CN1947047A - 自动聚焦控制设备和方法、记录介质和程序 - Google Patents

Abstract

可以改善自动聚焦响应特性。图像拾取传感器与视频垂直同步信号(VP1)(图7A)同步地执行曝光(ex11，ex12)(图7C)。相机信号处理部件分别在定时(VR12，VR21)处(图7D)读取通过曝光(ex11，ex12)获得的图像信号。AF检测部件在AF检测缩小选通帧(在下面将简单地称为选通帧)的定时处导出与该选通帧相对应的视频信号中的高频分量，然后调整所导出的高频分量，并且然后在选通帧的定时之后立即产生焦点评价值。AF模块在AF模块的定时(AF2)(图7F)处接收多个焦点评价值，然后生成使焦点位置接近聚焦位置的自动聚焦控制信号(LD3)(图7G)，然后基于该自动聚焦控制信号移动该聚焦透镜。本发明可应用于摄像机。

Description

自动聚焦控制设备和方法、记录介质和程序

技术领域

本发明涉及自动聚焦控制设备和自动聚焦控制方法、记录介质、和程序，尤其涉及可以通过执行高速曝光和高速摆动聚焦(wobbling-focusing)驱动来增强自动聚焦响应特性的自动聚焦控制设备和自动聚焦控制方法、记录介质、和程序。

背景技术

图1是示出已知摄像机的示例配置的框图。

包括变焦透镜2和聚焦透镜3在内的透镜块1使光(也就是说，被摄对象的图像)入射到图像拾取传感器4上。图像拾取传感器4包括以二维方式布置的光电转换元件，这些光电转换元件包括CCD(电荷耦合器件)成像器和/或C-MOS(互补金属氧化物半导体)成像器，并且执行光电转换。主色过滤器(未示出)安装在图像拾取传感器4的前端面上，其中该主色过滤器包括以马赛克形式布置的R、G、和B。也就是说，图像拾取元件4通过对经由透镜块1和主色过滤器入射的被摄对象的光学图像执行光电转换来生成图像拾取信号(电荷)，并且根据光栅扫描方法将所生成的图像拾取信号输出到相机信号处理单元5。

相机信号处理单元5对从图像拾取传感器4传送过来的图像拾取信号执行采样处理、YC分离处理等，将亮度信号Y输出到选通单元6，并且将亮度信号Y和颜色信号C(色差信号、主色信号等)输出到存储控制器13。

选通单元6仅仅从所传送的视频信号中提取与已经准备好的、在图像屏幕中提供的聚焦检测区域相对应的信号，并且将所提取的信号输出到AF(自动聚焦)检测单元7。AF检测单元7获取与聚焦检测区域相对应的输入视频信号中的高频分量，通过调整和检测该高频分量生成实现自动聚焦所需要的焦点评价值，并且将该焦点评价值输出到相机控制器8的AF模块8a。

相机控制器8基于从输入单元14传送的手动聚焦指令信号、变焦指令信号、手动/自动聚焦开关信号，控制透镜驱动器9和图像拾取元件驱动器12的驱动。此外，相机控制器8的AF模块8a控制透镜驱动器9，使得透镜驱动器9基于从通过在不同聚焦透镜位置进行曝光而生成的视频信号中获得的两个焦点评价值，执行自动聚焦驱动。

透镜驱动器9在相机控制器8的控制下，控制驱动变焦透镜2的电动机10的驱动以及驱动聚焦透镜3的电动机11的驱动。电动机10和11在透镜驱动器9的控制下，分别控制变焦透镜2和/或聚焦透镜3的驱动。图像拾取元件驱动器12控制图像拾取传感器4，以便使图像拾取传感器4通过对经由透镜块1和主色过滤器(未示出)入射的被摄对象的光学图像执行光电转换来生成图像拾取信号，以及控制电子快门(未示出)的驱动。

存储控制器13在存储器13a中暂时存储从相机信号处理单元5传送的视频信号，顺序读取视频信号，并且将该视频信号输出到显示器(未示出)以便将该视频信号显示为视频。另外，存储控制器13将视频信号输出到可移动介质(未示出)，以便将视频信号存储在其中。输入单元14由用户操作，并且将从用户传送的各种指令信号传送到相机控制器8。

