CN1700738A

CN1700738A - 图像输入装置

Info

Publication number: CN1700738A
Application number: CN 200510052811
Authority: CN
Inventors: 广濑蓉子
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2005-11-23
Also published as: JP2005331724A

Abstract

提供一种图像输入装置：即使使用变焦镜头，无论对焦操作前的聚焦透镜位置及选择了的倍率的情况如何，也能对焦时间短，且该时间的偏差少，操作性优异。包括：位置检测装置，将变焦透镜(53z)的位置的信息向控制装置(102a)输出；存储装置(102a1)，预先存储作为变焦透镜(53z)的位置和与该位置对应的聚焦透镜(53af)的对焦位置的关系的Z－F特性；控制装置(102a)，将输出的变焦透镜(53z)的位置信息和存储的Z－F特性进行对照，将聚焦透镜(53af)移动到对照得到的聚焦透镜的对焦位置后，控制对焦装置执行基于图像信号的高频成分的对焦位置的检测。

Description

图像输入装置

技术领域

本发明涉及搭载有变焦镜头而输入文件及立体物等资料的图像的图像输入装置，特别是涉及自动聚焦操作中的对焦速度的改善。

背景技术

为了在计算机等中的图像处理或在会议、学会及展示会等中的演讲，大多使用输入所需要资料的图像的图像输入装置。

作为该图像输入装置存在种种形态，例如存在如下资料展示装置：在平板状的载物台上放置资料等被拍摄体，由照明装置投光同时从上方拍摄，使被拍摄体的摄影像显示在监视装置的画面上，并由投影器投影在屏幕上(参照专利文献1)。

使用图7说明该现有的资料展示装置500。

在该图中，资料展示装置500包括：资料台551，作为放置文件或实体物等资料的放置面(载物台)；投光器552，作为资料的照明装置；摄像机553，搭载CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)，从上方拍摄资料台551，并将包含资料的拍摄图像作为图像信号输出；图像处理部554，对摄像机553输出的图像信号进行信号处理；以及视频输出线555，将图像处理部554输出的图像信号(视频信号)输出至装置外部。

摄像机553具有自动聚焦(自动对焦)的功能，对摄影镜头采用使用者可以任意地设定摄影视角的变焦镜头。

自动聚焦功能使用下述方法：在光轴方向上移动构成摄影镜头的对焦用聚焦透镜，根据从CCD输出的图像信号判定对焦位置，在该位置保持聚焦透镜。

专利文献1：特开2002-94836号公报

在上述的资料展示装置500中进行对焦操作时，首先，将被拍摄体放置在载物台上后，按压位于资料台551前方的AF钮500af。

由此，按照图8所示的流程图开始对焦操作。

具体的说，通过AF钮50af的接通(ON)操作(S201)，保持倍率不变地移动聚焦透镜，并且对积蓄了同时从CCD输出的图像信号的高频成分的电压值(以下称为AF评价值)进行评价(S202)。

在该评价中，通过反复移动聚焦透镜检索来检测AF评价值的峰值位置(对焦位置)(S203、S204)。

若可以检测峰值位置，则在该位置保持聚焦透镜而后结束(S205)。

但是，若改变变焦镜头(以下简单地称为摄影镜头)的倍率(移动变焦透镜)，则聚焦镜头对焦的位置与其倍率相对应发生变化。

因此，无论对焦操作前的聚焦透镜的位置和其对焦位置之间的距离的长短，每当变化倍率时进行基于上述流程图的对焦操作。

在自动聚焦操作中，由于峰值位置的检测最为需要时间，因此对焦操作前的聚焦透镜位置从离开对焦位置直至对焦所需要的时间变长，很难无压力地操作资料展示装置。

如此，根据聚焦透镜的对焦操作前的位置，在自动聚焦操作中存在直至对焦的时间不同操作性不好的问题。

此外，在演讲中分别以各自最合适的倍率摄影而交互地说明大小不同的被拍摄体时，存在需要很长的对焦时间对演讲的进行产生障碍的情况，强烈要求对焦操作的高速化。

这些问题并不限于资料展示装置，而是搭载有变焦镜头自动地进行对焦操作的图像输入装置中共通的问题。

发明内容

因此，本发明待解决的课题为提供以下一种图像输入装置：无论对焦操作前的聚焦透镜位置及选择了的倍率的情况如何，都对焦时间短，且该时间的偏差少，操作性优异。

为了解决上述课题，本申请发明为具有以下结构的装置。

即，技术方案1的发明为一种图像输入装置50，包括：变焦镜头53b，具有通过光轴方向上的移动进行对焦及倍率变更的聚焦透镜53af及变焦透镜53z；摄像装置，具有摄像元件53c，由该摄像元件53c通过上述变焦镜头53b对被拍摄体进行拍摄，将拍摄得到的图像作为图像信号输出；对焦装置，移动上述聚焦透镜53af，基于随着该移动变化的上述图像信号的高频成分检测对焦位置，进行将上述聚焦透镜53af移动到上述检测的对焦位置并保持的对焦操作，其特征在于，包括：位置检测装置，输出变焦透镜53z的位置信息；存储装置102a1，预先存储作为上述变焦透镜53z的位置和与该位置对应的上述聚焦透镜53af的对焦位置的关系的Z-F特性；以及控制装置102a，将上述位置信息和上述存储的Z-F特性进行对照，求出上述聚焦透镜的预测对焦位置，将上述聚焦透镜53af移动到该预测对焦位置后，控制上述对焦装置执行聚焦位置的检测。

