专利名称：成像设备、聚焦方法、聚焦控制方法
技术领域：
本发明一般涉及一种成像技术，以及尤其涉及一种例如数字相机的成像设备的自动聚焦系统。
背景技术：
通常，诸如数字静止照相机的电子成像设备具有自动聚焦(AF)系统，其自动地执行聚焦操作。作为自动聚焦的一种方法，日本专利公开号No.39-5265公开了一种控制方法，其被称作一种攀升式AF控制并被广泛使用。在攀升式AF控制中，从图像信号获得高频分量的整数值或相邻象素之间的强度差，其中图像信号在单个场或者帧上获取，从而设置该因此获得的整数值为AF估计值，该值表示聚焦度。因为在聚焦状态中被摄体的边缘部分是清晰的，所以AF估计值大。另一方面，在未聚焦状态中，AF估计值小。当执行AF控制时，组成成像光学系统的部分的聚焦透镜被移动，从而连续地获得AF估计值，然后，当AF估计值在被称为聚焦点的最大值时，该透镜停止。
因为成像设备与例如进行动态摄像的摄像机的成像设备相比，例如数字式静止照相机的成像设备通常要求准确的聚焦，因此，在每次照相时执行AF操作，或者在记录模式中总是重复聚焦操作。
但是，如果在每一次拍摄中均应用攀升式控制AF，在微距模式的距离测量范围内或者可变焦距照相机的远距拍摄侧，聚焦透镜移动量大，从而导致了时间滞后的问题，也就是，快门释放时间滞后，该时间滞后在摄影师执行拍摄开始请求直到拍摄被实际执行的时间产生。
另外，在安装有变焦透镜的数字静止照相机中，其中变焦放大率能通过改变聚焦距离而变化，能够选择两种拍摄范围中的一种，其中之一是微距模式，其作为一种拍摄范围，使用比预定距离近的距离范围，以及另一种是普通图像模式，其作为一种拍摄范围，使用比上述的预定距离远的距离范围。但是，在微距模式中，被摄体与聚焦透镜之间距离十分小，并且在整个距离测量范围中，聚焦透镜的移动量大，因此产生上述的快门释放时间滞后，其导致快门不在正确时刻释放的问题。
而且，因为在每次拍摄时，通过电机驱动的聚焦透镜的移动总是作为一种在整个被摄体区域上的AF扫描操作，因此，大量的电功率被消耗，其导致蓄电池组电池使用寿命减短，其中该电池通常作为电源来使用。另外，如果，例如拍摄被摄体的图像，而在其间带有金属丝网(wire-netting)，则当整个被摄体区域均在被进行AF扫描操作时AF估计值在金属丝网上具有峰值，其导致错误的操作，这样被摄体图象减弱。作为用于解决这个问题的措施，日本延迟公开专利申请No.54-113334提出了一种限制范围以执行聚焦测定的技术。另外，日本延迟公开专利申请No.2003-230039，No.2003-262786以及No.9-211298公开了限制AF扫描范围，即通过电机驱动的聚焦透镜的移动范围，到一个特定范围的技术。
具体而言，日本延迟公开专利申请No.54-113334公开了一种这样的技术，该技术通过从所有的距离范围中选择想要的距离范围来执行聚焦定位检测，但是仅使用所有扫描区域中的想要的范围内的数据，该数据可以有效地防止错误的测定，却不会使在AF操作上花费的时间减小以及电功率消耗减小。日本延迟公开专利申请No.2003-230039公开了一种这样的技术，该技术在操作特定按钮执行释放操作时执行AF扫描而同时限制聚焦范围。这个专利资料的技术将AF扫描范围限制为预定的范围。日本延迟公开专利申请No.2003-262786公开了一种这样的技术，该技术划分聚焦范围并在指定的被划分的聚焦范围之一上执行AF扫描。这个专利资料的技术划分聚焦范围，并在被划分的聚焦范围之一上执行AF扫描，从而仅当对所述被划分的聚焦范围之一不能完成聚焦操作时，在其它被划分的聚焦范围上执行AF扫描。日本延迟公开专利申请No.9-211298公开了一种这样的技术，该技术选择并设置是否划分聚焦透镜的移动范围为移动允许区和移动禁止区，从而防止聚焦透镜移动到移动禁止区。
发明内容
本发明的总体目的是提供一种改进的有效的成像设备，以消除上述的问题。
本发明的一个更具体的目的是提供一种成像设备以及一种聚焦方法，其实现高速自动聚焦操作和电能消耗的减少，并且防止由于错误测定引起的误聚焦，从而提高使用的便利性。
本发明的另一个目的是，提供一种成像设备以及聚焦控制方法，其实现高速自动聚焦操作和电能消耗的减少，并且有助于提高自动聚焦操作的结果的稳定性。
为了满足上述的目的，根据本发明提供一种具有自动聚焦功能的成像设备，包括用于检测聚焦透镜的当前位置的聚焦透镜位置检测装置；用于指定聚焦透镜有限范围为聚焦范围的聚焦范围指定装置其中该有限范围在聚焦透镜定位检测装置检测的聚焦透镜当前位置附近；以及用于改变根据由聚焦范围指定装置指定的聚焦范围变化聚焦透镜的可移动范围的聚焦透镜可移动范围变化装置。
根据上述的本发明，可以实现高速自动聚焦操作以及功率消耗的减少，可以防止由于错误测定引起的误聚焦，它们改进了使用的便利性。也就是，AF需要的时间能通过指定AF扫描范围来减少，并且功率消耗可以通过使操作聚焦电机的范围变窄来减少。进而，甚至当被摄体具有大的深度时，也可以在想要的范围内聚焦到被摄体，其中大的深度在进行攀升式AF时提供多个峰值。
根据本发明的成像设备还可以包括用于存储在前聚焦操作的结果的在前聚焦结果存储装置；以及报警显示装置，当由聚焦范围指定装置指定了聚焦范围时，根据存储在在前聚焦结果存储装置中的在前聚焦操作结果，没有获得聚焦时，该报警显示装置显示报警信号。
因此，可以有效地防止在错误的聚焦状态下执行拍摄。也就是，通过告知用户由于在前AF结果，在未聚焦的状态下限制某个区域，从而用户识别该状态，因此能防止在未聚焦状态下重复拍摄。
根据本发明的成像设备还可以包括用于显示现在的聚焦范围的聚焦范围显示装置。因此，可以有效地防止拍摄的失败。也就是，因为聚焦范围被显示，所以可以抑止拍摄的失败。另外，当范围不限制时，这就表示整个范围都是聚焦区域，并且因此，可以预先意识到，在聚焦操作中的时间滞后将增加。
根据本发明的成像设备还可以包括用于改变有限的聚焦范围的位置的聚焦范围位置变化装置，其中有限的聚焦范围由聚焦范围指定装置指定。根据上述结构，可以实现高速自动聚焦操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，从而提高了使用的便利性。此外，它还可以容易地响应被摄体的位置变化或者拍摄条件的变化。
根据本发明的成像设备还可以包括用于取消有限的聚焦范围的设置的聚焦范围指定取消装置，其中有限的聚焦范围由聚焦范围指定装置指定。根据上述的结构，可以进一步有效的实现高速自动聚焦操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其提高了使用的便利性。此外，它可以响应这样的情况，即，希望对所有区域再次进行AF。
根据本发明的成像设备还可以包括用于在微距模式和普通模式之间切换的微距模式切换装置，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的图像，普通模式用于在比该极短的距离长的普通距离拍摄被摄体的图像，其中仅仅当设置为微距模式时，聚焦范围指定装置允许指定聚焦范围。因此，通过在普通模式和微距模式之间匹配拍摄模式，可以有效地实现高速自动聚焦操作和功率消耗的减少，其中微距模式用于在极短的距离拍摄图像被摄体，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其改善了可用性。也就是，在普通拍摄模式中，通过消除指定聚焦范围，可以容易地响应拍摄物体中的变化，并且可以减少拍摄失败的可能性。
根据本发明的成像设备还可以包括用于在微距模式和普通模式之间切换的微距模式切换装置，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的图像，普通模式用于在比极短的距离长的普通模式拍摄被摄体的图像；以及当聚焦范围由聚焦范围指定装置指定时自动取消聚焦范围的指定的装置。因此，通过在普通模式和微距模式之间匹配拍摄模式，可以有效地实现高速自动聚焦操作和功率消耗的减少，其中微距模式用于在极短的距离拍摄图像被摄体，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其改善了可用性。也就是，在微距模式的开/关切换中，不仅是拍摄范围已经被改变的可能性很高，而且被摄体已经被改变的可能性也很高，因此，如果其被消除，从而会忘记通过自动取消范围的限制来进行的范围指定的取消。因此拍摄失败的可能性能被有效地减小。
根据本发明的成像设备还可以包括用于改变成像透镜的聚焦距离的变焦装置；用于改变通过变焦装置而获得的变焦放大率的变焦放大率改变装置；以及包括当聚焦范围由聚焦范围指定装置指定时用于自动取消聚焦范围指定的装置。因此，通过相应于变焦透镜的变焦位置的变化，可以有效地实现高速AF操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其提高了可用性。也就是，在这种情况下，被摄体的拍摄条件已经被改变的可能性很高，并且因此，当在没有任何变化的情况下进行图像拍摄变化，可能拍摄会失败。因此，拍摄失败的可能性能通过取消范围的限制而被抑制。
根据本发明的成像设备还可以包括用于改变成像透镜的聚焦距离的变焦装置；以及用于改变由变焦装置获取的变焦放大率的变焦放大率改变装置；以及用于根据由变焦放大率改变装置设置的变焦放大率而变化聚焦范围的装置。
因此，通过相应于变焦透镜的变焦位置的变化，可以有效地实现高速AF操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的错误聚焦，其提高了可用性。也就是，尽管通过使聚焦电机的许多操作保持基本恒定，防止了由于变焦放大率变化而引起的快门释放时间滞后的变化，提高了可用性，但是，还有聚焦检测范围减小的可能性并且可能存在与聚焦率相关的问题。因此，通过响应于变焦位置，在聚焦时间没有大大变化的程度下变化聚焦检测，可以防止聚焦率下降同时防止在远距侧的聚焦时间大大增长。
根据本发明的成像设备还可以包括扩大距离再测量选择装置，用于当在有限的范围由聚焦范围指定装置指定的状态下执行聚焦操作时，通过扩大距离测量范围，来选择是否再次进行距离测量；以及当利用有限的范围不能获取聚焦，并且具有扩大的距离的扩大距离测量装置被扩大距离再测量选择装置允许时，用于利用比聚焦范围大的范围再次执行聚焦操作的装置，其中聚焦范围和有限的范围均由聚焦范围指定装置设置。因此，可以灵活并有效地响应于聚焦位置不能被检测的情况。也就是，通过设置可记录状态之后立即执行AF操作，可以获得减小快门释放时间滞后的效果。
另外，根据本发明的另一方面提供了一种成像设备的聚焦方法，其包括检测聚焦透镜的当前位置的聚焦透镜位置检测步骤；指定在聚焦透镜当前位置附近的有限范围为聚焦范围的聚焦范围指定步骤；以及通过在相应于聚焦范围的范围内移动聚焦透镜来检测焦点的焦点检测步骤，其中聚焦范围在聚焦范围指定步骤中被指定。
