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista que muestra una
construcción de una cámara digital a la cual se aplica un aparato
de autofoco según esta realización. En la Figura 1, un numeral de
referencia 100 indica una cámara digital. La cámara digital 100
incluye un sistema 101 de lentes, un mecanismo 102 que incluye un
diafragma (apertura), un obturador mecánico y similares, un CCD 103,
un circuito CDS 104, un amplificador 105 de ganancia variable
(amplificador ACG), un conversor A/D 106, un IPP 107, un DCT 108,
un codificador 109, un MCC 110, una DRAM 111, una interfaz 112 de
tarjetas de PC, una CPU 121, una sección 122 de visualización, una
sección 123 de control, una sección SG 126 (de generación de
señales de control), un dispositivo estroboscópico 127, una batería
128, un convertidor DC-DC 129, una EEPROM 130, un
accionador 131 de motores de impulsos, un motor 132 de impulsos 132,
un accionador 133 de motores de impulsos, un motor 134 de impulsos,
un accionador 135 de motores de impulsos, y un motor 136 de
impulsos. En la Figura 1, la referencia BUS indica un bus. Por otra
parte, la cámara digital es conectable con una tarjeta extraíble
150 de PC a través de la interfaz 112 de tarjetas de PC.
Una unidad de lentes está compuesta por el
sistema 101 de lentes y el mecanismo 102 que incluye el diafragma,
un obturador mecánico y similares. El sistema 101 de lentes
comprende una lente de foco variable (vari-focal), y
está compuesto por una lente 101a de foco y una lente 101b de
zoom.
El accionador 131 de motores de impulsos acciona
el motor 132 de impulsos según una señal de control suministrada
desde la CPU 121 de manera que desplaza (mueve) la lente 101a de
foco en una dirección del eje óptico. El accionador 133 de motores
de impulsos acciona el motor 134 de impulsos según una señal de
control suministrada desde la CPU 121 de manera que desplaza (mueve)
la lente 101b de zoom en una dirección del eje óptico. El
accionador 135 de motores de impulsos acciona el diafragma
(apertura) y el obturador mecánico según una señal de control
suministrada desde la CPU 121.
El CCD (Dispositivo Acoplado por Carga) 103
convierte en una señal eléctrica (datos analógicos de imágenes) un
vídeo (imagen) introducido a través de la unidad de lentes. El
circuito CDS 104 (Muestreo Doble con Correlación) es un circuito
para reducir un ruido con respecto a un dispositivo de captación de
imágenes de tipo CCD.
El amplificador AGC 105 corrige un nivel de la
señal de muestreo doble con correlación del CDS 104. En este caso,
la CPU 121 fija una ganancia del amplificador AGC 105 cuando en el
amplificador AGC 105 se fijan unos datos de fijación (voltaje de
control) a través del conversor D/A incorporado en la CPU 121.
Además, el conversor A/D 106 convierte en unos datos digitales de
imágenes los datos analógicos de imágenes del CCD 103 introducidos
a través del amplificador AGC 105. Más específicamente, una señal de
salida del CCD 103 es convertida en una señal digital por el
conversor A/D 106 a través del circuito CDS 104 y el amplificador
AGC 105 a una frecuencia óptima de muestreo (por ejemplo, un
múltiplo entero de la frecuencia subportadora de la señal
NTSC).
El IPP (Preprocesador de Imágenes) 107 que es un
procesador de señales digitales, el DCT (Transformador Discreto de
Coseno) 108 y el codificador 109 (Codificador/Descodificador
Huffman), divide los datos digitales de imágenes introducidos desde
el conversor A/D 106 en una señal de diferencia de color (Cb, Cr) y
una señal de luminancia (Y), y a continuación, ejecuta los
procesados de los datos correspondientes a diversos procesados, la
corrección y la compresión/extensión de las imágenes. Además, el
anterior IPP (Preprocesador de Imágenes) 107 extrae una componente
de alta frecuencia de la señal de luminancia (Y) de los datos
introducidos de las imágenes, y a continuación, calcula un valor de
evaluación del AE de manera que le da salida hacia la CPU 121.
Adicionalmente, el IPP 107 genera una señal de vídeo sobre la base
de la señal de diferencia de color (Cb, Cr) y la señal de luminancia
(Y), y a continuación, da salida a la señal de vídeo hacia la
sección 122 de visualización. El anterior DCT 108 y el codificador
(Codificador/Descodificador Huffman) ejecuta una transformación
ortogonal que es un proceso de compresión/ampliación (extensión) de
imágenes conformado para el JPEG, y ejecuta una
codificación/descodificación Huffman que es un proceso de
compresión/ampliación de imágenes conformado para el JPEG.