在已知的摄像机中，自动聚焦由下述处理来实现：即将由图像拾取传感器4获得的视频信号中的高频分量确定为焦点评价值，并且驱动聚焦透镜3以使焦点评价值增加，其即所谓的爬山法自动聚焦***。

这里，将详细描述自动聚焦。

图2示出了在实现自动聚焦所需要的焦点评价值中的示例改变，该焦点评价值是从图1所示的AF检测单元7传送的。在图2中，横轴(X轴)表示聚焦透镜3的焦点位置，而纵轴(Y轴)表示焦点评价值。

当聚焦透镜3的焦点位置从远方向向近方向移动和/或从近方向向远方向移动时，如图2所示，焦点评价值在预定位置处获得最大值a，其通常被称为“评价值峰值”。当焦点评价值获得最大值a时，聚焦透镜3的焦点位置变为被摄对象的聚焦位置Q。

随后，AF模块8a获取从AF检测单元7传送的焦点评价值，并且允许执行“爬山法控制”，以便移动聚焦透镜3而最大化上述评价值。此外，在那个时候，AF模块8a稍微摆动聚焦透镜3的焦点位置，以便基于当前焦点位置确定聚焦位置存在于哪个方向。在那个时候，获得评价值。AF模块8a根据评价值的微分分量dy/dx是正还是负，来估计朝向聚焦位置的方向。通常，焦点位置的轻微摆动被称为摆动。

接下来，将参考图3所示的流程图进一步描述由AF模块8a执行的、用于聚焦透镜3的移动控制处理。顺便提及，移动控制处理以单个场的间隔一次又一次地执行。

AF模块8a在步骤S1从AF检测单元7获取焦点评价值，并且在步骤S2，提取该焦点评价值的微分分量dy/dx，并且估计聚焦位置方向。在步骤S3，AF模块8a基于焦点评价值计算聚焦透镜3的移动量(焦点移动量)，以便将该焦点位置带向接近聚焦位置Q(图2)，也就是说，以便实现聚焦。

在步骤S4，AF模块8a确定在一场中是否出现与摆动相关的焦点位置的移动。如果确定在该场中出现了与摆动相关的焦点位置的移动，则处理前进到步骤S5，以便计算聚焦透镜3的移动量，该移动量与摆动相关(摆动移动量)。

在步骤S4，如果确定在该场中没有出现与摆动相关的焦点位置移动，则该处理前进到步骤S6，其中AF模块8a将摆动量设置为零。

在步骤S7处，在执行了与步骤S5和/或步骤S6相对应的处理之后，AF模块8a计算通过步骤S3处执行的处理所计算的焦点移动量、和通过步骤S5和/或步骤S6处执行的处理所计算的摆动量之和，并且将该和确定为聚焦透镜3的移动量。AF模块8a基于所计算的聚焦透镜3的移动量，控制透镜驱动器9。透镜驱动器9在AF模块8a的控制下，经由电动机11将聚焦透镜3移动与预定聚焦透镜移动量一样多的量。

因此，AF模块8a检查通过摆动聚焦透镜3而获得的焦点评价值的微分分量dy/dx，并且移动该聚焦透镜3以便将焦点位置带向靠近聚焦位置，由此实现自动聚焦。

接下来，将参考图4所示的时序图描述图1所示的摄像机的操作。这个示例说明了当图像拾取传感器4每一个场进行一次曝光并且以四个场的间隔执行摆动驱动时所执行的操作。

相机控制器8分别在从时间t1到时间t2的时间段、从时间t2到时间t3的时间段、从时间t3到时间t4的时间段、以及从时间t4到时间t5的时间段上，将视频垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取元件驱动器12(图4A)。视频垂直同步信号中的每个时间段表示与单个场相对应的时间段。

以场来控制聚焦透镜3的焦点位置。控制由摆动设置的焦点位置W，以便以与单个场相对应的停止周期为间隔，每隔一个场沿远离方向和接近方向交替移动焦点位置W(图4B)。

图像拾取元件驱动器12与所输入的视频垂直同步信号VP1到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4在从时间t12到时间t2的时间段、从时间t23到时间t3的时间段、从时间t34到时间t4的时间段、以及从时间t45到时间t5的时间段中进行曝光ex1到ex4(图4C)