根据上述的发明，可以在成像设备中有效地实现高速AF操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其提高了可用性。
另外，根据本发明的另一个方面提供了一种计算机可读取记录介质，用来存储计算机可执行的程序聚焦透镜位置检测过程，用于检测聚焦透镜的当前位置；聚焦范围指定过程，用于指定在聚焦透镜当前位置附近的有限范围为聚焦范围；以及焦点检测过程，通过在相应于聚焦范围的范围内移动聚焦透镜来检测焦点，其中聚焦范围在聚焦范围指定步骤中被指定。
根据上述的发明，可以在成像设备中有效地实现高速AF操作和功率消耗的减少，并且可以防止由于错误测定引起的误聚焦，其提高了可用性。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种成像设备，其中微距模式和普通模式中的一个是可选择的，微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该成像设备包括聚焦控制装置，该装置用于当移动聚焦透镜时连续地检测焦点，并在焦点处停止该聚焦透镜，从而执行自动聚焦操作；以及范围控制装置，用于当在微距模式中拍摄以及满足预定条件时，通过限制聚焦透镜的可移动范围为比整个聚焦范围窄的范围，来促使聚焦控制装置执行自动聚焦操作，并且该范围具有前一焦点。
根据上述的发明，当在成像设备中选择微距模式时，可以实现高速自动聚焦操作，其可以在微距模式和普通拍摄模式之间可选择性切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的图像，普通拍摄模式用于在普通的距离拍摄被摄体的图像，并且可以减少电能的消耗，而且，可以实现在想要的距离范围内的被摄体的自动聚焦。
在根据本发明的成像设备中，预定条件可以包括，自动聚焦操作在设置微距模式之后至少被执行一次，并且范围控制装置包括当满足预定的条件时用于使聚焦操作在有限的范围上执行的装置。因此，可以有效地防止在设置微距模式之后立即进行自动聚焦操作中的聚焦的失败，并且可以有效地实现自动聚焦操作上花费的时间的减少以及其后的能量节省。
在根据上述的发明的成像设备中，范围控制装置可以包括用于监控在聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；以及当满足预定的条件时用于在有限的范围上执行聚焦操作的装置，其中预定的条件包括基于监控装置保持前一聚焦操作之后的聚焦状态。因此，特别当聚焦状态从在前的自动聚焦操作开始一直保持时，可以有效地实现在自动聚焦操作上花费的时间的减小，并且可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据上述的发明的成像设备还可以包括距离测量装置，该装置用于测量到被摄体的距离，其中范围控制装置包括用于监控距离变化的装置，其中该距离由距离测量装置测量；以及当满足预定的条件时用于在有限的范围上执行聚焦操作的装置，其中预定条件与预定值相等或者小于预定值，其中基于用于监控的装置的监控，预定条件包括前一自动聚焦操作之后的距离的变化。因此，特别当根据在前聚焦操作的到被摄体的距离变化量小时，有效地实现在自动聚焦操作上花费时间的减小，并且有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据上述的发明的成像设备还可以包括亮度分布测量装置，该装置用于测量图像屏幕中的亮度分布，其中范围控制装置可以包括用于监控由亮度分布测量装置测量的亮度分布的变化的装置；以及用于当满足预定条件时，在有限的范围执行聚焦操作的装置，其中预定条件包括，基于用于监控的装置的监控，前一自动聚焦操作之后的亮度分布的变化量等于或小于预定量。因此，特别当根据在前自动聚焦操作的亮度分布的变化小时，有效地实现在自动聚焦操作上花费时间的减小，并且有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据前述的发明的成像设备还可以包括一种使用变焦光学系统的成像光学系统，改变变焦放大率，其中范围控制装置包括用于监控成像光学系统中的变焦放大率的变化的装置；以及用于当变焦放大率已经基于用于监控的装置的监控而变化时，在全部聚焦范围上使聚焦操作执行的装置。因此，特别当变焦放大率已经变化时，有效地实现了在自动聚焦操作上花费时间的减小和能量节约，并且进一步有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
另外，根据本发明的另一方面提供一种成像设备，其中可选择微距模式和普通模式之一，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离范围，该成像设备包括聚焦控制装置，该装置用于连续地由图像信号获得自动聚焦估计值，其根据被摄体图像的边缘部分的清晰度获得，并且在焦点停止聚焦透镜以执行自动聚焦操作，其中焦点被设置为自动聚焦估计值的最大值；以及范围控制装置，该装置用于当在微距模式中拍摄以及满足预定的条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，以使聚焦控制装置执行自动聚焦操作，并且该范围具有前一焦点。
根据上述的发明，当在成像设备中选择微距模式时，可以实现高速自动聚焦操作，其中使用AF估计值而具有聚焦功能，并且在微距模式和普通拍摄模式之间可选择切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的图像，普通拍摄模式用于在普通的距离拍摄被摄体的图像，并且可以减少功率损耗，进而，可以实现在想要的距离范围中进行拍摄物上的自动聚焦。
在根据上述的发明的成像设备中，预定条件可以包括自动聚焦操作在设置微距模式之后至少执行一次，并且范围控制装置包括用于当满足预定的条件时，在有限的范围上执行聚焦操作的装置。因此，可以有效地防止在设置微距模式之后立即执行的自动聚焦操作的聚焦失败，并且可以有效地实现在自动聚焦操作上花费时间的减少以及之后的能量节省。
在根据本发明的成像设备中，范围控制装置可以包括用于监控在所述聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；以及用于当满足预定条件时，在有限的范围执行聚焦操作的装置，该预定条件基于用于监控的装置而被保持，其中该预定条件包括在前一聚焦操作之后的聚焦状态。因此，特别当聚焦状态根据在前自动聚焦操作而保持时，可以有效地实现在自动聚焦操作上花费时间的减少，并且可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据上述的发明的成像设备还可以包括距离测量装置，该装置用于测量到被摄体的距离，其中范围控制装置可以包括用于监控通过距离测量装置测量的距离的变化的装置；以及当满足预定条件时，用于在有限的范围上进行聚焦操作的装置，基于通过用于监控的装置的监控，该预定条件与预定值相等或者比预定值小，其中预定条件包括在前一自动聚焦操作之后距离的变化。因此，特别当根据在前聚焦操作开始的到拍摄物的距离的变化小时，有效地实现在自动聚焦操作花费时间的减少，并且可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据上述的发明的成像设备还可以包括亮度分布测量装置，该装置用于测量图像屏幕中的亮度分布，其中范围控制装置包括用于监控通过亮度分布装置测量的亮度分布的变化的装置；以及用于当满足预定条件时，在有限的范围上进行聚焦操作的装置，基于通过用于监控的装置监控，该预定条件与预定数量相等或者比预定数量小，其中预定条件包括在前一自动聚焦操作之后亮度分布的变化。因此，特别当根据在前自动聚焦操作的亮度分布的变化小时，有效地实现在自动聚焦操作花费时间的减少，并且可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
在根据上述的发明的成像设备中，范围控制装置可以包括用于监控在所述聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；以及用于当满足预定条件时，在有限的范围上进行聚焦操作的装置，基于通过用于监控的装置的监控，该预定条件与预定值相等或者比预定值小，其中预定条件包括在前一自动聚焦操作之后自动聚焦估计值的变化。因此，特别当根据在前自动聚焦操作的自动聚焦估计值的变化小时，有效地实现自动聚焦操作花费时间的减少，并且可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
根据上述的发明的成像设备还可以包括一种使用变焦光学系统的成像光学系统，其中变焦光学系统光学地改变变焦放大率，其中范围控制装置可以包括用于监控在成像光学系统中的变焦放大率的变化的装置；以及用于当变焦放大率基于用于监控的装置的监控而被改变时，在全部聚焦范围上进行聚焦操作的装置。因此，特别当变焦放大率被改变时，有效地实现在自动聚焦操作花费时间的减少以及能量节省，并且还可以有效地防止聚焦失败，从而提供了更容易的操作和具有更少的失败的拍摄。
另外，根据本发明的另一方面，提供一种成像设备的聚焦控制方法，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，其中的微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，其中的普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括当移动聚焦透镜时，通过连续地检测焦点来执行自动聚焦操作，其组成了成像设备的成像光学系统的至少一部分，并且在焦点停止聚焦透镜；以及当设置微距模式并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为具有在前聚焦点的比全部聚焦范围窄的范围，执行自动聚焦操作，其中前一焦点被设置为参考点。
根据上述的发明，当在成像设备中选择微距模式时，可以实现高速自动聚焦操作，其可以选择性的在微距模式和普通拍摄模式之间切换，其中的微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体，并且普通拍摄模式用于在普通距离拍摄被摄体，并且可以减少功率损耗，进而，可以实现在想要的距离范围内的被摄体上的自动聚焦。