El MCC (Controlador de Tarjetas de Memoria) 110
almacena temporalmente la imagen comprimida, y a continuación,
ejecuta la grabación en la tarjeta 150 de PC o la lectura de la
tarjeta 150 de PC a través de la interfaz 112 de tarjetas de PC.
La CPU 121 utiliza una RAM como área de trabajo
según un programa almacenado en la ROM, y a continuación, controla
todas las operaciones internas de la anterior cámara digital según
una instrucción de la sección 123 de control, o una instrucción
externa de funcionamiento de un control remoto (no mostrado) o un
elemento similar. Más específicamente, la CPU 121 ejecuta los
siguientes controles para una operación de filmación, una operación
de AF, una operación de exposición automática (AE), una operación
de ajuste del balance automático de blancos (AWB) y similares.
La corriente entra en el convertidor
DC-DC 129 desde la batería 128, por ejemplo, una
batería de NiCd, níquel hidrógeno, litio o similares, y a
continuación, se suministra a la cámara digital.
La sección 122 de visualización está constituida
por un LCD, un LED, un EL o similares, y visualiza unos datos
digitales de imágenes tomados (filmados), unos datos de imágenes de
grabación ampliados o similares. Además, la sección 122 de
visualización visualiza varias pantallas de configuración tales como
una pantalla de configuración de la condición de AF para fijar una
condición de AF, una pantalla de configuración para fijar un modo
de super-macro. El usuario opera la sección 123 de
control de manera que visualiza varias pantallas de
configuración.
En la anterior pantalla de configuración de la
condición del AF, es posible seleccionar un modo de configuración
manual de ejecución de una operación de AF según una condición de AF
fijada por el usuario, y un modo de configuración automática de
ejecución de una operación de AF según una condición de AF fijada
automáticamente. En el caso en el que el usuario seleccione el modo
de configuración manual, el modo de configuración fija un recorrido
de desplazamiento entre un área normal y un área de macro, que es
un recorrido de desplazamiento (distancia de la cámara al sujeto)
de la lente 101a de foco, y fija una secuencia del muestreo del
valor de evaluación del AF en el recorrido de desplazamiento
fijado, y además, fija un ajuste de aproximación (segundo
modo)/ajuste no aproximado (primer modo) en cada una de entre el
área normal y el área de macro.
El usuario fija un recorrido de desplazamiento de
la lente 101a de foco entre el área normal y el área de macro, y
además, cuando fija la secuencia del muestreo del valor de
evaluación del AF en el área normal y el área de macro del recorrido
de desplazamiento fijado, según la secuencia fijada, se detecta una
posición de enfoque. En el caso en el que no se encuentre (detecte)
una posición de enfoque, la posición de enfoque se detecta en un
recorrido de desplazamiento fijado por la siguiente secuencia.
En el caso en el que se seleccione un ajuste de
aproximación, se desplaza la lente 101a de foco, y a continuación,
se muestrea un valor de evaluación del AF a un intervalo de pasos
de precisión (por ejemplo, 1 paso de AF), y además, se detecta una
posición de pico de entre una pluralidad de valores de evaluación
del AF muestreados de esta manera para detectar una posición de
enfoque. Por otro lado, en el caso en el que se seleccione un
ajuste no aproximado, se desplaza la lente 101a de foco, y a
continuación, se muestrea un valor de evaluación del AF a un
intervalo de pasos de aproximación, y además, se detecta una
posición de pico de entre una pluralidad de valores de evaluación
del AF muestreados de esta manera para detectar una posición
aproximada de enfoque. Seguidamente, en las zonas cercanas a la
posición aproximada de enfoque, se desplaza la lente 101a de foco,
y a continuación, se muestrea un valor de evaluación del AF a un
intervalo de pasos de precisión, y además, se detecta una posición
de pico de entre una pluralidad de valores de evaluación del AF
muestreados de esta manera para detectar una posición de enfoque
final.
En el caso en el que se seleccione el modo de
configuración automática, se configura automáticamente un ajuste de
aproximación (segundo modo)/ajuste no aproximado (primer modo) en
cada una de entre el área normal y el área de macro según la
distancia de la cámara al sujeto, la distancia focal, la relación de
aspecto de pixels fijada y el valor de apertura (diafragma).