相机信号处理单元5在落入时间t2和时间t3之间的定时VR2处读取通过曝光ex1获得的视频信号(图4D)。类似地，相机信号处理单元5分别在定时VR3到VR5(定时VR5未示出)处读取通过曝光ex2到ex4获得的视频信号。因此，相机信号处理单元5获得在这些定时(图4E)处读取的视频信号V1到V4。将由相机信号处理单元读取的视频信号V1到V4输出到选通单元6。

在选通单元6中，虽然未示出，但是在从相机信号处理单元5传送的视频信号当中，仅仅提取与做为早已设置的、在屏幕图像中提供的聚焦检测区域的AF检测选通帧相对应的视频信号，并且将该信号输出到AF检测单元7。

AF检测单元7在其中仅仅提取与AF检测选通帧相对应的视频信号的定时(以下称为AF检测选通帧定时)处获取输入视频信号V1的高频分量，调整并且检测该高频分量，并且在AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所需要的焦点评价值。类似地，AF检测单元7分别在AF检测选通帧定时处获取、调整、和检测输入视频信号V2到V4中的高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所需要的焦点评价值。

将由AF检测单元7生成的焦点评价值输出到相机控制器8的AF模块8a。

AF模块8a在AF模块AF2的定时处获取在该AF检测选通帧定时之后立即生成的焦点评价值，并且在AF模块AF4的定时处获取通过使用不同的视频垂直同步信号生成的焦点评价值(图4F)。然后，AF模块8a在这两个获取的焦点评价值之间进行比较，生成自动聚焦控制信号LD5，以便把聚焦透镜3的焦点位置带向接近聚焦位置，并且将该自动聚焦控制信号LD5输出到透镜驱动器9(图4G)。

透镜驱动器9基于所输入的自动聚焦控制信号LD1到LD5控制电动机11的驱动，并且将聚焦透镜3移动与预定聚焦透镜移动量一样多的量。因此，实现了自动聚焦。

接下来，将参考图5所示的时序图描述图1所示的摄像机的其它示例操作。这个示例说明了当图像拾取传感器4每一个场进行一次曝光并且以两个场的间隔执行摆动驱动时，所执行的操作。

相机控制器8分别在从时间t1到时间t2的时间段、从时间t2到时间t3的时间段、从时间t3到时间t4的时间段、以及从时间t4到时间t5的时间段上，将视频垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取元件驱动器12(图5A)。视频垂直同步信号中的每个时间段表示与单个场相对应的时间段。

以场来控制聚焦透镜3的焦点位置。控制由摆动设置的焦点位置W，以便以与二分之一场相对应的停止周期为间隔、每隔二分之一场沿远离方向和接近方向交替移动焦点位置W(图5B)。

图像拾取元件驱动器12与所输入的视频垂直同步信号VP1到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4分别在从时间t12到时间t2的时间段、从时间t23到时间t3的时间段、从时间t34到时间t4的时间段、以及从时间t45到时间t5的时间段中进行曝光ex1到ex4(图5C)。

相机信号处理单元5在落入时间t2和时间t3之间的定时VR2处读取通过曝光ex1获得的视频信号(图5D)。类似地，相机信号处理单元5分别在定时VR3到VR5(定时VR5未示出)处读取通过曝光ex2到ex4获得的视频信号。随后，相机信号处理单元5获得在这些定时处读取的视频信号V1到V4(图5E)。将由相机信号处理单元5读取的视频信号V1到V4输出到选通单元6。

这里，在选通单元6中，虽然未示出，但是在从相机信号处理单元5传送的视频信号中，仅仅提取与做为已经设置的、在屏幕图像中提供的聚焦检测区域的AF检测选通帧相对应的视频信号，并且将其输出到AF检测单元7。

AF检测单元7在AF检测选通帧定时处获取该输入视频信号V1的高频分量，调整和检测该高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。类似地，AF检测单元7分别在AF检测选通帧定时处获取输入视频信号V2到V4中的高频分量，调整和检测这些高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。

