专利名称：图像传感设备及其自动聚焦控制方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感设备及其自动聚焦控制方法，更具体的是，本发明涉及具有静止图像拾取功能和运动图像拾取功能的图像传感设备及其自动聚焦控制方法。
背景技术：
对于作为一种图像传感设备的数字照相机的典型常规自动聚焦(在下文中称作AF)控制方法是对比度检测。在对比度检测中，当聚焦透镜移动时评价如CCD的图像传感元件周期性输出的图像信号中的对比度分量(高频分量)的大小。聚焦透镜移动到评价值最大的透镜位置，从而使该透镜聚焦。
一般来说，常规的数字照相机响应于快门按钮的半行程而暂时将聚焦透镜移动到一个透镜端部，然后将其移动到另一个透镜端部。在这段时间中，数字照相机执行基于对比度检测的AF控制。这样，完成基于对比度检测的AF操作会花费很长时间，并且用户可能错过按快门的机会。
发明内容
本发明涉及基本上消除因相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题的方法和装置，本发明的目的是提供一种图像传感设备，能够大大缩短基于对比度检测的AF操作所需时间，及其自动聚焦控制方法。
根据本发明的一个实施例，一种图像传感设备包括
用于传感通过聚焦透镜入射的物体图像的装置；自动聚焦装置，用于沿光轴移动聚焦透镜，并根据聚焦透镜移动过程中从传感装置输出的图像传感信号将聚焦透镜移动到焦点对准透镜位置；运动图像拾取控制装置，用于使传感装置执行运动图像拾取过程；第一自动聚焦控制装置，用于当运动图像拾取控制装置执行运动图像拾取过程时使自动聚焦装置执行运动图像拾取的第一自动聚焦过程；自动聚焦指定装置，用于当运动图像拾取控制装置执行运动图像拾取过程时指定静止图像拾取的自动聚焦过程的开始；以及第二自动聚焦控制装置，用于当自动聚焦指定装置指定自动聚焦过程的开始时，使自动聚焦装置执行静止图像拾取的第二自动聚焦过程，并且使自动聚焦装置限制聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
根据本发明的另一个实施例，一种自动聚焦方法，包括以下步骤使图像传感器执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程，所述图像传感器传感通过聚焦透镜入射的物体图像；当执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程时，指定用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程的开始；以及当指定了用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程开始时，进行用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程，用以限制聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
根据本发明的再一个实施例，一种包括计算机可用介质的制造产品，该计算机可用介质具有包括在其中的自动聚焦控制程序，该自动聚焦控制程序包括计算机可读程序代码装置，用于致使计算机使图像传感器执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程，所述图像传感器传感通过聚焦透镜入射的物体图像；计算机可读程序代码装置，用于当执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程时使计算机指定用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程的开始；以及计算机可读程序代码装置，用于当指定用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程开始时，使计算机执行用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程，以限制聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
在随后的描述中阐述本发明另外的目的和优点，一部分从该描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获得。
通过在下文特别指出的手段和组合可实现和获得本发明的目的和优点。
附图简述附图包括在说明书中，并构成说明书的一部分，图解说明本发明的各个实施例，并与上面给出的概述和下面给出的各个实施例的详细描述一起用来解释本发明的原理，其中
图1是显示根据本发明一个实施例的数字照相机的方框图；图2是显示在静止图像拾取模式中AF操作的流程图；图3是显示接着图2的静止图像拾取模式中AF操作的流程图；图4A和4B是显示在宽范围搜索中聚焦透镜位置和AF评价值之间的关系的图表和视图；图5A和5B是显示在详细搜索中聚焦透镜位置和AF评价值之间的关系的图表和视图；
图6是显示在运动图像拾取模式中AF操作的流程图；图7是显示接着图6的运动图像拾取模式中AF操作的流程图；图8是显示接着图6的运动图像拾取模式中AF操作的流程图；图9是显示接着图8的运动图像拾取模式中AF操作的流程图；图10是显示接着图6的运动图像拾取模式中AF操作的流程图；图11A和11B是显示在用于终端的特殊静止图像AF操作中聚焦透镜位置和AF评价值之间的关系的图表和视图；图12A和12B是通过用于中断的特殊静止图像AF操作和标准静止图像AF操作的运动图像拾取的时间图；以及图13是显示在静止图像拾取模式中另一种AF操作的流程图。
