專利名稱：攝像裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被配置為當(dāng)基于來(lái)自顯示幀中不同位置之間的電荷蓄 積的定時(shí)差的圖像傳感器的圖像信號(hào)進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)時(shí)、獲取最佳對(duì)焦
(in-focus)位置的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)技術(shù)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，作為針對(duì)CMOS圖像傳感器的攝像控制方法，有一種稱為巻 簾式快門(rolling shutter)的電子快門控制方法。在使用巻簾式快門的拍 攝操作中，以小單位(例如逐行)依次掃描二維排列的多個(gè)像素，以從像 素中讀取電荷并將像素復(fù)位。在經(jīng)過(guò)從像素復(fù)位后立即開始的預(yù)定時(shí)間段 (電荷蓄積時(shí)間或曝光時(shí)間)之后，以與復(fù)位像素相同的方式再次掃描像 素，從而從像素中讀取電荷，并輸出讀取的電荷(圖像信號(hào))。當(dāng)捕獲運(yùn) 動(dòng)圖像時(shí)，以一幀為周期進(jìn)行上述操作。
當(dāng)使用上述巻簾式快門拍攝照片時(shí)，在第一行像素與最后一行像素的 圖像捕獲定時(shí)之間出現(xiàn)時(shí)間差。因此，在一幀的圖像中，共同存在頂行與 底行之間具有時(shí)間差的場(chǎng)景。
此外，將聚焦透鏡移動(dòng)到多個(gè)位置、捕獲圖像、并基于通過(guò)對(duì)圖像信 號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算而獲得的一系列AF評(píng)價(jià)值來(lái)確定對(duì)焦位置的自動(dòng)聚焦操 作的方法是公知的。該方法分為兩種類型 一種類型是在移動(dòng)聚焦透鏡后 停止該透鏡，然后捕獲圖像，而另一種類型是在連續(xù)移動(dòng)透鏡的同時(shí)捕獲 圖像。前一種類型的問題是花費(fèi)時(shí)間，因?yàn)樵谂恼罩?，必須等待透鏡停 止。因此，后一種類型在加速自動(dòng)聚焦方面有優(yōu)勢(shì)。
在后一種類型中，需要確定與自動(dòng)聚焦(AF， auto focus)評(píng)價(jià)值相對(duì) 應(yīng)的透鏡位置。作為具體的示例，通過(guò)基于光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)間、圖像傳 感器上的AF區(qū)域的大小以及曝光時(shí)間進(jìn)行校正計(jì)算、來(lái)獲得AF區(qū)域的
4中心線的重心位置的方法是公知的(例如，日本特開2007-267278)。
然而，如果采用后一種方法，則顯示不同AF區(qū)域中的電荷蓄積定時(shí) 的差的圖像傳感器產(chǎn)生如下弊端。
當(dāng)AF區(qū)域中的圖像的上、下部分之間的對(duì)比度(contrast)差大時(shí)， 出現(xiàn)如下問題。圖12A例示了計(jì)算單個(gè)AF區(qū)域中的AF評(píng)價(jià)值及AF區(qū) 域的重心位置的情況。圖12B例示了為了計(jì)算本來(lái)應(yīng)當(dāng)有對(duì)比度的區(qū)域附 近的AF評(píng)價(jià)值及重心位置、將AF區(qū)域的內(nèi)部劃分為多個(gè)部分并計(jì)算各 部分的AF評(píng)價(jià)值及重心位置的情況。
當(dāng)在連續(xù)移動(dòng)透鏡的同時(shí)計(jì)算AF評(píng)價(jià)值時(shí)，如圖12C所示，通常， 在單個(gè)AF區(qū)域中獲得的AF評(píng)價(jià)值及重心位置與在有對(duì)比度的區(qū)域附近 計(jì)算的AF評(píng)價(jià)值及重心位置之間在對(duì)應(yīng)關(guān)系上存在差異。這歸因于用來(lái) 計(jì)算重心位置的線的位置的不同以及巻簾式快門的影響，原理上這很難避 免。
換言之，依據(jù)AF區(qū)域的大小和AF區(qū)域中的圖像的對(duì)比度、由巻簾 式快門引起的電荷蓄積的時(shí)滯(time lag)的程度、或當(dāng)連續(xù)移動(dòng)透鏡時(shí)透 鏡的移動(dòng)速度，本來(lái)的對(duì)焦位置與由實(shí)際AF評(píng)價(jià)值指示的對(duì)焦位置之間 的時(shí)滯變大。這導(dǎo)致自動(dòng)聚焦的聚焦精度變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)使用顯示AF區(qū)域中的不同位置之間的電荷蓄 積定時(shí)的時(shí)滯的圖像傳感器、在連續(xù)移動(dòng)聚焦透鏡的同時(shí)執(zhí)行自動(dòng)聚焦控 制時(shí)，提高聚焦精度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括攝 像單元，其具有二維排列的多個(gè)像素，并被配置為通過(guò)在移動(dòng)聚焦透鏡的 位置的同時(shí)依次掃描多個(gè)像素以從各像素中讀出圖像信號(hào)，來(lái)獲得被攝體 的圖像；檢測(cè)單元，其用于檢測(cè)所述攝像單元獲得的圖像中的被攝體區(qū)域; 設(shè)置單元，其用于與所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)地設(shè)置 自動(dòng)聚焦區(qū)域；以及聚焦控制單元，其被配置為獲得所述設(shè)置單元設(shè)置的 所述自動(dòng)聚焦區(qū)域中的多個(gè)圖像的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，所述多個(gè)圖像由所述攝像單元捕獲，并基于關(guān)于所述對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的信息對(duì)所述聚焦透鏡進(jìn)行聚焦控制。