La sección 123 de control incluye un botón de
selección de función, un botón de disparo, un botón para ejecutar
varias configuraciones en la pantalla de configuración de la
sección 122 de visualización, una tecla de selección de la calidad
de la imagen para seleccionar la calidad de la imagen de grabación,
etc. En el caso en el que mediante la tecla de selección de la
calidad de la imagen se seleccione un modo de calidad alta de la
imagen, la relación de aspecto de pixels de grabación del CCD se
fija a 1800 X 1200 pixels; por otro lado, en el caso en el que se
seleccione una calidad normal de la imagen, la relación de aspecto
de pixels de grabación del CCD se fija a 900 X 600 pixels. Por otra
parte, en la EEPROM 130 se escriben unos datos de ajuste utilizados
cuando la CPU 121 controla una operación de la cámara digital.
La cámara digital mencionada 100 (CPU 121)
incluye un modo de grabación para grabar en la tarjeta 150 del PC
unos datos de imágenes obtenidos al captar un sujeto, un modo de
visualización para visualizar los datos de imágenes grabados en la
tarjeta 150 de PC, y un modo de monitorización para visualizar
directamente en la sección 122 de visualización los datos de
imágenes captados.
A continuación, la siguiente es una descripción
detallada sobre los accionadores 131, 133 y 135 de motores de
impulsos. La Figura 2 es un diagrama del circuito de cada uno de
los accionadores de motores de impulsos, la Figura 3 es una tabla
que muestra un valor lógico de cada uno de los accionadores de
motores de impulsos y la Figura 4 es una vista que muestra el
concepto del funcionamiento del accionador de motores de impulsos.
Cada uno de los accionadores de motores de impulsos presenta una
relación de entrada/salida según la tabla de valores lógicos
mostrada en la Figura 3.
Según la tabla de valores lógicos mostrada en la
Figura 3, cada uno de los accionadores 131, 133 y 135 de motores
de impulsos permanecen sin señal de entrada (IN1, 2) en el caso en
el que una señal de habilitación del circuito sea "L" (baja),
y está en un estado de espera; por esta razón, la salida (OUT1, 2,
3, 4) resulta estar en un estado off. Por otro lado, en el
caso en el que la señal de habilitación sea "H" (alta), a
partir de la relación lógica entre la entrada IN1 e IN2, las salidas
OUT1 a OUT4 constituyen una señal de salida para generar un cambio
de excitación de dos fases del motor de impulsos.
A continuación, la siguiente es una descripción
sobre un control para el sistema 101 de lentes. Tal como se ha
descrito anteriormente, el sistema 101 de lentes es una lente
vari-focal, y presenta una posición de enfoque
diferente de la lente 101a de foco dependiendo de cada posición de
la distancia focal.
La Figura 5 es una gráfica que muestra una
relación entre cada una de las posiciones (de zoom) de la distancia
focal zp1 a zp9 y un impulso de accionamiento del motor 131 de
impulsos para accionar la lente 101a de foco en cada distancia de
la cámara al sujeto (infinito: 0,4m, 0,078m). En la Figura 5, en el
eje vertical (ordenada) se representa el número de impulsos de
accionamiento del motor 132 de impulsos para accionar la lente 101a
de foco, y en el eje horizontal (abscisa) se representa la posición
(de zoom) de la distancia focal.
Tal como se observa a partir de la gráfica de la
Figura 5, únicamente en el caso en el que la posición (de zoom) de
la distancia focal sea zp1 y zp3, es posible un enfoque de hasta
0,078m. Más específicamente, en el caso en el que la posición (de
zoom) de la distancia focal sea zp1, la distancia de la cámara al
sujeto se fija de manera que el enfoque es posible continuamente en
unos márgenes comprendidos entre infinito y 0,078m. Por otra parte,
en el caso en el que la posición (de zoom) de la distancia focal
sea zp3, cuando el enfoque se realiza continuamente en una distancia
de la cámara al sujeto comprendida entre infinito y 0,078m, el
número de impulsos aumenta. Por este motivo, considerando un tiempo
de ejecución del AF, únicamente en el caso en el que se fije un
modo de super-macro, se fijan unos márgenes de
enfoque comprendidos entre 0,4m y 0,078m; por otro lado, en el caso
en el que no se fije el modo de super- macro, se fijan unos márgenes
de enfoque comprendidos entre infinito y 0,4m.