发明详述下面将参照几种形式的附图来描述根据本发明的图像传感设备的实施例。图1是显示第一实施例的布置的方框图。第一实施例将说明一种数字照相机。
第一实施例图1是显示数字照相机1的示意性布置的方框图。数字照相机1具有基于对比度检测的AF功能。数字照相机1包括聚焦透镜2、变焦透镜3、CCD 4、单元电路5、TG(定时发生器)6、DRAM 7、ROM8、CPU 9、图像显示器10、RAM 11、卡接口12、电机驱动块14和键输入单元15。存储卡13可自由拆卸地插入到照相机机身的卡槽(未示出)中，并与卡接口12相连。
聚焦透镜2和变焦透镜3中的每一个都包括多个透镜(未示出)。尽管没有示出，但是电机驱动块14由聚焦电机和变焦电机以及电机驱动器形成，该聚焦电机和变焦电机沿着光轴驱动聚焦透镜和变焦透镜，电机驱动器根据CPU 9发送的控制信号分别驱动聚焦电机和变焦电机。
CCD 4将通过聚焦透镜2和变焦透镜3投射的物体图像光电转变为图像传感信号，并将该图像传感信号输出到单元电路5。通过TG 6产生的预定频率的定时信号来驱动CCD 4。TG 6与单元电路5相连。单元电路5由CDS(相关二重抽样)电路、增益控制放大器(AGC)和A/D转换器(AD)组成，CDS电路对CCD 4输出的图像传感信号进行相关二重抽样，并保持处理的信号，增益控制放大器(AGC)放大该图像传感信号，A/D转换器将已放大的图像传感信号转变为数字信号。通过单元电路5将CCD 4的输出信号以数字信号形式发送到CPU 9。
图像显示器10包括彩色LCD及其驱动电路。在拾取等待状态(standby state)中，图像显示器10将CCD 4传感的物体图像显示为直接图像(through image)(取景器图像)。在播放一个已记录图像中，图像显示器10显示从存储卡13读出并放大的记录图像(静止图像或运动图像)。键输入单元15包括多个操作键(例如，快门按钮、用于拾取运动图像的记录启动/结束按钮、拾取模式切换键、电源键和MENU键)。键输入单元15向CPU 9输出与用户的键操作相对应的键入信号。快门按钮是两步开关，响应于半行程和全行程而输出不同的输出信号。
DRAM 7用作缓冲存储器，临时存储由CCD 4图像传感之后数字化的物体图像数据，该DRAM还用作CPU 9的工作存储器。ROM8和RAM 11存储通过CPU 9控制各个单元(例如，电机驱动块14、DRAM 7和图像显示器10)所必需的控制程序。即，ROM 8和RAM 11存储对于控制包括AF(自动聚焦控制)和AE(自动曝光控制)的操作所必需的程序，以及对于控制各个单元所必需的数据(例如阈值)。
CPU 9根据ROM 8或RAM 11中存储的控制信息或数据通过将控制信号发送到电机驱动块14来控制聚焦透镜2。并且，CPU 9检测聚焦透镜2在每个位置的AF评价值，并确定AF评价值的峰值是否大于阈值。
CPU 9将必需的控制信息和数据(例如阈值)存储在ROM 8和RAM 11中。
CPU 9从ROM 8和RAM 11中存储的多条控制信息中选择适当的控制信息，并根据拾取情况(静止图像拾取、运动图像拾取，或者在运动图像拾取过程中的静止图像拾取)移动聚焦透镜2。
下面将说明具有上述配置的数字照相机1中的操作。图2和3是显示出当用户操作拾取模式切换键设定静止图像拾取模式(选择标准的静止图像AF顺序)时CPU 9的静止图像拾取处理顺序的流程图。
为了根据标准的静止图像AF顺序执行基于对比度检测的AF操作，进行宽范围(wide-area)(粗略)搜索，然后进行详细搜索。
图4A是显示聚焦透镜2在宽范围搜索中的停止位置与在该停止位置处检测的AF评价值之间的关系的图表。图4B是显示聚焦透镜2在宽范围搜索中的位置平移(transition)的视图。宽范围搜索是为了检测每一段的AF评价值，并确定在聚焦透镜2的一个移动量(一段)很大时显示出大的AF评价值的透镜位置。在图4B中，一个移动量(一段)对应于两条虚线之间的箭头表示的距离。
图5A是显示聚焦透镜2在详细搜索中的停止位置与在该停止位置处检测的AF评价值之间的关系的图表。
图5B是显示在详细搜索中聚焦透镜的位置过渡的视图。详细搜索是为了检测每一段的AF评价值，并最终确定在一个移动量(一段)小于宽范围搜索中的移动量时显示出最大AF评价值的透镜位置。在图5B中，一个移动量(一段)对应于两条虚线之间的箭头表示的距离。由于根据图像信号中包含的高频分量来计算AF评价值，因此透镜在具有较大AF评价值的透镜位置更精确地聚焦。即，具有最大AF评价值的透镜位置是焦点对准的透镜位置。
首先将参照图2和3的流程图来说明在静止图像拾取模式(选择标准静止图像AF顺序)中的静止图像拾取过程。
当用户操作键输入单元15的拾取模式切换键来设定静止图像拾取模式时，在步骤S1中，CCD 4开始周期性地拾取，从而在图像显示器10上显示物体的直接图像。用户可以通过在视觉上检查该直接图像来指定将要拾取的物体。在步骤S2中，确定是否半按下快门按钮。如果在步骤S2中为“是”，那么流程前进到步骤S3以选择静止图像拾取模式AF顺序(标准静止图像AF顺序)，然后前进到S4。如果在步骤S2中没有半按下快门按钮，那么流程停留在步骤S2，直到半按下该按钮，并且保持在图像显示器10上显示直接图像。
在步骤S4中，为了使照相机镜头聚焦在物体上，根据步骤S3中选择的AF顺序开始AF过程。在步骤S5中，获得聚焦透镜2的当前位置(在图4B中的透镜位置20)。
在步骤S6中，将聚焦透镜2从获得的当前位置处移动到两个透镜端部比较近的一个。
在步骤S7中，使聚焦透镜2朝相反的透镜端部移动通过每一段，开始用以检测每一段中的AF评价值的宽范围搜索。宽范围搜索可以检测到显示最大AF评价值的透镜位置。
注意，可以利用从CCD 4输出的所有图像信号(整个帧)来检测AF评价值。一般来说，将帧的一部分(例如在该帧中心的预定区域，用户选择的该帧的预定区域，或者自动选择的该帧的预定区域)设置为AF区域。仅仅利用AF区域中的图像信号来检测AF评价值。