包含在說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分的附圖例示本發(fā)明的示例性實(shí) 施例、特征和方面，并且與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的示意性功能結(jié) 構(gòu)的框圖。
圖2例示當(dāng)連續(xù)移動(dòng)聚焦透鏡時(shí)由于巻簾式快門的影響引起的AF區(qū) 域中的重心位置的時(shí)滯。
圖3是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的基本操作流程的流程圖。
圖4是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)在按下SW1前的AF操作 的流程圖。
圖5是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)在按下SW1后的AF操作 的流程圖。
圖6是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的掃描操作的流程圖。 圖7是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的AF區(qū)域控制處理的流 程圖。
圖8A、圖8B、圖8C及圖8D是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的圖像捕獲姿 勢(shì)、大臉檢測(cè)結(jié)果及AF區(qū)域的設(shè)置之間的關(guān)系的圖。
圖9是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的AF區(qū)域限制處理的流 程圖。
圖IO是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的圖像捕獲姿勢(shì)、大臉檢測(cè)結(jié)果及AF 區(qū)域的設(shè)置之間的關(guān)系的圖。
圖11是例示根據(jù)示例性實(shí)施例的限制AF區(qū)域時(shí)的容許量計(jì)算方法的圖。
圖12A、圖12B及圖12C是例示基于AF區(qū)域中的對(duì)比度的狀態(tài)與重 心位置之間的關(guān)系的、外觀上的對(duì)焦位置與本來(lái)的對(duì)焦位置之間的關(guān)系的 圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征及方面進(jìn)行詳細(xì) 描述°
圖1是作為包含自動(dòng)聚焦(AF)功能的攝像裝置的示例的數(shù)字照相機(jī) 的框圖。
設(shè)置有包括聚焦透鏡2的光學(xué)系統(tǒng)1的根據(jù)示例性實(shí)施例的照相機(jī)通 過(guò)圖像傳感器將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)1的聚焦圖像的光光電轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)(像 素信號(hào))并將該信號(hào)輸出。這里使用的圖像傳感器3例如是CMOS傳感器，
其具有以矩陣形式排列(以行、列的二維排列)的多個(gè)像素，各個(gè)像素包 含光電轉(zhuǎn)換元件。圖像傳感器通過(guò)巻簾式快門方法驅(qū)動(dòng)。
在通過(guò)巻簾式快門進(jìn)行的圖像捕獲操作中，以小單位(例如逐行)掃 描二維排列的多個(gè)像素，以從各像素中讀取電荷并將各像素復(fù)位。緊接在 復(fù)位之后，接收來(lái)自被攝體的光并對(duì)光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間(電 荷蓄積時(shí)間或曝光時(shí)間)后，按照與進(jìn)行復(fù)位時(shí)相同的方式再次以行為單 位掃描多個(gè)像素，由此從各像素中讀取電荷，并輸出讀取的電荷(圖像信 號(hào))。
當(dāng)捕獲運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，以一幀為周期進(jìn)行上述操作。如圖2所示，在這 種情況下，在連續(xù)移動(dòng)透鏡的同時(shí)，捕獲圖像。當(dāng)在AF區(qū)域的中心線中 找到重心位置時(shí)，由于巻簾式快門的影響，根據(jù)畫面中的區(qū)域的不同位置 出現(xiàn)圖像捕獲時(shí)間差。這是因?yàn)锳F區(qū)域的中心線、上部線以及下部線的 重心位置處于不同的位置PosC、 PosA、 PosB (圖2)。
在本實(shí)施例中，假定當(dāng)照相機(jī)處于正常位置(基準(zhǔn)位置)時(shí)，巻簾式 快門功能在照相機(jī)的垂直(橫向(landscape))方向上有影響。相關(guān)雙采 樣(CDS, correlated double sampling)電路及預(yù)處理電路對(duì)輸出圖像信號(hào) 進(jìn)行處理，預(yù)處理電路包括在發(fā)送圖像信號(hào)以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前對(duì)圖像信 號(hào)進(jìn)行處理的非線性放大器電路。然后，A/D轉(zhuǎn)換器5將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字形式，接著，圖像信號(hào)通過(guò)存儲(chǔ)器控制器6，將信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器7 中，信號(hào)處理電路(未圖示)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為任意格式的圖像數(shù)據(jù)，并將其記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)中。