La Figura 6 es una tabla que muestra una relación
entre el número de impulsos de accionamiento del motor 132 de
impulsos para accionar la lente 101a de foco y 1 paso de AF. En el
caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada del CCD 103
sea 1800 X 1200 pixels, el número de impulsos de accionamiento se
fija a 2 impulsos en el caso de un ajuste de precisión, y se fija a
6 impulsos (tres veces el del ajuste de precisión) en el caso de un
ajuste de aproximación. Por otra parte, en el caso en el que la
relación de aspecto de pixels fijada del CCD 103 sea 900 X 600
pixels, el número de impulsos de accionamiento se fija a 3 impulsos
en el caso de un ajuste de precisión, y se fija a 9 impulsos (tres
veces el del ajuste de precisión) en el caso de un ajuste de
aproximación.
A continuación, la siguiente es una descripción
sobre un método para determinar una posición de enfoque. La
posición de enfoque se detecta sobre la base de un valor de
evaluación del AF. El IPP 107 extrae una componente de alta
frecuencia de una señal de luminancia utilizando un filtro A
(filtro pasabanda de séptimo orden) y un filtro B (filtro pasabanda
terciario), y a continuación, da salida a la componente de alta
frecuencia hacia la CPU 121 como un valor de evaluación de AF. Más
específicamente, la CPU 121 muestrea el valor de evaluación del AF
mientras acciona la lente 101a de foco para cada ritmo de
desplazamiento arbitrario, y a continuación, encuentra una posición
(pico de enfoque) que presenta el valor máximo del valor de
evaluación del AF, y de este modo, determina el pico de enfoque
como una posición de enfoque. A continuación, la CPU 121 desplaza
la lente 101a de foco hacia la posición de enfoque determinada de
esta manera.
Seguidamente se describirá la relación entre el
valor de evaluación del AF y la posición de enfoque haciendo
referencia a la Figura 7. La Figura 7 es una gráfica que muestra
una relación entre un valor de evaluación del AF y un pico de
enfoque. En la gráfica de la Figura 7, el eje horizontal (abscisa)
adopta una distancia de la cámara al sujeto (desde cerca hasta al
infinito), y el eje vertical (ordenada) adopta un valor de
evaluación del AF por medio de los filtros A y B desde cerca hasta
el infinito. En la gráfica de la Figura 7, la posición de pico P
del valor de evaluación del AF es una posición de enfoque (pico de
enfoque).
Seguidamente se describirá un ajuste de
aproximación y un ajuste de precisión haciendo referencia a la
Figura 8. La Figura 8 es una gráfica para explicar el ajuste de
aproximación y el ajuste de precisión. En la gráfica de la Figura 8,
el eje horizontal adopta una distancia de la cámara al sujeto
(desde cerca hasta al infinito), y el eje vertical (ordenada)
adopta un valor de evaluación del AF del ajuste de aproximación y el
ajuste de precisión desde cerca hasta el infinito. Por otra parte,
en la Figura 8, T indica 1 paso AF. En esta realización, tal como
se ha descrito anteriormente, en el caso de detectar una posición
de enfoque, se produce el caso en el que se realiza un ajuste no
aproximado, y el caso en el que se realiza el ajuste de
aproximación. En el caso en el que se realiza un ajuste no
aproximado, se muestrea un valor de evaluación del AF a un
intervalo de 1 paso AF de manera que se determina una posición de
enfoque. Por otra parte, en el caso en el que se realiza el ajuste
de aproximación, se muestrea un valor de evaluación del AF a un
periodo de muestreo mayor que el caso correspondiente al ajuste de
precisión, y a continuación, se detecta una posición aproximadamente
de enfoque. A continuación, en las zonas cercanas a la posición
aproximadamente de enfoque, se muestrea un valor de evaluación del
AF a un intervalo de 1 paso AF, y de este modo, se determina una
posición de enfoque final. En otras palabras, el caso
correspondiente a la realización del ajuste de aproximación consta
de dos etapas, a saber, un ajuste de aproximación y un ajuste de
precisión.
Seguidamente, haciendo referencia a la Figura 9 a
continuación se describirán un área normal y un área de macro. La
Figura 9 es una vista para explicar el concepto de muestreo del
área normal y del área de macro. La Figura 9 muestra el caso en el
que en el área normal se realiza un ajuste de aproximación y en el
área de macro se realiza un ajuste no aproximado. Por otra parte,
en la Figura 9, A indica el lugar geométrico de muestreo
correspondiente al caso en el que en el área de macro existe una
posición de enfoque, y B indica el lugar geométrico de muestreo
correspondiente al caso en el que en el área normal existe una
posición de enfoque.
