专利名称：用于图像捕获设备的焦距检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从图像数据中检测焦距的图像捕获焦距检测方法，以及涉及一种图像捕获设备。
背景技术：
在例如摄像机或电子静止照相机的传统图像捕获设备中，透镜通过提取被捕获图像数据的高频分量聚焦。
通过这种聚焦方法，在驱动透镜移动到焦点的同时摄取图片，并且为每个透镜位置，提取图像数据中的高频分量来计算对比度估计值(以后称为对比度)。随后移动透镜位置以增加对比度，且最大对比度的位置置于透镜的聚焦位置。
当对具有高频分量的对象拍照时，例如精细色条信号图案，如果在透镜的聚焦位置形成在图像元件上的图像中的高频分量超出了发生在图像中的通称为叠栅条纹(moire)的尼奎斯特频率噪声，那么可能存在图像质量降低的情况。如果光低通滤波器被用于抑制这一叠栅条纹，那么将会存在难以降低制造成本的问题，并且对没有叠栅条纹发生的情况，滤波器将影响图像质量。
在这方面，作为一种不使用光低通滤波器而抑制叠栅条纹的结构，检测叠栅条纹的发生是已知的，并且如果叠栅条纹发生，则从聚焦位置移动成像透镜到一个位置偏移(例如，参照专利文献1)。特别地，通过这种结构，在透镜从聚焦位置移动的状态中，与高频的对比度相比较，低频的对比度通常只稍微变化，并且通过利用以叠栅条纹形式存在的低频区对比度类似于高频的对比度而变化的这一事实，检测叠栅条纹的发生。
如果检测到叠栅条纹，即，如果和高区对比度的变化相比，低区对比度的变化大于一个预定值，那么通过移动等，透镜从聚焦位置偏移，且通过光学方式使成像元件上的图像模糊来抑制叠栅条纹。然而，使用这种结构，只有当和高区对比度的变化相比低区对比度的变化大于一个预定值时，叠栅条纹的检测(即透镜的移动量)才被指示，并且存在这样的问题，并非总有可能移动透镜到一个适当位置，这取决于成像环境。
同样，当改变变焦透镜的放大率时，为了补偿焦点图像表面的位置偏移，已知存在一种结构，用于当改变放大率移动第一透镜时，在第二透镜被迫的移动使得焦点从聚焦位置偏移之后，向聚焦方向再次移动第二透镜(例如，参照专利文献2)。然而，这一结构的目的在于在景深内移动透镜，而不能抑制叠栅条纹。专利文献1日本专利申请号3247744(第3页、图4)。专利文献2日本专利申请号2795439(第3页、图3、图16(D))。
发明内容
如以上所述，关于叠栅条纹被检测到情况下透镜的移动量，使用固定值加以确定，且存在一个问题，即并非真正的可能依据拍照环境等移动透镜到一个适当位置。
鉴于这一个问题，构思了本发明，并且本发明的一个目的是提供一种图像捕获焦距检测方法，其能有效地抑制叠栅条纹，以及提供一种图像捕获设备。
本发明第一方面的图像捕获焦距检测方法，包括下述步骤在改变光学系统焦距的同时取得多个图像数据，从所述取得的多个图像数据中取得高频分量估计值和低频分量估计值，高频分量估计值为各个高频对比度估计值，低频分量估计值为低于高频的频率的低频分量之对比度估计值；通过使用在其中记录高频分量估计值的峰值的任意一个图像数据计算第一焦距，检测在这个第一焦距的图像数据中是否有叠栅条纹，如果在这个第一焦距的图像数据中没有叠栅条纹则使第一焦距为图像捕获焦距，并且当在这个第一焦距的图像数据中有叠栅条纹时，将对应于基于低频分量估计值的长度的参考估计值和对应于基于高频分量估计值的长度的估计值比较，并且在这一估计值采用小于或等于参考估计值的一个值的范围中选择图像捕获焦距。
对于这种结构，当检测到叠栅条纹时，根据情况使用高频分量估计值和低频分量估计值设置一个必要的透镜移动量，抑制叠栅条纹且可能在对象上具有很好焦距的成像。
通过本发明第二方面的图像捕获焦距检测方法，计算参考估计值包括当低频分量估计值的峰值和高频分量估计值的峰值一致的情况，计算每一图像数据的低频分量估计值及高频分量估计值的比例对于；以及还使用从高频分量估计值相对地减去低频分量估计值的计算进行计算。
对于这种结构，通过使用高频分量估计值和低频分量估计值， 透镜移动量可以很容易地被计算出。
通过本发明第三方面的图像捕获焦距检测方法，根据图像捕获情况，响应于为变量的特定值，相对地减去低频分量估计值以计算参考估计值。
对于这种结构，根据图像捕获条件，在适当的范围内计算图像捕获焦距。
通过本发明第四方面的图像捕获焦距检测方法，所述指定值被设定为随景深变大而变大。
对于这种结构，如果景深大，则使指定值也大，并且通过使透镜的移动量大而有效地抑制叠栅条纹。
另一方面，如果景深小，则使指定值也大，并且通过使透镜的移动量小而有效地抑制叠栅条纹。
通过本发明第五方面的图像捕获焦距检测方法，根据图像捕获模式，基于高频分量估计值的估计值与参考估计值匹配的任意焦距被选择作为图像捕获焦距。
对于这种结构，通过根据图像捕获模式选择图像捕获焦距，检测到符合拍照者意图的焦距，并且捕获到拍照者打算拍摄的图像。
通过本发明第六方面的图像捕获焦距检测方法，利用多个图像数据中的高频分量估计值和低频分量估计值的变化，检测是否存在叠栅条纹，其中所述图像数据是在改变光学系统焦距时取得的。
对于这种结构，使用取得的高频分量估计值和低频分量估计值，能检测到叠栅条纹和设定透镜移动量，并且所述结构得以简化。
通过本发明第七方面的图像捕获焦距检测方法，设定多个互相邻接的图像检测区域；从多个取得的图像数据中，使用各对比度估计值的峰值记录在其中的任一图像数据，为每个图像检测区域计算局部焦距(partial focal length)，以及根据在各峰值记录于多个图像数据之间的位置的移动，计算可靠性；以及响应于可靠性和估计值，从局部焦距和特定焦距中选择第一焦距。对于这种结构，为了计算对应于对比度估计峰值被记录位置的图像数据之间移动的可靠性，已经移动的对象的可靠性相对低的图像检测区域的局部焦距，从选择的对象中除去，而准确焦距检测变得可能。
本发明的图像捕获设备包括成像元件、用于使对象的图像形成在这一成像元件上的光学系统、用于改变光学系统的焦距的光学系统驱动装置、及用于处理从成像元件输出的图像数据和控制该光学系统驱动装置的图像处理装置，其中该图像处理装置控制光学系统驱动装置，在改变光学系统的焦距的同时取得多个图像数据，从取得的多个图像数据中取得为各高频率的对比度估计值的高频分量估计值和为频率比高频低的低频分量对比度估计值的低频分量估计值，使用高频分量估计值的峰值记录在其中的任一图像数据计算第一焦距，检测这个第一焦距的图像数据中是否存在叠栅条纹，如果这个第一焦距的图像数据中不存在叠栅条纹，则使第一焦距为图像捕获焦距，而当这个第一焦距的图像数据中存在叠栅条纹时，则比较对应于基于低频分量估计值的长度的参考估计值和对应于基于高频分量估计值的长度的估计值，以及在此估计值取一个小于或等于参考估计值的一个值的范围中选择图像捕获焦距，控制该光学系统驱动装置来设置该光学系统的焦距为图像捕获焦距。
对于这种结构，当检测到叠栅条纹，根据情况使用高频分量估计值和低频分量估计值设定需要的透镜移动量，抑制叠栅条纹且可能在对象上具有很好聚焦的成像。
根据本发明，当检测到叠栅条纹，根据情况使用高频分量估计值和低频分量估计值设定需要的透镜移动量，抑制叠栅条纹且可能在对象上具有很好聚焦的成像。
图1示出了本发明图像捕获设备的一个实施方案的结构图；图2详细示出了图像捕获设备的图像处理电路的说明图；图3A和3B示出了当不存在模糊现象时该图像捕获设备的操作的说明图，其中图3A为示出了视窗和对象之间关系的说明图，以及图3B为示出了用于对比度的估计值变化的说明图；
图4示出了当图像捕获设备存在模糊现象时视窗和对象之间关系的说明图。
图5A和5B示出了当存在模糊现象时该图像捕获设备的操作的说明图，其中图5A为示出了视窗和对象之间关系的说明图，及图5B为示出了视窗W4和W5的用于对比度的估计值变化的说明图；图6示出了当图像捕获设备存在模糊现象时视窗和对象之间关系的说明图。