在宽范围搜索过程中，确定是否已经检测到峰值位置(步骤S8)。此外，确定聚焦透镜2是否已经到达相反的透镜端部(步骤S9)。
在步骤S8中，检测随着聚焦透镜2移动顺序检测到的AF评价值连续减小地计数。如果连续减小的计数超过预定计数(例如，3)，并且检测到AF评价值等于或大于预定值，那么确定已经检测到峰值位置。
如果在步骤S8中确定已经检测到峰值位置，那么流程前进到步骤S10，使聚焦透镜2停在当前位置而不将其移动到相反的透镜端部，并将流程转到步骤S11。
如果在步骤S9中确定聚焦透镜2已经到达相反的透镜端部，那么流程前进到步骤S10，将聚焦透镜2停在当前位置，然后转到步骤S11。
在步骤S11中，将聚焦透镜2移动到由于通过一段的宽范围搜索而确定AF评价值最大的那一段前面的位置(图4B中的透镜位置30)。这是因为要在确定AF评价值很大的那个位置附近执行详细搜索。
在步骤S12中，在两个段中进行详细搜索确定AF评价值最大的那个段，及紧接着它的前一个段。这一过程能够检测AF评价值达到最大值的聚焦透镜2的位置。在详细搜索中，对于一个移动量(在图5B中两条虚线之间箭头表示的距离)小于宽范围搜索中的一个移动量的每一段检测AF评价值。
参考图5A和5B，在宽范围搜索的两段范围内从透镜位置30开始执行详细搜索。图4B中的透镜位置30和图5B中的透镜位置30是同一个透镜位置。
在步骤S13中，由于数字信号所确定的具有最大AF评价值，即最大高频分量的透镜位置是焦点对准透镜位置。聚焦透镜2移动到该透镜位置(图5B中的透镜位置40)。
在步骤S14中，AF过程完成。直到这一步骤为止的AF过程与在步骤S15中，在图像显示器10上显示直接图像。用户可以通过在视觉上检查该直接图像来指定将要拾取的物体。
在步骤S16中，确定是否完全按下快门按钮。如果在步骤S16中为“是”，那么在步骤S17中开始静止图像拾取过程。
更具体的是，该流程开始下面的处理，在一段相对较长的输出图像传感时间内从CCD 4顺序输出一个帧中的偶数线的像素信号和奇数线的像素信号，将所有像素的数据存储在缓冲存储器(DRAM 7)中，并压缩存储的图像数据。在步骤S18中，确定是否完成这一过程。如果在步骤S18中为“是”，那么产生基于压缩图像数据的静止图像文件(JPEG格式的文件等)，并在步骤S19中将该静止图像文件记录在存储卡13中。然后流程返回到步骤S1。
如果在步骤S18中确定没有完成静止图像拾取过程，那么流程停在步骤S18，直到完成该过程。
如果在步骤S16中确定没有完全按下快门按钮，那么在步骤S20中确定是否保持半按下快门按钮。如果在步骤S20中为“是”，那么流程返回到步骤S16。换句话说，如果保持半按下快门按钮，那么流程等待，直到完全按下快门按钮。
如果在步骤S20中确定没有保持半按下快门按钮，即，释放快门按钮的半行程，那么流程迅速返回到步骤S1。
按照这种方式，在静止图像拾取模式中执行静止图像拾取过程。
在第一实施例中，标准静止图像AF顺序首先执行粗略搜索，然后进行详细搜索，但是可以省略粗略搜索。在这种情况下，当聚焦透镜从一个透镜端部移动到另一个透镜端部(或者直到检测到峰值位置)时进行详细搜索。然后将该聚焦透镜移动到由于详细搜索而确定的具有最大AF评价值的透镜位置。
参照图6至10的流程图来描述在运动图像拾取模式下的运动图像拾取过程中拾取静止图像时的静止图像拾取过程及其自动聚焦控制顺序。
当用户操作键输入单元15的拾取模式切换键来设定运动图像拾取模式时，在图6的步骤S21中，CCD 4开始周期性地拾取，从而在图像显示器10上显示物体的直接图像。用户可以指定将要拾取的物体。
在步骤S22中，确定是否操作记录开始按钮。如果在步骤S22中为“是”，那么在步骤S32中选择运动图像AF顺序。在步骤S33中，运动图像拾取/记录过程开始，并且以步骤S32中选择的运动图像AF顺序为基础的运动图像AF过程开始。如果在步骤S22中确定没有操作记录开始按钮，并且在步骤S23中确定没有半按下快门按钮，那么流程返回到步骤S22。换句话说，保持显示直接图像，直到操作记录开始按钮或者半按下快门按钮。
如果在步骤S23中确定已经半按下快门按钮，那么流程进入图7中所示的静止图像拾取过程。下面的描述涉及当指定静止图像AF过程(半按下快门按钮)而不进行运动图像拾取/记录过程时的静止图像拾取过程，即AF过程(选择标准静止图像AF顺序)。
如果在步骤S22中确定没有操作记录开始按钮，并且在步骤S23中确定已经半按下快门按钮，那么在图7中所示的步骤S24中选择标准静止图像AF顺序。
在步骤S25中，为了使照相机镜头聚焦在物体上，根据选择的标准静止图像AF顺序开始AF过程。在步骤S25中，这一过程与如上所述的在静止图像拾取模式中拾取静止图像时的AF过程(图2中的步骤S4至S14)相同，并省略其详细描述。
如果完成了AF过程，那么在步骤S26中在图像显示器10上显示直接图像。
在步骤S27中，确定是否完全按下快门按钮。如果在步骤S27中为“是”，那么在步骤S28中开始静止图像拾取过程。更具体的是，流程开始下面的过程，在一段相对较长的输出图像传感时间内从CCD 4顺序输出一个帧中的偶数线的像素信号和奇数线的像素信号，将所有像素的数据存储在缓冲存储器(DRAM 7)中，并压缩存储的图像数据。在步骤S29中，确定是否完成这一过程。如果在步骤S29中为“是”，那么产生基于压缩图像数据的静止图像文件(JPEG格式的文件等)，并在步骤S30中将该静止图像文件存储在存储卡13中。然后流程返回到步骤S21，从而在图像显示器10上显示直接图像。
如果在步骤S29中确定没有完成静止图像拾取过程，那么该流程停在步骤S29，直到完成该过程。