En el área normal, tal como se muestra por medio
de B, incluso si se detecta un pico de enfoque durante el muestreo
de los valores de evaluación del AF, el muestreo de los valores de
evaluación del AF se lleva a cabo siempre por todas las áreas del
número de pasos AF en cada punto de zoom. Por otra parte, en el área
de macro, tal como se muestra por medio de A, incluso si se detecta
un pico de enfoque durante el muestreo de los valores de evaluación
del AF, el muestreo se completa a la mitad de dicho muestreo. El
proceso anterior se lleva a cabo para reducir el tiempo aunque se
muestrean los valores de evaluación del AF de todas las áreas, y de
este modo, es fácil evitar un seudoenfoque (seudopico). En el
ejemplo mostrado en la Figura 9, la posición de enfoque se detecta
en la secuencia que va desde el área normal hacia el área de macro.
Tal como se ha descrito anteriormente, la posición de enfoque se
puede detectar en la secuencia inversa por medio de la selección
del usuario.
Las Figuras 10A y 10B son vistas que muestran la
relación entre una distancia L de la cámara al sujeto, un número de
paso del AF y un tiempo de muestreo del AF en cada una de las
posiciones de zoom (z1 a z9). En el lado de la distancia de enfoque
más próxima, el número de paso AF y el tiempo de muestreo del AF
aumentan.
A continuación, la siguiente es una descripción
sobre el caso (modo de configuración automática) del cambio de la
fijación del ajuste de aproximación/ajuste no aproximado en un área
normal, un área de macro y un área de super-macro
según una relación de aspecto de pixels fijada. A continuación se
describirá el modo mencionado de configuración automática haciendo
referencia a la Figura 11 y la Figura 12.
La Figura 11 muestra un ejemplo de fijación de
cada posición de zoom (z1 a z9) y del ajuste de aproximación/ajuste
no aproximado en una distancia de la cámara al sujeto (área normal,
área de macro, área de super-macro) en el caso en el
que la relación de aspecto de pixels fijada sea 1800 X 1200 pixels.
La Figura 12 muestra un ejemplo de fijación de cada posición de
zoom (z1 a z9) y del ajuste de aproximación/ajuste no aproximado en
una distancia de la cámara al sujeto (área normal, área de macro,
área de super-macro) en el caso en el que la
relación de aspecto de pixels fijada sea 900 X 600 pixels. En la
Figura 11 y la Figura 12, una distancia de la cámara al sujeto de
1m a infinito se fija como un área normal, y una distancia desde
cerca hasta 1m se fija como un área de macro. Tal como se observa a
partir de la Figura 11 y la Figura 12, en el área de macro, la
fijación del ajuste de aproximación/ajuste no aproximado es la
misma que en el caso en el que la relación de aspecto de pixels
fijada es 1800 X 1200 pixels y en el caso en el que la relación de
aspecto de pixels fijada es 900 X 600 pixels. Por otro lado, en el
área de normal, cuando la posición de zoom está comprendida entre z6
y z9, la relación de aspecto de pixels fijada es 1800 X 1200
pixels, se realiza el ajuste de aproximación, y en el caso en el
que la relación de aspecto de pixels fijada es 900 X 600 pixels, se
realiza el ajuste no aproximado. En estas condiciones (área normal,
posiciones de zoom de z6 a z9), en el caso en el que la relación de
aspecto de pixels fijada es 1800 X 1200 pixels, se realiza el
ajuste de aproximación, y de este modo, es posible reducir el
tiempo de ejecución del AF.
Seguidamente, a continuación se describirá la
temporización de la operación de enfoque haciendo referencia a las
Figuras 13 a 16. Las Figuras 13 a 16 muestran individualmente la
temporización de la operación de enfoque correspondiente al caso en
el que la posición de zoom es z9 (tele) y la distancia de la cámara
al sujeto es 0,4m (distancia más próxima). En las Figuras 13 a 16,
FME indica una señal de habilitación del accionador 131 de motores
de impulsos, FPM1 y FPM2 indican un impulso de accionamiento del
impulso 132, y VD indica una señal de sincronización vertical.
En primer lugar, la siguiente es una descripción
sobre el caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada es
1800 X 1200 pixels. La Figura 13 es un diagrama de tiempos en el
caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada es 1800 X
1200 pixels, y en el caso en el que el ajuste de aproximación se
realiza en el área de macro y en el área normal, y la Figura 14 es
un diagrama de tiempos en el caso en el que la relación de aspecto
de pixels fijada es 1800 X 1200 pixels, y en el caso en el que en
el área de macro se realiza un ajuste de aproximación y en el área
normal se realiza un ajuste no aproximado.
