CN1956501A

CN1956501A - 透镜位置调整装置、透镜位置调整方法和记录介质

Info

Publication number: CN1956501A
Application number: CNA2006101639268A
Authority: CN
Inventors: 中井隆雄
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN100493148C; US7596308B2; US20070086767A1; JP2007108412A

Abstract

CPU11基于获取的亮度信号Y，当判断出相对于聚焦区域内的总像素数的具有大于第1阈值的亮度的像素数超过第1规定比率并且相对于聚焦区域内的总像素数的具有小于第2阈值的亮度的像素数超过第2规定比率时，判断出拍摄环境暗又包含点光源，并从存储器110中读出截止频率的系数值，且输入到HPF9中按照增高截止频率fc的方式进行设定。

Description

透镜位置调整装置、透镜位置调整方法和记录介质

技术领域

本发明涉及透镜位置调整装置、透镜位置调整方法和记录介质，详细地说，涉及基于使用AF评估值(focus evaluation parameter)的AF处理的透镜位置调整装置、透镜位置调整方法和记录介质。

背景技术

目前，作为AF处理方式的代表具有对比度检测方式(contrast-basedauto-focusing)。该方式，在使聚焦透镜移动的同时，从各透镜位置上所摄像的图像数据中利用HPF(高通滤波器)提取高频成分并逐次计算出AF评估值，且使聚焦透镜移动到该AF评估值最大的透镜位置上。

另外近年来，出现了下述技术，即在例如夜景摄影那样进行点光源存在的黑暗的摄影环境下的AF处理的情况下，通过将输入HPF中的截止频率设定得比通常情况高，来提高AF的精度。

该方法例如记载在日本公开特许H11-88760公报中。

也就是，将摄像画面分割成多个区域，对该多个区域中的亮度信号进行累积，并将上述多个区域的累积值与预先设定的基准值进行比较，在累积值比基准值小的所累积的区域数相对于全部区域数超过一定比率时，照相机判断出暗环境下的拍摄且切换到截止频率高的HPF。

发明内容

本发明，其目的在于提供一种通过适用对应于拍摄状况的截止频率能够提高AF处理精度的透镜位置调整装置、透镜位置调整方法和记录介质。

为了实现上述目的，本发明具有：

透镜；

摄像部，检测介由上述透镜所输入的光线并且输出图像数据；

判断部，基于从该摄像部输出的图像数据，判断在该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在；

控制部，在由该判断部判断出亮度高的区域和亮度低的区域皆存在的情况下，控制对用于从上述图像数据中提取高频成分的高通滤波器即HPF设定的截止频率；

计算部，基于经过由该控制部设定上述截止频率后的HPF所得到的高频成分，计算出上述透镜每个位置的AF评估值；

透镜位置调整部，使上述透镜定位在由上述计算部计算出的AF评估值为最大值的位置上。

附图说明

图1是本发明的实施方式的数字照相机的框图。

图2是表示本实施方式的数字照相机的动作的流程图。

图3A表示亮度高的区域和亮度低的区域皆存在时的聚焦区域内的像素亮度的直方图。

图3B表示亮度高的区域和亮度低的区域中任一个不存在时的聚焦区域内的像素亮度的直方图。

图4是本发明的变形例的数字照相机的框图。

具体实施方式

实施方式

以下，关于实施方式，参照附图对适用于数字照相机中的一个例子进行详细说明。

A.数字照相机的结构

图1是表示数字照相机1的简要电气结构的框图。

数字照相机1具有：摄像透镜2、透镜驱动单元(block)3、CCD4、垂直驱动器5、TG(timing generator：定时发生器)6、单位电路(pre-processing unit)7、信号处理部8、HPF9、积分电路10、CPU11、键输入部12、和图像显示部13。