聚焦操作由控制單元11控制?？刂茊卧?1經(jīng)由聚焦透鏡驅(qū)動(dòng)電路12
驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡2，將聚焦透鏡2移動(dòng)到多個(gè)透鏡位置以捕獲圖像?？刂茊?元11指示AF評(píng)價(jià)計(jì)算電路13使用由圖像傳感器3捕獲的AF區(qū)域中的 圖像信號(hào)，來(lái)計(jì)算表示根據(jù)圖像對(duì)比度的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的信號(hào)(AF評(píng)價(jià)值)。 接著，基于計(jì)算的AF評(píng)價(jià)值，對(duì)焦位置確定電路14確定對(duì)焦位置，對(duì)焦 位置是AF評(píng)價(jià)值最大的透鏡位置。之后，控制單元ll進(jìn)行控制以將聚焦 透鏡2驅(qū)動(dòng)到該位置。以這種方式，完成聚焦控制。當(dāng)操作包含操作部件 的SW1 (9)時(shí)，進(jìn)行上述聚焦操作。當(dāng)操作包含操作部件的SW2 (10)
時(shí)，進(jìn)行實(shí)際拍攝。
使用圖像傳感器3獲得的圖像信號(hào)，臉檢測(cè)單元15提取人臉的特征(例 如眼睛)，識(shí)別臉相對(duì)于畫面的方向，并基于獲得的數(shù)據(jù)，檢測(cè)人臉。在 AF操作期間，使用關(guān)于檢測(cè)到的臉的信息來(lái)確定AF區(qū)域。
根據(jù)示例性實(shí)施例，如下執(zhí)行AF評(píng)價(jià)值的計(jì)算。
在每一水平線，對(duì)圖像傳感器3獲得的圖像信號(hào)中的預(yù)設(shè)的AF區(qū)域 中的圖像信號(hào)的亮度信號(hào)應(yīng)用水平方向的帶通濾波器，并提取預(yù)定頻率分 量的亮度信號(hào)。然后，從自各水平線提取的亮度信號(hào)中，選擇具有最大絕 對(duì)值的亮度信號(hào)，并在垂直方向上對(duì)所選擇的亮度信號(hào)進(jìn)行積分。將通過(guò) 對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行積分而獲得的值作為AF評(píng)價(jià)值。通過(guò)檢測(cè)在水平方向上 具有高對(duì)比度的亮度信號(hào)并沿垂直方向?qū)@些亮度信號(hào)進(jìn)行積分，能夠提 高信號(hào)的S/N比。
如上所述獲得的AF評(píng)價(jià)值在圖像處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)處于最大值，該值 在散焦?fàn)顟B(tài)時(shí)減小。因此，通過(guò)將聚焦透鏡2驅(qū)動(dòng)到AF評(píng)價(jià)值最大的位 置并捕獲圖像，能夠獲得對(duì)焦的圖像。
圖3是例示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的拍攝準(zhǔn)備 及實(shí)際拍攝操作的流程圖。
在步驟S100中，執(zhí)行SW1操作之前的AF處理。在根據(jù)本實(shí)施例的 數(shù)字照相機(jī)中，即使在操作SW1之前，也根據(jù)對(duì)焦?fàn)顟B(tài)執(zhí)行AF操作。稍 后將說(shuō)明步驟S100中的在操作SW1之前執(zhí)行的AF處理的詳情。在步驟S101中，檢査SW1(9)的狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)SW1己經(jīng)接通(ON) (步驟S101中的"是")，則處理進(jìn)入步驟S102。反之，如果SW1斷開(OFF) (步驟SIOI中的"否")，則處理返回到步驟SIOO。在步驟S102中，控制 單元11使用從圖像傳感器3輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行AE處理。通過(guò)該處理， 設(shè)置適合于AF操作的包括光圈及電子快門的曝光條件。在步驟S103中， 執(zhí)行SW1操作之后的AF操作。
在步驟S103中決定了聚焦透鏡的拍攝位置之后，在步驟S104中執(zhí)行 用于實(shí)際拍攝的AE處理。雖然在步驟S102中執(zhí)行了 AE處理以獲得適合 于步驟S103中的AF操作的曝光條件，但是設(shè)置光圈條件及快門速度作為 適合于實(shí)際拍攝的曝光條件。
接著，在步驟S105中，檢查SW1 (9)的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)SW1 (9) 接通(步驟S105中的"是")，則處理進(jìn)入步驟S106，如果SW1 (9)未接 通(步驟S105中的"否")，則處理返回到步驟SIOO。換言之，如果到處理 中的這一點(diǎn)時(shí)SW1斷開，則取消拍攝準(zhǔn)備。
如果SW1接通，則在步驟S106中，檢查SW2 (10)的狀態(tài)。如果 SW2接通(步驟S106中的"是")，則處理進(jìn)入步驟S107。如果SW2斷開 (步驟S106中的"否")，則處理進(jìn)入步驟S105。換言之，如果在SW2接 通之前SW1斷開，則取消已進(jìn)行的拍攝準(zhǔn)備。在步驟S107中，在實(shí)際決 定的聚焦透鏡位置處執(zhí)行拍攝處理。當(dāng)拍攝處理的所有步驟完成時(shí)，處理 返回到步驟SIOO。說(shuō)明了本示例性實(shí)施例中的數(shù)字照相機(jī)的基本操作。