图7是示出图像捕获设备的操作的流程图；图8是示出图像捕获设备的操作的流程图；图9为一流程图，示出用于计算图像捕获设备所取得的图像数据的数量的操作；图10是示出图像捕获设备的加权操作的流程图；图11是示出图像捕获设备的焦距计算操作的流程图；图12是示出图像捕获设备的叠栅条纹处理操作的流程图；图13A、13B和13C是示出图像捕获设备的叠栅条纹处理操作的说明图，其中图13A为处理高频分量估计值和低频分量估计值之前的状态，图13B为每个估计值被归一化的状态，以及图13B为已施加计算偏移量的状态。
图14为示出了本发明的图像捕获设备的另一实施方案的操作的流程图。
具体实施例方式
下面，将参照附图描述本发明的图像捕获焦距检测方法及图像捕获设备的一个实施方案。
在图1中，参照标记10为图像捕获设备，且该图像捕获装置10是一个具有用于拍摄静止图片或运动图片的聚焦设备的数字照相机，并包括一个具有透镜和孔径的光学系统11、作为成像元件的CCD12、该CCD12的输出顺序地输入到其中的模拟电路13、模/数转换器14、构成图像处理装置的图像处理电路15、作为存储装置的存储器16如RAM等、构成图像处理装置的控制装置的CPU17、由CPU17控制的用于驱动CCD12的CCD驱动电路18、由CPU控制的并构成光学系统驱动装置的电机驱动电路19、由电机驱动电路19驱动并构成用于驱动光学系统11的聚焦透镜以前后改变焦距的光学系统驱动装置的电机20、图像显示单元21例如液晶显示器等、图像存储介质22例如记忆卡、以及还有尽管未在图中示出的外壳、构成图像捕获模式选择装置的操作装置如图像捕获按键或转变开关、电源和输入/输出终端等。
CCD12是电荷耦合装置型固态成像元件，是使用电耦合装置的图像感应器，并具有排列在光接收表面上二维格子形状固定间隔的大量像素。CPU17为所谓的微处理器，并执行系统控制。对于这一实施方案，CPU17执行光学系统的孔径控制及焦距可变功率控制(聚焦控制)，并且尤其通过电机驱动电路19使用电机20驱动光学系统，即前后变化单个或多个聚焦透镜的位置以执行聚焦控制。CPU17也通过控制CCD驱动电路18实施CCD12的驱动控制、控制模拟电路13、控制图像处理电路15、处理存储在存储器16中的数据、控制图像显示单元21、从图像存储介质22中读取数据和存储数据到图像存储介质22。存储器16由不昂贵的DRAM等组成，并用作为CPU17的程序区域，作为CPU17和图像处理电路15的工作区域、至图像存储介质22的输入缓冲、图像显示单元21的视频缓冲，作为其他图像数据的临时存储区域入射在CCD12上的对象光具有的光强度通过用CPU17控制光学系统1的孔径进行调整。CCD12由CCD驱动电路18驱动，并且源于对象光的光电转换的模拟视频信号输出到模拟电路13。CPU17也通过CCD驱动电路18执行CCD12的电子快门的控制。
模拟电路13由关联二次采样电路和增益控制放大器组成，且执行清除从CCD12输出的模拟视频信号中的噪声和放大图像信号。该模拟电路13的增益控制放大器的放大电平也由该CPU17控制。
该模拟电路13的输出被输入到模/数转换器14，并且被该模/数转换器14转换成数字视频信号。该被转化的视频信号被临时存储在存储器16中来等待后续的处理，或者被输入到图像处理电路15中并经受图像处理，随后通过存储器16使用图像显示单元21显示，或者根据用户的意图，运动图像或静止图像被存储在该存储介质22中。在处理之前的图像数据(该图像数据已经被临时地存储在存储器16中)还由CPU17、图像处理电路15或这两者进行处理。
如图2所示，这个实施方案的图像处理单元15包括区域确定电路31、作为对比度检测装置的滤波电路32、峰值确定电路33、峰值位置确定电路34和算术电路35。
在预定的透镜位置，特别在光学系统11被设定到一个适当的焦距的状态中，入射到光学系统11上的对象图像穿过CCD12并转变成模拟图像信号，然后通过模拟电路13和模/数转换器14转换成数字图像数据。从模/数转换器14输出的数字图像数据被存储在存储器16中，但为了确定聚焦图像范围W，其为一个如图3所示的用于聚焦的图像区域，区域确定处理由区域确定电路31执行。此聚焦图像范围W具有两个或更多个图像检测区域Wh，但在这里将会描述图像检测区域Wh由视窗W1-W9组成的情况，且在W1-W9中的每个视窗中(即，在多个对象T的分块的范围之中)存在用于计算从光学系统11到对象T(后面称为“对象焦距”)的焦距的装置。特别地，为了检测聚焦图像范围W的每个视窗W1-W9的对比度的幅度，通过滤波电路32分析高频分量等，且计算每个视窗W1-W9的对比度估计值。这个滤波电路32通过使用高通滤波器(HPF)通过提取相对高频的高频分量能够精确地提取图像数据对比度以便检测对比度。
以及，对于这一实施方案，为了检测叠栅条纹，滤波电路32提供有除高通滤波器(HPF)之外的低通滤波器(LPF)。如图13A所示，对于每个图像数据的每个视窗，使用高通滤波器提取高频分量，以便可以取得比较高对比度(图3A中所示的高频分量估计值VH)的估计值，并且在此同时，使用低通滤波器提取低频分量，以便可以取得构成与高频估计值相比相对低对比度(图3A中所示的低频分量估计值VL)的估计值。对于此结构，在从聚焦位置移动透镜的状态，正常的低频的对比度和高频的对比度相比仅稍微变化，并且利用以叠栅条纹存在的低区域频率的对比度类似于高频对比度的事实，检测到叠栅条纹的发生。下面，将要描述用于使用由高通滤波器提取的高频分量检测对比度并设置第一焦距的结构。
对于这一实施方案，来自每个水平滤波电路32的计算估计值中最高估计值被峰值确定电路33输出作为每一视窗W1-W9的估计值，用于每个视窗W1-W9的图像。在此同时，提供峰值位置确定电路34用于在图像数据上计算位置，其中通过峰值确定电路33(后面称为“峰值位置”)从构成被计算的视窗W1-W9的开始点的位置中取得最高估计值。这些峰值确定电路33和峰值位置确定电路34的输出，即视窗W1-W9的每一水平线的对比度估计值中的峰值和其中存储峰值位置的峰值位置，被临时地保存在存储器16中。
为CCD12每条水平线计算的峰值和峰值位置由算术电路35作为算术装置加入到每个视窗W1-W9中，每个视窗W1-W9的总峰值和总峰值位置(其为水平方向上峰值位置的的平均位置)被输出，并且该总峰值和总峰值位置被传送到CPU17作为每个视窗W1-W9的值。用于为每个视窗W1-W9计算总峰值的算术电路35可被设置成仅计算预定范围之上的峰值。
然后驱动光学系统11，透镜位置在设定的范围(驱动范围)内变化，并且每个透镜位置的总峰值和总峰值位置被计算并存储在存储器16中。也可能根据透镜放大率、距离信息和使用者制定的曝光条件设定这样的驱动范围(即多个用于聚焦处理的曝光)为一个适当值。在这样的驱动范围中，如下所示，也可能在例如当估计值大于图3B中的预定值FVTHn情况下，使用估计值计算结果来减少曝光数并缩短聚焦时间。在这个驱动范围中，比较每个视窗W1-W9的峰值，并且如果透镜的驱动方向有峰值则其设定为每个视窗W1-W9的峰值。
然后可以估计在这个峰值附近在对象T上的调焦。从这峰值估计的焦距被作为每个视窗W1-W9的局部焦距。在这里，在聚焦图像范围W中，因为多个视窗W1-W9被设定，例如，存在移动对象T靠近峰值的视窗，且也存在在靠近峰值不发生模糊情况下被精确地捕获对象T的视窗。
特别地，在每个视窗W1-W9的局部焦距之中，有些具有高可靠性(有效)及有些具有低可靠性(无效)。该CPU17使用峰值和峰值位置的计算结果确定每个视窗W1-W9的可靠性，并且在聚焦位置设定装置执行加权。
例如，如果峰值位置的平均位置突然地移动靠近局部焦距，或如果在水平方向上邻近的视窗W1-W9的峰值位置的平均位置突然地移动，则可以预测由于对象T的移动将会发生模糊现象，并因此使得视窗W1-W9的加权变小。另一方面，如果峰值位置的平均位置并不变化很大，则可确定对象T没有移动，且未使得加权更小。