En la Figura 13, en un intervalo (1), la lente
101a de foco se desplaza desde la posición de enfoque más próxima
hasta la posición de infinito para llevar a cabo el muestreo de los
valores de evaluación del AF. En un intervalo (2), la lente 101a de
foco se desplaza a 3 pasos AF (ajuste de aproximación) por 1 VD
(1/30 segundos), y simultáneamente, en el área normal y el área de
macro, se lleva a cabo el muestreo de los valores de evaluación del
AF de ajuste de aproximación para detectar un pico de enfoque (en
el área normal, no existe ningún pico).
En un intervalo (3), para realizar un ajuste de
precisión, se desplaza la lente 101a de foco hasta una posición de
muestreo de los valores de evaluación del AF de ajuste de precisión
en el lado del infinito ligeramente desde la posición del pico de
enfoque en el ajuste de aproximación. En un intervalo (4), la lente
101a de foco se desplaza a 1 paso AF (ajuste de precisión) por 1
VD, y simultáneamente, se lleva a cabo el muestreo de los valores
de evaluación del AF de ajuste de precisión para detectar un pico de
enfoque. En un intervalo (5), la lente 101a de foco se desplaza
hasta la posición del pico de enfoque, es decir, una posición de
enfoque.
En la Figura 14, en un intervalo (1), la lente
101a de foco se desplaza desde la posición de enfoque más próxima
hasta la posición de infinito para llevar a cabo el muestreo de los
valores de evaluación del AF. En un intervalo (2), la lente 101a de
foco se desplaza a 1 paso AF (ajuste de precisión) por 1 VD (1/30
segundos), y simultáneamente, en el área normal, se lleva a cabo el
muestreo de los valores de evaluación del AF para detectar un pico
de enfoque. En un intervalo (3), en el área normal no existe ningún
pico; subsiguientemente, por este motivo, la lente 101a de foco se
desplaza a 3 pasos AF (ajuste de aproximación) por 1 VD, y
simultáneamente, se lleva a cabo el muestreo de los valores de
evaluación del AF de ajuste de aproximación para detectar un pico
de enfoque.
En un intervalo (4), para realizar un ajuste de
precisión, se desplaza la lente 101a de foco hasta una posición de
muestreo de los valores de evaluación del AF de ajuste de precisión
en el lado del infinito ligeramente desde la posición del pico de
enfoque en el ajuste de aproximación. En un intervalo (5), la lente
101a de foco se desplaza a 1 paso AF (ajuste de precisión) por 1
VD, y simultáneamente, se lleva a cabo el muestreo de los valores
de evaluación del AF de ajuste de precisión para detectar un pico de
enfoque. En un intervalo (6), la lente 101a de foco se desplaza
hasta la posición del pico de enfoque, es decir, una posición de
enfoque.
En este caso, el tiempo de ejecución del AF es
1656 ms en el caso de la Figura 13, y 1824 ms en el caso de la
Figura 14. Por esta razón, en el caso de la Figura 13, es posible
acortar el tiempo de ejecución del AF en aproximadamente el 10% en
comparación con el caso de la Figura 14.
A continuación, la siguiente es una descripción
sobre el caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada es
900 X 600 pixels. La Figura 15 es un diagrama de tiempos en el caso
en el que la relación de aspecto de pixels fijada es 900 X 600
pixels, y en el caso en el que el ajuste de aproximación se realiza
en el área de macro y en el área normal, y la Figura 16 es un
diagrama de tiempos en el caso en el que la relación de aspecto de
pixels fijada es 900 X 600 pixels, y en el caso en el que en el área
de macro se realiza un ajuste de aproximación y en el área normal
se realiza un ajuste no aproximado. El caso de la Figura 15 y la
Figura 16 presenta el mismo funcionamiento que el caso de la Figura
13 y la Figura 14 aunque es diferente en cuanto a la relación de
aspecto de pixels fijada (número de impulsos en 1 paso AF); por esta
razón, se omiten los detalles. En este caso, el tiempo de ejecución
del AF es 1472 ms en el caso de la Figura 15, y 1496 ms en el caso
de la Figura 16. Por esta razón, en el caso de la Figura 15, es
posible acortar el tiempo de ejecución del AF en aproximadamente el
2% en comparación con el caso de la Figura 16.
Tal como se observa a partir de la anterior
descripción, en el caso en el que la relación de aspecto de pixels
fijada es diferente, el tiempo de ejecución del AF es diferente.