摄像透镜2包括未图示的聚焦透镜及变焦透镜，与透镜驱动单元3连接。透镜驱动单元3由沿光轴方向驱动未图示的聚焦透镜及变焦透镜的聚焦电机和变焦电机，以及根据来自CPU11的控制信号驱动聚焦电机和变焦电机的聚焦电机驱动器和变焦电机驱动器构成。

CCD4，由垂直驱动器5扫描驱动，在每个固定周期对被摄体像的RGB值的各色光强进行光电变换，作为摄像信号(图像数据)输出到单位电路7中。该垂直驱动器5、单位电路7的动作定时由CPU11介由TG6控制。

TG6与单位电路7连接，该单位电路7具备：CDS(Correlated Double Sampling：相关二次采样)电路，对从CCD4输出的摄像信号进行相关二次采样并保持；AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)电路，执行该采样后的摄像信号的自动增益调整；和A/D变换器，将自动增益调整后的模拟摄像信号变换成数字信号。CCD4的摄像信号经过单位电路7作为数字信号发送给信号处理部8。

信号处理部8从输入的摄像信号生成亮度·色差信号(YUV)，信号处理部8将生成的亮度·色差信号(YUV)输出到CPU11，同时将亮度信号Y输出至HPF9。

CPU11，具有控制所需的控制程序以及记录有所需数据的存储器，根据该程序进行动作。

另外，CPU11具有存储器110。该存储器110存储多个应该输入HPF9中的截止频率的系数值。而且，CPU11，基于从信号处理部8发送来的亮度信号Y来判断拍摄环境，并基于该判断结果从存储器110读出截止频率的系数值，输入到HPF9中并且进行设定截止频率fc的处理(将截止频率设定得高或者低的处理)。而且，基于从积分电路10发送来的AF评估值，控制透镜驱动单元3以使聚焦透镜移动到聚焦位置上。

HPF9将从信号处理部8发送来的亮度信号Y中的比由CPU11设定的截止频率fc高的频率的亮度信号Y(高频成分)输出到积分电路10中。

积分电路10，对从HPF9发送来的高频成分进行累积来计算出AF评估值，并将该计算出来的AF评估值输出到CPU11中。

键输入部12包括可以半按全按的快门按钮、模式键等多个操作键，将对应于用户的键操作的操作信号输出到CPU11中。

图像显示部13包括彩色LCD及其驱动电路，在摄影模式时，显示由CCD4摄像并且存储在未图示的DRAM(缓冲存储器)中的图像数据。而且，在再生模式时，显示从未图示的闪速存储器中读出并展开的记录图像数据。

B.CPU11的功能·动作

接着，对成为本发明之特征的CPU11的功能进行说明。

如果用户半按快门按钮，CPU11则介由TG6和垂直驱动器5进行由CCD4完成的摄像处理，并且获取由该摄像处理得到的由信号处理部8生成的1张亮度·色差信号(YUV数据)。

然后，CPU11基于该获得的亮度信号Y判断在聚焦区域内是否同时存在亮度高的区域和亮度低的区域。

聚焦区域内是否存在亮度高的区域，根据相对于该聚焦区域内的总像素数的具有大于第1阈值的亮度的像素(该像素基于从该聚焦区域得到的亮度信号Y求得)数是否超过第1规定比率来进行判断。

该第1规定比率是预先确定的，例如当多于0.3％时判断出存在亮度高的区域。

而且，上述第1阈值例如是CCD4能够检测出的最大亮度值的70％～80％之值。

另一方面，聚焦区域内是否存在亮度低的区域的判断，基于相对于该聚焦区域内的总像素数的具有小于第2阈值的亮度的像素(该像素基于从该聚焦区域得到的亮度信号Y求得)数是否超过第2规定比率进行。