另外，如果视窗的对象T的峰值位置移入另一个视窗，则峰值和峰值位置显著地改变。作为结果，对于峰值和峰值位置显著改变的视窗，使得加权很小，及可靠性降低，因此优先考虑对象T被捕获到的视窗的局部焦距。由于在每个视窗W1-W9内水平上估计对比度峰值，如果在这些视窗W1-W9内存在对象T的对比度峰值，则即使对象T移动，估计值仍无变化。
在峰值和峰值位置随着透镜位置的移动而变化的情况中，在视窗内可能有大量的噪声或没有对比度，且结果是确定那里不存在对象T，且使得加权很小。
不仅可以事先设定，也还可以基于拍摄条件从图像数据估计值计算出加权程度，例如亮度数据、透镜放大率等。
CPU17通过加权每个视窗W1-W9，倍增该估计值，以取得加权估计值。
如果加权估计值小于预定值，则作为确定装置的CPU17使那个估计值无效并且不再使用那个值。
作为确定装置的CPU17为每个透镜驱动位置对加权估计值求和并计算最终聚焦位置，在该位置对比度最大。特别地，如果估计值计算结果被传到CPU17，则在每个视窗W1-W9中取得的估计值(总峰值和总峰值位置)相加，并且计算在当前透镜位置的对象位置，作为一个估计值。当执行这个计算时，如果峰值位置被每个视窗W1-W9内的多个垂直线分割，则可发现该峰值位置的重心。通过减少视窗估计值的加权执行求和操作，用于从水平方向到转角大幅的变化和视窗重心的移动，以取得最终估计值。
然后选择有效估计值中的最小局部对象距离，并且这个局部对象距离被选择作为焦距。特别地，基于该最终估计值的幅度，CPU17使用了电机驱动电路19和电机20，指示移动光学系统11的透镜到一个位置，其中在该位置最终估计值最大。如果在最终估计值没有变化，则通过电机驱动电路19发出指令停止电机20。
因为这个加权，可以避免由于对象T的模糊而导致的错误选择峰值，这意味着有可能在不将对象T错误的模糊的情况下执行选择，即使对于具有多个区域的多个焦距计算结果也是如此。结果是，使用优先考虑通常有效的焦距的装置，可能正确的选择聚焦位置。
构成光学系统11的透镜的焦点位置，即在该位置透镜以特定距离聚焦，根据因放大因数和孔径位置的变化而变化，且也取决于例如容纳该透镜的筒的温度和位置错误等情况而变化。除了用于聚焦位置的计算驱动范围之外，考虑到由于这些情况改变导致的变化量，还提供给光学系统11在短距离侧和长距离侧一个可变化驱动范围，即一个超行程区域，以及设置构成CPU17的控制装置以使得其能够在这个超行程中驱动透镜。
例如，如果当指定的拍照距离范围是从50cm到无限远且这个变化量的最大整数值是1mm时，透镜位置的总变化量是10mm，那么在短距离侧和长距离侧分别提供1mm给超行程区域，且透镜焦点位置的总变化，即驱动范围，被设置为12mm(10+1+1)。通过以这种方法提供超行程区域，由于在该超行程区域能够驱动透镜位置，有可能满足指定的拍照距离范围。
接下来，将参照图3-图10描述这个实施方案的自动聚焦操作。
第一步，参照图3，将描述在没有由于手颤抖等引起的对象模糊的情况下的操作。
对于这个实施方案，如图3A所示，聚焦图像范围W被设置在CCD12的表面的中心，且该这个聚焦图像范围也在水平方向上被分成三部分和垂直方向上分成三部分，共九部分，即视窗W1-W9。
有可能适当地设置视窗的数目，只要有多个相邻的区域。如果对象T没有模糊，则其被排列使得每个视窗W1-W9有足够的对比度。
在图3A所示的状态中，评估对比度的结果由图3A中所示的曲线Tc所代表。这个示例表示了在多个对象的图像数据被评估的情况下起因于估计值求和的最大值，该对象使用具有由电机12从近到远驱动的焦点的光学系统11拍照，并且可以理解，对象距离Td是估计值中的峰值P。接下来，将参照图4-图6描述在由于手颤等导致对象模糊的情况下的操作。
第一，参照图4，将给出在具有多个区域的方法中由于手颤而对象移动导致的模糊的描述。
图4示出了一种情况，聚焦操作过程中在拍照的同时由于手颤导致图像捕获设备10相对于对象T的相对移动，并且示出了聚焦图像，用于在从场景S(H-1)穿过场景S(H)到场景S(H+1)时序中改变光学系统11的透镜位置同时，输入图像数据。特别地，在这种状态下，例如对于场景S(H-1)如果发生对象移动或手颤，那么在视窗W1中对象的对比度很大的情况下的一个截面相对于场景S(H)中的视窗W5移动，并相对于场景S(H+1)中的视窗W9移动。如果仅使用特定的视窗例如W1评估对比度估计值，那么在这种状态下，不能实施正确的评估。
图5也示出了这样的情况，其中在聚焦操作过程中发生手颤。图5A示出了这样的情况，其中聚焦图像范围W被设置的同图3A一样，但由于对象T从由虚线T4所示的位置到由虚线T5所示的位置相对的移动，存在对象模糊，以及一个截面(其中在此处对象T的对比度很大)例如从视窗W4移动到视窗W5。在这个对象T从T4到T5移动的过程中，如果执行用来驱动光学系统11的透镜的聚焦操作，起因于视窗W4的对比度的评估产生的估计值由曲线Tc4表示，如图5B所示，及视窗W5的评估结果由曲线Tc5表示，且如果作为视窗W4的估计值的曲线Tc4被作为位置Td4的一个例子，其不同于对象距离Td，成为估计峰值P4，从而导致例如不太可能区别每个距离上的多个对象的存在等问题发生。
图6也示出了相对于视窗W1-W9的峰值位置移动。当对象T在水平方向上移动时使用每个视窗W1-W9水平方向上的像素数量，确定峰值位置的范围，其中峰值位置X1代表一种状况，其中图5A的视窗W4中峰值位置的参考点设为A，以及峰值位置X2代表一种状况，其中图5A的视窗W5中峰值位置的参考点设为B。
当光学系统11的焦距，即透镜位置，被设为N时，接近N的方向被设为N-1而远离N的方向被设为N+1。在这里，在其中光学系统11的透镜位置从远方向的N-1移向N+1的点，峰值位置从视窗W4向视窗W5移动。在这种状态中，由于峰值位置的变化清晰，即使在聚焦操作过程中仍易于检测对象模糊。
然而，即使在其中这种类型的图像模糊发生的情况下，只要对比度很大的截面并不移动穿过多个视窗，例如视窗W9，那么存在具有正确的估计值的视窗。因此，通过使用加权来减少视窗的估计值，其中该视窗在检测穿过多个视窗使截面改变的峰值位置的同时已经改变，有可能计算正确的估计值峰值位置。
现在将参照图7-图12的流程图描述一种焦距控制方法，用于实施上面所述的加权。图7示出了全部的聚焦过程，而图8-图12则详细地示出了聚焦过程的部分过程。
对于这个实施方案，除了属于正常曝光模式的正常模式，即短距离的优先模式外，拍照者也能够选择并设定长距离优先模式，并且能够使用一种称为远视模式或无限模式的模式指定拍摄距离范围。
特别地，对于这种结构操作装置，其是提供使拍照者能够选择长距离优先模式或短距离优先模式的拍照模式选择装置，并且如图7所示首先执行拍照模式的设定处理(步骤100)。
也就是，当拍照距离范围被指定时，作为聚焦条件之首要，图像捕获设备10的拍照模式是互相关联的，且需要确认伴随透镜移动范围的拍照距离范围。如果图像捕获设备10的拍照模式是正常模式及距离是从50cm到无限远，那么作为响应，透镜驱动范围被设定。此外，如果图像捕获设备10的拍照模式能够被设置成不同于正常模式的模式，例如远视模式(无限远模式)或宏模式，那么提供操作装置来使拍照者能够指定模式，也就是拍照距离范围，即一个透镜驱动范围。
通过这种聚焦处理过程，在一种确定最终焦距的方法中，拍照者操作该操作装置来选择拍照模式以设定短距离优先模式或长距离优先模式，其中该操作装置提供在图像捕获设备10之中。
如果图像捕获设备10的拍照模式是长距离优先模式，那么设定最远距离选择模式以驱动透镜使得拍照图像以内的最远距离被设定为焦距。此外，对于短距离优先模式，设定最短距离选择模式以使从拍照图像以内的最短距离作为焦距，并且通常所使用的短距离优先拍照变得可能。