Además de la relación de aspecto de pixeles fijada, el tiempo de
ejecución del AF es diferente si el valor de evaluación del AF se
debiera muestrear a un grado tal en el ajuste de precisión desde la
posición de pico obtenida en el ajuste de aproximación para obtener
la misma precisión de AF que en el caso en el que se realiza un
ajuste no aproximado, o si el ajuste de aproximación se debiera
realizar a un paso AF tantas veces como en el ajuste de precisión.
Por otra parte, además del muestreo de los valores de evaluación
del AF, el número de veces de accionamiento de la lente 101a de foco
aumenta en el ajuste de aproximación; por este motivo, la velocidad
de accionamiento de la lente 101a de foco tiene una relación con el
ritmo de desplazamiento del foco para eliminar el retroceso. Por
esta razón, dependiendo del método de fijación del AF según las
condiciones fijadas y los valores de evaluación del AF, se determina
si el tiempo de ejecución del AF se acorta o no.
A continuación, la siguiente es una descripción
sobre el caso de la fijación del ajuste de aproximación/ajuste no
aproximado según el número F de apertura en el AF o la grabación.
En el caso en el que la relación de aspecto de pixels fijada es
1800 X 1200 pixels, cuando el número F es F11 o menor, se utiliza la
condición de fijación mostrada en la Figura 11; por otro lado,
cuando el número F es F11 o mayor, se utiliza la condición de
fijación mostrada en la
Figura 12.
Figura 12.
El número F se determina llevando a cabo un
control de la AE. Más específicamente, el IPP 107 da salida a un
valor de evaluación de la AE sobre la base de una señal de
luminancia, y la CPU 121 fija un número F de apertura sobre la base
del valor de evaluación de la AE obtenido a la salida a través del
motor 136 de impulsos en la monitorización. Por otra parte, la
sección SG 126 fija un tiempo en segundos del obturador electrónico
para poner en condiciones iniciales la carga de almacenamiento del
CCD 103. En este caso, en la monitorización y en la grabación, los
márgenes de acoplamiento son diferentes entre un obturador
electrónico y un obturador de cámara; por este motivo, el número F
también es diferente.
Tal como se pone de manifiesto a partir de la
anterior descripción, en esta realización, un usuario puede
seleccionar arbitrariamente un modo de ajuste no aproximado y un
modo de ajuste de aproximación. Más específicamente, en el modo de
ajuste no aproximado, se desplaza la lente 101a de foco, y a
continuación, se muestrea el valor de evaluación del AF a un
intervalo de pasos de precisión (por ejemplo, 1 paso AF), y
seguidamente, se detecta la posición de pico a partir del valor de
evaluación del AF muestreado para detectar una posición de enfoque.
En el modo de ajuste de aproximación, se desplaza la lente 101a de
foco, y se muestrea el valor de evaluación del AF a un intervalo de
pasos de aproximación, y seguidamente, se detecta la posición de
pico a partir del valor muestreado de evaluación del AF para
detectar una posición aproximadamente de enfoque. Seguidamente, en
las zonas cercanas a la posición aproximadamente de enfoque, se
desplaza la lente 101a de foco, y a continuación, se muestrea el
valor de evaluación del AF a un intervalo de pasos de precisión, y
seguidamente, se detecta la posición de pico a partir del valor de
evaluación del AF para detectar una posición de enfoque final. Por
esta razón, es posible conseguir el menor tiempo de ejecución del
AF en cada escena fotográfica.
Además, en esta realización, el usuario fija una
pluralidad de recorridos de desplazamiento (distancia de la cámara
al sujeto) de la lente 101a de foco para muestrear un valor de
evaluación del AF, y a continuación, fija arbitrariamente una
secuencia de detección de una posición de enfoque en el recorrido
fijado por el usuario, y seguidamente, detecta la posición de
enfoque según la secuencia. En el caso en el que no se encuentre
una posición de enfoque, la posición de enfoque se detecta en el
recorrido de desplazamiento fijado en la siguiente secuencia. Por
esta razón, por ejemplo, en un AF con prioridad de área escénica,
un AF con prioridad de un área de retrato, un AF de un área de
macro, es posible realizar preferentemente una operación de AF en
las zonas cercanas a la distancia de la cámara al sujeto de cada
escena, y de este modo, conseguir el menor tiempo de ejecución del
AF en la escena.