该第2规定比率是预先确定的，例如当多于1～2％时判断出存在亮度低的区域。

而且，上述第2阈值例如是CCD4能够检测出的最大亮度值的20％～30％之值。

第1规定比率比第2规定比率小。由此可以提高是否存在亮度高的区域的判断精度以及是否存在亮度低的区域的判断精度。

还有，聚焦区域内的总像素数是固定值时，也可以取代相对于上述聚焦区域内的总像素数的比率，直接基于像素数进行判断。

此时，取代上述第1规定比率而设定第1规定像素数，取代上述第2规定比率而设定第2规定像素数。

而且，第1规定像素数比第2规定像素数少。由此可以提高是否存在亮度高的区域的判断精度以及是否存在亮度低的区域的判断精度。

通过预先进行这样的设定，在具有大于上述第1阈值的亮度的像素数比上述第1规定像素数多的情况下，判断出存在亮度高的区域；在具有小于第2阈值的亮度的像素数比第2规定像素数多的情况下，判断出存在亮度低的区域。

这样，CPU11在判断出聚焦区域内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在时判断出拍摄环境暗又包含点光源，并从存储器110中读出截止频率的系数值，且输入到HPF9中从而以增高截止频率fc的方式进行设定。换言之，为HPF9设定较高的截止频率。

另一方面，CPU11在判断出聚焦区域内亮度高的区域和亮度低的区域没有都存在(也包含仅存在亮度高的区域或者亮度低的区域的情况)时判断出对比度低，并从存储器110读出截止频率的系数值，且输入到HPF9中从而以降低截止频率fc的方式进行设定。换言之，为HPF9设定较低的截止频率。

然后，一旦CPU11设定HPF9的截止频率fc，则开始AF评估值最高的聚焦透镜的位置检测处理。

C.数字照相机1的动作

根据图2的流程图说明实施方式中的数字照相机1的动作。

在用户通过键输入部12的模式键的操作设定为摄影模式的情况下，CPU11开始所谓的直通图像显示，即CPU11介由TG6及垂直驱动器5开始由CCD4完成的摄像，并在缓冲存储器(图示略)中存储由信号处理部8生成的亮度·色差信号(YUV数据)的图像数据，且在图像显示部13上显示该存储的图像数据。

该直通图像持续显示到判断出用户半按快门按钮为止，即到从键输入部12发送来对应于快门按钮半按操作的操作信号为止，如果判断出快门按钮被半按，则进入图2的步骤S1。

在进入图2的步骤S1的情况下，CPU11获取由CCD4所摄像的由信号处理部8生成的1个亮度·色差信号(YUV数据)的图像数据。

接着，CPU11基于该获得的亮度信号Y来判断聚焦区域内是否存在高亮度区域(步骤S2)。

该判断，基于相对于该聚焦区域内的总像素数的具有大于第1阈值的亮度的像素(该像素基于从该聚焦区域得到的亮度信号Y求得)数是否超过第1规定比率(例如0.3％)来进行判断。

在步骤S2中，如果判断出在聚焦区域内存在亮度高的区域，则CPU11接着判断聚焦区域内是否存在亮度低的区域(步骤S3)。

该判断，基于相对于该聚焦区域内的总像素数的具有小于第2阈值的亮度的像素(该像素基于从该聚焦区域得到的亮度信号Y求得)数是否超过第2规定比率(例如1～2％)来进行判断。

在步骤S3中，在判断出聚焦区域内也存在亮度低的区域的情况下，判断出摄影环境暗又包含点光源，并从存储器110中读出截止频率的系数值，且输入到HPF9中从而以增高截止频率fc的方式进行设定(步骤S4)。

另一方面，当步骤S2中判断出聚焦区域内没有存在亮度高的区域时，或者当步骤S3中判断出聚焦区域内没有存在亮度低的区域时，判断出对比度低，并从存储器110中读出截止频率的系数值，且输入到HPF9中从而以降低截止频率fc的方式进行设定(步骤S5)。