特别地，拍照模式设定处理过程(步骤100)，如图7所示，首先确定拍照者是否已经指定拍照距离范围(步骤151)，如图8所示。然后，如果已经执行模式选择来选择拍照距离范围，那么还确定是否已经选择远距离模式(步骤152)。如果已经选择远距离模式，那么设定最远距离选择模式(步骤153)，而如果没有选择远距离模式，也就是，在正常模式或宏模式的情况，那么选择最近距离选择模式(步骤154)。特别地，拍照模式优先考虑长距离或短距离是根据拍照距离范围自动地确定。
另一方面，在步骤151中，如果没有选择用于选择拍照距离范围的模式，那么还要确定是否已选择长距离优先模式(步骤155)。
如果拍照者已选择长距离优先模式，那么设定最长距离的选择模式(步骤153)，而如果还没有选择远距离模式，那么选择最近距离选择模式(154)。特别地，确定拍照模式，其能够以符合拍照者意图的优先化方式确定最终焦距。
回到图7，关于焦距处理过程，使用多个图像数据，但在初始透镜位置或当前透镜位置，执行用于一屏的焦距处理的图像捕获，并且获得用于聚焦图像范围W的图像数据(步骤102)。
下一步，在捕获到的图像数据中，为每个聚焦图像范围的每个视窗W1-W9计算对比度估计值(步骤102)。这些估计值是高频分量估计值和低频分量估计值，高频分量估计值是高频分量的对比度估计值，低频分量估计值是低频分量的对比度估计值，并且在计算这些估计值中，用于每个视窗W1-W9中全部行的第一峰值使用高频分量相加。下一步，为每个视窗W1-W9，从全部行的峰值的各自参考位置取得相对位置，这些相对位置加在一起，并且计算对象T的平均位置(步骤103)。特别地，对于这个实施方案，高频分量被用于这一计算。然后计算出曝光数N(步骤104)，并且直到N次曝光已经完成(步骤105)，在移动光学系统11的透镜的同时执行拍照(步骤106)，即透镜移动和用于聚焦处理的图像捕获被重复N次(步骤101-106)，且取得连续图像数据的估计值。
在步骤106中驱动的透镜位置是相对地接近对象T的距离情况下，对比度特点、对象T的主特征被充分地反映在平均位置中，其中该平均位置在步骤103中从在步骤101的聚焦而取得的图像数据中计算出。结果是，尤其当由于手颤对象移入视窗时，其中该视窗具有接近对象T的距离的透镜位置，峰值位置的平均位置改变。
参照图9的流程图，将描述在聚焦操作(步骤104)时，用于图像数据的曝光数N的计算部分。
曝光数N的这种设置是根据光学系统11的透镜的放大率或将被拍照的对象T的距离信息、或根据由拍照者指定的拍照条件，通过改变曝光数N而取得足够的所需图像数据。
第一，对于每个视窗W1到W9的高频分量的估计值FV，其在图7的步骤103中计算出(高频分量估计值VH)，与特定的参考值FVTHn(步骤201)相比较，且如果该估计值Fv大于参考值FVTHn，则N0被输入作为N(步骤202)。也可能除掉步骤201的处理过程，或者输入N0到N作为根据焦点放大率的变量。同样，在估计值FV小于或等于参考值FVTHn(步骤201)的情况下，且近距离拍照模式被设定作为拍照者设定的结果，其中该拍照者是图像捕获设备10的操作者，(步骤203)，或者如果焦点放大率相对较大，例如2倍或更高，则N2被输入到N(步骤205)。
另一方面，在不同于这些以上描述的情况下，即在所述估计值FV少于或等于参考值FVTHn(步骤201)的情况下，其并非近距离拍照(步骤203)，焦点放大率相对较小，例如少于2倍(步骤204)，N1输入到N(步骤206)。在这里，这些值N0、N1和N2具有一种关系N0＜N1＜N2，并且如果它是近距离拍照并且焦点放大率较大，细微设置地光学系统11的透镜驱动的设置以能够细致地估算，但是计算的估计值FV大于或等于指定参考值的FVTHn，或者如果对象T接近光学系统11，那么曝光数N被设定很小，使得有可能缩短聚焦时间。特别地，通过提供装置来运用估计值执行透镜驱动范围的选择性设置，有可能在不减少聚焦准确度的情况下减少聚焦时间。
如图7所示，为经N次曝光取得的峰值位置的平均位置，判断手颤等，且加权(该加权为每个视窗Wh(W1-W9)的可靠性)被计算出(步骤S111)。现参照图10的流程图，描述使用这种判断装置计算加权。
对于这种处理过程，首先Kp＝PTH(基准)被预先设定(步骤301)，并且是峰值平均位置移动量PTH的初始值，且对于在捕获每个场景的聚焦图像范围W中的每个视窗Wh，单个或多个场景S(h)Wh(其代表在步骤102中计算的估计值中的最高估计值)被取得(步骤302)。
此外，这个峰值平均位置移动量PTH，被使用作为最终判断值，用于选择每个视窗Wh的加权，且是根据拍照条件例如亮度、焦距等变化的变量。
特别地，在拍照的场景的亮度相对较高的情况(步骤303)中，由于快门速度相对地高，视窗Wh内的移动量趋于变小。
一定百分比的峰值平均位置移动量PTH被设定小于预先设定的初始值kP＝PTH(基准)，也就是，用于乘以峰值平均位置移动量PTH的百分比K(L)被设定例如为80％(步骤304)。
另一方面，如果拍照场景的亮度相对较低(步骤303)，那么百分比K(L)设定为100％(步骤305)。继续进行，当焦点放大率相对较高(步骤306)，与焦点放大率低时相比，则有很大可能性发生手颤，所以峰值平均位置移动量PTH的值的百分比被设定小于预先设定的初始值PTH(基准)，也就是，例如，用于乘以峰值平均位置移动量PTH的百分比K(f)被设定例如为80％(步骤307)。另一方面，如果焦点放大率相对较低(步骤306)，则百分比K(f)被设定为100％(步骤308)。
预先设定的初始值PTH(基准)乘以用于亮度和焦点放大率所取得的百分比K(L)和K(f)来计算峰值平均位置移动量PTH，作为拍照场景中的最佳判断(步骤309)。特别地，执行计算式PTH＝Kp×K(L)×K(f)。峰值平均位置移动量PTH在这里已经根据亮度和焦点放大率计算出，但如果能预先取得最佳判断值，则能使用峰值平均位置移动量的初始值PTH(基准)，其作为该峰值平均位置移动量PTH。
接下来，计算每个视窗Wh的可靠性，且首先一个加权因子(其为加权量)被初始化(步骤310)。这个加权因子被描绘成100％的比率，并且例如初始化成100％。在此同时，设定变量m使得该加权因子被设定为根据取得的峰值平均位置移动量PTH的变量。例如，如果加权因子设定成四级，m可为4、3、2或1，且初始值是4。
当确定加权时，与取得的峰值平均位置移动量有关的百分比以一种变量的方式使用变量m设定为峰值平均位置移动量PTH(m)(步骤311)。特别地，通过将取得的峰值平均位置移动量PTH除以变量m可以取得峰值平均位置移动量PTH(m)。
当场景S(H)Wh所示的峰值平均位置ΔPS(H)Wh和前一场景S(H-1)Wh所示的峰值平均位置ΔPS(H-1)Wh之间的差的绝对值大于峰值平均位置移动量PTH(m)时，那么作为确定装置的CPU17，确定对象T已经移动穿过视窗W1-W9，或者估计值计算已经因为手颤而被影响(步骤312)。当场景S(H)Wh中所示的峰值平均位置ΔPS(H)Wh和下一场景S(H+1)Wh所示的峰值平均位置ΔPS(H+1)Wh之间的差的绝对值大于峰值平均位置移动量PTH(m)时，该确定装置确定对象T已经移动穿过视窗W1-W9或者估计值计算已经因为手颤而被影响(步骤313)。
另一方面，如果这些差的全部绝对值少于或等于峰值平均位置移动量PTH(m)，那么则确定不存在手颤或者估计值计算未受到影响，且视窗Wh的加权因子未降低。随着变量m增加，所比较的峰值平均位置移动量PTH(m)降低，峰值平均位置移动量的判断变得困难，根据那个峰值平均位置移动量PTH(m)确定加权因子(步骤315)。然后，在步骤312或者步骤313，如果所述差值的任一绝对值大于所设定的峰值平均位置移动量PTH(m)，则确定存在手颤，用于该视窗Wh的加权被降低，并且加权因子被降低到例如最大值的25％(步骤315)。然后重复这个比较操作(步骤311-317)直至变量m通过从初始值4每次减1变成0(步骤316)，为每个变量确定加权(步骤314、315)。例如最小加权因子设定为25％，但这并非限制性的，且其也可以设定至最小的例如0％。此外，峰值平均位置移动量PTH(m)被设定为在前面步骤取得的峰值平均值移动量PTH的百分比，但如果有可能，也可以使用多个预定最佳确定值。