如果在步骤S27中确定没有完全按下快门按钮，那么在步骤S31中确定是否保持半按下快门按钮。如果在步骤S31中为“是”，那么该流程返回到步骤S27。换句话说，如果保持半按下快门按钮，那么该流程等待，直到完全按下快门按钮。
如果在步骤S31中确定没有保持半按下快门按钮，那么该流程返回到步骤S21。
即，当释放快门按钮的半行程时，流程立刻迅速返回到步骤S21中的直接图像显示状态。
参照图6说明在步骤S33中开始的运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程。
如果在步骤S22中确定已经操作记录开始按钮，那么在步骤S32中选择运动图像AF顺序。在步骤S33中，以预定帧频(如1/30秒的固定周期)传感图像(运动图像帧)并将其记录在存储卡13中的运动图像拾取/记录过程开始。同时，以步骤S32中选择的运动图像AF顺序为基础的运动图像AF过程开始。在该运动图像拾取/记录过程中，通过缓冲存储器(DRAM 7)将CCD 4按预定帧频传感的帧图像以运动图像文件格式记录在存储卡13中，所述运动图像文件格式如MPEG文件格式或Motion-JPEG文件格式。或者，在执行运动图像拾取/记录过程中，可以只在缓冲存储器(DRAM 7)中执行保存由CCD 4以预定帧频传感到的帧图像的过程。在这种情况下，运动图像拾取/记录过程停止之后，利用缓冲存储器中存储的运动图像数据产生运动图像文件，并将其记录在存储卡13中。运动图像AF过程是在预定周期中重复进行AF操作的连续AF过程(响应于时间变化、信号分量变化等)。在运动图像拾取过程中，连续AF操作总是保持聚焦透镜2位于焦点对准透镜位置附近。稍后将描述基于运动图像AF顺序的运动图像AF过程的细节。在运动图像AF过程中，与静止图像AF过程类似，可以利用从CCD 4输出的所有图像信号(整个帧)来检测AF评价值。一般来说，将帧的一部分(例如在该帧中心的预定区域，用户选择的该帧的预定区域，或者自动选择的该帧的预定区域)设置为一个AF区域。仅仅利用AF区域中的图像信号来检测AF评价值。
当步骤S33中开始的运动图像拾取/记录过程以及运动图像AF过程正在进行中时，确定是否已经半按下快门按钮(步骤S34)。此外，确定是否已经操作记录结束按钮(步骤S35)。即，如果在步骤S34中确定没有半按下快门按钮，那么确定不需要进行静止图像拾取。在步骤S35中，确定是否已经操作记录结束按钮。如果在步骤S35中是为“否”，那么流程返回到步骤S34以继续运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程。在这种情况下，即使当执行运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程时，也能在图像显示器10上保持显示直接图像，即拾取/记录过程中的运动图像。
如果在步骤S35中确定已经操作记录结束按钮，那么在步骤S36中停止运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程，并且流程返回到步骤S21中直接图像显示状态。
更具体的是，如果在执行运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程中操作记录结束按钮而没有半按下快门按钮，那么流程前进到步骤S36以停止运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程。之后，流程返回到步骤S21中的直接图像显示状态。当操作记录结束按钮之后半按下快门按钮时，在不进行运动图像拾取过程时执行上述静止图像拾取过程(参见图7)。
如果在步骤S34确定在执行运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程中已经半按下快门按钮，那么流程进入静止图像拾取过程以及响应于运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程中的中断的用于中断的特殊静止图像AF过程。
参照图8至10描述在运动图像拾取过程中拾取静止图像时的静止图像拾取过程(选择特殊的AF顺序)。
图11A是显示出聚焦透镜2的位置与用于中断的特殊静止图像AF过程(AF搜索)中停止位置处检测到的AF评价值之间的关系的图表。图11B是显示聚焦透镜2在用于中断的特殊静止图像AF过程中的位置平移的视图。用于中断的特殊静止图像AF过程是在运动图像拾取过程中当响应于中断过程而执行静止图像拾取过程时所执行的AF过程。
如果在步骤S34中确定已经半按下快门按钮(在图12A和12B中的AF触发器)，那么运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程暂时停在图8的步骤S38。在步骤S39中，流程转到下述过程，在半按下快门按钮之前立即重复复制帧图像，并将该帧图像记录在存储卡13中。
在步骤S40中，选择用于中断的特殊静止图像AF顺序。在步骤S41中，根据选择的用于中断的特殊静止图像AF顺序开始AF过程。根据用于中断的特殊静止图像AF顺序执行AF过程的原因是缩短AF过程所花的时间。在步骤S42中，获得聚焦透镜2的当前位置(在图11B中是透镜位置50)。
在步骤S43中，聚焦透镜2从当前位置朝透镜端部移动X个地址(参见图11B)。这时，聚焦透镜2可以移动到较近或较远的透镜端部。X个地址的移动量(距离)远小于从当前位置到该透镜端部的距离。由于在用于中断的特殊静止图像AF搜索中聚焦透镜2的一个移动量对应于一个地址，因此X个地址对应于聚焦透镜2的X个移动量。可以将一个地址的移动量设定为等于上述标准静止图像AF顺序的详细搜索中聚焦透镜2的一个移动量。