将由AF检测单元7生成的焦点评价值输出到相机控制器8的AF模块8a。

AF模块8a在AF模块AF3的定时处获取在AF检测选通帧定时之后立即生成的焦点评价值，并且在AF模块AF4的定时处获取通过使用不同的视频垂直同步信号生成的焦点评价值(图5F)。然后，AF模块8a在这两个获取的焦点评价值之间进行比较，生成自动聚焦控制信号LD5，以便把聚焦透镜3的焦点位置带向接近聚焦位置，并且将该自动聚焦控制信号LD5输出到透镜驱动器9(图5G)。

透镜驱动器9基于所输入的自动聚焦控制信号LD1到LD5控制电动机11的驱动，并且将聚焦透镜3移动与预定聚焦透镜移动量一样多的量。因此，实现了自动聚焦。

如所述，已知的摄像机获取通过图像拾取传感器4获得的视频信号中的高频分量，调整和检测该高频分量，以便生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值，并且驱动聚焦透镜3以便增大该评价值。此外，已知的摄像机通过执行细微摆动聚焦驱动达到该细微摆动聚焦驱动在所拾取的图像上不明显的程度，来改变聚焦透镜3和图像拾取传感器4之间的距离，并且基于焦点评价值中的细微改变来获得有关该爬山法控制的信息(例如，用于确定爬山法方向的信息)。

顺便提及，近年来，已经提出了各种与自动聚焦相关的技术。例如，已经提出了通过减少聚焦透镜移动时间来减少功耗的技术(例如，参见专利文献1)。

[专利文献1]日本未经审查的专利申请公开第10-239579号

发明内容

本发明要解决的问题：

如上所述，每当输出单个视频垂直同步信号时，生成单个焦点评价值。因此，为了基于焦点评价值中的细微改变执行爬山法控制，需要为具有不同透镜位置的垂直信号之间的视频信号执行细微摆动驱动，并且改变该聚焦透镜3和图像拾取传感器4之间的距离。因此，需要以视频垂直同步信号的周期的两倍(图4)和/或四倍(图5)的周期执行细微摆动聚焦驱动，由此图像中的细微改变由于摆动驱动所导致的振幅而变得明显。

此外，因为图像中的细微变化是明显的，所以不能增加摆动驱动的振幅，这使得难以稳定地获得有关该爬山法控制的信息。

此外，需要减少由聚焦透镜3和图像拾取传感器4之间的距离的改变所导致的图像高度改变速率，该改变通过执行细微摆动聚焦驱动来进行。因此，难以设计和制造这些透镜。

因此，本发明允许进行不明显的图像细微改变，并且增加自动聚焦能力。

解决问题的手段：

根据本发明的自动聚焦控制设备包括：图像拾取装置，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；计算装置，基于由该图像拾取装置所拾取的图像的信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及改变装置，基于由该计算装置计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离。改变装置改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

计算装置可以基于该图像拾取信号中的亮度信号的高频分量计算该焦点评价值。

还可以提供合并装置，其合并由该图像拾取装置所拾取的多个图像的多个信号。

还可以提供选择装置，其选择由该图像拾取装置所拾取的多个图像的多个信号中的任何一个。

根据本发明的自动聚焦控制方法包括：图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；计算步骤，基于通过在图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离。在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

根据本发明的、记录在记录介质上的程序使计算机执行处理，该处理包括：图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；计算步骤，基于通过在图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离。在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

根据本发明的程序使计算机执行这样的处理，该处理包括：图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；计算步骤，基于通过在图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离。在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

根据本发明，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像，基于所拾取图像的信号计算用于执行自动聚焦的焦点评价值，以及基于多个所计算的焦点评价值改变聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离。此时，改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

优点：

本发明允许实现自动聚焦，更具体而言，允许不明显地在图像中进行细微改变，并增强自动聚焦能力。

附图说明

图1是示出已知摄像机的示例配置的框图。

图2示出了在实现自动聚焦所必需的焦点评价值中的示例改变。

图3是说明为聚焦透镜执行的移动控制处理的流程图。

图4是说明图1所示摄像机的操作的时序图。

图5是说明图1所示摄像机的其它示例操作的时序图。

图6是示出根据本发明的摄像机的示例配置的框图。

图7是说明图6所示摄像机的操作的时序图。

图8是说明图6所示摄像机的其它示例操作的时序图。

图9为示出个人计算机的配置示例的框图。

附图标记：

1透镜块，2变焦透镜，3聚焦透镜，4图像拾取传感器，5相机信号处理单元，6选通单元，7AF检测单元，8相机控制器，9透镜驱动器，10、11电动机，12图像拾取元件驱动器，14输入单元，13存储控制器，21高速曝光和高速摆动AF模块，22合并/选择存储控制器