这样，通过提供多个确定参考确定是否存在手颤，可能设定可靠性水平为多个更精细划分的水平。
重复这个操作(步骤301-318)直至对于全部视窗W1-W9计算已经完成。使用这个加权，能将每个视窗W1-W9的可靠性量化为加权因子。
通过对邻近视窗S(H)Wh的视窗执行上述的处理，可以确定是否存在任何构成峰值的对象移动的影响，例如手颤。特别地，如图7所示，在计算每个视窗Wh的加权因子(可靠性)之后，首先Eval FLG设定为0(步骤112)。在此之后，在具有加权因子即100％可靠性的视窗Wh的数量大于或等于预定的值例如50％(步骤113)的情况下，或在邻近视窗Wh的可靠性大于或等于预定值的情况下，例如存在具有100％可靠性的相邻视窗的情况下(步骤114)，可确定在场景中没有对象T的移动，以及比较估计值是否大于预定确定值(步骤117)以确定它们是有效或无效，而不执行下面描述的估计加权。
另一方面，如果步骤113或步骤114的条件都没有满足，那么执行累加加权因子的计算处理，如下所描述。特别地，在对每个视窗W1-W9计算加权因子后，取得的加权因子被每个视窗W1-W9的全部估计值相乘，且估计值加权反映在每个估计值自身上(步骤115)。在此时，为了显示累加加权的计算处理已经被执行，EvalFLG设定为1(步骤116)。
然后执行比较来观察是否每个加权估计值大于预先确定值VTH(步骤117)，并且对全部视窗W1-W9执行一个操作(步骤117-120)以确定其作为估计对象是有效(步骤118)还是无效(步骤119)。
然后，如果多个视窗是有效，那么对于其已被设置有效(步骤121)以取得焦距的视窗，CPU17执行从焦点位置(即局部焦点位置)执行焦距计算。
步骤121的焦距计算在图11中详细示出。在这里，首先从EvalFLG的状态确定在计算估计值中是否增添了加权(步骤501)，且如果存在加权，则对于每个距离相加这些估计值(步骤502)，而如果不存在加权，那么就不相加这些估计值。从这些估计值中，取得峰值聚焦位置(峰值位置)(步骤503)，这将在后面描述。基于在图7中步骤100确定的拍照模式，如果驱动范围选择被设定(步骤504)，那么在全部的这些峰值焦点位置处于设定的拍照距离范围之外的情况(步骤505)，或全部峰值焦点位置的可靠性少于或等于指定值，例如25％或更少(步骤506)，则可以确定计算对象距离是不可能的(步骤507)。在这种情况中，根据在步骤100预先设定的拍照模式，特定距离被强行地设定为焦点位置(焦点的位置)。在此，由于拍照模式是最短距离选择模式或最长距离选择模式，在已经确定不可能计算对象距离的情况下，可以确定其是否是最长距离选择模式(步骤507)，且在最长距离选择模式情况下，设定特定距离1(步骤508)，而如果其不是最长距离选择模式，则设定特定距离2(步骤509)。在这里，特定距离1被设定成一个长于特定距离2的距离(特定距离1＞特定距离2)。然后可确定焦距确定为NG(步骤510)。
此外，基于在图7的步骤100中设定的拍照模式，即使驱动范围选择还没有被设定(步骤504)，在全部峰值焦点位置的可靠性少于或等于指定值情况下，例如25％或更少(步骤506)，可以确定对象距离计算是不可能的(步骤507)及执行同样处理过程(步骤508-510)。
另一方面，在步骤504-505，在不同于以上描述的情况中，即当已经设定驱动范围选择(步骤504)时，在对应于该设定的拍照模式的拍照距离范围中有至少一个峰值焦点位置，且在设定的拍照距离范围内的峰值焦点位置具有大于指定值的可靠性，例如大于25％(步骤506)，可确定计算对象距离是可能的。然后，在确定峰点位置中，在由步骤100的拍照模式确定的选择模式内，如果其是最长距离选择模式(步骤511)，从有效视窗W1-W9中选择具有最远峰值位置的局部焦点位置且该位置设定为焦点位置(步骤512)，而如果其不是最远距离选择模式(步骤511)，即其是最短距离选择模式，那么从有效视窗W1-W9中选择具有最近峰值位置的局部焦点位置且这个位置被设定为焦点位置(步骤513)。然后可确定焦距确定完成(OK)(步骤514)。
此外，基于在图7的步骤100中确定的拍照模式，即使驱动范围选择还没有被设定(步骤504)，如果有至少一个具有大于指定值的可靠性的峰值焦点位置(步骤506)，例如具有大于25％的可靠性的峰值焦点位置(步骤506)，可确定对象距离计算是可能的且执行同样处理过程(步骤511-514)。
接下来，将会参照描述图13的原理的说明图和图12的流程图描述图11的步骤503中的用于峰值距离计算以取得峰值焦点位置(峰值位置)的处理过程。
首先，使用高频分量估计值和低频分量估计值，检测叠栅条纹是否发生在每个图像区域，即在每个视窗W1-W9中(步骤601)，高频分量估计值是对于在图7步骤102中取得的高频分量的对比度的估计值，低频分量估计值是对于低频分量的对比度的估计值。通过这种叠栅条纹检测方法，在一种从聚焦位置移动透镜的状态中，通常地低频的对比度与高频的对比度相比仅稍微变化，通过使用如下事实检测叠栅条纹的发生以叠栅条纹形式出现的低频区对比度类似于高频的对比度而变化。特别是，如果低频分量估计值中的变化量与高频分量估计值中的变化量相比超出固定百分比，那么可确定已发生叠栅条纹。
在这种叠栅条纹检测过程中(步骤601)，如果每个视窗W1-W9中没有叠栅条纹(步骤602)，使作为通过使用高频分量估计值取得的第一焦距的高频峰值距离D1成为作为图像捕获的焦距的峰值距离(步骤603)，且处理过程回到图11的流程图。
另一方面，如果每个视窗W1-W9中有叠栅条纹(步骤602)，那么首先对在每个视窗W1-W9中取得的高频分量估计值和低频分量估计值执行下面描述的归一化(步骤604)。作为在图13A的图中所示的这种归一化，对于取得的高频分量估计值VH和低频分量估计值VL，分别取得高频分量估计值VH的峰值PVH(峰值位置P1a，距离D1)和低频分量估计值VL的峰值PV1(峰值位置P2a，距离D2)，且执行计算使得这些峰值PVH和PVL变得相同(FV标准)，以取得用于每个拍照距离的估计值VH、VL的百分比，例如图13B所示，对于每个拍照距离，一个值一致性乘以低频分量估计值VL或累加到低频分量估计值VL，以取得构成估计值的高频分量估计值VH1(峰值位置P1b)和低频分量估计值VL1(峰值位置P2b)。然后，因为这种归一化，所以由于对象的频率区域引起的相对焦点位置和估计值之间的关系变得可比较。
接下来，在全部低频分量估计值VL1中取得用于统一相减的值ΔFV，并且如图13C所示，使用这个值ΔFV从低频分量估计值VL1执行相减，且取得低频分量估计值VL2(峰值位置P2c)作为参考估计值(步骤605)。这个值ΔFV通过使用焦点放大率和孔径量、固有在透镜中的MTF(调制转移功能)、或CCD分辨率、拍照条件、拍照模式、照相机特征变动的特性来计算，或者这个值ΔFV使用之前所提供的数据表来设定。例如，在例如高焦点放大率或在开口侧的孔径值很小的情况，鉴于景深小，因为即使焦点位置从峰值位置稍微移动，叠栅条纹仍减小，所以能设定一个相对小的值作为这个值ΔFV。相反的，在例如低焦点放大率或在开口侧的孔径值大的情况，鉴于景深大，因为如果焦点位置没有从峰值位置足够的移动，叠栅条纹不能充分地减少，所以需要设定一个相对大的值作为这个值ΔFV。