在步骤S44中，对于每个地址，聚焦透镜2都从其已经移动了X个地址的位置移动Y个地址。对每个地址检测AF评价值。在与聚焦透镜2移动X个地址的方向相反的方向上移动聚焦透镜2(参见图11A)。Y个地址的移动量(距离)远小于从聚焦透镜2已经移动X个地址所到达的位置到相反的透镜端部的距离。
为此，可以在短时间内完成AF过程，因为没有将聚焦透镜2从一个透镜端部移动到另一个透镜端部(没有进行宽范围搜索)，即，聚焦透镜2仅仅在窄范围内移动。注意，当检测到AF评价值的峰值时可以结束用于中断的特殊静止图像AF搜索。
注意，在ROM 8或RAM 11中预先存储彼此相关联的X和Y值。所存储的X和Y值的数量不限于一个，可以存储多个X和Y值。这允许根据拾取情况或应用目的来选择X和Y值。可以根据用于中断的特殊静止图像AF顺序通过改变X和Y值来实现不同的AF过程，即适合于拾取情况的AF过程。
返回参考图8，在步骤S45中确定是否通过用于中断的特殊静止图像AF搜索检测到具有最大AF评价值，即具有峰值的透镜位置。如从图11A显而易见，AF评价值绘制出多坡的形状，其中AF评价值在给定的透镜位置达到最大值，并且当从该透镜位置移开时减小。具有最大AF评价值的透镜位置是焦点对准透镜位置。在聚焦透镜2从第X个地址移动到第Y个地址时顺序检测AF评价值中，AF评价值逐渐增大然后在给定透镜位置减小，可以将边界透镜位置处的AF评价值确定为峰值，并且可以结束AF搜索。
在步骤S45中确定没有检测到峰值的情况包括在AF搜索范围内AF评价值单调递增的情况，AF评价值单调递减的情况，以及AF评价值保持不变的情况。换句话说，在AF搜索范围内不能检测到多坡形的AF评价值。
如果在步骤S45中确定已经检测到AF评价值的峰值，那么在步骤S46中确定检测到的AF评价值的峰值是否大于预设的阈值。该阈值存储在RAM 11或ROM 8中。这能够确保峰值(焦点对准透镜位置)的检测。
如果在步骤S46中确定该峰值大于该阈值，那么流程前进到步骤S48。
如果在步骤S45中确定没有检测到峰值，或者如果在步骤S46中确定该峰值小于该阈值，那么在步骤S47中选择标准静止图像AF顺序(当在上述静止图像拾取模式中拾取静止图像时的AF顺序)。在根据选择的AF顺序检测到峰值(焦点对准透镜位置)之后，流程前进到步骤S48。注意，可以省略步骤S46中确定峰值是否大于阈值。换句话说，当通过用于中断的特殊静止图像AF搜索检测到AF评价值的峰值时，流程可以前进到步骤S48而不确定该峰值是否大于该阈值。
在步骤S48中，将聚焦透镜2移动到确定为具有AF评价值的峰值的透镜位置(在图11B中具有最大AF评价值的透镜位置，即透镜位置60)。
流程前进到步骤S49以完成该AF过程。按照这种方式，在运动图像拾取过程中，聚焦透镜总是位于焦点对准透镜位置的附近。当在运动图像拾取过程中拾取静止图像时，选择用于中断的特殊静止图像AF顺序以便在窄范围内进行AF搜索。这样，AF操作可以在短时间内结束，用户不会错过任何按快门的机会。同时，可以大大缩短通过静止图像拾取的运动图像拾取的异常中断时间。
然后流程转到步骤S50以在图像显示器10上显示直接图像。在图9的步骤S51中，确定是否完全按下快门按钮。如果确定已经完全按下快门按钮，那么在步骤S52中开始静止图像拾取过程。即，流程开始下面的过程，在一段相对较长的输出图像传感时间内从CCD 4顺序输出一个帧中的偶数线的像素信号和奇数线的像素信号，将所有像素的数据存储在缓冲存储器(DRAM 7)中，并JPEG-压缩存储的图像数据。在步骤S53中，确定是否完成静止图像拾取过程。如果在步骤S53中为“是”，那么产生基于压缩图像数据的静止图像文件(JPEG格式的文件等)，并在步骤S54中将该静止图像文件存储在存储卡13中。在步骤S55中重新开始运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程，流程返回到图6的步骤S34。
如果在步骤S53中确定没有完成静止图像拾取过程，那么流程停在步骤S53，直到完成该过程。
如果在步骤S51中确定没有完全按下快门按钮，那么在步骤S56中确定是否保持半按下快门按钮。如果在步骤S56中为“是”，那么流程返回到步骤S51。换句话说，如果保持半按下快门按钮，那么流程等待，直到完全按下快门按钮。
如果在步骤S56中确定没有保持半按下快门按钮，即，确定已经释放快门按钮的半行程，那么流程迅速前进到步骤S55，以重新开始运动图像拾取/记录过程和运动图像AF过程，然后流程返回到步骤S34。
参照图10的流程图描述基于运动图像AF顺序的在图6的步骤S33中开始的运动图像AF过程的细节。
在步骤S81中，确定执行AF过程的定时是否已经到来。执行AF过程的定时周期性地到来(每隔例如5秒)。
如果在步骤S81中确定执行AF过程的定时已经来到，那么在步骤S82中获得当前透镜位置处的AF评价值。将获得的AF评价值连同获得该AF评价值的透镜位置的有关信息一起存储。
在步骤S83中，沿预定方向少量移动聚焦透镜2。在步骤S84中，获得移动之后的透镜位置处的AF评价值。
将步骤S82中获得的AF评价值和步骤S84中获得的AF评价值进行比较(步骤S85)，通过比较过程确定AF评价值是否增大(步骤S86)。
如果在步骤S86中确定AF评价值增大，那么在步骤S87中，沿着与聚焦透镜2的前一个移动方向相同的方向移动聚焦透镜2。在步骤S89中，获得移动之后的该透镜位置处的AF评价值。
如果在步骤S86中确定AF评价值减小，那么在步骤S88中，沿着与聚焦透镜2的前一个移动方向相反的方向移动聚焦透镜2。在步骤S89中，获得在移动之后的该透镜位置处的AF评价值。
在步骤S90中，将前面获得的AF评价值和当前获得的AF评价值进行比较。通过比较过程确定AF评价值是否减小(S91)。