另外，根据本发明的另一方面，提供一种成像设备的聚焦控制方法，在该成像设备中微距模式和普通模式之一可被选择，其中的微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，其中的普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括连续地从图像信号获得自动聚焦估计值，当移动聚焦透镜时，其根据被摄体的边缘部分的清晰度而获得，该聚焦透镜组成了成像光学系统的至少一部分；通过在焦点停止聚焦透镜来控制自动聚焦操作，其中聚焦点设置为自动聚焦估计值的最大点；并且当设置微距模式并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，进行自动聚焦操作，前一焦点设置作为参考点。
根据上述的发明，当在成像设备中选择微距模式时，可以实现高速自动聚焦操作，其使用AF估计值而具有聚焦功能，并且可以在微距模式和普通模式拍摄中选择地切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体，其中的普通拍摄模式用于在普通的距离拍摄被摄体，并且可以减少能量损耗，进而可以实现在想要的距离范围中的被摄体的自动聚焦。
另外，根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读取记录介质，其中该介质用于存储用于使计算机执行成像设备的聚焦控制方法的程序，在该成像设备中微距模式和普通模式之一是可选择的，微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括当移动聚焦透镜时，通过连续地监控焦点执行自动聚焦操作，其组成成像设备的成像光学系统的至少一部分，并且在焦点停止聚焦透镜；并且当设置微距模式并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制到比全部聚焦范围窄的范围，执行自动聚焦操作，前一聚焦点设置作为参考点。
进而，根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读取记录介质，其中该介质用于存储用于使计算机执行成像设备中的聚焦控制方法的程序，在该成像设备中微距模式和普通模式之一是可选择的，微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括连续地从图像信号获得自动聚焦估计值，当移动聚焦透镜时，其根据被摄体图像的边缘部分的清晰度获得，其中聚焦透镜组成成像光学系统的至少一部分；通过在焦点停止聚焦透镜控制自动聚焦操作，该焦点设置为自动聚焦估计值的最大点；并且当设置微距模式并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制到比全部聚焦范围窄的范围，执行自动聚焦操作，前一聚焦点设置作为参考点。
本发明的其它目的、特征以及优点将从以下结合附图的详细描述中变得更加明显。
图1是数字式静止照相机的整个系统的轮廓的方块图，该照相机是一种成像系统；图2是数字式静止照相机的示意性平面图；图3是数字式静止照相机的示意性正视图；图4是数字式静止照相机的示意性后视图；图5是当设置为微距模式时，LCD监视器的显示屏的示意图；图6是在进行至少一个拍摄之后或者当半按快门释放按钮时的显示屏的示意图；图7是在OK开关被按下之后显示屏的示意图；图8是在改变设置范围之后示出变化结果的显示屏的示意图；图9是微距模式中给出警报的显示屏的示意图；图10是在记录模式中，当电源开关被导通之后探测模式开始时的显示屏的示意图；图11是在普通模式中，当在广角侧指定聚焦范围时的显示屏的示意图；图12是在普通模式中，当在远距侧指定聚焦范围时的显示屏的示意图；图13是根据本发明的第二个实施例的一种数字式静止照相机的整个系统的轮廓的方块图；图14示出了在聚焦距离的倒数与图表1所示的聚焦透镜的多个位置之间的关系的图表；图15是在至少拍摄一张图像之后或者当快门释放按钮被半按时的显示屏；图16是当照相机不保持聚焦状态时的显示屏；图17是在刚刚执行完自动聚焦操作之后屏幕图像的示意图；图18是在执行自动聚焦操作之后到被摄体的距离变化的状态中的屏幕图像的示意图；图19是通过根据亮度数据将它们分成三类的图17中示出的块的示意图；图20是通过根据亮度数据值将它们分成三类的图18中示出的块的示意图；图21是这些块的示意图，其中当被摄体分别由图17和图19所示变化为图18和图20所示时，亮度种类改变；图22是处理流程图，该处理根据聚焦状态是否被保持来改变自动聚焦扫描范围；图23是根据亮度分布的变化确定图22的步骤S20中的聚焦维持的处理的流程图；图24示出了范围的屏幕的示意图，其中在该范围中距离测量传感器测量距离；图25是图22的步骤S20的处理的流程图，该步骤中使用由距离测量传感器计算的距离，来确定聚焦状态是否被维持；图26是在刚刚执行自动聚焦操作之后的屏幕图像的示意图；图27是在到被摄体的距离从图26所示的状态而变化的状态中的屏幕图像的示意图；图28是示出了块的分布的示意图，其中这些块的对比度(contrast)的值与图26中的预定值相等或者比图26中的预定值大；图29示出了块的分布的示意图，其中这些块的对比度的值与图27中的预定值相等或者比图27中的预定值大；图30是黑色的块的示意图，其具有等于或大于128的对比度值，其中当被摄体的状态已经由图26所示的状态变化为图27所示的状态时，其位置已经变化；以及图31是一个处理的流程图，该处理通过检测块的数量确定聚焦状态是否被保持，该块的对比度值等于或大于128，其位置已经被改变。
具体实施例方式
现在将参考附图给出根据本发明的第一实施例的一种成像设备的描述。根据本发明的第一实施例的成像设备是数字式静止照相机，将本发明应用于它。图1是数字式静止照相机的整个系统的轮廓的方块图，该照相机是一种成像系统。图2是数字式静止照相机的示意性平面图。图3是数字式静止照相机的示意性正视图。图4是数字式静止照相机的示意性后视图。
图1示出的数字式静止照相机包括成像透镜系统1；机械快门2；固体成像元件(电荷耦合设备)3；相关二次采样(CDS)电路4；自动增益控制(AGC)电路5；模-数(A/D)转换器6；定时发生器(TG)7；CCD接口(CCD-I/F)8；存储器控制器9；显示输出控制部分10，压缩处理部分11，YUV转换部分12，大小调整处理部分13；介质接口(介质I/F)14，中央处理单元(CPU)15；只读存储器(ROM)16；帧存储器(SDRAM)17；液晶显示(LCD)显示器18，电机驱动器19；操作部分20；音频输出单元21；以及存储卡22。
CDS电路4、AGC电路5、A/D转换器6以及定时发生器7一起组成前端(F/E)的信号处理部分31，并且CCD接口8、存储器控制器9、显示输出控制部分10、压缩处理部分11、YUV转换部分12、大小调整处理部分13、介质接口(介质I/F)14以及CPU15被安装在数字-信号-处理IC(集成电路)32中。成像透镜系统1是一种光学系统，该系统用于在CCD固定成像元件3的光接收表面上形成被摄体的光学图像。机械快门2插入到成像透镜系统1与CCD固体成像元件之间的光程中，从而可以打开和关闭光程以控制CCD固体成像元件3的曝光。该CCD固体成像元件3将在曝光状态下的光接收表面上入射的光学图像转换为电信号，并且临时保留光学图像，输出并转换电信号作为图像数据。CDS电路4、AGC电路5、A/D转换器6以及定时发生器7一起组成信号处理部分31，其处理在前端的CCD固体成像元件3的输出信号。CDS电路4执行CCD固体成像元件3的输出图像信号的相关二次采样。AGC电路5在CDS电路4的相关二次采样输出上执行自动增益控制AGC。A/D转换器6将AGC电路5的模拟输出转换成数字数据。
定时发生器7响应于VD(垂直同步驱动信号)以及HD信号(水平同步驱动信号)，它们是由数字信号处理IC(下文中，称为信号处理IC)32的CCD接口8给出的同步驱动信号，并且结合到CPU15以向CCD固体成像元件3、CDS电路4、AGC电路5以及A/D转换器6提供定时信号，从而促使这些部分恰当的相互同步。信号处理IC32在帧存储器17中存储数字图像数据，该数据根据CPU15的控制，通过信号处理部分31的A/D转换器6而提供。信号处理IC32对数字图像数据实施例如压缩以及YUV转换等等必要的信号处理，并且还在帧存储器17中存储处理后的数据。该信号处理IC32在LCD显示器18上显示图像数据，该图像数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17取回。另外，信号处理IC32执行图像数据的压缩处理、YUV转换处理以及大小调整处理，该图像数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17取回。进而，信号处理IC32通过介质接口14在存储卡22中存储数字图像数据，其中数字图像数据从帧存储器17取回。
CCD接口8接收由信号处理部分31的A/D转换器6提供的数字图像数据，并且通过存储器控制器9在帧存储器17中存储被接收的数据。根据CPU15的控制，存储器控制器9控制不同种类的数据在帧存储器17中存储或者从帧存储器17中读出，这些不同种类的数据包括原始RGB(RAW-RGB)数据、YUV数据以及JPEG数据和OSD图像数据，其中原始RGB数据通过CCD接口8给出，YUV数据通过YUV转换部分12转换，JPEG数据和OSD图像数据已经根据JPEG(联合图像专家组)方法由压缩处理部分11压缩。显示输出控制部分10显示由帧存储器17读出的图像数据，并且输出用于引起外部TV(电视)的TV输出等等，以显示图像数据。根据例如JPEG方法的预定压缩方法，压缩处理部分11压缩图像数据，该数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17提取。根据由CPU15提供的自动白平衡(AWB)控制值，YUV转换部分12对图像数据执行YUV转换，该数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17提取。大小调整处理部分13调整图像数据的大小，该数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17提取。介质接口14根据存储器控制器9和CPU15的控制写图像数据到存储卡22中，其中的图像数据由A/D转换器6提供或者从帧存储器17提取。