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行描述。

图6是示出根据本发明的摄像机的示例配置的框图。这里，用相同的附图标记指定与已知摄像机中的那些相对应的部分，并且酌情省略其描述。

AF检测单元7获取通过在不同的聚焦透镜位置进行高速曝光而获得的多个视频信号的高频分量，通过调整和检测该高频分量来生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值，并且将该焦点评价值输出到相机控制器8的高速曝光和高速摆动AF模块21(在下文中简单地称为AF模块21)。

相机控制器8的AF模块21基于从多个视频信号生成的焦点评价值，控制透镜驱动器9，以便该透镜驱动器9执行自动聚焦驱动，其中通过在不同的聚焦透镜位置处进行高速曝光而获得所述多个视频信号。

更具体而言，AF模块21控制透镜驱动器9，以便每隔单个场周期交替地沿远离方向和接近方向执行用于聚焦透镜3的聚焦位置W的高速摆动聚焦驱动。此外，每当(为每一个单个场)输出单个视频垂直同步信号时，AF模块21控制图像拾取元件驱动器12，以便图像拾取传感器4利用至少一个图像拾取器进行高速曝光。如稍后参考图7和8所示的时序图所述的那样，例如，为每一个单个场进行两次或者四次高速曝光。可以实现本发明而不受限于上述示例。

合并/选择存储控制器22将视频信号暂时存储在存储器22a中，其中这些视频信号通过在每一个单个场中进行多次曝光获得，并且从相机信号处理单元5传送。此外，合并/选择存储控制器22顺序地读取视频信号，根据需要将这些视频信号合并为与单个场相对应的视频信号，并且将这些视频信号输出到显示器，并且使显示器将这些视频信号显示为视频。不然，合并/选择存储控制器22将这些视频信号输出到可移动介质，以便可移动介质存储视频信号。此外，合并/选择存储控制器22不仅将通过多个曝光获得的视频信号合并为与单个场相对应的视频信号，而且还选择预定的视频信号(例如，通过在该场中进行的第一次曝光获得的视频信号)。

接下来，将参考图7所示的时序图描述图6所示的摄像机的操作。在这个示例中，是当图像拾取传感器4每单个场进行两次曝光并且当以单个场为间隔执行摆动驱动时执行的操作。

相机控制器8分别在从时间t1到时间t2的时间段、从时间t2到时间t3的时间段、从时间t3到时间t4的时间段、以及从时间t4到时间t5的时间段上，将视频垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取元件驱动器12(图7A)。视频垂直同步信号中的每个时间段表示单个场周期。

以场来控制聚焦透镜3的焦点位置。控制由摆动设置的焦点位置W，以便以与四分之一场相对应的停止周期为间隔、每隔四分之一场沿远离方向和接近方向交替移动焦点位置W(图7B)。

图像拾取元件驱动器12与所输入的视频垂直同步信号VP1同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4分别在从时间t11到时间t12的时间段、以及从时间t13到时间t2的时间段上执行曝光ex11和曝光ex12(图7C)。

类似地，图像拾取驱动器12与输入视频垂直同步信号VP2到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4分别在从时间t21到时间t22的时间段、以及从时间t23到时间t3的时间段上进行曝光ex21和ex22，分别在从时间t31到时间t32的时间段和从时间t33到时间t4的时间段上进行曝光ex31和ex32，以及分别在从时间t41到时间t42的时间段以及从时间t43到时间t5的时间段上进行曝光ex41和ex42。

相机信号处理单元5在落入时间t12和时间t2之间的定时VR12处读取通过曝光ex11获得的视频信号，并且在落入时间t2和时间t22之间的定时VR21处读取通过曝光ex12获得的视频信号(图7D)。类似地，相机信号处理单元5分别在定时VR22和VR31处读取通过曝光ex21和ex22获得的视频信号、分别在定时VR32和VR41处读取通过曝光ex31和ex32获得的视频信号、以及分别在定时VR42和VR51(定时VR51未示出)处读取通过曝光ex41和ex42获得的视频信号。由相机信号处理单元5读取的视频信号暂时存储在合并/选择存储控制器22的存储器22a中。