如果在步骤S91中确定AF评价值增大，那么流程返回到步骤S87以重复步骤S87到S90的过程，直到在步骤S91中确定AF评价值减小。
如果在步骤S91中确定AF评价值减小，那么将聚焦透镜2移动到在所获得的AF评价值中最大AF评价值的透镜位置。此后，流程返回到步骤S81进行等待，直到执行下一个AF过程的定时。
因此当通过上述运动图像AF过程执行运动图像拾取/记录过程时也能够保持焦点对准状态。
在图10的流程图中，每隔预定的时间间隔就重复该AF过程。或者，可以周期性地(或一直)获得当前透镜位置的AF评价值，并且当获得的AF评价值改变预定值或更大的值时，可以重复执行该AF过程。
通过上面详细描述的方法执行在运动图像拾取过程中的静止图像拾取的自动聚焦控制。这缩短了AF操作时间(参见图11A和11B)。
如上所述，当半按下快门按钮时，确定拾取情况(静止图像拾取、运动图像拾取，或者在运动图像拾取过程中的静止图像拾取)，并选择对于该情况最佳的AF顺序。根据选择的AF顺序进行AF操作。
当指定在运动图像拾取过程中的静止图像拾取时，选择用于中断的特殊静止图像AF顺序，并将聚焦透镜2从当前透镜位置移动X个地址。然后将该聚焦透镜从其已经移动了X个地址的位置移动到第Y个地址处。在移动过程中，检测AF评价值。
确定是否已经检测到AF评价值的峰值，如果已经检测到了峰值，那么确定峰值是否大于预设的阈值。如果确定峰值大于阈值，那么将聚焦透镜2移动到已经检测到峰值的透镜位置。
如果确定峰值小于阈值，那么选择标准静止图像AF顺序，执行该AF顺序以检测峰值。然后将聚焦透镜2移动到已经通过标准静止图像AF过程检测到峰值的透镜位置。
由于根据拾取情况选择不同的AF过程，因此不会进行浪费的AF操作，并能够缩短AF操作时间。
如上所述，第一实施例根据拾取情况自动地选择合适的AF顺序。可以省略不必要的AF操作从而缩短AF操作时间。
在运动图像拾取过程中，每隔预定的时间就执行AF。当在运动图像拾取过程中拾取静止图像时，采用特殊的AF过程，并在预定范围内移动该聚焦透镜(从该聚焦透镜已经移动X个地址的位置移动到第Y个地址)。不仅能够缩短AF操作时间，而且能够缩短运动图像拾取的异常中断时间。
当在与运动图像拾取不同的过程中拾取静止图像时，将该聚焦透镜从一个透镜端部移动到另一个透镜端部。在这种情况下，可以保持焦点对准位置的精度而不是减少时间。
由于存储了多个X和Y值，因此可以根据拾取情况可靠地实施所有静止图像拾取操作。
当通过特殊AF过程检测峰值时，将该峰值与阈值进行比较，以确定峰值是否更大。能够适当地检测焦点对准位置。
通过使用一程序，可以通过现有的数字照相机等的自动聚焦装置来实现本发明。
当用户选择X和Y值时，可以根据选择的X和Y值进行用于中断的特殊静止图像AF操作。
第二实施例下面描述本发明的第二实施例。
当指定静止图像AF过程同时显示直接图像时，根据第二实施例的数字照相机通过在窄范围内移动聚焦透镜2来搜索焦点对准透镜位置。更具体的是，在直接图像显示过程中执行运动图像AF过程。当在直接图像显示过程中半按下快门按钮时，进行在第一实施例中描述的用于中断的特殊静止图像AF搜索。
第二实施例也采用与图1中所示相同配置的数字照相机，但是每个构成部件的功能不同。
当用户半按下键输入单元15的快门按钮时，CPU 9指定静止图像AF操作开始。
CPU 9确定是否已经指定在进行周期性AF操作(连续AF过程)的状态(直接图像显示状态)下的静止图像拾取AF操作。
为了在进行周期性AF操作(运动图像AF操作)时执行静止图像AF操作，将在预定定时(响应于时间变化、信号分量变化等)周期性进行的AF操作异常中断。将控制信号发送到电机驱动块14以便在窄范围内移动聚焦透镜2。换句话说，静止图像AF操作开始。
同时，在窄范围内移动聚焦透镜2时，CPU 9每隔预定间隔检测AF评价值。
其余单元的功能与第一实施例中描述的相同，省略其描述。
下面说明具有上述布置和功能的数字照相机1的操作。省略与第一实施例重复的描述。图13是显示当用户操作键输入单元15的拾取模式切换键以设定静止图像拾取模式时CPU 9的静止图像拾取处理顺序(包括AF操作)的流程图。
参照图13的流程图来描述在静止图像拾取模式中的静止图像拾取AF操作。
当用户操作键输入单元15的拾取模式切换键以设定静止图像拾取模式时，在步骤S101中选择运动图像AF顺序。
在步骤S102中，在图像显示器10上显示直接图像的运动图像拾取/显示过程开始。同时，根据在步骤S101中选择的运动图像AF顺序开始运动图像AF过程。在运动图像拾取/显示过程中，在图像显示器10上显示CCD 4以预定帧频传感到的帧图像，而不将其通过缓冲存储器(DRAM 7)记录在存储卡13中。该运动图像AF过程与第一实施例中描述的运动图像AF过程(参见图10)相同。
确定在执行运动图像拾取/显示过程和运动图像AF过程时是否已经半按下快门按钮(步骤S103)。如果在步骤S103中为“是”，那么停止运动图像拾取/显示过程和运动图像AF过程(步骤S104)，并选择用于中断的特殊静止图像AF顺序(步骤S105)。
根据在步骤S105中选择的用于中断的特殊静止图像AF顺序开始用于中断的特殊静止图像AF过程(步骤S106)。
此后，获得聚焦透镜2的当前透镜位置(步骤S107)，并将聚焦透镜2从获得的当前透镜位置移动X个地址(步骤S108)。聚焦透镜2从其已经移动了X个地址的位置沿相反的方向移动Y个地址。在移动过程中，每隔预定间隔就检测AF评价值(步骤S109)。如果检测到峰值(在步骤S110中为“是”)，那么确定峰值是否大于阈值(步骤S111)。如果在步骤S111中为“是”，那么将聚焦透镜2移动到检测到峰值的透镜位置(步骤S113)。
如果在步骤S110中确定没有检测到峰值，或者在步骤S111中确定峰值小于阈值，那么执行利用标准静止图像顺序的AF操作以检测峰值(步骤S112)。将聚焦透镜2移动到已经检测到峰值的透镜位置(步骤S113)。