也就是，存储器控制器9在帧存储器17中存储由A/D转换器6提供的图像数据，并且从帧存储器17取回图像数据，并通过显示输出控制部分10在LCD显示器18上显示图像数据。存储器控制器也从帧存储器17取回图像数据，并通过压缩处理部分11实施压缩处理，通过YUV转换部分12实施YUV转换处理，通过大小调整处理部分13实施大小调整处理，并且在处理之后写数据到帧存储器17中，并进而从帧存储器17取回数据并在存储卡22中写入该数据。ROM16存储CPU15的运行程序，数据等等，并且CPU15根据由ROM16读出的程序和数据执行与照相操作相关的多种处理。帧存储器17是诸如同步动态随机存取存储器(SDRAM)的半导体存储器，并且存储原始RGB数据、YUV-转换过的YUV数据以及JPEG-压缩过的JPEG数据和OSD图像数据。LCD显示器18是诸如液晶显示设备或类似物的显示设备，并显示图像数据，其中该图像数据由A/D转换器6提供或从帧存储器17取回，并且通过显示输出控制部分10而提供，并且还在其上显示必要信息。
基于CPU15的控制，电机驱动器19驱动用于聚焦、变焦等等的成像透镜系统1的透镜驱动电机(未示出)，并驱动机械快门2的快门驱动电机(未示出)，该机械快门2相关于定时发生器7并用于快门开/关操作。操作单元20包括用于指示拍摄的释放开关、用于转换模式的模式开关以及其它开关，按键、控制杆、标度盘以及类似物的至少一部分，该操作单元20被操作以向CPU15提供对数字式静止照相机的操作指令、设置指令以及选择指令。音频输出单元21产生诸如报警音、话音通知等的声音和语音。存储卡22是一种小型IC存储型记录媒介，装备有如闪存的半导体非易失性存储器，并用作数字式静止照相机的可移动外部记录媒介。存储卡22例如通过可移动地与数字式静止照相机中的槽进行连接，从而可以被使用。存储卡22取回图像数据，其中该图像数据根据CPU15的控制经存储器控制器9、并依据JPEG方法被压缩到帧存储器17中，并且保存图像数据作为拍摄的结果。
另外，在图2至图4中，提供一种数字式静止照相机，其具有位于主体的背面的LCD监视器18A和位于主体顶面的次LCD18B。LCD监视器18A和次LCD18B组成图1所示的LCD显示器18。LCD监视器18A主要显示图像，次LCD18B主要显示表示胶片计数、数据/时间、以及操作状态的多种标记。而且，快门释放201和模式标度盘202被设置在主体的顶面上。广角侧(WIDE)变焦开关203、远距侧(TELE)变焦开关204、自动秒表/取消开关205、菜单开关206、顶部/频闪观测器开关207、右开关208、显示开关209、底部/微距开关210、左/图像检查开关211以及OK开关212都被设置在主体的后表面上，它们一起组成图1所示的操作部分。电源开关101位于主体的后表面的下部。当观测被摄体时，主体的右侧表面具有存储卡/电池盖102，其覆盖诸如SD卡的存储卡22的容纳部分或者作为电源的蓄电池组电池。频闪观测器发光部分103、光学探测器104的物镜表面、距离测量单元105、遥控光接收部分106以及拍摄透镜的反射镜主体单元107均位于主体的前表面上。光学探测器104的目镜部分、AF指示发光二极管(LED)108以及频闪观测器指示LED109也位于主体的后表面上。
应当注意，上述部分，主要是电路部分，在CPU15控制下，实现了下述装置聚焦透镜位置检测装置，该装置用于检测聚焦透镜的当前位置；聚焦范围指定装置，该装置用于指定聚焦透镜的当前位置附近的有限范围为聚焦范围，其中聚焦透镜的当前位置由聚焦透镜位置检测装置检测；聚焦透镜可移动范围改变装置，该装置用于根据由聚焦范围指定装置指定的聚焦范围改变聚焦透镜的可移动范围；在前聚焦结果存储装置，该装置用于存储在前聚焦操作的结果；以及警报显示装置，该装置用于当根据在前聚焦操作的结果没有获得聚焦时，显示警报，其中当聚焦范围指定装置指定聚焦范围时，在前聚焦操作的结果已经被存储在在前聚焦结果存储装置中；聚焦范围显示装置，该装置用于显示现在的聚焦范围；聚焦范围位置变化装置，该装置用于改变有限的聚焦范围的位置，其中有限的聚焦范围由聚焦范围指定装置指定；聚焦范围指定取消装置，用于取消有限的聚焦范围的设置，其中有限的聚焦范围由聚焦范围指定装置指定；微距模式切换装置，用于在微距模式与普通模式之间切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体，其中的普通模式用于在比极短的距离长的普通距离拍摄被摄体；微距模式切换装置，用于在微距模式与普通模式之间切换，普通模式用于在比极短的距离长的普通距离拍摄被摄体；当聚焦范围由聚焦范围指定装置指定时，用于自动取消聚焦范围的指定的装置；变焦装置，用于改变成像透镜的焦点距离；变焦放大率改变装置，用于改变由变焦装置获得的变焦放大率；当聚焦范围由聚焦范围指定装置指定时，用于自动取消聚焦范围的指定的装置；变焦装置，用于改变成像透镜的焦点距离；变焦放大率改变装置，用于改变由变焦装置获得的变焦放大率；用于根据变焦放大率改变聚焦范围的装置，其中变焦放大率由变焦放大率改变装置设置；扩大距离再测量选择装置，用于在有限的范围由聚焦范围指定装置指定的状态下执行聚焦操作时，通过扩大距离测量范围，来选择是否再次进行距离测量；以及当利用由聚焦范围指定装置设置的有限的范围没有获得聚焦，并且扩大距离的扩大距离测量通过扩大距离再测量选择装置而被允许时，用于再次执行利用比由聚焦范围指定装置设置的聚焦范围大的范围来进行聚焦操作的装置。
现在将给出上述的数字式静止照相机的操作的描述。通过操作图2所示的模式刻度盘202以设置操作模式为记录模式，从而该数字式静止照相机以记录模式启动，其中的模式刻度盘202在图1示出的操作部分20中。当设置模式刻度盘202时，CPU15检测出包含在图1的操作部分20中的模式开关被打到记录模式，并且CPU15控制驱动器19以移动反射镜主体单元107的成像透镜系统到可执行拍摄的位置。另外，CPU15使电源提供到每个CCD固体成像元件3、信号处理部分31、LCD显示器18等等，从而启动这些部分的运行。当这些部分被打开时，启动探测器模式的运行。在探测器模式中，通过成像透镜系统1，在CCD固体成像元件3上的入射光被转换成电信号，并且在这种情况下，通过CDS电路4以及AGC电路5，电信号作为模拟RGB信号被连续地发送到A/D切换器6，该模拟RGB信号包含模拟R、G、B信号。通过数字信号处理IC32中的YUV切换部分12，通过A/D切换器6被转换为数字RGB信号的每个信号都被转换为YUV信号，并且通过存储器控制器9被写到帧存储器17中。YUV信号由存储器控制器9读取，并且通过显示输出控制部分10输出作为TV输出，或者被发送到LCD显示器18以执行LCD监视器18A的显示。一般的，上述的处理以1/30秒的间隔执行，并执行称为电探测器的探测器模式的显示，该显示以每1/30秒更新。
另外，AF估计值、AE(自动曝光)估计值以及AWB估计值从数字RGB信号计算，其中AF估计值示出了屏幕的聚焦度，AE(自动曝光)估计值是被摄体亮度的检测结果，AWB估计值是被摄体的色彩的检测结果，RGB信号在数字信号处理IC32的CCD接口8中取回。这些值由CPU15读取作为特征数据，并且用作每个AE、AF和AWB的处理。例如，根据高频分量提取滤波器的输出整数值以及在相邻象素之间的亮度差异的整数值，产生AF估计值。因为当在聚焦状态中时，被摄体的边缘部分是清晰的，所以高频分量最高。利用这个，在根据AF的聚焦检测时，通过确定最大值位置为聚焦位置，获取在不同聚焦透镜位置的AF估计值来执行AF控制。AE估计值和AWB估计值由R、G和B信号的整数值产生。例如，屏幕被分成256个区域从而计算每个RGB整数值。CPU15读取RGB整数值，并在AE中，计算每个区域的亮度以通过亮度分布确定AE控制值。在AWB中，与光源的色彩匹配的AWB控制值基于RGB的分布被确定。AE和AWB的处理在探测器模式中被连续地执行。
当操作快门释放(按钮)201时，执行AF操作和静止图像记录处理，其中AF操作是焦点位置的检测。当按下快门释放时，静止图像启动信号从操作部分20提取到CPU15中，并且CPU15通过由电机驱动器19驱动成像透镜系统1与帧频同步，从而执行攀升式(mountain-claimbing)AF。如果聚焦范围是从无穷远到极近点的所有区域，那么聚焦透镜从极近的位置移动到无穷远处或者从无穷远处移动到极近的位置，来移动到焦点位置，并且CPU15读取由数字信号处理IC32产生的帧的AF估计值。聚焦透镜通过确定AF估计值处于最大值时为焦点位置而被移动到焦点位置。在完成AF之后，从CCD固体成像元件3取回的模拟RGB信号被转换成数字RGB信号，并且通过数字信号处理IC32被存储在帧存储器17中。数字RGB信号由数字信号处理IC32再次读取，并且被转换成YUV数据，然后返回到帧存储器17。
在静止图像成像时，YUV转换的图像数据被发送到压缩处理部分11，其中压缩处理部分包括在数字信号处理IC32中的图像压缩-解压缩电路。被发送到压缩处理部分11的YUV数据被压缩，并且返回到帧存储器17。在帧存储器17中的压缩数据通过数字信号处理IC32被读取，并且被存储在存储卡22的数据存储存储器中。
下面将给出根据本实施例的数字式静止照相机的操作的描述。
表格1
表格1示出了当1cm-30cm的极近的范围被设置为微距模式时、以及远离该极近的范围被设置为普通模式时，与变焦位置相关的焦点位置的多个检测位置的示例。在微距范围中，如果扫描整个范围，那么点的数量十分大。例如，如果具有120个点，并且如果探测器模式的屏幕更新间隔在1/30秒中每帧移动一点，那么AF扫描需要4秒。因此，被摄体的条件可以在AF扫描中变化。解决上述问题的方法是，通过限制聚焦范围(扫描区域)来减少焦点时间。当在探测器模式状态下按下图4示出的向下/微距开关210时，微距模式被设置。图5示出了当设置微距模式时的LCD监视器18A的显示屏的一个例子。记录象素的数量被设置为例如2048×1536。位于屏幕下部的水平条B1指示当前焦点位置。在设置微距模式之后，立即将焦点距离设置为30cm。
图2所示的快门释放201是一种双阶开关，因此在其半按位置执行聚焦操作并且当开关被进一步按下时执行记录操作(拍摄)。图6是在拍摄至少一张照片之后或者当快门释放201被半按时的显示屏。在图6所示的情况中，焦距大约是10cm，因此，指示聚焦透镜的焦点位置J1的标记“○”移动到对应大约10cm的位置。
有一些实现当前聚焦透镜位置检测的方法。例如，在通过步进电机驱动聚焦透镜的情况下，像在相机启动时间的复位操作一样，执行参考点的检测。可以基于在复位操作之后被施加以移动步进电机的脉冲的数量来检测当前位置。另外，电阻板可以用来通过电阻板的输出执行位置检测，该电阻板根据聚焦透镜的位置表示不同的电阻。当在图6所示的状态下按下OK开关212时，在当前焦点位置附近的范围被设置为用于下次的AF扫描范围。图7示出了在按下OK开关212之后的显示屏。由左右向箭头R1表示的范围被设置为用于下次的AF扫描范围。