在对于基于低频分量估计值的参考估计值和基于高频分量估计值的估计值的一种计算方法中，即一种用于计算估计值的偏移分量，以及低频分量估计值的相减的方法，其能执行低频分量估计值的除法或从高频分量估计值相对地减值。
也有可能，连同计算低频分量估计值，或代替计算低频分量估计值，累加或乘以高频分量估计值来执行计算以引发相对增加。
在使用在步骤605中设定的值ΔFV计算的低频分量估计值VL2的曲线图和高频分量估计值VH1的曲线图交叉处的两点，也就是近距离交叉点A(峰值距离Da)和对于高频分量估计值的峰值距离P1b的远距离侧交叉点B(峰值距离Db)被获得。特别的，在距离Da和距离Db之间的范围是发生叠栅条纹的范围且不适合拍照。
取决于在图7和图8的步骤100中所设定的拍照模式，如果最长距离选择模式被选择(步骤607)，则对于这两个交叉点的远距离侧交叉点B的峰值距离Db，被选择来设定用于设定图像捕获焦距的峰值距离(步骤608)，而如果最长距离选择模式没有被选择(步骤607)，那么对于这两个交叉点的近距离侧交叉点A的峰值距离Da，被选择来以设定用于设定图像捕获焦距的峰值距离(步骤608)。
在这个焦距计算中，当在步骤502中存在加权时，各估计值被求和，导致单个评估值和峰值位置构成一个重心，该处包括多个估计值，但这并非是限制性的，且也可能对于峰值位置仅选择近距离视窗，以及为增加每个视窗，计算一个局部焦距且使该位置为焦点位置。此外，当不存在加权时，则可能从具有有效估计值的视窗中选择最近局部焦距位置以给出焦点位置。
然后，取决于从这种类型的焦距计算取得的焦距确定的结果(步骤121)，如图7所示，执行焦距确定为OK或NG的判定(步骤122)，且如果其为OK，则作为计算图像捕获焦距的峰值距离被作为焦点位置且光学系统11的透镜被移动(步骤123)，而如果其为NG，则光学系统11的透镜被移动到指定距离1或指定距离2，该指定距离为已在预先被设定的指定焦点位置(步骤124)，并且用这种方式，能排列该透镜在最终焦点位置上。
这样，根据这个实施方案，当检测到叠栅条纹时，使该图像捕获设备10能通过移动焦距来减少叠栅条纹，而且因为当计算焦点位置时，具有可导致移除叠栅条纹图像的位置的焦点位置被选择，焦距的移动量被自动地设定为一个足够所需量以适当地抑制叠栅条纹，使得可能捕获没有叠栅条纹的高品质图像。
特别地，这个实施方案包括用于从图像检测区域的局部焦距内检测高频分量和低频分量的估计值(参照图7的步骤102)的检测装置，和用于从这些估计值中检测叠栅条纹(参照图12的步骤601)的检测装置，并且在检测到叠栅条纹的情况下，用于每个频率分量的两种不同估计值(低频分量估计值和高频分量估计值)被分别归一化至峰值(参照图12中的步骤604)。也有用于根据拍照条件计算估计值的偏移量的装置，其是拍照距离计算装置，用于通过从低频分量估计值减去偏移量(参照图12中的步骤605)或将该偏移量加到用于归一化估计值的高频分量估计值(参照图12中的步骤606)来计算低频分量估计值和高频分量估计值的交叉点作为拍照距离或图像捕获焦距。
特别地，提供叠栅条纹检测装置，用于通过使用估计值以检测来自多个捕获图像信号中的高频分量和低频分量的对比度来检测每个局部焦距的叠栅条纹，该局部焦距是对于每个图像信号所取得(参照图12的步骤601)，且如果检测到叠栅条纹，则高频分量估计值和低频分量估计值被归一化到各峰值(参照图12，步骤604)，且为了以这种二值化的方式，相对地比较每个估计值，高频分量估计值范围内的叠栅条纹部分被识别，并且结果是，根据拍照条件计算用于低频分量估计值的偏移，并且通过从低频分量估计值减去这个估计值偏移获得高频分量估计值和低频分量估计值的交叉点(参照图12，步骤606)然后确定超出这个交叉点的部分的估计值以包含许多叠栅条纹图案，并且通过驱动透镜变得能减少叠栅条纹，使得局部焦距和低于这个交叉点的估计值部分一致。
通过提供有叠栅条纹发生检测装置的一种图像捕获设备，当检测到叠栅条纹时，通过从焦点位置偏移拍照距离，可能减少叠栅条纹，其中该焦点位置是对象估计值的峰值位置，但通常为了特别地计算这个偏移量没有清晰结构，如果偏移量过小，则不可能充分地抑制叠栅条纹，而如果偏移量过大，则可获得具有偏移对象的焦点的图像数据例如，通过一种结构，其用于从焦点位置对对象拍照具有允许的模糊圈的照片，仍有叠栅条纹效果。此外，对于一个预定的偏移量，其可能不是对于将被拍照对象的最佳偏移。
在这方面，对于这个实施方案，根据实际估计值，使用拍照条件例如焦点放大率、孔径量、透镜固有的MTF特性和CCD分辨率和使用拍照时所需的信息例如图像捕获设备10的特性，以及根据这些条件从计算处理过程获得的估计值的相对偏移量，计算拍照距离偏移量，并且结果是，考虑到拍照设定条件和对象条件，有可能设定一个足够的拍照距离偏移。
然后，如果从多个图像区域中选择焦距，那么从叠栅条纹被检测的图像区域和叠栅条纹未被检测的图像区域的混合图像区域内做出选择，但在拍照模式是近距离优先模式的情况下，例如，在叠栅条纹已经被检测的图像区域中，选择近距离侧的焦距，而在叠栅条纹未被检测的图像区域中，选择估计值峰值位置，并且通过让构成来自这些所选择局部焦距的最近距离侧(参照图11，步骤513)的一个图像区域的一个焦点位置作为该最终焦点位置，考虑到减少叠栅条纹可设定最终焦距。
此外，通过这个实施方案计算的偏移量，是从高频分量估计值和低频分量估计值的两个曲线图的交叉点获得的，其意味着正常地两个交叉点，即远距离侧和近距离侧，对于峰值距离，使用高频估计值，被计算作为图像捕获焦距的候选，并且可能通过依据由拍照者等设定的拍照模式从这两个点选择图像捕获焦距，拍摄一个反映拍照者意图的照片。
此外，根据拍照模式从多个图像区域中选择焦距，并且在焦距范围内，能使近距离侧或远距离侧(其能够具有对象内最高的可靠性)作为焦距。
因此，即使当叠栅条纹发生在最终焦距处，对于这个实施方案，能设定该焦距向一个更近距离侧或更远距离侧，且能进一步的在对象中抑制叠栅条纹发生。
由于能采取如上所述措施抑制叠栅条纹，以及能考虑到对象消除叠栅条纹，所以不需要使用一个光滤波器来抑制叠栅条纹，可能在叠栅条纹未发生的状态下提高图像质量，且可能提供一个简单结构给费用低廉的图像捕获设备。
此外，由于使用高频分量估计值和低频分量估计值，以及可指定一个叠栅条纹范围，即一个透镜偏移量，所以CPU17等上的负载得以降低，以及高速处理成为可能。
这个实施方案具有用于从多个拍照的图像检测区域检测各图像信号的对比度估计值的装置(模/数转换器14)，用于对关于多个图像检测区域中每一区域的焦点处理执行计算处理和对从多个图像检测区域取得的对比度估计值执行计算处理的装置(模/数转换器14和图像处理电路15)，以及用于通过对由上述选择和装置获取的每个图像信号的估计值执行加权处理来移动聚焦在对象上的透镜位置的装置。
在一个自动聚焦设备中，即焦距检测方法，利用使用在例如数码相机或摄像机的图像捕获设备中的图像数据，将屏幕分割成多个区域，以及在一种用于确定每个区域的各自焦点位置的方法的自动聚焦操作中，根据跨越存储位置的图像数据的对比度估计值的峰值的移动，计算出可靠性。结果，具有低可靠性的图像检测区域的局部焦距从选择对象中去除，其中在该图像检测区域处有对象的相对移动，并且甚至在远距离被损害的场景中，由于对象的移动或手颤，模糊现象被检测到，且仅使用最佳数据测量适当距离，也就是，精确地检测焦距以及可能使光学系统11聚焦。
特别地，在各估计值峰值在多个区域中被计算的情况中，与其中代表最高估计值的焦点位置的局部焦距被简单地设定作为焦点位置的一种结构相比较，使用用于增加可靠性的估计值加权装置消除从由于手颤等而具有低可靠性的视窗中取得的局部焦距，仅使用估计值启动可靠性执行确定，并且，通过使用有效估计值中的最近局部焦距改进准确聚焦的可能性，且有可能通过准确地确定焦点位置来拍照聚焦的照片。
这种功能对于高放大率模式尤其有效，在该模式光学系统11的变焦放大率很高。