AF过程完成(步骤S114)，流程前进到图3中的步骤S15，以进行静止图像拾取过程。上面已经描述了这一操作，因此省略其描述。
如果在运动图像拾取/显示过程中指定静止图像AF操作开始，那么如第一实施例中所述，执行用于中断的特殊静止图像AF操作。
并且当在运动图像拾取模式中，即，在直接图像显示过程中指定开始静止图像AF操作，而不是进行运动图像拾取/显示过程(和运动图像AF操作)时，执行用于中断的特殊静止图像AF操作(图7中的步骤S25)。
更具体的是，根据在运动图像拾取/显示过程中指定开始静止图像AF操作，并且根据在显示直接图像的运动图像拾取过程中指定开始静止图像AF操作，第二实施例执行用于中断的特殊静止图像AF操作。一些数字照相机在直接图像显示模式中每隔预定时间间隔就执行AF操作(连续AF操作)。由于聚焦透镜位于焦点对准位置附近，因此通过在窄范围内的AF搜索可以缩短AF操作时间。
可以存储多个X和Y值，并且为运动图像拾取/显示过程中指定开始静止图像AF操作和显示直接图像的运动图像拾取过程中指定开始静止图像AF操作而选择不同的X和Y值。因此，能够根据拾取情况或应用目的选择X和Y值。
当用户选择X和Y值时，可以根据选择的X和Y值进行用于中断的特殊静止图像AF操作。
如上所述，当在显示直接图像的运动图像拾取过程中指定开始静止图像AF操作时，第二实施例执行用于中断的特殊静止图像AF操作。这能够缩短甚至根据在显示直接图像的过程中指定开始静止图像AF操作的静止图像AF操作时间。
由于缩短了AF操作时间，因此可以在没有错过任何按快门的机会的情况下传感所需的图像。
通过存储多个X和Y值，可以实现适合于拾取情况的AF操作。
在第一和第二实施例中，当在运动图像拾取/显示过程或直接图像显示过程中指定静止图像拾取时，通过中断过程执行静止图像拾取过程。当指定静止图像拾取时，可将运动图像帧或直接图像记录为静止图像。
在第一和第二实施例中，响应于运动图像拾取/显示过程或直接图像显示过程中的快门按钮的半行程，执行用于中断的特殊静止图像AF操作。响应于快门按钮随后的全行程执行静止图像拾取过程。或者，响应于快门按钮的全行程可以开始通过用于中断的特殊静止图像AF顺序的AF过程，在完成该AF过程之后，可以执行静止图像拾取过程。
在第一和第二实施例中，在聚焦透镜暂时移动到AF过程开始时的第X个地址之后，通过用于中断的特殊静止图像AF顺序的AF过程开始。该AF过程可以在当前聚焦透镜位置处马上开始。例如，当在运动图像拾取/记录过程或直接图像显示过程中半按下快门按钮时，可以开始与图10中所示运动图像AF过程相同的AF过程。
在第一和第二实施例中，如果在基于标准静止图像AF顺序的AF过程中将聚焦透镜从一个透镜端部移动到另一个透镜端部时在执行对比度AF过程中检测到峰值位置，那么将该聚焦透镜移动到焦点对准透镜位置而不是将其移动到另一个透镜端部。或者，当聚焦透镜一直不停止地从一个透镜端部移动到另一个透镜端部时，可以执行AF操作。然后，该聚焦透镜可以移动到显示出最大AF评价值的透镜位置，即焦点对准透镜位置。
根据本发明的图像传感设备不限于上述实施例，而是可以应用于具有拾取功能的便携式电话、表或PDA、具有静止图像传感功能的电影摄像机，和配备有照相机的个人计算机，只要该设备包括AF功能。
权利要求
1.一种图像传感设备包括用于传感通过聚焦透镜入射的物体图像的装置；自动聚焦装置，用于沿光轴移动该聚焦透镜，并根据该聚焦透镜移动过程中从该传感装置输出的图像传感信号将该聚焦透镜移动到焦点对准透镜位置；运动图像拾取控制装置，用于使该传感装置执行运动图像拾取过程；第一自动聚焦控制装置，用于当该运动图像拾取控制装置执行运动图像拾取过程时使该自动聚焦装置执行运动图像拾取的第一自动聚焦过程；自动聚焦指定装置，用于当该运动图像拾取控制装置执行该运动图像拾取过程时，指定用于静止图像拾取的自动聚焦过程的开始；以及第二自动聚焦控制装置，用于当该自动聚焦指定装置指定该自动聚焦过程开始时，使该自动聚焦装置执行静止图像拾取的第二自动聚焦过程，并且使该自动聚焦装置限制该聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
2.根据权利要求1的装置，其中该第二自动聚焦控制装置包括当该自动聚焦指定装置指定该自动聚焦过程开始时，根据聚焦透镜位置使该自动聚焦装置限制该聚焦透镜在窄范围内移动的装置。
3.根据权利要求1的装置，其中该第二自动聚焦控制装置包括用于阻止该自动聚焦装置进行至少一个将该聚焦透镜暂时移动到一个透镜端部的初始过程的装置。
4.根据权利要求1的装置，其中该第二自动聚焦控制装置包括当该自动聚焦指定装置指定该第一静止图像拾取自动聚焦过程开始时，使该自动聚焦装置执行以下过程的装置，所述过程包括通过第一数量的步幅暂时移动该聚焦透镜，然后通过第二数量的步幅沿相反方向移动该聚焦透镜。
5.根据权利要求1的装置，进一步包括用于确定通过该第二自动聚焦控制装置的自动聚焦控制是否成功的装置；以及第三自动聚焦控制装置，用于当该确定装置确定通过该第二自动聚焦控制装置的自动聚焦控制失败时，使该自动聚焦装置执行用于静止图像拾取的第三自动聚焦过程，在所述第三自动聚焦过程中，该聚焦透镜的移动范围比该聚焦透镜在该第二自动聚焦过程中的移动范围宽。
6.根据权利要求1的装置，其中该第一自动聚焦控制装置包括使该自动聚焦装置周期性地少量移动该聚焦透镜的装置。
7.根据权利要求1的装置，进一步包括显示由该运动图像拾取控制装置在该运动图像拾取过程中获得的运动图像的装置。
8.根据权利要求1的装置，进一步包括用于存储由该运动图像拾取控制装置在该运动图像拾取过程中获得的运动图像的装置。