图8示出了在改变设置范围之后的变化结果的显示屏。因此，通过图4示出的左-右按钮211变化，也就是，左/图像检查开关211和右开关208，来进行设置范围的变化。如图7或图8示出的AF扫描范围被设置的状态下，屏幕上代表AF扫描范围的箭头R1通过按下左-右按钮211来移动。右箭头R1表示的范围被设置为下个AF的扫描范围。在这种状态下，如果快门释放201完全被按下以执行拍摄操作，那么在记录之前执行AF操作。如果扫描范围有限到例如15步，因为屏幕每1/30秒进行更新，那么AF需要的时间可被设置为0.5秒，从而大大减少了快门时间滞后。另外，操作聚焦电机的周期和距离(旋转的数量)可以被减少，从而减少了能源损耗。
如果在图7和图8所示的状态下按下OK开关212，那么AF扫描范围被取消，并且显示器恢复到图6所示的屏幕。在微距模式状态下，如果向下/微距开关210再次被按下，那么它恢复到图10所示的普通拍摄模式。即使扫描范围已经被设置为图7或图8所示时，范围设置也会被消除并且微距模式被关闭。另外，如果OK开关212在图5示出的状态下被按下，该状态是在设置为微距模式之后的初始状态，警报屏幕显示为如图9所示。这是因为，聚焦操作在设置微距模式之后没有被执行，并防止扫描范围限制在不知道距离的状态。
下面将给出一种在普通拍摄模式中AF扫描范围有限的情况的描述。如果在整个范围执行AF扫描，由于变焦的在广角端(WIDE端)与远距端(TELE端)之间许多步非常不同，聚焦所需要的时间周期根据变焦位置而变化。因此，当拍摄移动物体时，必须考虑到，快门释放时间滞后根据变焦位置变化。如果距离基本已知，可以通过限制扫描范围到某一范围来减少AF时间。例如，如果聚焦透镜的移动量保持为常量，快门释放时间滞后可以被设置为常数，而不考虑变焦位置。
图10示出了在记录模式中打开电源开关101之后启动探测器模式时的显示器。启动时的变焦位置被设置为广角端。在左侧的条B-2的显示是表示变焦位置的条形表示，并且可以理解它在广角端操作。如果在图10示出的显示器的状态下按下OK开关212时，屏幕变化为图11所示的显示屏。在屏幕的下部的水平条B1表示有关聚焦的信息。标记“○”表示聚焦透镜的当前位置J1，并且箭头R1表示下个AF的扫描范围。在图11所示的广角端，因为焦点检测位置仅有10个点，因此其中的7个点被设置为检测范围。因为7帧的高通滤波器输出需要7个点的检测范围，所以AF扫描需要的时间周期大约为0.25秒。另外，图12示出了变焦被改变为远距端的情况。当变焦放大率变化通过变焦开关203和204来设置时，CPU15驱动电机驱动器19以移动变焦透镜。当变焦开关203或204被按下时，变焦透镜在被要求方向移动，并且表示变焦位置J2表示的标记“●”响应于图12所示的变焦透镜的移动位置沿着变焦条B2移动。
尽管需要7个点作为AF扫描点以防止AF扫描时间依赖于变焦位置而大大变化，但是本实施例中使用10个点，这是因为如果使用7个点，则与远距端的整个范围的70点相比太少了。当整个区域被扫描时，扫描时间为70×1/30＝2.3秒。另一方面，如果它们有限为10个点，扫描时间可以被减少为0.33秒。通过这样做，可以减少AF聚焦检测操作时间，并可以实现具有更小的时间滞后差异的系统，其中时间滞后由于变焦位置的差异产生。而且，因为可以减少机械部分的操作数量，所以可以减少功耗。此外，因为聚焦范围被清楚的显示在屏幕上，所以摄影师可以检查想要的范围是否被设置为聚焦范围。因为在显示范围内聚焦可以预先检查，因此，如果穿过金属丝网进行摄像，则可以不考虑在前面聚焦到金属网，这样就可以使得AF极少失败。另外，如果OK开关212在图11或图12所示的状态下被按下，那么聚焦范围的设置被取消，并且恢复到图10所示的状态。
在上述的每个例子中，AF聚焦点的数量被确定，从而扫描时间周期几乎一样。但是，有这样一种确定方法，其中焦点距离在均匀比率的范围内。例如，如果范围限定为覆盖整个区域的50％时，5个点将被设置为在变焦广角端上的焦点，并且35个点被设置在变焦远距端上。在上述实施例中，为了均衡聚焦时间，通过均衡聚焦透镜的移动范围，改变到被摄体的距离范围的方法，以及通过保持到被摄体的距离范围，改变聚焦透镜的可移动范围的方法。但是，依赖于变焦放大率，在广角端与远距端之间的点数的差异更大。因此，如果变焦放大率在聚焦范围被指定的状态下变化，如图11或者图12所示，那么聚焦范围的指定可自动被取消。
另外，它可以这样构造，即，当根据在有限的狭窄的扫描范围上所执行的AF的结果没有获得聚焦时，即使需要很长时间来扫描例如整个范围或者限制该范围为设置范围，设置是否通过扩大范围来检测焦点位置。如果范围被设置为可扩大的，即使聚焦时间增加，也可以自动地响应于被摄体的变化，从而减少了摄像失败的可能性。但是，当预先知道聚焦点存在于设置范围内时，则不需要通过扩大范围来扫描，并且将消耗不需要的功率。另外，如果通过扫描整个范围，在有限的范围外的点获得聚焦，则不能拍到想要的图像。因此，最好是，当在范围内没有找到聚焦点时，可以选择是否扩大范围。
也就是，提供这样的装置，当在窄的范围被设置的状态下，根据聚焦操作的结果不能找到聚焦点时，该装置通过扩大距离测量范围来选择是否再次执行距离测量，从而，如果聚焦点不能在所设置的窄范围中获得并且如果扩大距离再测量被允许时，在比所设置的范围大的范围执行聚焦操作。应当注意，根据本发明的成像设备通过使用计算机系统，可以实现为通用目的装置，而不是仅构建成专门的数字式静止照相机。例如，一种执行上述过程的装置，可以通过安装用于使计算机执行上述操作的程序而被构造，其中可以通过从诸如软盘、CD-ROM等等的记录介质读取程序来执行上述操作。根据该安装，程序被存储在计算机系统中的诸如硬盘或者类似的介质中并在实际中被使用，其中计算机系统组成上述装置。而且，通过注册FTP服务器中的程序，相关的程序可通过网络分布到FTP(文件传送协议)客户机，其中FTP服务器在诸如因特网的网络上被提供。该程序可以在通信网络的电子布告栏系统(BBS)中被注册，从而在网络中分布程序。因此，上述过程可以通过在操作系统(OS)控制下执行程序来实现。此外，当该程序通过通信网络被传送时，上述过程可以通过执行该程序实现。
(第二实施例)下面将给出根据本发明的第二实施例的作为成像设备的一种数字式静止照相机的描述。
图13是根据本发明的第二实施例的数字式静止照相机的整个系统的轮廓的框图。除了连接到CPU15的距离测量传感器23，根据本发明的第二实施例的数字式静止照相机具有与根据本发明的图1所示的第一实施例的数字式静止照相机相同的结构。在图13中，与图1所示的部分相同的部分采用相同的附图标记，并且为了简化描述，它们的描述将被省略。
如图13所示，距离测量传感器23被连接到CPU15。距离测量传感器23结合图3所示的距离测量单元105组成距离测量装置，该装置用于根据所谓的三角形测量方法周期性地测量到被摄体的距离。CPU15通过距离测量传感器23监控到被摄体的距离的测量值的变化，从而确定是否保持聚焦状态。
在根据本发明的实施例的数字式静止照相机上的部件与图2至图4所示的部件是相同的，因此，将给出相同的附图标记，并省略对它们的描述。
应当注意，图13所示的部分，主要是电路部分，在CPU15控制下实现了以下的装置聚焦控制装置，用于当移动聚焦透镜并在聚焦点停止聚焦透镜时，连续地检测聚焦点，从而执行自动聚焦操作；范围控制装置，用于当在微距模式中拍摄图像并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制到比全部聚焦范围窄的范围，使自动聚焦装置执行自动聚焦操作，其中上述比全部聚焦范围窄的范围具有前一聚焦点；聚焦控制装置，用于连续地从图像信号获得自动聚焦估计值，并在聚焦点停止聚焦透镜，从而执行自动聚焦操作，其中自动聚焦估计值根据被摄体图像的边缘部分的清晰度而获得，聚焦点被设置为自动聚焦估计值的最大值点；范围控制装置，用于当在微距描述中拍摄图像并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制到比全部聚焦范围窄的范围，使聚焦控制装置执行自动聚焦操作，上述比全部聚焦范围窄的范围具有前一聚焦点；用于当满足预定条件时，在有限的范围上执行聚焦操作的装置；用于监控在所述聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；用于当满足预定条件时，在有限的范围上产生聚焦操作的装置，该预定条件包括，在前一聚焦操作之后的聚焦状态基于用于监控的装置而被维持；用于监控距离变化的装置，该距离由距离测量装置测量；用于当满足预定条件时，在有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于用于监控的装置的监控，前一自动聚焦操作之后的距离变化与预定值相等或者比该预定值小；亮度分布测量装置，用于测量在图形屏幕中的亮度分布；用于监控亮度分布的变化的装置，该亮度分布由亮度分布测量装置测量；用于当满足预定条件时，在有限的范围上产生聚焦操作的装置，该预定条件包括，基于测量用于监控的装置，在前一自动聚焦操作之后的亮度分布变化与预定值相等或者比预定值小；用于监控成像光学系统中的变焦放大率的变化的装置；以及当变焦放大率已经基于用于监控的装置的监控而变化时，用于使聚焦操作在全部聚焦范围上被执行的装置；用于监控聚焦控制装置中的自动聚焦值的装置；以及当满足预定条件时，在有限的范围上产生聚焦操作的装置，该预定条件包括，基于用于监控的装置的监控，在前一自动聚焦操作之后的自动聚焦估计值的变化与预定值相等或者比预定值小。
下面将给出上述数字式静止照相机的操作的描述。数字式静止照相机通过操作图2所示的模式刻度盘202而在记录模式中启动，该模式刻度盘在图1所示的操作部分20中被提供以将操作模式设置为记录模式。当模式刻度盘被设置时，CPU15检测模式开关的状态是否调度到记录模式，其中该模式开关包含在图1的操作部分20中，然后CPU15控制驱动器19以移动反射镜主体单元107的成像透镜系统1到摄像能够进行的位置。另外，CPU15使电源提供到每个CCD固体成像元件3、信号处理部分31、LCD显示器18等等，从而启动这些部件的操作。当启动这些部件时，探测器模式的操作就被启动。在探测器模式中，通过成像透镜系统1的、在CCD固体成像元件3上的入射光被转换成电信号，并且，在这种情况下，电信号作为模拟RGB信号，通过CDS电路4和AGC电路5连续地被发送到A/D切换器6，该模拟RGB信号包含模拟R、G和B信号。通过A/D切换器6被转换成数字RGB信号的每个信号通过数字信号处理IC32中的YUV转换部分12被转换成YUV信号，并通过存储器控制器9被写在帧存储器17中。YUV信号由存储器控制器9读取，并且其通过显示器输出控制部分10作为TV输出而输出，或发送到LCD显示器18以执行LCD监视器18A的显示。通常的，上述处理以每1/30秒的间隔被执行，并且作为所谓的电探测器的探测器模式的显示被执行，其每1/30秒进行更新。