以下參照?qǐng)D4的流程圖對(duì)圖3的步驟S100中的在操作SW1之前執(zhí)行 的AF處理進(jìn)行說(shuō)明。
在步驟S200中執(zhí)行監(jiān)視操作。在步驟S200中，當(dāng)以下條件中的任意 一個(gè)成立時(shí)，假定在接下來(lái)的步驟S201中場(chǎng)景發(fā)生一些變化("是")，處 理進(jìn)入從步驟S202開始的后續(xù)步驟中的自動(dòng)聚焦模式(AF操作)。
(1) 當(dāng)數(shù)字照相機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)；
(2) 當(dāng)存儲(chǔ)通過(guò)接過(guò)之前的AF操作的AF區(qū)域而獲得的AF評(píng)價(jià)值，并 且與之前的AF評(píng)價(jià)值相比較，當(dāng)前的AF評(píng)價(jià)值顯示等于或大于預(yù)定程 度的變化時(shí)。
9針對(duì)任何變化的之前的AF區(qū)域表示操作SW1或SW2之前或之后的AF 處理。
換言之，就在數(shù)字照相機(jī)啟動(dòng)后，必定調(diào)整一次焦點(diǎn)。除此之外，在 將前一周期中的AF評(píng)價(jià)值與當(dāng)前評(píng)價(jià)值進(jìn)行比較時(shí)，監(jiān)視AF區(qū)域中的 被攝體的任何變化。
在步驟S201中，如果確定沒有變化(步驟S201中的"否")，則終止處 理。另一方面，如果確定有某些變化(步驟S201中的"是")，則在接下來(lái) 的步驟S202中，決定調(diào)整焦點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)條件。在通過(guò)數(shù)字照相機(jī)的掃描操 作將AF評(píng)價(jià)值與聚焦透鏡位置關(guān)聯(lián)的同時(shí)，決定對(duì)AF評(píng)價(jià)值進(jìn)行采樣 時(shí)的搜索范圍及聚焦透鏡驅(qū)動(dòng)速度。
在步驟S203中，執(zhí)行用于計(jì)算AF評(píng)價(jià)值的AF區(qū)域設(shè)置處理(AF 區(qū)域控制處理)。稍后將描述設(shè)置處理的細(xì)節(jié)。
在步驟S204中，根據(jù)在步驟S202中決定的范圍，將聚焦透鏡移動(dòng)到 在步驟S202中決定的范圍的開始位置。在本示例性實(shí)施例中，開始位置 是與無(wú)限遠(yuǎn)相對(duì)應(yīng)的透鏡位置。
然后，在步驟S205中，根據(jù)在步驟S202中決定的搜索范圍及驅(qū)動(dòng)條 件，向掃描結(jié)束位置執(zhí)行掃描操作。
當(dāng)在步驟S205中在預(yù)定范圍中完成了掃描操作并獲得了多個(gè)AF評(píng)價(jià) 值及相應(yīng)的聚焦透鏡位置時(shí)，在步驟S206中，根據(jù)在前一步驟中獲得的 AF評(píng)價(jià)值及聚焦透鏡位置來(lái)計(jì)算對(duì)焦位置。
如上所述，當(dāng)圖像處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，AF評(píng)價(jià)值趨于最大，當(dāng)圖像處 于散焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，AF評(píng)價(jià)值趨小。通過(guò)使用接近于所獲得的AF評(píng)價(jià)值的最 大值的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算對(duì)焦位置。將這些對(duì)焦位置指定為拍攝位置。
此外，經(jīng)常發(fā)生當(dāng)AF區(qū)域中的圖像的對(duì)比度低或亮度低時(shí)無(wú)法適當(dāng) 地檢測(cè)最大值的情況。在這種情況下，使用預(yù)定被攝體距離作為拍攝位置。
在如上所述在步驟S206中決定了拍攝位置之后，在步驟S207中，將 聚焦透鏡移動(dòng)到在步驟S206中決定的拍攝位置。
上面說(shuō)明了在操作SW1之前執(zhí)行的AF處理。
接下來(lái)，參照?qǐng)D5中的流程圖說(shuō)明圖3的步驟S103中的SW1操作之后的AF處理。
在步驟S300中，決定在通過(guò)掃描操作將AF評(píng)價(jià)值與聚焦透鏡位置關(guān) 聯(lián)的同時(shí)、對(duì)AF評(píng)價(jià)值和聚焦透鏡位置進(jìn)行采樣時(shí)的搜索范圍及聚焦透 鏡驅(qū)動(dòng)速度，稍后將對(duì)其說(shuō)明(該采樣也稱作掃描操作)。在接下來(lái)的步 驟S301中，執(zhí)行用于計(jì)算AF評(píng)價(jià)值的AF區(qū)域設(shè)置處理(AF區(qū)域控制 處理)。稍后將描述該處理的細(xì)節(jié)。
在步驟S303中，將聚焦透鏡移動(dòng)到在步驟S300中決定的范圍的開始 位置。在本示例性實(shí)施例中，開始位置是與無(wú)限遠(yuǎn)相對(duì)應(yīng)的透鏡位置。
然后，在步驟S303中，根據(jù)在步驟S300中決定的范圍及驅(qū)動(dòng)條件， 向掃描結(jié)束位置執(zhí)行掃描操作。
當(dāng)在步驟S303中在預(yù)定范圍中完成了掃描操作并獲得了多個(gè)AF評(píng)價(jià) 值及與其相關(guān)聯(lián)的聚焦透鏡位置時(shí)，在接下來(lái)的步驟S304中，根據(jù)在前 一步驟中獲得的AF評(píng)價(jià)值及聚焦透鏡位置來(lái)計(jì)算對(duì)焦位置。