然后，在步骤S4或者步骤S5中，一旦进行设定在HPF9中的截止频率fc的设定，则开始AF评估值为峰值的透镜位置的搜索。

具体说明而言，使聚焦透镜的位置从一个透镜端(例如WIDE侧)移动到另一透镜端(例如TELE侧)，同时从图像数据的亮度信号Y中由HPF9提取高频成分来计算出各透镜位置的AF评估值，并且检测出AF评估值为最大值的透镜位置，该图像数据的亮度信号Y由CCD4在每一固定周期输出，该HPF9输入·设定有上述截止频率fc。也就是，检测出各透镜位置中的AF评估值，并且检测出AF评估值为最大值的透镜位置。

然后，当检测到AF评估值为最大值的位置时，通过使聚焦透镜移动到该检测到的位置上从而结束AF处理。

还有，在使聚焦透镜从一个透镜端移动到另一透镜端的中间检测出AF评估值的最大值的情况下，也可以中止聚焦透镜的移动而使聚焦透镜移动到该检测出的透镜位置上。

D.变形例

D-1

在上述实施方式中，是否存在亮度高的区域及亮度低的区域的判断，采用了所述的方式，即当相对于聚焦区域内的总像素数的具有大于第1阈值的亮度的像素数的比率比第1规定比率多时判断存在亮度高的区域；当相对于聚焦区域内的总像素数的具有小于第2阈值的亮度的像素数的比率比第2规定比率多时判断存在亮度低的区域，但也可以采用如下的方式。

图3表示聚焦区域内的像素亮度的直方图。

当亮度y1与亮度y2之差比第3阈值大时判断为亮度低的区域和亮度高的区域皆存在，该亮度y1是相对于聚焦区域内的总像素数的亮度低的像素数为第3规定比率S1时的亮度，该亮度y2是相对于聚焦区域内的总像素数的亮度高的像素数为第4规定比率S2时的亮度；当亮度y1与亮度y2之差为第3阈值以下时判断为亮度低的区域和亮度高的区域皆不存在(也包括仅存在亮度低的区域或者亮度高的区域的情况)。

也就是，预先确定上述第3规定比率S1和第4规定比率S2，从聚焦区域内的像素中的亮度低的一方依次计数像素并将相当于第3规定比率S1时的亮度设为y1，从亮度高的一方依次计数像素并将相当于第4规定比率S2时的亮度设为y2，在此时的y1和y2的亮度差大于阈值的情况下，亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

还有，当聚焦区域内的总像素数为固定值时，也可以取代相对于上述聚焦区域内的总像素数的比率，直接基于像素数进行判断。

图3A表示亮度高的区域和亮度低的区域皆存在时的聚焦区域内的像素亮度的直方图，可知亮度y1和亮度y2之差较大。

另外，图3B表示亮度高的区域和亮度低的区域中任一个不存在时的聚焦区域内的像素亮度的直方图，可知亮度y1和亮度y2之差较小。

D-2

另外，在上述实施方式中，仅仅设置1个HPF，根据在黑暗摄影环境下存在点光源的情况和对比度低的情况来改变输入设定的截止频率，但也可以具备截止频率设定得较高的HPF和截止频率设定得较低的HPF并对它们进行切换。

图4是表示用于说明这种情况的数字照相机100的简要电气结构的框图。

对具有与图1相同的功能的部件赋予同一参考号码并省略其说明，但在图4中，数字照相机100具有新的结构，具备：开关电路14、截止频率设定得较高的HPF91、及截止频率设定得较低的HPF92。

于是，CPU11当判断为亮度高的区域和亮度低的区域皆存在时控制开关电路14，按照介由HPF91使亮度·色差信号(YUV数据)的图像数据输入到积分电路10中的方式进行控制。

另一方面，CPU11当判断为亮度高的区域和亮度低的区域皆不存在时(也包含仅存在亮度高的区域或亮度低的区域的情况)控制开关电路14，按照介由HPF92使亮度·色差信号(YUV数据)的图像数据输入到积分电路10中的方式进行控制。