另外，AF估计值、AE(自动曝光)估计值以及AWB估计值从数字RGB信号中被计算出，而数字RGB信号取自数字信号处理IC32中的CCD接口8，其中AF估计值示出了屏幕的聚焦度，AE估计值是被摄体的亮度的检测结果，AWB是被摄体的色彩的检测结果。这些由CPU15读出的值作为特征值，并且被用于AE、AF和AWB的每个处理。例如，根据高频分量提取过滤器的输出整数值以及在相邻象素之间的亮度差的整数值，产生AF估计值。因为当在被聚焦的状态时被摄体的边缘部分是清晰的，所以高频分量是最高的。利用此，在根据AF的聚焦检测操作时，需要在不同聚焦透镜位置的AF估计值，从而通过确定最大位置作为聚焦位置来执行AF控制。AE估计值和AWB估计值根据R、G和B信号的整数值产生。例如，屏幕被分成256个区域，从而计算每一个RGB整数值。CPU15读取RGB整数值，并且，在AE中，计算每个区域的亮度以根据亮度分布来确定AE控制值。在AWB中，与光源色彩匹配的AWB控制值基于RGB分布被确定。AE和AWB的处理在探测器模式中被连续地执行。
当操作快门释放(按钮)201时，检测焦点位置的AF操作以及静止图像记录处理被执行。当快门释放被按下时，从操作部分20进入CPU15取回静止图像开始信号，并且CPU15通过电机驱动器19驱动成像透镜系统1来执行攀升式AF，其中电机驱动器与帧频同步。如果聚焦范围是从无穷远到极近点的所有区域，则聚焦透镜从与无穷远极近的位置移动到焦点位置或者从无穷远移动到极近的位置，并且CPU15读取帧的AF估计值，其中该估计值由数字信号处理IC32产生。通过确定AF估计值最大的位置为焦点位置，聚焦透镜被移动到焦点位置。取自CCD固体成像元件3的模拟RGB信号在完成AF操作之后被转换成数字RGB信号，并且通过数字信号处理IC32被存储在帧存储器17中。数字RGB信号通过数字信号处理IC32被再次读取，并被转换成YUV数据，并且被返回到帧存储器17。
在静止图像成像时，经YUV转换的图像数据被发送到压缩处理部分11，该部分包括在数字信号处理IC32中的图像压缩-解压缩电路。发送给压缩处理部分11的YUV数据被压缩，并被返回到帧存储器17。在帧存储器17中的被压缩数据通过数字信号处理IC32被读取，并被存储在存储卡22的数据存储存储器中。
下面将给出根据本实施例的数字式静止照相机的操作的描述。
当1cm-30cm的极近范围被设置为微距模式并且远离该极近范围的范围距离被设置为普通模式时，对于变焦位置，在前所述的表格1示出了多个焦点位置的检测位置的例子。
根据表格1，当比较普通模式与微距模式之间获得AF估计值的聚焦透镜位置的数量时，在广角端，对于普通模式设置10个位置而对于微距模式设置120个位置，并且对于普通模式设置70个位置而对于微距模式设置250个位置。因此，当扫描整个微距模式区域时获得AF估计值的聚焦透镜的位置的数量远远大于普通区域的那些。
获得AF估计值的聚焦透镜的位置的数量比普通模式大的原因，可以根据Newton公式(1)来解释，该公式表示透镜主点和图像构成之间的关系。
Newton公式Z×Z’＝-f×f(1)Z从主点到被摄体表面的距离(被摄体距离)Z”从主点到成像表面的距离(成像表面距离)f焦点距离当主点与拍摄距离之间的距离被变化时，为了获得成像表面距离变化和被摄体距离变化之间的比率，Newton公式(1)根据从主点到被摄体的距离Z进行微分从而获得公式(2)。
根据从主点到被摄体的距离Z对Newton公式进行微分dZ/dZ’＝f×f/Z×Z (2)在微距区域中，因为从主点到被摄体的距离短，所以Z小，并且根据公式(2)，当分母Z×Z的值变小时，成像表面距离的变化相对于被摄体距离而变大。也就是，因为即使被摄体距离变化小而成像表面距离变化很大，所以聚焦透镜必须较大地移动从而实现聚焦。而且，如果即使摄像距离相同而透镜的焦点距离变化，那么根据公式(2)，分子f×f的值变大，成像表面距离的变化相对于被摄体距离变大。因此，因为即使被摄体距离几乎没有变化而成像表面距离随焦点距离的增加而大大变化，所以聚焦透镜必须被较大地移动从而实现聚焦。
图14是示出了聚焦距离的倒数与表格1中所示的聚焦透镜的位置的数量之间的关系的图表。使用聚焦距离的倒数是因为，当在无穷远处聚焦时，聚焦透镜的偏离量是最小的。应当注意到，在图14中，当在无穷远处聚焦时，聚焦透镜的偏离的脉冲数量被设置为“0”。这里，AF估计值基于上述的RGB信号而被计算，并且因为RGB信号是在屏幕更新时获得的，如果RGB信号在1/30秒的屏幕更新间隔获得，获得120个位置的AF估计值所需要的时间长达120×1/30＝4秒。因此，问题在于，拍照机会，也就是所谓快门释放机会被错过，从而被摄体的状态变化。解决上述问题的措施是，通过在具体条件下限制聚焦范围(扫描区域)而减少聚焦时间，该具体条件使得拍摄照片而不会错过拍摄机会。例如，如果自动聚焦扫描通过限制聚焦范围被执行，因此获得AF估计值的聚焦透镜的位置为15个位置，它是120个位置的1/8，自动聚焦扫描在0.5秒内完成，从而减少了时间滞后。而且，通过这样做，用于驱动聚焦透镜的电机的操作时间减少，从而减少了能量损耗。
下面将给出根据本实施例的数字式静止照相机的操作的描述。
当图4所示的向下/微距开关210在探测器模式状态下被按下时，设置微距模式。图5示出了当设置微距模式时，LCD监视器18A的显示屏的一个例子。记录象素的数量被设置为例如，2048×1536。位于屏幕的下部的水平条B1代表当前焦点位置。也就是，标记“○”代表对应于聚焦透镜的当前位置的聚焦位置J1。在设置微距模式之后，焦点距离立即被设置为30cm(但是，在这个状态下，自动聚焦操作还没有执行，位置J1不能准确的与聚焦点匹配)。图2所示的快门释放201是双阶开关，因此在半按位置执行聚焦操作，并且当开关被进一步按下时，执行记录操作(拍摄)。图15是在至少拍摄一次之后或者快门释放201被半按下时的显示屏。在图15所示的情况下，聚焦在大约10cm处产生，因此，指示聚焦透镜的焦点位置J1的标记“○”被移动到对应大约10cm的位置。在这个情况下，左右向箭头R1和“○”一起指示聚焦状态被保持。当聚焦状态被保持时，箭头R1总是被显示，并且由左右向箭头R1指示的范围被用作下次聚焦操作的目标，其中该范围比由条B1指示的全部聚焦范围窄。也就是，左右向箭头R1表示，照相机在聚焦状态，并且同时表示下次聚焦操作的有限范围。
图16示出了当照相机未保持在聚焦状态时的显示屏。这通过在执行最后一次自动聚焦之后，使用图3所示的距离测量单元105连续监控图13所示的距离测量传感器23的输出来实现。在最后一次攀升式AF执行时，CPU15保存距离测量传感器23的输出到CPU15中的RAM。此后，被摄体距离通过距离测量传感器23周期性的被测量，例如，每0.1秒，并且测量值每次与在RAM中保存的被摄体信息比较。如果被摄体距离变化，例如，超过5cm，不再认为在前拍摄时间的状态被保持，因此，可以测定聚焦状态未被保持。这些测定基准依赖于变焦位置以及聚焦透镜的位置，并在之前被存储到ROM16作为表格信息。如图16所示，当不显示左右向箭头时，在随后的自动聚焦操作中执行全部聚焦范围扫描。
如图15和图16所示，为了通过以厘米计的距离来表示聚焦点，该距离必须通过转换聚焦透镜的位置来获得。有多种不同的转换方法，例如使用基于焦点距离的倒数与图14所示的聚焦透镜的位置数量之间的关系的等式，或者存储焦点距离的倒数与聚焦透镜的位置数量之间关系到ROM16中作为转换表格信息。有一些实现当前聚焦透镜位置检测的方法。例如，在通过步进电机驱动聚焦透镜的情况下，参考点的检测在照相机的起始时间被执行作为复位操作。当前位置可以基于脉冲的数量被检测，其中该脉冲在复位操作之后被提供以移动步进电机。另外，通过电阻板的输出可以使用电阻板来执行位置检测，其根据聚焦透镜的位置表示不同的电阻。还如表格1所示，在变焦透镜的情况中，即使同样的距离范围经受自动聚焦扫描时，许多移动脉冲根据变焦位置而大有不同。而且，当它进而到达远距端时，许多透镜具有较低的透镜分辨率。因此，当变焦位置被改变时，显示器被变为图16所示，并且当随后自动聚焦操作被执行时，自动聚焦扫描可以在全部范围上执行，这被认为是聚焦状态未被保持。因此，根据上述操作可以避免拍摄失败。
图17是在执行自动聚焦操作之后的屏幕图像的示意图。图18是在自动聚焦操作被执行之后到被摄体的距离变化的状态下的屏幕图像的示意图。在本实施例中，例如，图像数据为8比特数据，该数据可以代表数值0-255。该图像数据包括三个主要颜色R、G和B，并且亮度数据由以下等式计算。
亮度Y＝0.3R+0.6G+0.1B (3)在这种情况下，因为图像数据是8比特数据，所以亮度数据也是8比特数据。在本实施例中，如图17和图18所示，屏幕被分成垂直12×水平16的块，从而获得每个划分块的亮度数据。可以通过计算图13所示的CCD接口8中的每个块的R、G和B的平均值、读取通过CPU15取值的被计算的平均值、以及根据该等式(3)将平均值转换成亮度数据来获取亮度数据。
图19是根据亮度数据将图17所示的块分成的三类的块的示意图。类似地，图20是根据亮度数据将图18所示的块分成的三类的块的示意图。被标注为“A”的被分成种类A的块具有等于或大于184的平均亮度值。类似地，被标注为“B”的被分成种类B的块具有等于或大于92和小于184的平均亮度值。被标注为“C”的被分成种类C的块的平均亮度值比92小(也就是，与91相同或者比91小)。这样的亮度检测例如响应于自动曝光(AE)控制的执行定时而每间隔200毫秒被执行。CPU15保存每个块的亮度种类的数据到RAM中，并在每次亮度检测被执行时，比较亮度种类的数据与在前亮度种类的数据。图21是示出了块的图解说明，其中当被摄体从图17和19所示改变为图18和20所示时，亮度种类改变。图21表示28个块的亮度种类变化。CPU15测定，如果亮度种类变化的块的数量超过总量的10％，摄像状态就会变化并且聚焦状态不被保持。
图22是根据聚焦状态是否被保持来改变自动聚焦扫描范围的处理的流程图。首先，当监控操作启动时(步骤S11)，测定聚焦操作是否已经执行(步骤S12)。是否已经执行聚焦操作的结果被存储到RAM中。如果聚焦操作被执行，关于表示聚焦操作执行的标记的信息被存储，其后，该信息被保存直到测定摄像条件改变。应当注意到，当开启电源或重放时，操作改变为操作模式，而不再是摄像模式，这时该信息会被删除。如果被测定，在步骤S12中，聚焦操作未被执行，监控屏更新(步骤13)，等待开启快门释放201(步骤S14)。如果快门释放201未开启，例程返回到步骤S13，并且监控屏幕被重复更新直到快门释放201开启。如果快门释放201开启，意味着需要进行新的聚焦操作，因此，自动聚焦通过在全部区域上进行自动聚焦扫描而被执行(步骤S15)。此后，上述关于聚焦操作执行的信息被存储(步骤S16)，然后，执行拍摄静止图像的过程(步骤S17)。在拍摄图像之后，例程返回步骤S11以继续监控操作。