如上所述，當(dāng)圖像處于對(duì)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，AF評(píng)價(jià)值趨于最大，而當(dāng)圖像 處于散焦?fàn)顟B(tài)時(shí)，AF評(píng)價(jià)值趨小。通過(guò)使用接近于所獲得的AF評(píng)價(jià)值的 最大值的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算對(duì)焦位置。將這些對(duì)焦位置指定為拍攝位置。
此外，經(jīng)常發(fā)生當(dāng)AF區(qū)域中的圖像的對(duì)比度低或場(chǎng)景的亮度低時(shí)無(wú) 法適當(dāng)?shù)貦z測(cè)最大值的情況。在這種情況下，使用預(yù)定被攝體距離作為拍 攝位置。
在如上所述在步驟S304中決定了拍攝位置之后，在步驟S305中，將
聚焦透鏡移動(dòng)到在步驟S304中決定的拍攝位置。上面說(shuō)明了 SW1操作之
后的AF處理。
參照?qǐng)D6中的流程圖對(duì)掃描操作進(jìn)行說(shuō)明。
在步驟S400中，判斷是否到了開始驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡的定時(shí)。
由于自動(dòng)聚焦評(píng)價(jià)值計(jì)算電路13以預(yù)定周期計(jì)算AF評(píng)價(jià)值，因此聚
焦透鏡的移動(dòng)與評(píng)價(jià)值計(jì)算周期同步。當(dāng)?shù)搅讼乱粋€(gè)移動(dòng)聚焦透鏡的定時(shí)
時(shí)，在步驟S401中開始移動(dòng)聚焦透鏡。
此時(shí)，對(duì)在為了維持必要的精度以預(yù)定聚焦透鏡速度移動(dòng)聚焦透鏡的
同時(shí)周期性地計(jì)算的AF評(píng)價(jià)值進(jìn)行采樣。在圖4的步驟S202中以及圖5的步驟S300中確定了聚焦透鏡的速度和目標(biāo)位置，在該處理中啟動(dòng)的聚 焦透鏡向掃描結(jié)束位置移動(dòng)。
在步驟S402中，判斷是否到了獲得聚焦透鏡位置的定時(shí)。如果不到 獲得聚焦透鏡位置的定時(shí)(步驟S402中的"否")，則控制單元11等待， 直到獲得透鏡位置的下一定時(shí)到來(lái)。如果到了獲得聚焦透鏡位置的定時(shí) (步驟S402中的"是")，則在步驟S403中，獲得此時(shí)的聚焦透鏡位置并 將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器7中。
在本示例性實(shí)施例中，獲得聚焦透鏡位置的定時(shí)是計(jì)算AF評(píng)價(jià)值的 AF區(qū)域的垂直中心線上曝光時(shí)間段的中心的定時(shí)。然而，不必總在該定 時(shí)獲得透鏡位置。例如，如果已知周期的曝光時(shí)間段與獲得透鏡位置的定 時(shí)之間的時(shí)間關(guān)系、AF區(qū)域的大小以及聚焦透鏡的控制速度，則通過(guò)使 用這些數(shù)據(jù)，能夠反過(guò)來(lái)計(jì)算曝光時(shí)間段的中心位置。
接著，在步驟S404中，判斷是否到了獲得AF評(píng)價(jià)值的定時(shí)。如果到 了獲得AF評(píng)價(jià)值的定時(shí)(步驟S404中的"是")，則處理進(jìn)入步驟S405。 在步驟S405中，將之前獲得的聚焦透鏡位置與此次獲得的AF區(qū)域彼此相 關(guān)聯(lián)，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器7中。
在步驟S406中，判斷聚焦透鏡是否到達(dá)掃描結(jié)束位置。如果透鏡未 到達(dá)結(jié)束位置(步驟S406中的"否")，則處理返回步驟S402,繼續(xù)獲得 AF評(píng)價(jià)值及聚焦透鏡位置并將其相關(guān)聯(lián)。另一方面，如果聚焦透鏡已經(jīng) 到達(dá)結(jié)束位置(步驟S406中的"是")，則掃描操作結(jié)束。
掃描操作能夠以預(yù)定間隔獲得在圖4的步驟S202中以及在圖5的步 驟S300中確定的限制內(nèi)的多個(gè)AF評(píng)價(jià)值及與其相關(guān)聯(lián)的透鏡位置。
接著，下面基于圖7對(duì)參照?qǐng)D4中的步驟S203及圖5中的步驟S301 描述的AF區(qū)域控制處理進(jìn)行說(shuō)明。在該處理中，根據(jù)數(shù)字照相機(jī)的模式 及狀態(tài)適當(dāng)?shù)乜刂艫F區(qū)域的設(shè)置。
在步驟S500中，判斷數(shù)字照相機(jī)是否處于多框(multi-frame) AF模式。
如果數(shù)字照相機(jī)處于多框AF模式(步驟S500中的"是")，則在圖像 中的預(yù)定位置處設(shè)置預(yù)定數(shù)量的AF區(qū)域，并執(zhí)行AF處理。因此，如果在步驟S500中數(shù)字照相機(jī)處于多框AF模式，則在步驟S517中，在指定 的位置選擇指定大小的AF區(qū)域，之后，在步驟S516中，將選擇的AF區(qū) 域的設(shè)置輸入AF評(píng)價(jià)值計(jì)算電路13。
另一方面，如果照相機(jī)沒有處于多框AF模式(步驟S500中的"否")， 則在接下來(lái)的步驟S501中，判斷數(shù)字照相機(jī)是否處于臉AF模式。
當(dāng)數(shù)字照相機(jī)沒有處于臉AF模式時(shí)(步驟S501中的"否")，照相機(jī) 進(jìn)入僅在圖像的中心設(shè)置一個(gè)AF區(qū)域的模式。在這種情況下，在步驟S517 中，選擇固定地確定的關(guān)于AF區(qū)域的大小及位置的信息，之后在步驟S516 中，將相關(guān)設(shè)置輸入AF評(píng)價(jià)值計(jì)算電路13。