合并/选择存储控制器22将由相机信号处理单元5读取并且暂时存储在存储器22a中的两个视频信号合并为与单个场相对应的视频信号，和/或选择这两个视频信号之一，由此获得视频信号V1到V4(图7E)。

例如，合并/选择存储控制器22通过将在定时VR12处读取的视频信号和在定时VR21处读取的视频信号进行合并，或者选择这些视频信号之一，来获得视频信号V2。

还将由相机信号处理单元5读取的视频信号输出到选通单元6。在选通单元6中，虽然未示出，但是在从相机信号处理单元5传送的视频信号当中，仅仅提取与作为早已设置的屏幕图像的聚焦检测区域的AF检测选通帧相对应的视频信号，并且将该信号输出到AF检测单元7。

AF检测单元7在AF检测选通帧的定时处获取在定时VR12和VR21处读取的每个视频信号的高频分量，调整和检测该高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。类似地，AF检测单元7在AF检测选通帧定时处获取分别在定时VR22、VR31、VR32、VR41、和VR42处读取的视频信号的高频分量，调整和检测这些高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。

将由AF检测单元7生成的焦点评价值输出到相机控制器8的AF模块21。

AF模块21在AF模块AF2的定时处获取在不同的聚焦透镜位置处生成的两个焦点评价值(图7F)。然后，AF模块21基于这两个获取的焦点评价值生成自动聚焦控制信号LD3，以便把聚焦透镜3的焦点位置带向接近于聚焦位置，并且将该自动聚焦控制信号LD3输出到透镜驱动器9(图7G)。

透镜驱动器9基于所输入的自动聚焦控制信号LD1到LD4控制电动机11的驱动，并且将聚焦透镜3移动与预定聚焦透镜移动量一样多的量。因此，实现了自动聚焦。

接下来，将参考图8所示的时序图描述图6所示的摄像机的其它示例操作。这个示例说明了当图像拾取传感器4按每个单个场进行四次曝光并且以二分之一场的间隔执行摆动驱动时所执行的操作。

相机控制器8分别在从时间t1到时间t2的时间段、从时间t2到时间t3的时间段、从时间t3到时间t4的时间段、以及从时间t4到时间t5的时间段上，将视频垂直同步信号VP1到VP4输出到图像拾取元件驱动器12(图8A)。视频垂直同步信号中的每个时间段表示单个场周期。

以场来控制聚焦透镜3的焦点位置。控制由摆动设置的焦点位置W，以便以与八分之一场相对应的停止周期为间隔、每隔八分之一场沿远离方向和接近方向交替移动焦点位置W(图8B)。

图像拾取元件驱动器12与所输入的视频垂直同步信号VP1同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4分别在从时间t11到时间t12的时间段、从时间t13到时间t14的时间段、从时间t15到时间t16的时间段、以及从时间t17到时间t2的时间段上进行曝光ex11到ex14(图8C)。

类似地，图像拾取驱动器12与输入的视频垂直同步信号VP2到VP4同步地控制图像拾取传感器4，以便图像拾取传感器4分别在从时间t21到时间t22的时间段、从时间t23到时间t24的时间段、从时间t25到时间t26的时间段、以及从时间t27到时间t3从时间段上进行曝光ex21到ex24，分别在从时间t31到时间t32的时间段、从时间t33到时间t34的时间段、从时间t35到时间t36的时间段、以及从时间t37到时间t4的时间段上进行曝光ex31到ex34，以及分别在从时间t41到时间t42的时间段、从时间t43到时间t44的时间段、从时间t45到时间t46的时间段、以及从时间t47到时间t5的时间段上进行曝光ex41到ex44。