此外，关于估计值，当由于噪音等的作用在特定视窗内没有估计值或有效对象时，或当在加权前估计值自身较低时，通过让该视窗无效，可能准确地检测焦距。
特别地，在具有多个区域的多个焦距计算中，在使近距离优先有效的情况下，用常规的方法，如果由于对象的移动或手颤，一个错误的峰值较对象处于更近的距离上，则不可能确定该对象为焦点位置，该错误的峰值被确定为焦点位置，并且可出现这样的情况其中焦点位置不能被正确地设定，但是用这个实施方案，即使由于对象移动或手颤而导致错误的峰值处于近距离上，仍检测到对象移动和手颤，且仅使用最佳数据有可能正确和适当地设定焦点位置，该焦点位置优先考虑近距离。
此外，用一种常规的方法，其通过改变图像检测区域对对象的图像模糊和手颤实施补偿，以及在改变图像检测区域之后再次执行焦点的估计，计算焦点位置需要时间，并且可失去拍照机会，但用这个实施方案，由于焦点位置通过从预定图像检测区域提供的信息计算，所以快速处理变得可能，且可能充分利用拍照机会。
此外，也不需要提供特别的单元例如加速传感器，用于检测对象的图像模糊或手颤，这样简化了结构，并且能减少制造成本。
由于多个计算对象距离的可靠性高，所以结合其他的算法变得可能。
进一步，由于在预定图像检测区域内取得估计值来计算焦点位置，所以有可能防止由于以一种拍照者不希望的方式聚焦在对象上而导致的拍照者不适。
因为由于荧光灯等而对具有闪烁的图像的亮度变化没有影响，以及图像估计值的峰值位置不改变，所以能估计多个区域的每个区域的可靠性，而与估计值的幅度无关。
根据这个实施方案，也使得能在远距离侧聚焦以响应拍照者的意图，其意味着能容易地拍摄在远距离聚焦的照片，以符合拍照者的意图。
特别地，根据拍照距离范围，能选择具有近距离优先或远距离优先的拍照的一种模式，同时使构成一种正常模式和一种模式的拍照距离范围或者无限模式中的远视模式的拍照对象为长距离的拍照距离范围成为透镜的全部拍照距离范围，其意味着通过选择能容易且准确地拍摄符合拍照者意图的照片。确定这些焦点位置使用了数据，该数据具有确定为有效的焦点，能够估计是否没有由于对象从多个图像区域快速移动而导致的影响，这意味着拍摄反映拍照者意图的照片变得可能。特别地，屏幕被分割成多个区域，以及在一种用于确定每个区域中的各焦点位置的方法的自动聚焦操作中，对于由于对象移动或手颤而在远处损害的场景，模糊现象被检测，仅使用最佳数据就能适当地测量距离且能使光学系统聚焦，其意味着在远距离模式中焦点准确性得到提高。
特别地，在计算具有多个区域的多个焦距，和最终焦距确定中，在通常有效的焦距被认为优先的情况下，用一个常规的方法，如果由于对象的移动或手颤，错误的峰值处于比对象更近的位置，则该对象不可能被确定为焦点位置，该错误的峰值位置被确定为焦点位置，且会出现不可能正确地设定焦点位置的情况。此外，在意图并非是在近距离拍摄对象而是在远距离拍摄对象的情况，相反地由于对象移动或手颤一个近距离峰值被错误地确定为焦点位置，或者比拍照者所希望的远距离更远的远距离侧(例如，更远的距离，如果是拍照图像对象处于最大距离)的峰值被错误地确定为焦点位置，并且可能会有拍照者的意图没有被反映的情况。在这点上，根据本实施方案，即使由于对象的移动或手颤在近距离或远距离有一个错误的峰值，但能检测到对象移动和手颤，仅使用正确的估计值可适当地执行确定，且能根据拍照模式设定具有近距离优先或远距离优先的正确焦点位置。
此外，在拍照距离范围中，如果设定正常模式，则最近距离选择模式被自动地设定，以及如果拍照距离范围被设定为长距离，最远距离选择模式被自动地设定，其意味着在长距离模式中选择的拍照距离范围中最近的未被作为最终焦点位置，所以能将在多个图像区域中最远距离处的对象设定作为最终焦点位置，以及使符合拍照者意图的拍摄成为可能。
此外，使用一种能在全部拍照范围内选择远距离优先模式和近距离优先模式的结构，能让拍照者仅选择远距离优先模式，对于使用者不需要执行复杂的操作来通过视觉估计预先确定拍照距离范围，即为一个宏区域还是一个正常区域，以及在可靠性估计之后，执行用来确定最终焦点距离的精确聚焦操作的相关性以使得能在符合拍照者意图的焦点上准确地拍照。
甚至在不同于无限的长距离上也可能通过使用长距离优先模式使准确聚焦发生。
进一步，由于有计算和估计多个区域中的各对象距离的一种结构，甚至在对象移动或背景被模糊的情况下，也可能降低错误操作的担心，并且甚至在准确估计焦点位置不可能的严重的情况下，即当在全部图像区域中使用对比度的估计值低时，不可能取得有效的焦点位置和测距(ranging)是不可能时，作为根据拍照模式使指定距离作为焦距的结果，反映拍照者意图的拍照变得可能。
此外，用这个实施方案，由于符合由近距离优先或长距离优先清楚地代表的拍照者意图，与一种使用经验法则自动地识别照相机以从除了近距离优先或远距离优先之外的图像中确定焦距的结构相比，在拍照之前直观地确认焦距成为可能，不需要使用复杂的算法，并且也不需要提供例如单透镜反射光反射镜或具有使用计算机元件的液晶面板的放大显示器之类的设备，这种结构得以简化并且可能降低制造成本。
由于焦点放大率的变化或由孔径位置引起的变化，以及由于例如支持该透镜的筒的温度和姿态不同等的条件，透镜的驱动范围在指定的拍照距离范围内变化。除了用于聚焦位置的指定驱动范围外，考虑由于这些条件的变化引起的变化量，给光学系统11提供在短距离侧和长距离侧的变化可驱动范围，即一个超行程区域，并且构成CPU17的控制装置被设定以使得能够在这个超行程区域中驱动聚焦透镜部分的透镜。
在最长距离选择模式情况下，聚焦位置接近透镜驱动范围的远距离端，并且即使在远距离侧有姿态的差别，通过移动聚焦透镜部分的透镜驱动位置到在远距离侧的超行程区域，可能满足拍照距离范围，并且与由于温度或姿态的在光学系统的焦点中的偏移无关地能在近距离或远距离取得准确焦点。
此外，在最短距离选择模式情况下，聚焦位置接近透镜驱动范围的最近距离端，并且即使在近距离侧有姿态的差别，通过移动聚焦透镜部分的透镜驱动位置到在近距离侧的超行程区域，能满足拍照距离范围。
这样，对于近距离侧和远距离侧，考虑焦点偏移量来拍照是可能的，并且由于可能易于满足指定的拍照距离范围，不需要以一种机器地或控制(软件)方式执行高精度距离补偿操作，且可能降低制造成本。此外，对于上述的实施方案，在光学系统的跟踪操作的同时取得用于多个位置的估计值，以及采取一种称为“登山测量方法”，用于在估计值在增加之后转向下的时间点确定峰值，但在对象模糊的情况，峰值位置移入每个视窗内，且移入相邻的视窗W1-W9。
当对象T的对比度的峰值部分从一个视窗移入另一个视窗时，估计值的峰值也快速地减少。通过在视窗中减少加权，该视窗具有对于之前和后续捕获的场景快速变化的估计值，手颤的数据被消除且仅使用最佳数据，这使得能正确地测量距离和执行聚焦。
此外，对于上述的实施方案，估计值的峰值位置被求和且相比较未聚焦的图像的峰值位置中有变化。具有大变化的峰值位置被给予一个低加权，且如果从开始峰值也低，那么使估计值的加权小。
这样，对于光学系统的透镜位置的每个移动，测量用于相同视窗的估计值的峰值中的差，或者测量在相邻视窗中峰值位置的平均位置的移动量中的差，或者测量这两者，以因此测量那个视窗的估计值可靠性，且可能增加可靠性。结果是，当确定最终焦点位置时，在从多个区域的焦点位置中选择短距离的情况下，能提高测距的可靠性，甚至在手颤或对象移动的情况也是如此。
如上所述，即使有对象模糊，也能提高焦点可靠性。
在以上描述的实施方案中，响应拍照者选择拍照模式的操作，最近以外的局部焦距焦点位置被选择并被作为焦点位置，其直接作为拍照者操作的结果或自动地作为根据拍照者操作而选择控制装置的结果，但这并非是限制性的，并且也可能，例如使用有效估计值内的最近局部焦点位置，也就是，选择具有最近峰值的局部焦点位置，并使这个位置为焦点位置。