另一方面，如果照相機(jī)處于臉AF模式(步驟S501中的"是")，則在 步驟S502中，判斷是否檢測(cè)到臉。
如果選擇了臉AF模式(步驟S501中的"是")，則圖5所示的臉檢測(cè) 單元15使用從圖像傳感器3輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行臉檢測(cè)處理。如果未檢 測(cè)到臉(步驟S502中的"否")，則數(shù)字照相機(jī)進(jìn)入上述僅在畫面圖像的中 心設(shè)置一個(gè)AF區(qū)域的模式。
另一方面，如果檢測(cè)到臉，則在步驟S503中，計(jì)算AF區(qū)域的垂直線 的閾值數(shù)量。該處理獲得AF區(qū)域中的垂直線的最佳數(shù)量以抑制巻簾式快 門功能的影響。稍后將說(shuō)明該處理的細(xì)節(jié)。
然后，在步驟S504中，獲得關(guān)于臉檢測(cè)單元15所檢測(cè)到的臉的信息。 獲得的信息包括臉的大小及位置、眼睛的位置、以及臉相對(duì)于圖像畫面的 方向(即，臉相對(duì)于畫面是垂直(橫向)還是水平(縱向)的)。
在步驟S505中，判斷檢測(cè)到的臉的位置相對(duì)于畫面的正常位置是否 是水平的。在本實(shí)施例中，巻簾式快門對(duì)圖像的影響施加在圖像畫面相對(duì) 于正常位置的垂直方向上。通過(guò)考慮巻簾式快門影響圖像的方向及臉方向 來(lái)進(jìn)行該判斷，以判斷是限制所檢測(cè)到的臉的縱方向上的圖像數(shù)據(jù)還是限 制所檢測(cè)到的臉的橫方向上的圖像數(shù)據(jù)。
在該處理中，當(dāng)所檢測(cè)到的臉相對(duì)于圖像畫面的正常位置是垂直的時(shí) (圖8A及圖8D)，在步驟S506中，設(shè)置AF區(qū)域的水平線的數(shù)量及垂直 線的數(shù)量。在這種情況下，水平線的數(shù)量構(gòu)成所檢測(cè)到的臉的橫向?qū)挾龋?br> 13而垂直線的數(shù)量構(gòu)成所檢測(cè)到的臉的垂直長(zhǎng)度。
然后，在步驟S507中，執(zhí)行AF區(qū)域限制處理。如圖9所示，在步驟 S600中判斷AF區(qū)域的垂直線的數(shù)量是否大于閾值Vlimit。閾值Vlimit是 通過(guò)在圖7的步驟S503中計(jì)算AF區(qū)域中的垂直線數(shù)量而獲得的，稍后將 說(shuō)明其詳情。
如果垂直線的數(shù)量小于閾值，則使用之前設(shè)置的數(shù)量。另一方面，如 果設(shè)置的AF區(qū)域的垂直線的數(shù)量大于閾值，則在步驟S601中，將AF區(qū) 域中的垂直線的數(shù)量減到閾值。
由此，在圖9所示的AF區(qū)域限制處理中，限制巻簾式快門功能所影 響的垂直方向上的AF區(qū)域，使得該AF區(qū)域不會(huì)大于預(yù)定大小。
返回圖7，在步驟S508中，判斷是否在步驟S507中對(duì)AF區(qū)域施加 了限制。如果在步驟S508中發(fā)現(xiàn)限制了 AF區(qū)域(步驟S508中的"是")， 則在步驟S510中，在檢測(cè)到的臉的兩眼之間的中間位置(垂直方向)設(shè) 置AF區(qū)域的垂直方向上的基準(zhǔn)位置(圖8A及圖8D)。
另一方面，如果在步驟S508中發(fā)現(xiàn)未限制AF區(qū)域(步驟S508中的 "否")，則在步驟S509中，將檢測(cè)到臉的位置按原樣確定為AF區(qū)域的垂 直方向上的基準(zhǔn)位置(圖10)。
接著，在步驟S515中，根據(jù)AF區(qū)域的垂直方向上的基準(zhǔn)位置調(diào)整圖 像畫面中的AF區(qū)域的位置，之后在步驟S516中，在AF區(qū)域評(píng)價(jià)值計(jì)算 電路13中進(jìn)行AF區(qū)域的設(shè)置。
如圖8A及圖8D所示，如果圖像傳感器上的臉方向與出現(xiàn)讀出定時(shí)差 的圖像傳感器上的方向相同，則將AF區(qū)域設(shè)置為被限制為包含人的兩眼。
另一方向，如圖8B及圖8C所示，圖像傳感器上的臉方向與出現(xiàn)讀出 定時(shí)差的圖像傳感器上的方向不同，則將AF區(qū)域設(shè)置為被限制為至少包 含人的左眼或者右眼(在圖8B及圖8C中為右眼)。
如果在步驟S505中確定所檢測(cè)到的臉相對(duì)于圖像畫面的正常位置是 水平的，則處理進(jìn)入步驟S511。
在步驟S511中，設(shè)置AF區(qū)域的水平線的數(shù)量及垂直線的數(shù)量。在這 種情況下，水平線的數(shù)量構(gòu)成所檢測(cè)到的臉的垂直長(zhǎng)度，而垂直線的數(shù)量構(gòu)成所檢測(cè)到的臉的橫向?qū)挾取?br> 然后，在步驟S512中，執(zhí)行AF區(qū)域限制處理。在圖9中例示了該處
理，在此省略其說(shuō)明。
如果確定限制了AF區(qū)域(步驟S513中的"是")，則在步驟S514中， 將所檢測(cè)到的右眼的位置(垂直方向)設(shè)置為AF區(qū)域的垂直方向上的基 準(zhǔn)位置(圖8B及圖8C)。
另一方面，如果確定未限制AF區(qū)域(步驟S513中的"否")，則在步 驟S509中，將檢測(cè)到臉的位置按原樣確定為AF區(qū)域的垂直方向上的基準(zhǔn) 位置(圖IO)。后續(xù)處理與上述處理相同。
由此，在多框AF模式中或在圖像畫面的中心僅具有一個(gè)AF區(qū)域的 AF模式中，考慮巻簾式快門功能的影響，預(yù)先確定AF區(qū)域的大小。在臉 AF模式中，根據(jù)檢測(cè)到的臉的大小及方向來(lái)控制AF區(qū)域的適當(dāng)?shù)拇笮　?br> 使用圖11詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)D7的步驟S503所論述的AF區(qū)域控制處理。