D-3

另外，在上述实施方式中，判断聚焦区域内亮度高的区域和亮度低的区域的存在，但也可以判断所摄像的图像整体中的亮度高的区域和亮度低的区域的存在。

此时，基于在步骤S1中获取的亮度信号Y，对相对于图像内的总像素数的具有大于第1阈值的亮度的像素数的比率是否大于第1规定比率(例如0.3％)进行判断，当较大时判断出存在亮度高的区域，对相对于图像内的总像素数的具有小于第2阈值的亮度的像素数的比率是否多于第2规定比率(例如1～2％)进行判断，当较多时判断出存在亮度低的区域。

D-4

另外，在上述D-1中，对聚焦区域内是否存在亮度高的区域及亮度低的区域进行判断，但也可以对摄像图像整体进行亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在的判断。

D-5

另外，在上述实施方式中，基于在刚半按下快门后获取的图像数据，对是否亮度高的区域和亮度低的区域皆存在进行判断，但也可以基于刚要半按下快门前的图像数据，对是否亮度高的区域和亮度低的区域皆存在进行判断。

进一步，上述实施方式中的数字照相机1并不局限于上述实施方式，也可以是附带照相机的移动电话、附带照相机的PDA、附带照相机的个人电脑、附带照相机的IC记录仪、或者数字摄像机等，只要是在进行摄像处理时能够基于AF处理来进行透镜位置调整的设备即可。

Claims

1.一种透镜位置调整装置，具有：

透镜；

2.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于：

上述判断部，在相对于上述图像数据的亮度高的像素区域的比率超过第1规定比率并且相对于上述图像数据的亮度低的像素区域的比率超过第2规定比率的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

3.根据权利要求2所述的透镜位置调整装置，其特征在于：

上述第1规定比率小于上述第2规定比率。

4.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于：

上述判断部，在相对于上述图像数据的像素数的亮度高的像素数超过第1规定像素数并且相对于上述图像数据的像素数的亮度低的像素数超过第2规定像素数的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

5.根据权利要求4所述的透镜位置调整装置，其特征在于：

上述第1规定像素数比上述第2规定像素数少。

6.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于：

上述判断部，在上述图像数据中的亮度高的像素的亮度值与上述图像数据中的亮度低的像素的亮度值之亮度差比预定值大的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

7.根据权利要求6所述的透镜位置调整装置，其特征在于，还具有：

第1计数部，对上述图像数据从亮度低的一方开始计数像素；

第1亮度获取部，获取由第1计数部计数的像素数到达第3规定值时的亮度值；

第2计数部，对上述图像数据从亮度高的一方开始计数像素；

第2亮度获取部，获取由第2计数部计数的像素数到达第4规定值时的亮度值；

由此，上述判断部，在作为上述亮度高的像素的亮度值的由上述第1亮度获取部得到的亮度值与作为上述亮度低的像素的亮度值的由上述第2亮度获取部得到的亮度值之亮度差大于预先设定值的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

8.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于，还具有：

设定聚焦区域的聚焦区域设定部，

由此，上述判断部，对由该聚焦区域设定部设定的图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在进行判断。

9.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于，还具有以下结构：

存储部，存储多个上述截止频率的系数值，

由此，上述控制部，在由判断部判断出亮度高的区域和亮度低的区域皆存在时，按照从上述存储部中读出对上述HPF应当设定的截止频率的系数值并且对上述HPF进行设定的方式进行控制。