相机信号处理单元5在落入时间t12和时间t14之间的定时VR12处读取通过曝光ex11获得的视频信号，在落入时间t14和时间t16之间的定时VR13处读取通过曝光ex12获得的视频信号，在落入时间t16和时间t2之间的定时VR14处读取通过曝光ex13获得的视频信号，并且在落入时间t2和时间t22之间的定时VR21处读取通过曝光ex14获得的视频信号(图8D)。类似地，相机信号处理单元5分别在定时VR22到VR24、和VR31处读取通过曝光ex21到ex24获得的视频信号、分别在定时VR32到VR34、和VR411处读取通过曝光ex31到ex34获得的视频信号、以及分别在定时VR42到VR44、以及VR51(定时VR51未示出)处读取通过曝光ex41到ex44获得的视频信号。由相机信号处理单元5读取的视频信号暂时存储在合并/选择存储控制器22的存储器22a中。

合并/选择存储控制器22将由相机信号处理单元5读取并且暂时存储在存储器22a中的四个视频信号合并为与单个场相对应的视频信号，将几个预定的视频信号(例如，通过该场中的第一和第二次曝光获得的视频信号)合并为与单个场相对应的视频信号，或者选择任何一个视频信号(例如，通过该场的第一次曝光获得的视频信号)，以便获得视频信号V1到V4(图8E)。

例如，合并/选择存储控制器22通过合并在定时VR12到VR14以及VR21处读取的四个视频信号、或者任何两个视频信号(例如，分别在定时VR12和VR13处读取的视频信号)，获得视频信号V2。当然，不受限于上述配置，合并/选择存储控制器22可以合并任意三个视频信号(例如，分别在定时VR12到VR14读取的视频信号)，或者选择分别在定时VR12到VR14和VR21处读取的四个视频信号中的任何一个。

还将由相机信号处理单元5读取的视频信号输出到选通单元6。在选通单元6中，虽然未示出，但是在从相机信号处理单元5传送的视频信号中，仅仅提取与作为已经设置的屏幕图像中的聚焦检测区域的AF检测选通帧相对应的视频信号，并且将其输出到AF检测单元7。

AF检测单元7在AF检测选通帧的定时处获取在定时VR12到VR14以及VR21处读取的每个视频信号的高频分量，调整和检测该高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。类似地，AF检测单元7在AF检测选通帧定时处获取分别在定时VR22到VR24、VR31到VR34、以及VR41到VR44处读取的每个视频信号的高频分量，调整和检测这些高频分量，并且在该AF检测选通帧定时之后立即生成实现自动聚焦所必需的焦点评价值。

将由AF检测单元7生成的焦点评价值输出到相机控制器8的AF模块21。

AF模块21在AF模块AF2的定时处获取在不同的聚焦透镜位置处生成的四个焦点评价值(图8F)。然后，AF模块21基于这四个获取的焦点评价值生成自动聚焦控制信号LD3，以便把聚焦透镜3的焦点位置带向接近于聚焦位置，并且将该自动聚焦控制信号LD3输出到透镜驱动器9(图8G)。

透镜驱动器9基于所输入的自动聚焦控制信号LD1到LD4控制电动机11的驱动，并且将聚焦透镜3移动与预定聚焦透镜移动量一样多的量。因此，实现了自动聚焦。

在上述配置中，为单个视频垂直同步信号计算两个或者四个焦点评价值，和/或为单个视频垂直同步信号执行细微摆动聚焦驱动一次或者两次。然而，可以实现本发明而不受限于上述配置。例如，当在整数A和整数B之间的关系满足2×B＞A时，为单个视频垂直同步信号计算焦点评价值整数N次(多次)，并且为通过整数A次获得的视频垂直同步信号执行细微摆动聚焦驱动整数B次。更具体地，可以为单个视频垂直同步信号计算三个焦点评价值，并且可以为四个视频垂直同步信号执行细微摆动聚焦驱动三次。

如上所述，有可能通过在与单个场相对应的视频信号中进行高速曝光和执行高速摆动聚焦驱动，使得由于摆动振幅而导致在图像中出现的细微改变不明显。因此，有可能增加摆动驱动的振幅。因此，可以容易和稳定地获得有关爬山法控制的信息，并且可以增强自动聚焦能力。