在这种情况下，对于选择在图7和图11中的步骤100所示的远距离优先模式等，能省略拍照模式选择功能，可能改变焦距计算的内容(步骤121)以及能执行图14所示的焦点处理计算，代替图11的结构在这里，首先，从EvalFLG的状态(步骤701)确定是否已在计算估计值中加入加权，且如果有加权，对于每个距离将这些估计值相加(步骤702)，而如果没有加权，则这些估计值不被相加。
从这些估计值中，获得峰值焦点位置(峰值位置)(步骤703)然后，如果这些峰值焦点位置都在一个设定的拍照距离范围之外(步骤704)，或者全部的峰值焦点位置的可靠性少于或等于指定值，例如少于或等于25％(步骤705)，确定对象距离计算是不可能的，并且预先指定距离被强行地设定为焦点位置(焦点位置)(步骤706)。
这时可确定，焦距确定是NG(步骤707)。此外，上述之外的情况中，即当在一个设定的拍照范围中有至少一个峰值焦点位置(峰值位置)，且该设定拍照范围内的峰值焦点位置具有大于指定值的可靠性，例如大于25％(步骤705)，可以确定计算对象距离是可能的，从在有效视窗W1-W9内选择具有最近峰值位置的局部焦点位置，且使这个位置为一个焦点位置(步骤708)。此时可确定，焦距确定是OK(步骤709)。
然后，根据从这种类型的焦距计算(步骤121)取得的焦距确定(步骤707、709)的结果，如图7所示，执行焦距确定是OK还是NG的判定(步骤122)，且如果是OK，那么使作为计算图像捕获焦距的峰值距离为焦点位置和光学系统11的透镜被移动(步骤123)，而如果为NG，那么光学系统11的透镜移动到指定距离1或指定距离2，该指定距离是预先设定的指定焦点位置(步骤124)，并且这样能安排该透镜在最终焦点位置上。
对于每个上述的实施方案，已给出关于对应于对象T在水平方向上的移动的一种结构的描述，除了这种结构之外或不仅这种结构，也可能在垂直方向上或对角方向上有移动。
此外，图1和图2中所示的图像处理电路15，可以从作为另一电路由同一个芯片形成，或者可在CPU17上以软件运行实现，以及可能通过简化这些结构减少制造成本。该图像处理单元15的滤波器电路可具有任何结构，只要它们能够检测到对比度。
该距离调整方法不限于该称为“爬山”的方法，以及可能完全地扫描自动聚焦设备的移动分布。
此外，在对每个视窗的估计值施加图9所示的加权处理后，也可能计算多个相邻视窗的总和或在对选择的多个视窗的估计值求和后执行加权处理。
此外，在图7和图10所示的处理中，峰值平均位置移动量PTH值和确定值VTH受到一个预先单独设置，但其也可能选自多个设置，及可以根据估计值的大小或者例如光学系统11的信息(如亮度信息、快门速度、聚焦放大率等)的拍照条件而变化，能选择最佳值，或可能通过对这些作为变量的条件执行计算以及取得最佳值来对一个场景执行估计。
当使用一个闸门(strobe)拍照时，该闸门与图像捕获同时发射光，用于焦点处理，并且通过对每个场景取得图像数据，可能使用上述的焦距检测方法检测焦距。对于一种使用闸门的结构，闸门的光发射被控制以响应焦距，且可能基于光量控制例如照相机孔径和快门速度来拍摄照片。
在上述的实施方案中，在焦距检测为NG(步骤122)的情况中，光学系统11的透镜被移动到预定的指定焦点位置(步骤124)，但也有可能预先设定多个指定焦点位置，并移动光学系统11的透镜到任一该指定焦点位置中以响应拍照者的意图，即响应选择拍照模式的操作。
对于上述实施方案，这种结构为，拍照距离范围和远距离优先模式中的任一个能够由拍照者设定，但也能有这样的结构，其中只有一个能被设定，以及能简化该结构和操作。
在抑制叠栅条纹中，同样地自动的执行处理，也能通过切换控制被执行还是非手动的，来反映拍照者的意图。
在检测叠栅条纹存在与否(图12及步骤601)中，使用一种方法，例如快速傅立叶变换(FFT)，CPU17对屏幕垂直方向的色差分量分析空间频率分布，并且如果确认在相对高频色差分量中有指定量或更多的分量分布，那么可确定有发生叠栅条纹的危险。
本发明适用于例如数码相机或摄像机的图像捕获设备。
权利要求
1.一种图像捕获焦距检测方法，包括下面的步骤在改变光学系统的焦距的同时，取得多个图像数据；从取得的多个图像数据中，取得高频分量估计值和低频分量估计值，高频分量估计值为各高频的对比度估计值，低频分量估计值为低于高频的频率的低频分量的对比度估计值；使用高频分量估计值的峰值记录在其中的任何一个图像数据，计算第一焦距；检测是否这个第一焦距的图像数据中存在叠栅条纹；如果该第一焦距的图像数据中不存在叠栅条纹，则使该第一焦距为图像捕获焦距；当该第一焦距的图像数据中存在叠栅条纹时，将对应于基于低频分量估计值的长度的参考估计值与对应于基于高频分量估计值的长度的估计值进行比较，并且在该估计值取小于或等于参考估计值的一个值的范围中选择图像捕获焦距。
2.如权利要求1所述的图像捕获焦距检测方法，其中参考估计值的计算包括对于当低频分量估计值的峰值和高频分量估计值的峰值一致时的情况，计算对于每个图像数据的低频分量估计值和高频分量估计值的比例；使用相对地从高频分量估计值减去低频分量估计值的一个计算进行计算。
3.如权利要求2所述的图像捕获焦距检测方法，其中根据图像捕获条件，响应为变量的指定值，相对地相减去低频分量估计值以计算参考估计值。
4.如权利要求3所述的图像捕获焦距检测方法，其中随着景深变大，该指定值被设定更大。
5.如权利要求1所述的图像捕获焦距检测方法，其中，根据图像捕获模式，选择在基于高频分量估计值的估计值与参考估计值匹配的任何焦距为图像捕获焦距。
6.如权利要求1所述的图像捕获焦距检测方法，其中通过利用在多个图像数据中的高频分量估计值和低频分量估计值中的变化，检测叠栅条纹是否存在，该图像数据在改变光学系统的焦距的时取得。
7.如权利要求1所述的图像捕获焦距检测方法，进一步包括下述步骤设定多个互相邻近的图像检测区域；从多个取得的图像数据中，对于每个图像检测区域，使用各对比度估计值的峰值记录入其中的任何一个图像数据，计算局部焦距，以及根据各峰值记录在多个图像数据之间的一个位置的移动计算可靠性；以及响应可靠性和估计值，从局部焦距和指定焦距中选择第一焦距。
8.一种图像捕获设备，包括成像元件；用于使对象的图像形成在这个成像元件上的光学系统；光学系统驱动装置，用于改变光学系统的焦距；图像处理装置，用于处理从该成像元件输出的图像数据以及控制光学系统驱动装置，其中该图像处理装置控制该光学驱动装置；在改变光学系统的焦距的同时，取得多个图像数据；从该取得的多个图像数据中，取得高频分量估计值和低频分量估计值，高频分量估计值为各高频的对比度估计值，低频分量估计值为低于高频的频率的低频分量的对比度估计值；使用该高频分量估计值的峰值记录在其中的任何一个图像数据，计算第一焦距；检测是否在第一焦距的图像数据中有叠栅条纹；如果在第一焦距的图像数据中没有叠栅条纹，则使该第一焦距为图像捕获焦距；以及当在第一焦距的图像数据中有叠栅条纹时，比较对应于基于低频分量估计值的长度的参考估计值和对应于基于高频分量估计值的长度的估计值，并且在该估计值取少于或等于参考估计值的一个值的范围中选择图像捕获焦距；控制该光学系统驱动装置来设定光学系统的焦距为图像捕获焦距
全文摘要
一种设备使用图像数据检测焦距及驱动一种光学系统。在改变透镜的焦距同时取得图像数据。对于每个图像数据，取得高频对比度分量估计值VH和低频对比度分量估计值VL。如果没有叠栅条纹，则使用高频分量估计值VH的峰值确定图像焦距D1。如果有叠栅条纹，在一定范围的高频分量估计值中，确定图像捕获焦距Da和Db，该高频分量估计值采用了小于或等于基于低频分量估计值和拍照条件计算的参考估计值VL2的值。
文档编号G03B13/36GK101095340SQ200580021359
公开日2007年12月26日 申请日期2005年4月26日 优先权日2004年4月26日
发明者K·卡奈, M·亚吉马 申请人:伊斯曼柯达公司