9.根据权利要求1的装置，进一步包括运动图像拾取指定装置，用于指定通过该运动图像拾取控制装置的该运动图像拾取过程的开始，以及其中当该运动图像拾取指定装置指定运动图像拾取开始时，该运动图像拾取控制装置使该传感装置执行该运动图像拾取过程。
10.根据权利要求1的装置，进一步包括快门按钮，能够进行半行程操作和全行程操作，以及其中当半按下该快门按钮时，该自动聚焦指定装置指定该自动聚焦过程开始。
11.根据权利要求1的装置，进一步包括静止图像拾取指定装置，用于指定静止图像拾取开始；以及静止图像拾取控制装置，用于当该静止图像拾取指定装置指定静止图像拾取开始时，使该传感装置执行静止图像拾取过程。
12.根据权利要求11的装置，其中在该静止图像拾取控制装置执行该静止图像拾取过程之后，该运动图像拾取控制装置使该传感装置执行该运动图像拾取过程。
13.根据权利要求11的装置，进一步包括快门按钮，能够进行半行程操作和全行程操作，以及其中当半按下该快门按钮时，该自动聚焦指定装置指定该自动聚焦过程开始，当全按下该快门按钮时，该静止图像拾取指定装置指定静止图像拾取开始。
14.根据权利要求11的装置，进一步包括用于存储由该静止图像拾取控制装置在该静止图像拾取过程中获得的静止图像的装置。
15.根据权利要求1的装置，其中该自动聚焦指定装置包括指定静止图像拾取开始的装置，并且进一步包括静止图像拾取控制装置，用于当该自动聚焦指定装置指定静止图像拾取开始时，使该传感装置执行静止图像拾取过程。
16.根据权利要求1的装置，进一步包括确定装置，用于当该自动聚焦指定装置指定该自动聚焦过程开始时，确定该第一自动聚焦控制装置是否执行该运动图像拾取自动聚焦过程；以及第三自动聚焦控制装置，用于当该确定装置确定该第一自动聚焦控制单元没有执行该运动图像拾取自动聚焦过程时，使该自动聚焦装置执行用于静止图像拾取的第三自动聚焦过程，在所述第三自动聚焦过程中，该聚焦透镜的移动范围比该聚焦透镜在该第二自动聚焦过程中的移动范围宽。
17.根据权利要求16的装置，其中该第三自动聚焦控制装置包括用于将该聚焦透镜移动到一个透镜端部然后将该聚焦透镜移动到另一个透镜端部的装置。
18.根据权利要求17的装置，其中该第三自动聚焦控制装置包括这样一种装置，根据将该聚焦透镜移动到另一个透镜端部时从该传感装置输出的图像传感信号，确定是否检测到峰值透镜位置，并且当确定检测到该峰值透镜位置时，结束该第三自动聚焦过程而不将该聚焦透镜移动到另一个透镜端部。
19.根据权利要求16的装置，其中该第三自动聚焦控制装置包括用于检测峰值透镜位置，并将该聚焦透镜移动到接近所检测到的峰值透镜位置的装置，其中所述检测峰值透镜位置的检测基于将该聚焦透镜从一个透镜端部移动到另一个透镜端部时，以预定的步幅间隔从该传感装置输出的图像传感信号；以及用于检测峰值透镜位置，并将该聚焦透镜移动到接近该检测到的峰值透镜位置的装置，其中所述检测峰值透镜位置的检测是基于将该聚焦透镜在峰值透镜位置附近的窄范围内移动时，以一短于该预定步幅间隔的步幅间隔从该传感装置输出的该图像传感信号。
20.根据权利要求16的装置，其中当该确定装置确定该第一自动聚焦控制装置执行该第一自动聚焦过程时，该第二自动聚焦控制装置使该自动聚焦装置执行该第二自动聚焦过程，在该第二自动聚焦过程中，该聚焦透镜的移动范围比该聚焦透镜在该第三自动聚焦过程中的移动范围窄。
21.一种自动聚焦方法，包括以下步骤使图像传感器执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程，其中所述图像传感器传感通过聚焦透镜入射的物体图像；当执行该运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的该对比度自动聚焦过程时，指定用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程的开始；当指定用于该静止图像拾取的该对比度自动聚焦过程开始时，进行用于该静止图像拾取的该对比度自动聚焦过程，用以限制该聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
22.一种包括计算机可用介质的制造产品，该计算机可用介质具有包括在其中的自动聚焦控制程序，该自动聚焦控制程序包括计算机可读程序代码装置，用于致使计算机使图像传感器执行运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的对比度自动聚焦过程，所述图像传感器传感通过聚焦透镜入射的物体图像；计算机可读程序代码装置，用于当执行该运动图像拾取过程和用于运动图像拾取的该对比度自动聚焦过程时使计算机指定用于静止图像拾取的对比度自动聚焦过程的开始；以及计算机可读程序代码装置，用于当指定用于该静止图像拾取的该对比度自动聚焦过程开始时，使计算机执行用于该静止图像拾取的该对比度自动聚焦过程，以限制该聚焦透镜在比该聚焦透镜的可移动范围更窄的范围内移动。
全文摘要
当在运动图像拾取/记录过程中指定静止图像AF操作开始时，获得AF透镜的当前位置(S42)，并使该AF透镜从该透镜位置移动X个地址(S43)。AF透镜从其已经移动了X个地址的透镜位置沿相反方向移动到第Y个地址，并对每个地址检测AF评价值(S44)。确定是否已经检测到AF评价值的峰值(S45)。如果已经检测到峰值，那么确定该峰值是否大于阈值(S46)。如果确定峰值较大，那么将AF透镜移动到获得峰值的透镜位置(S48)。因此，能够在运动图像拾取/记录过程中在短时间内进行静止图像AF操作。
文档编号H04N5/232GK1723693SQ20048000177
公开日2006年1月18日 申请日期2004年6月24日 优先权日2003年6月30日
发明者是木卓 申请人:卡西欧计算机株式会社