將由于巻簾式快門功能引起的AF區(qū)域的上部線與下部線之間的差而 產(chǎn)生的透鏡位置的時(shí)滯的量表示為(xpls，在本示例性實(shí)施例中，其被設(shè)置 為與單側(cè)焦深相對(duì)應(yīng)的脈沖。當(dāng)決定該時(shí)滯量a時(shí)，如下確定巻簾式快門 功能影響圖像的垂直方向上的AF區(qū)域的大小。
聚焦透鏡驅(qū)動(dòng)速度Speed pps
容許的時(shí)滯量a pis
讀取AF區(qū)域的垂直線時(shí)的時(shí)滯Tlsec
讀取所有垂直線花費(fèi)的時(shí)間TO sec
自動(dòng)聚焦區(qū)域垂直線的數(shù)量Vaf
讀出總線數(shù)Vail
Tl=2xa/Speed
TO: Vall=Th Vaf
AF區(qū)域中的垂直線的閾值 Vlimit=Vaf
聚焦透鏡驅(qū)動(dòng)速度在圖4的步驟S202中以及圖5的步驟S300中決定。 讀取所有垂直線花費(fèi)的時(shí)間TO以及讀出總線數(shù)Vail由所使用的驅(qū)動(dòng)圖像 傳感器的方法決定。通過(guò)如上所示的公式計(jì)算Vaf，并且計(jì)算AF區(qū)域中的垂直線的閾值Vlimit。根據(jù)該AF區(qū)域中的垂直線的閾值Vlimit，通過(guò) 圖9所示的自動(dòng)聚焦區(qū)域限制處理將過(guò)大的AF區(qū)域的大小限制到Vlimit， 并控制AF區(qū)域，使得能夠維持指定的聚焦精度。
如上所述，即使在像使用臉檢測(cè)結(jié)果的AF操作中一樣、本來(lái)的AF 區(qū)域變大的情況下，也能夠抑制在電荷蓄積的定時(shí)中出現(xiàn)的時(shí)滯的影響， 并提高聚焦精度。
在第一示例性實(shí)施例中說(shuō)明了基本操作(拍攝靜止圖像)的示例。有 時(shí)期望根據(jù)數(shù)字照相機(jī)的模式或AF操作狀態(tài)，在使對(duì)AF區(qū)域的限制有 效及無(wú)效之間進(jìn)行切換。
例如，在操作SW1之前執(zhí)行的AF處理中用戶跟蹤運(yùn)動(dòng)被攝體的情況 下，有時(shí)期望在不限制AF區(qū)域的情況下連續(xù)跟蹤被攝體，而不是通過(guò)限 制AF區(qū)域來(lái)維持聚焦精度。在第二示例性實(shí)施例中，參照在第一示例性 實(shí)施例中使用的流程圖說(shuō)明針對(duì)該情況的實(shí)現(xiàn)方法。
更具體地說(shuō)，在圖7的步驟S517中，在操作SW1之前的AF處理中， 如果執(zhí)行了圖9中的AF區(qū)域限制處理，則設(shè)置AF區(qū)域而不考慮巻簾式 快門功能的影響。同樣，在操作SW1之前執(zhí)行的AF區(qū)域限制處理S512 及S507的情況下，通過(guò)對(duì)AF區(qū)域施加限制，能夠獲得高聚焦精度。
通過(guò)如上所述控制對(duì)AF區(qū)域的限制，例如，能夠在SW1操作之前執(zhí) 行的AF處理中使被攝體跟蹤能力優(yōu)先的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)AF區(qū)域大小的控 制。此外，在SW1操作之后執(zhí)行的AF處理中，能夠通過(guò)對(duì)AF區(qū)域施加 限制來(lái)提高聚焦精度。
因此，即使當(dāng)使用顯示AF區(qū)域中的電荷蓄積的時(shí)滯的圖像傳感器時(shí)， 也能夠提高攝影者的便利性。
在上述示例性實(shí)施例中，盡管作為示例，對(duì)于被攝體的特征，使用人 臉作為臉檢測(cè)單元15檢測(cè)對(duì)象，但是也可以使用人臉以外的動(dòng)物或車作 為對(duì)象。此外，可以通過(guò)經(jīng)由外部輸入設(shè)備輸入并指定圖像畫面中的位置、 或通過(guò)檢測(cè)正在觀看取景器的攝影者的視線來(lái)檢測(cè)對(duì)象。
雖然參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明 并不局限于所公開的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)對(duì)所附權(quán)利要求的范圍給予最寬 泛的解釋，以使其涵蓋所有變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，該攝像裝置包括攝像單元，其具有二維排列的多個(gè)像素，并被配置為通過(guò)在移動(dòng)聚焦透鏡的位置的同時(shí)依次掃描多個(gè)像素以讀出圖像信號(hào)，來(lái)獲得被攝體的圖像；檢測(cè)單元，其用于檢測(cè)所述攝像單元獲得的圖像中的被攝體區(qū)域；設(shè)置單元，其用于與所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)地設(shè)置自動(dòng)聚焦區(qū)域；以及聚焦控制單元，其被配置為獲得所述設(shè)置單元設(shè)置的所述自動(dòng)聚焦區(qū)域中的多個(gè)圖像的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)，所述多個(gè)圖像由所述攝像單元捕獲，并基于關(guān)于所述對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的信息對(duì)所述聚焦透鏡進(jìn)行聚焦控制，其中，在所述被攝體區(qū)域大于預(yù)定大小的情況下，所述設(shè)置單元設(shè)置小于與所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)聚焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述像素沿行和列方向二 維排列，并且其中，在所述被攝體區(qū)域大于預(yù)定大小的情況下，所述設(shè)置單元在出 