另一方面，如果被测定，在步骤S12中，聚焦操作被执行，监控屏幕被更新(步骤S18)，并且通过检测拍摄的状态周期性地检查聚焦状态是否被保持。也就是，在更新监控屏幕之后，产生用于测定聚焦状态是否被保持的数据(步骤S19)，然后，测定聚焦状态是否被保持(步骤S20)。随后将参考图23来描述，根据拍摄条件的变化来确定聚焦状态是否被保持。如果在步骤S20中测定，聚焦状态被保持，例程前进到步骤S21，在步骤S21中，测定快门释放201是否开启。如果测定快门释放201开启，则在比普通范围窄的扫描范围上执行自动聚焦扫描(步骤S22)。如果在步骤S21中被测定，快门释放201没有开启，例程返回到步骤S18以重复更新监控屏的过程(步骤S18)，产生聚焦状态保持测定数据(步骤S19)，并且测定聚焦状态保持(步骤S20)。如果在步骤S20中被测定，聚焦状态未被保持，指示聚焦操作的执行的信息被清除(步骤S23)，并且例程前进至步骤S13，在该步骤S13中，根据自动聚焦扫描，在普通全部区域上执行被摄体的拍摄操作。
图23是根据亮度分布的变化测定图22的步骤S20中的聚焦保持过程的流程图。当开始监控时，屏幕每1/30秒更新一次，并且每隔200毫秒执行自动曝光(AE)。因为平均R、G和B的结果的RGB平均值在自动曝光控制(步骤S31)中获得，所以，每个块的平均亮度通过使用获得的RGB平均值来计算(步骤S32)。然后，亮度种类图指示块的亮度分布，其中每个通过划分屏幕而产生并被分成三个种类中的一种(步骤S33)。被分成三个种类的块的亮度分布参考图9至12来说明。然后，当前亮度分布与最后亮度分布比较从而提取亮度分布变化的块(步骤S34)。然后，测定亮度种类变化的多个块是否超过总量的10％(步骤S35)。如果超过10％，则测定拍摄条件变化(步骤S36)，以及指示聚焦状态的信息被清除(步骤S37)，然后该过程结束。在随后的聚焦操作中，聚焦位置通过扫描全部自动聚焦扫描范围而获得。
另一方面，如果在步骤S35中测定，亮度种类变化的块的数量等于或小于总量的10％，并且聚焦状态被保持(步骤S38)，指示聚焦状态的保持的信息被设置(步骤S39)，然后，该过程结束。在随后的自动聚焦操作中，聚焦位置通过仅扫描在当前聚焦位置附近的窄范围而获得。在聚焦位置附近的窄范围被设置为，例如，全部自动聚焦扫描范围的20％。如表格1所示，在广角端的情况下，因为自动聚焦扫描使用120个位置，所以，在聚焦位置附近的窄范围是24个位置。因此，该自动聚焦扫描在以聚焦透镜的当前位置为中心点，±12位置的范围内进行。应当注意到，优选的是，在非易失性存储器中存储该变化参数，该存储器在窄的范围可重写。这些参数包括，获得RGB平均值的间隔，用于将亮度分布分类的阈值，亮度种类分布变化的多个块或用于测定这些变化的块聚焦保持比例的阈值，以及在当前聚焦位置附近的窄范围的比例。
如图3所示的照相机的正视图，根据本实施例的数字式静止照相机具有距离测量单元105。距离测量单元105具有两个并排设置的光学单元，因此根据三角形测量方法的原理，基于两个光学单元的输出可以计算出到被摄体的距离。在记录模式中，使用距离测量单元105，通过距离传感器23重复执行距离测量操作。图24示出了一个范围，在该范围内，距离测量传感器23在屏幕中使用距离测量单元105来测量距离。由距离测量传感器23计算的距离被转换成聚焦透镜位置。关于距离测量传感器23获得的距离和聚焦透镜位置之间的相应关系的数据被存储在可重写非易失性存储器中，基于被存储的数据，CPU15将由距离测量传感器23计算的距离转换成聚焦透镜位置。图25是图22的步骤S20的过程流程图，以便使用由距离测量传感器23计算的距离来测定聚焦状态是否被保持。在测定聚焦状态的保持之后的AF扫描范围的切换由图22的流程图描述。
当开始监控时，以与用于执行自动曝光(AE)控制的间隔几乎相同的间隔，执行距离测量操作(步骤S51)。尽管具有基于被摄体的亮度的小的差异，但是距离测量操作可以在大约100毫秒中计算到被摄体的距离。计算的到被摄体的距离被读取(步骤S52)，并且在被摄体聚焦所在的聚焦透镜位置通过使用存储在可重写非易失性存储器的聚焦透镜位置转换表格而获得(步骤S53)。然后，通过使用距离测量传感器23，CPU15比较聚焦透镜的当前位置和聚焦透镜位置，其中聚焦透镜位置由到被摄体的距离计算(步骤S54)。在本实施例中，聚焦透镜例如由步进电机控制，通过计数脉冲的数量可以获知聚焦透镜位置，其中该脉冲的数量对应于从开始时的参考位置的聚焦透镜的行程。另外，不使用步进电机，聚焦透镜的位置可以根据电阻板的电阻值检测，该电阻板输出对应于聚焦透镜位置的电阻值。
如果在当前聚焦透镜位置和由到被摄体的距离计算得到的聚焦透镜位置之间的差比自动聚焦扫描范围的窄范围大时(步骤S55)，其中到被摄体距离使用距离测量传感器23来计算，则测定聚焦状态未被保持(步骤S56)，因此，指示聚焦状态的保持的信息被清除(步骤S57)并结束该过程。在随后的聚焦操作中，通过扫描全部自动聚焦扫描范围获得聚焦位置(步骤S56)。这里，如前所述，自动聚焦扫描范围的窄范围是当聚焦被保持时所使用的，并对应于全部扫描范围的20％的位置范围的扫描范围。在广角端，因为全部范围包括120个位置，其中24个位置对应于自动聚焦扫描范围的窄范围。因此，具有大于从当前位置开始±12个位置的移位，测定得到，聚焦没有被保持。另一方面，如果被测定，在步骤S55中，从聚焦测量传感器23获得的结果在自当前位置±12个位置的范围内(步骤S58)，则指示聚焦状态的保持的信息被设置(步骤S59)，然后结束该过程。在随后的自动聚焦操作中，通过仅扫描在当前聚焦位置附近的窄范围获得聚焦位置。
图26是在刚刚执行自动聚焦操作之后的屏幕图像的示意图。图27是到被摄体的距离从图26所示的状态而变化的状态下的屏幕图像的示意图。在本实施例中，屏幕被分成竖直12×水平16的块，并且对于每个块中的G象素，相邻象素之间的差的平均值被获得。例如，如果150个象素包括在一个块中，因为图像由R、G和B象素组成，所以50个象素分配给G象素。对于50个象素，在相邻象素之间获取差值，并且求和所获得的差值。求和的结果除以50，其中50是象素的数量，从而获得每个块的G象素的差值的平均值。在这种情况下，如果G象素是8比特数据，则G象素的差值的平均值也是8比特数据并且它的最大值是255。在图13的成像系统的图中示出的CCD接口8中获得G象素的值。这里，G象素的值在象素之间大有不同的事实意味着G分量在象素之间大有变化，换句话说，具有高的对比度。也就是，获得每个块的G象素的差值的平均值相当于获得每个块的对比度。因此，在以下的描述中，G象素的差值的平均值可以被认为是对比度。
图28示出了块的分布，其中这些块的对比度的值与图26中的预定值相等或者比图26中的预定值大。类似的，图29也示出了块的分布，其中这些块的对比度的值与图27中的预定值相等或者比图27中的预定值大。在本实施例中，被摄体的状态的变化根据块是否已被移动来检测，其中该块具有等于或大于128的对比度值。在图28和图29中，给出的“○”是具有等于或大于128的对比度值的块。在这个情况下，根据用于执行自动曝光(AE)控制的间隔，在每隔200毫秒(msec)执行每个块的对比度的检测。在RAM中CPU15保存了指示块的位置的信息，其中该块具有等于或大于128的对比度值，从而在检测对比度时与具有等于或大于128的在前对比度值的块的位置进行比较。图30示出了黑色块，其中这些黑色块具有等于或大于128的对比度值，并在被摄体的状态从图26所示的状态改变为图27所示的状态时，这些黑色块的位置也改变。在图30的情况下，34个块变化。当位置已经改变的块的数量超过，例如，总量的10％时，CPU15测定聚焦状态未被保持，其中该块具有等于或大于128的对比度值。
图31是过程的流程图，其中该过程通过检测具有等于或大于128的对比度值并且位置被改变的多个块的数量，测定聚焦状态是否被保持。在测定聚焦状态的保持之后的AF扫描范围的切换参考图22的流程图来说明。当开始监控时，每个块的差值的平均值，也就是，每一个块的对比度，在与自动曝光(AE)控制的基本相等间隔200毫秒的间隔被检测(步骤S71)，并且具有等于或大于128的对比度的块被测定(步骤S72)。基于该测定，产生示出了具有等于或大于128的对比度的块的分布的对比度块图(步骤S73)。然后，当前对比度块图与之前对比度块图比较，并且计数块的数量，其中这些块具有等于或大于128的对比度并且其位置已经变化(步骤S74)。这里，测定具有等于或大于128的对比度的块的数量是否超过总量的10％(步骤S75)。如果测定得到，具有等于或大于128的对比度的块的数量超过总量的10％，则测定聚焦状态没有被保持并且拍摄状态已经变化(步骤S76)。因此，指示聚焦状态的保持的信息被清除(步骤S77)，然后结束该过程。在随后的聚焦操作中，通过扫描全部自动聚焦扫描范围获得焦点位置。另一方面，如果测定得到，具有等于或大于128的对比度的块的数量不足总量的10％，则测定聚焦状态被保持并且拍摄状态已经变化(步骤S78)。因此，指示聚焦状态的保持的信息被设置(步骤S79)，然后结束该过程。在随后的聚焦操作中，通过仅扫描在当前焦点位置附近的窄范围获得焦点位置。
本发明不限制在这些具体公开的实施例中，并且，不脱离本发明的范围可以作出许多变化和修改。
权利要求
1.一种具有自动聚焦功能的成像设备，包括聚焦透镜位置检测装置，用于检测聚焦透镜的当前位置；其特征在于聚焦范围指定装置，用于指定位于聚焦透镜的当前位置附近的有限范围作为聚焦范围，其中聚焦透镜的当前位置由所述聚焦透镜位置检测装置检测；以及聚焦透镜可移动范围改变装置，用于根据聚焦范围改变聚焦透镜的可移动范围，其中该聚焦范围由所述聚焦范围指定装置指定。
2.如权利要求1所述的成像设备，还包括在前聚焦结果存储装置，用于存储在前聚焦操作的结果；以及警报显示装置，用于当根据在前聚焦操作的结果没有获得聚焦时显示警报，其中当焦点范围由所述聚焦范围指定装置指定时，在前聚焦操作的结果已经被存储在所述在前聚焦结果存储装置中。
3.如权利要求1所述的成像设备，还包括聚焦范围显示装置，用于显示现在的聚焦范围。
4.如权利要求1所述的成像设备，还包括聚焦范围位置改变装置，用于改变有限聚焦范围的位置，其中有限聚焦范围由所述范围指定装置指定。
5.如权利要求1所述的成像设备，还包括聚焦范围指定取消装置，用于取消由所述聚焦范围指定装置指定的有限聚焦范围的设置。