10.根据权利要求1所述的透镜位置调整装置，其特征在于，还具有：

第1HPF，设定了规定系数值的截止频率；

第2HPF，设定了比该规定系数值高的系数值的截止频率；

切换部，切换第1路经和第2路经，该第1路径介由第1HPF处理上述图像数据，该第2路径介由第2HPF处理上述图像数据；

上述控制部，在由上述判断部判断出亮度高的区域和亮度低的区域皆存在的情况下，控制上述切换部以使上述图像数据经由上述第2路经被处理。

11.一种透镜位置调整方法，具有：

摄像步骤，检测介由上述透镜所输入的光线并且输出图像数据；

判断步骤，基于从该摄像步骤输出的图像数据，判断在该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在；

控制步骤，在由该判断步骤判断出亮度高的区域和亮度低的区域皆存在的情况下，控制对用于从上述图像数据中提取高频成分的高通滤波器即HPF设定的截止频率；

计算步骤，基于经过由控制步骤设定上述截止频率后的HPF所得到的高频成分，计算出上述透镜的每个位置的AF评估值；

透镜位置调整步骤，使上述透镜定位在由上述计算步骤计算出的AF评估值为最大值的位置上。

12.根据权利要求11所述的透镜位置调整方法，其特征在于：

上述判断步骤，在相对于上述图像数据的亮度高的像素区域的比率超过第1规定比率并且相对于上述图像数据的亮度低的像素区域的比率超过第2规定比率的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

13.根据权利要求11所述的透镜位置调整方法，其特征在于：

上述判断步骤，在相对于上述图像数据的像素数的亮度高的像素数超过第1规定像素数并且相对于上述图像数据的像素数的亮度低的像素数超过第2规定像素数的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

14.根据权利要求11所述的透镜位置调整方法，其特征在于：

上述判断步骤，在上述图像数据中的亮度高的像素的亮度值与上述图像数据中的亮度低的像素的亮度值之亮度差比预定值大的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

15.根据权利要求11所述的透镜位置调整方法，其特征在于，还具有：

设定聚焦区域的聚焦区域设定步骤，

由此，上述判断步骤，对由该聚焦区域设定步骤设定的图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在进行判断。

16.一种由计算机执行的并且存储在该计算机可读的记录介质中的透镜位置调整程序产品(记录介质)，具有：

摄像处理，检测介由上述透镜所输入的光线并且输出图像数据；

判断处理，基于从该摄像处理输出的图像数据，判断在该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在；

控制处理，在由该判断处理判断出亮度高的区域和亮度低的区域皆存在的情况下，控制对用于从上述图像数据中提取高频成分的高通滤波器即HPF设定的截止频率；

计算处理，基于经过由控制处理设定上述截止频率后的HPF所得到的高频成分，计算出上述透镜的每个位置的AF评估值；

透镜位置调整处理，使上述透镜定位在由上述计算处理计算出的AF评估值为最大值的位置上。

17.根据权利要求16所述的透镜位置调整程序产品，在由计算机执行的并且存储在该计算机可读的记录介质中的程序产品中，其特征在于：

上述判断处理，在相对于上述图像数据的亮度高的像素区域的比率超过第1规定比率并且相对于上述图像数据的亮度低的像素区域的比率超过第2规定比率的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

18.根据权利要求16所述的透镜位置调整程序产品，在由计算机执行的并且存储在该计算机可读的记录介质中的程序产品中，其特征在于：

上述判断处理，在相对于上述图像数据的像素数的亮度高的像素数超过第1规定像素数并且相对于上述图像数据的像素数的亮度低的像素数超过第2规定像素数的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

19.根据权利要求16所述的透镜位置调整程序产品，在由计算机执行的并且存储在该计算机可读的记录介质中的程序产品中，其特征在于：

上述判断处理，在上述图像数据中的亮度高的像素的亮度值与上述图像数据中的亮度低的像素的亮度值之亮度差比预定值大的情况下，判断出该图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域皆存在。

20.根据权利要求16所述的透镜位置调整程序产品，在由计算机执行的并且存储在该计算机可读的记录介质中的程序产品中，其特征在于，还包含：

设定聚焦区域的聚焦区域设定处理，

由此，上述判断处理，对由该聚焦区域设定处理设定的图像数据内亮度高的区域和亮度低的区域是否皆存在进行判断。