Además, en esta realización, el usuario puede
fijar arbitrariamente el modo de ajuste de aproximación y el modo
de ajuste no aproximado para cada recorrido de desplazamiento fijado
(distancia de la cámara al sujeto) de la lente 101a de foco; por
esta razón, es posible reducir adicionalmente el tiempo de ejecución
del AF. Por ejemplo, en particular, en la distancia de enfoque más
próxima, la profundidad de campo es poco profunda en comparación
con las zonas cercanas al infinito; por este motivo, el número de
muestreos del AF aumenta en comparación con la distancia de la
cámara al sujeto. No obstante, el usuario utiliza el modo de ajuste
de aproximación en el área de macro, y de este modo, es posible
reducir adicionalmente el tiempo de ejecución del AF.
Además, en esta realización, según la distancia
de la cámara al sujeto, la distancia focal, la relación de aspecto
de pixels fijada, y el número F, que tienen una relación con el
aumento y la disminución del número de muestreos del AF, se
seleccionan automáticamente el modo de ajuste de aproximación y el
modo de ajuste no aproximado. Por esta razón, el usuario puede
realizar una operación de AF con un tiempo óptimo (el menor) de
ejecución del AF sin consumir un tiempo para la selección
(fijación).
Aunque la invención se ha descrito en relación
con una realización específica de cara a obtener una exposición
completa y clara, las reivindicaciones adjuntas no se deben
interpretar por ello como limitativas sino que se deben considerar
como representativas de todas las modificaciones y construcciones
alternativas que se le puedan ocurrir a una persona experta en la
técnica y que estén incluidas en el ámbito de las
reivindicaciones.
Claims (3)
1. Aparato de autofoco para una cámara digital
que comprende:
un sistema (101) de lentes que incluye una lente
de foco (101a);
un dispositivo (103) de captación de imágenes
para convertir la luz de un sujeto en una señal eléctrica y para
dar salida a la señal eléctrica como datos de imágenes;
una unidad (106) de conversión A/D para convertir
los datos de la imagen en una señal digital de la imagen;
un procesador (107) para dividir la señal digital
de la imagen en una señal de diferencia de color y una señal de
luminancia (Y);
una unidad (107) de evaluación del AF que da
salida a un valor de evaluación del AF;
una unidad (121) de muestreo para muestrear el
valor de evaluación del AF obtenido por dicha unidad de evaluación
del AF mientras se desplaza una posición de la lente de foco y para
detectar una posición de enfoque sobre la base del valor de
evaluación del AF muestreado;
presentando además el aparato de
autofoco:
un primer modo de desplazamiento de la lente de
foco (101a) con un intervalo de pasos de precisión de manera que se
muestrea un valor de evaluación del AF, para detectar una posición
de enfoque sobre la base de un valor de evaluación del AF de
muestreo; y
un segundo modo de desplazamiento de la lente de
foco (101a) con un intervalo de pasos de aproximación de manera que
se muestrea un valor de evaluación del AF, para detectar una
posición de enfoque aproximada sobre la base del valor de evaluación
del AF de muestreo, y seguidamente, desplazar la lente de foco
(101a) con un intervalo de pasos de precisión de manera que se
muestrea un valor de evaluación del AF en las zonas cercanas a la
posición de enfoque aproximada, para detectar una posición de
enfoque
sobre la base del valor de evaluación del AF
de muestreo,
sobre la base del valor de evaluación del AF
de muestreo,
siendo capaz el aparato de autofoco de
seleccionar el primer modo y el segundo modo, en
donde
la unidad (107) de evaluación del AF da salida al
valor de evaluación del AF sobre la base de una componente de alta
frecuencia de dicha señal de luminancia (Y), y en donde dicho
aparato de autofoco selecciona automáticamente el primer modo y el
segundo modo según la distancia focal.
2. Aparato de autofoco según la reivindicación 1,
que comprende además:
una unidad de fijación para fijar una pluralidad
de recorridos de desplazamiento de la lente de foco para muestrear
el valor de evaluación del AF y para fijar una secuencia para
detectar una posición de enfoque en cada recorrido de desplazamiento
fijado,
en donde dicho aparato de autofoco detecta una
posición de enfoque en cada recorrido de desplazamiento según la
secuencia fijada por dicha unidad de fijación.
3. Aparato de autofoco según la reivindicación 2,
siendo capaz el aparato de autofoco de seleccionar el primer modo y
el segundo modo para cada recorrido de desplazamiento fijado por
dicha unidad de fijación, y detectar una posición de enfoque en
cada recorrido de desplazamiento según la secuencia fijada por dicha
unidad de fijación.
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