6.如权利要求1所述的成像设备，还包括微距模式切换装置，用于在微距模式与普通模式之间进行切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的照片，普通模式用于在比极短距离大的普通距离拍摄被摄体的照片，其中，仅当微距模式被设置时允许所述聚焦范围指定装置指定聚焦范围。
7.如权利要求1所述的成像设备，还包括微距模式切换装置，用于在微距模式与普通模式之间进行切换，其中微距模式用于在极短的距离拍摄被摄体的照片，普通模式用于在比极短距离大的普通距离拍摄被摄体的照片；以及用于聚焦范围由所述聚焦范围指定装置指定时自动取消聚焦范围的指定的装置。
8.如权利要求1所述的成像设备，还包括用于改变成像透镜的焦点距离的变焦装置；用于改变由所述变焦装置实现的变焦放大率的变焦放大率改变装置；以及用于聚焦范围由所述聚焦范围指定装置指定时自动取消聚焦范围的指定的装置。
9.如权利要求1所述的成像设备，还包括用于改变成像透镜的焦点距离的变焦装置；用于改变由所述变焦装置实现的变焦放大率的变焦放大率改变装置；以及用于根据变焦放大率来改变聚焦范围的装置，其中的变焦放大率由所述变焦放大率改变装置设置。
10.如权利要求1所述的成像设备，还包括扩大距离再测量选择装置，用于当在有限范围由所述聚焦范围指定装置指定的状态下执行聚焦操作时，通过扩大距离测量范围，来选择是否再次执行距离测量；以及用于当利用由所述聚焦范围指定装置设置的有限范围没有获得聚焦以及利用扩大距离的扩大距离测量被扩大距离再测量选择装置允许时，利用比聚焦范围大的范围再次执行聚焦操作的装置，其中聚焦范围由所述聚焦范围指定装置设置。
11.一种成像设备的聚焦方法，其特征在于，包括检测聚焦透镜的当前位置的聚焦透镜位置检测步骤；指定在聚焦透镜的当前位置附近的有限范围为聚焦范围的聚焦范围指定步骤；以及通过在对应于所述聚焦范围指定步骤中指定的聚焦范围的范围内移动聚焦透镜，来检测聚焦点的聚焦点检测步骤。
12.一种计算机可读取记录介质，用于存储程序以使计算机执行聚焦透镜位置检测过程，用于检测聚焦透镜的当前位置；聚焦范围指定过程，用于指定在聚焦透镜的当前位置附近的有限范围为聚焦范围；以及聚焦点检测过程，用于在对应于所述聚焦范围指定步骤中指定的聚焦范围的范围内移动聚焦透镜，来检测聚焦点。
13.一种成像设备，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该成像设备包括聚焦控制装置，用于当移动聚焦透镜并在聚焦点停止聚焦透镜时，连续地检测聚焦点，从而执行自动聚焦操作；其特征在于范围控制装置，用于当以所述微距模式拍摄并且满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，而使得所述聚焦控制装置执行自动聚焦操作，其中比全部聚焦范围窄的范围具有前一聚焦点。
14.如权利要求13所述的成像设备，其中所述预定条件包括，所述自动聚焦操作在设置所述微距模式之后执行至少一次，并且所述范围控制装置包括当满足预定条件时使所述聚焦操作在所述有限范围上执行的装置。
15.如权利要求13所述的成像设备，其中所述范围控制装置包括用于监控在所述聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；以及当满足预定条件时在所述有限范围上产生聚焦操作的装置，其中预定条件包括，在前一聚焦操作之后的聚焦状态基于监控的所述装置而被保持。
16.一种如权利要求13所述的成像设备，还包括用于测量到被摄体的距离的距离测量装置，其中所述范围控制装置包括用于监控由所述距离测量装置测量的距离的变化的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于通过监控的所述装置的监控，在前一自动聚焦操作之后的距离的变化等于或小于预定值。
17.如权利要求13所述的成像设备，还包括用于测量在图像屏幕中的亮度分布的亮度分布测量装置，其中所述范围控制装置包括用于监控由所述亮度分布测量装置测量的亮度分布的变化的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于通过用于监控的所述装置监控，在前一自动聚焦操作之后的亮度分布的变化等于或小于预定量。
18.如权利要求13所述的成像设备，还包括使用变焦光学系统的成像光学系统，其中变焦光学系统光学的改变变焦放大率，其中所述范围控制装置包括用于监控在所述成像光学系统中的变焦放大率的变化的装置；以及当基于用于监控的所述装置的监控变焦放大率已经变化时，使聚焦操作在全部聚焦范围上被执行的装置。
19.一种成像设备，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该成像设备包括聚焦控制装置，用于连续地从成像信号获得自动聚焦估计值，其中自动聚焦估计值根据被摄体图像的边缘部分的清晰度而获得，并且在聚焦点停止所述聚焦透镜，该聚焦点被设置为自动聚焦估计值的最大值点，从而执行自动聚焦操作；其特征在于范围控制装置，当以所述微距模式拍摄并且满足预定条件时，通过限制聚焦透镜的可移动范围为比全部聚焦范围窄的范围，该范围控制装置使所述聚焦控制装置执行自动聚焦操作，其中比全部聚焦范围窄的范围具有前一聚焦点。
20.如权利要求19所述的成像设备，其中所述预定条件包括，所述自动聚焦操作在设置所述微距模式之后执行至少一次，并且所述范围控制装置包括，当满足预定条件时使所述聚焦操作在所述有限的范围上执行的装置。
21.如权利要求19所述的成像设备，其中所述范围控制装置包括用于监控在所述聚焦控制装置中的聚焦状态的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，在前一聚焦操作之后的聚焦状态基于用于监控的所述装置而被保持。
22.如权利要求19所述的成像设备，还包括用于测量到被摄体的距离的距离测量装置，其中所述范围控制装置包括用于监控由所述距离测量装置测量的距离的变化的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于监控的所述装置的监控，在前一自动聚焦操作之后的距离的变化等于或小于预定值。
23.如权利要求19所述的成像设备，还包括用于测量在图像显示屏中的亮度分布的亮度分布测量装置，其中所述范围控制装置包括用于监控由所述亮度分布测量装置测量的亮度分布的变化的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于用于监控的所述装置监控，在前一自动聚焦操作之后的亮度分布的变化等于或小于预定量。
24.如权利要求19所述的成像设备，其中所述范围控制装置包括用于监控在所述聚焦控制装置中的自动聚焦值的装置；以及当满足预定条件时在所述有限的范围上产生聚焦操作的装置，预定条件包括，基于用于监控的所述装置的监控，在前一自动聚焦操作之后的自动聚焦估计值的变化等于或小于预定值。
25.如权利要求19所述的成像设备，还包括使用变焦光学系统的成像光学系统，其中变焦光学系统光学地改变变焦放大率，其中所述范围控制装置包括用于监控在所述成像光学系统中的变焦放大率的变化的装置；以及基于用于监控的所述装置的监控变焦放大率已经变化时，使聚焦操作在全部聚焦范围上被执行的装置。
26.一种成像设备的聚焦控制方法，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括通过移动聚焦透镜时连续地监控聚焦点并且在聚焦点停止聚焦透镜，执行自动聚焦操作，其中该聚焦透镜组成所述成像设备的成像光学系统的至少一部分，其特征在于当在设置微距模式并且满足预定的条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，使得所述自动聚焦操作被执行，其中比全部聚焦范围窄的范围具有设置为参考点的前一聚焦点。
27.一种成像设备的聚焦控制方法，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括连续地从成像信号获得自动聚焦估计值，当移动聚焦透镜时根据被摄体图像的边缘部分的清晰度获得它，该聚焦透镜组成成像光学系统的至少一部分，其特征在于通过在聚焦点停止所述聚焦透镜来控制自动聚焦操作，该聚焦点被设置为自动聚焦估计值的最大值点；以及当设置微距模式并满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，使所述自动聚焦操作被执行，其中比全部聚焦范围窄的范围具有被设置为参考点的前一聚焦点。
28.一种计算机可读取记录介质，存储用于使计算机执行成像设备的聚焦控制方法的程序，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括通过移动聚焦透镜时连续地监控聚焦点并且在聚焦点停止聚焦透镜，来执行自动聚焦操作，该聚焦透镜组成了所述成像设备的成像光学系统的至少一部分；以及当设置所述微距模式并满足预定条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制到比全部聚焦范围窄的范围，使所述自动聚焦操作被执行，其中比全部聚焦范围窄的范围具有被设置为参考点的前一聚焦点。
29.一种计算机可读取记录介质，其存储用于使计算机执行成像设备的聚焦控制方法的程序，其中微距模式和普通模式之一是可选择的，该微距模式用于将拍摄范围设置为比预定范围短的距离范围，普通模式用于将拍摄范围设置为比预定范围长的距离，该聚焦控制方法包括连续地从图像信号获得自动聚焦估计值，当移动聚焦透镜时根据被摄体图像的边缘部分的清晰度而获得它，该聚焦透镜组成了成像光学系统的至少一部分；通过在聚焦点停止所述聚焦透镜来控制自动聚焦操作，该聚焦点被设置被自动聚焦估计值的最大值点；以及当设置所述微距模式并且满足预定的条件时，通过将聚焦透镜的可移动范围限制为比全部聚焦范围窄的范围，来执行所述自动聚焦操作，其中比全部聚焦范围窄的范围具有被设置为参考点的前一聚焦点。
全文摘要
一种成像设备，其实现了高速自动聚焦操作并减少了功耗，以及防止由于错误测定引起的误聚焦。该成像设备具有自动聚焦功能，其检测聚焦透镜的当前位置。在被检测的聚焦透镜的当前位置附近的有限范围被指定为聚焦范围。聚焦透镜的可移动范围根据被指定的聚焦范围而改变。
文档编号H04N5/232GK1678034SQ20051006854
公开日2005年10月5日 申请日期2005年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者白石贤二 申请人:株式会社理光