現(xiàn)電荷讀出定時(shí)差的行方向或列方向上減小所述被攝體區(qū)域的大小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述檢測(cè)單元通過(guò)從所述 圖像中提取臉信息來(lái)檢測(cè)所述被攝體，并且所述設(shè)置單元根據(jù)所述臉信息 設(shè)置所述自動(dòng)聚焦區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其中，在所述設(shè)置單元設(shè)置小于 與所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)聚焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域的情況下，如果 所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的臉方向與出現(xiàn)電荷讀出定時(shí)差的方向相同，則所述 設(shè)置單元將自動(dòng)聚焦區(qū)域設(shè)置為包含所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的雙眼，而如果 所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的臉方向與出現(xiàn)電荷讀出定時(shí)差的方向彼此不同，則 所述設(shè)置單元將自動(dòng)聚焦區(qū)域設(shè)置為包含所述檢測(cè)單元檢測(cè)到的至少一個(gè) 眼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述設(shè)置單元根據(jù)自動(dòng)聚 焦操作的狀態(tài)及根據(jù)自動(dòng)聚焦操作的模式中的至少一個(gè)來(lái)切換是否設(shè)置小于與所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)聚焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其中，在自動(dòng)聚焦操作中，在捕 獲靜止圖像的情況下，所述設(shè)置單元設(shè)置小于與所述被攝體的區(qū)域相對(duì)應(yīng) 的自動(dòng)聚焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其中，在與拍攝靜止圖像的情況相比、使跟蹤所述被攝體更優(yōu)先的模式中，即使所述被攝體區(qū)域大于所述 預(yù)定大小，所述設(shè)置單元也不設(shè)置小于與所述被攝體區(qū)域相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)聚 焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，該攝像裝置還包括 計(jì)算單元，其被配置為計(jì)算與所述自動(dòng)聚焦區(qū)域相對(duì)應(yīng)的所述聚焦透鏡的重心位置，其中，所述聚焦控制單元通過(guò)將所述聚焦透鏡移動(dòng)到所述自動(dòng)聚焦區(qū) 域中的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)最大的重心位置來(lái)進(jìn)行聚焦控制。
9. 一種攝像裝置的控制方法，所述攝像裝置具有包含有二維排列的多個(gè)像素的攝像單元，該攝像單元被配置為通過(guò)在移動(dòng)聚焦透鏡的位置的同 時(shí)依次掃描多個(gè)像素以從各個(gè)像素中讀出圖像信號(hào)來(lái)捕獲被攝體的圖像， 所述控制方法被配置為通過(guò)在移動(dòng)聚焦透鏡的位置的同時(shí)拍攝被攝體的多 個(gè)圖像、并獲得在所述多個(gè)圖像中設(shè)置的自動(dòng)聚焦區(qū)域中的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)來(lái)對(duì)所述攝像裝置進(jìn)行聚焦控制，所述控制方法包括 檢測(cè)所述圖像中的被攝體區(qū)域；以及與所述被攝體區(qū)域相關(guān)聯(lián)地設(shè)置自動(dòng)聚焦區(qū)域， 其中，在被攝體區(qū)域大于預(yù)定大小的情況下，設(shè)置小于與所述被攝體 區(qū)域相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)聚焦區(qū)域的自動(dòng)聚焦區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置及控制方法。在該攝像裝置中，當(dāng)使用電荷蓄積定時(shí)有時(shí)滯的圖像傳感器、在連續(xù)移動(dòng)聚焦透鏡的同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制時(shí)，能夠提高聚焦精度。為此，該攝像裝置包含卷簾式快門功能、被配置為將被攝體圖像轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)的攝像單元以及設(shè)置單元。當(dāng)由于卷簾式快門功能引起的光學(xué)系統(tǒng)在AF區(qū)域的上部線與下部線之間的重心位置的差超過(guò)預(yù)定量時(shí)，所述設(shè)置單元對(duì)AF區(qū)域施加限制，以將期望的AF區(qū)域的大小減小到重心位置的差變?yōu)轭A(yù)定量的AF區(qū)域。
文檔編號(hào)H04N5/232GK101677360SQ20091017185
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
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