此外，因为还有可能增加透镜图像高度改变率，所以可以增强透镜设计的多样性并且可以放宽制造标准。

此外，因为减少了摆动周期，所以可以在较早的定时处生成焦点评价值，并且可以增强自动聚焦响应特性。

此外，因为基于通过高速曝光获得的多个视频信号生成焦点评价值，所以不需要执行在用于实现自动聚焦的焦点评价值之间的比较，这也增强了自动聚焦响应特性。

虽然已经描述了摄像机作为示例，本发明当然还可以用于数字照相机。

上述系列处理过程可以由硬件和/或软件执行。在此情况下，摄像机包括例如图9所示的计算机。

在图9中，CPU(中央处理单元)101根据存储在ROM(只读存储器)102中的程序和/或从存储单元108载入到RAM(随机存取存储器)103中的程序，执行各种处理过程。RAM 103还适当地存储CPU 101所需的数据，以便执行各种处理过程。

CPU 101、ROM 102、和RAM 103经由总线104彼此相连。输入输出接口105也连接到总线104。

包括键盘、鼠标等的输入单元106，包括CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)等的显示器、以及包括扬声器等的输出单元107、包括硬盘等的存储单元108、和包括调制解调器等的通信单元109连接到输入输出接口105。通信单元109经由包括因特网在内的网络执行通信处理。

此外，驱动器110根据需要连接到输入和输出接口105，而且包括磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等在内的可移动介质111适当地安装在输入输出接口105上。从中读取的计算机程序根据需要安装在存储单元108中。

为了让软件执行上述处理过程，从网络和/或记录介质安装构成该软件的程序。

记录介质不仅包括独立于***主体而分配、以便如图9所示向用户递送程序的可移动介质111，而且还包括ROM 102、存储单元108中包含的硬盘等，其中ROM 102和硬盘已安装在***中，以及其中ROM 102和硬盘存储递送给用户的程序。可移动介质11包括存储程序的磁盘(包括软盘(注册商标))、光盘(包括CD-ROM(致密盘-只读存储器)和DVD(数字多用途盘))、磁光盘(包括MD(迷你盘)(注册商标))、和/或半导体存储器等。

此外，在本说明书中，描述记录在记录介质中的程序的步骤不仅包括依据书写次序、以时间顺序执行的处理，而且还包括不一定以时间顺序执行、但是能够并行和/或分别执行的处理。

Claims (7)

1、一种包括聚焦透镜和图像拾取传感器的自动聚焦控制设备，该自动聚焦控制设备包含：

图像拾取装置，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；

计算装置，基于由该图像拾取装置所拾取的图像的信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及

改变装置，基于由该计算装置计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离，

其中该改变装置改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

2、如权利要求1所述的自动聚焦控制设备，其中，计算装置基于该图像拾取信号中的亮度信号的高频分量计算该焦点评价值。

3、如权利要求1所述的自动聚焦控制设备，还包含：合并装置，其合并由该图像拾取装置所拾取的多个图像的多个信号。

4、如权利要求1所述的自动聚焦控制设备，还包含：选择装置，其选择由该图像拾取装置所拾取的多个图像的多个信号中的任何一个。

5、一种用于自动聚焦控制设备的自动聚焦控制方法，该自动聚焦控制设备包括聚焦透镜和图像拾取传感器，所述自动聚焦控制方法包含：

图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；

计算步骤，基于通过在该图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像的信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及

改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离，

其中在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

6、一种存储了由自动聚焦控制设备使用的计算机可读程序、以便执行自动聚焦控制处理的记录介质，该自动聚焦控制设备包括聚焦透镜和图像拾取传感器，所述程序包含：

图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；

计算步骤，基于通过在该图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像的信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及

改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离，

其中在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

7、一种使计算机执行自动聚焦控制设备的自动聚焦控制处理的程序，该自动聚焦控制设备包括聚焦透镜和图像拾取传感器，所述程序包含：

图像拾取步骤，与图像垂直同步信号的周期同步地、在该图像垂直同步信号周期的(1/整数N)倍的周期中拾取被摄对象的图像；

计算步骤，基于通过在该图像拾取步骤处执行的处理所拾取的图像的信号，计算用于执行自动聚焦的焦点评价值；以及

改变步骤，基于通过在计算步骤处执行的处理计算的多个焦点评价值，改变在聚焦透镜和图像拾取传感器之间的距离，

其中在该改变步骤处改变该距离，使得当整数A和整数B满足2×B＞A时，图像垂直同步信号的周期的整数A倍和摆动周期的整数B倍彼此同步。

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