此外，技术方案2的发明为如技术方案1所述的图像输入装置50，其特征在于，上述存储装置102a1存储与上述被拍摄体的对焦部位和上述摄像元件53c之间的距离L对应的多个Z-F特性，上述控制装置102a将上述变焦透镜53z的位置信息与从上述多个Z-F特性中选择的一个对照，求出上述预测对焦位置。

根据本发明，起到了以下效果：对焦时间变短，且即使改变变焦镜头的倍率也没有对焦时间的偏差，得到优异的操作性。

附图说明

图1为表示本发明的图像输入装置的实施例的外观图。

图2为表示本发明的图像输入装置的实施例中的整体结构的框图。

图3为说明本发明的图像输入装置的实施例中的摄像机块的其他框图。

图4为表示本发明的图像输入装置的实施例中的聚焦透镜位置和AF输入信号的值的关系的曲线图。

图5为表示本发明的图像输入装置的实施例中的变焦透镜位置和聚焦透镜的对焦位置的关系的曲线图。

图6为说明本发明的图像输入装置的实施例中的对焦操作的流程图。

图7为表示现有的图像输入装置的图。

图8为现有的图像输入装置中的对焦操作的流程图。

具体实施方式

通过优选例利用图1～图6说明本发明的实施方式。

图1为表示本发明的图像输入装置的实施例的外观图。

利用图1对实施例的图像输入装置50的外观结构进行说明。

该图像输入装置50包括：资料台51，作为放置文件及实体物等资料的放置面(载物台)；投光器52，作为资料的照明装置；摄像机53，搭载有CCD 53c并从上方拍摄资料台51方向，将包含资料的动态摄影图像作为图像信号输出；以及支架53a，支撑该摄像机53。

支架53a在预定的长度范围内可以伸缩，与其对应资料台51和摄像机53之间的距离可以改变。

在图1中，标示了最伸长时的摄像机53的位置(H)(点划线)和最短缩时的位置(L)。

另一方面，在资料台51的前面一侧设置操作盘55。

在该操作盘55中，设置有电源开关55a、变焦钮55b、聚焦钮55af、投光器开关55c、支架53a的伸缩开关55d等。

此外，在装置的内部安装有：控制部54，进行摄像机53输出的图像信号的信号处理及装置本身的控制；和输出线55，将控制部54输出的图像信号(包含RGB信号的视频信号等)向装置外部输出。

该图像输入装置50具有自动聚焦功能(自动对焦功能)，对摄影镜头53b采用使用者可以任意设定摄影视角的变焦镜头。

该变焦镜头53b具有：为了得到所要求的倍率而在光轴方向上移动的变焦透镜53z；为了对焦而在光轴方向上移动的聚焦透镜53af；以及独立驱动各自的透镜的电动机60af、60z(图1中未图示)等驱动装置。

因此，根据该图像输入装置50，以下使用方法均是可以的：不手动地调焦就得到对焦像，并且拍摄大的被拍摄体的整体像而重放，或扩大被拍摄体的一部分而重放等。

接下来，利用图2、图3对实施例的图像输入装置50中的控制部54的基本结构进行说明。

该控制部54，如图2所示，由摄像机块101、子块102及镜头块103构成。

首先，利用图3对摄像机块101进行详细说明。

摄像机块101首先具有摄像元件53c、前置处理电路A/D转换器7b和图像处理电路7c。

摄像元件53c从被拍摄体的光学像生成作为模拟图像信号的摄像元件输出信号并输出。对该摄像元件53c，作为一例可以使用上述CCD。当然也可以为其他的摄像元件。

前置处理电路A/D转换器7b，将从摄像元件53c输出的摄像元件输出信号转换为连续的数字信号，并作为扫描图像信号输出。

图像处理电路7c，输入从前置处理电路A/D转换器7b输出的扫描图像信号，与进行重放的画面的像素构成相对应排列输出由预定的纵横的像素构成的画面信号。

此外，摄像机块101还具有中央运算处理装置7e、图像速率转换器7d和D/A转换器7f、以及时序发生器7g。

中央运算处理装置7e，统一该资料展示装置50整体的控制，并且输出对各块的命令和时序信号。

图像速率转换器7d将从图像处理电路7c输出的画面信号与上述时序信号对应作为数字视频信号输出。

D/A转换器7f将从图像速率转换器7d输出的数字视频信号转换为模拟信号，与上述时序信号对应向图像输入装置50的外部输出。

将该输出的模拟视频信号提供给监视装置等外部设备的重放。

时序发生器7g，从中央运算处理装置7e接收被拍摄体图像的输入命令后，对摄像元件53c发出进行图像输入的命令对其进行控制，并且对上述前置处理电路A/D转换器7b输出时序信号。

此外，摄像机块101还具有存储元件7j。

该存储元件7j具有根据指令存储上述画面信号或数字视频信号的功能，例如可以进行以下操作。

即，替换资料台51上的资料进行下一个展示资料的替换放置时，直接在屏幕上重放该替换放置操作则不够体面，因此预先将替换放置前的资料的图像信号等存储在存储元件7j中，替换放置操作中继续输出存储的图像信号，操作结束后输出下一个资料的摄影图像而在屏幕上重放。

接下来，利用图2对子块102、镜头块103进行详细说明。

子块102具有子CPU 102a。

该子CPU 102a，根据来自中央运算处理装置7e的命令及来自操作盘55的各开关(钮)55a～55d、55af的输出信号，管理变焦操作和对焦操作、以及投光器52和与该装置50连接的外部装置(未图示)的控制。

镜头块103具有镜头CPU 103a、变焦驱动器103b和聚焦驱动器103c。

镜头CPU 103a，根据来自子CPU 102a的控制命令，分别对变焦驱动器103b、聚焦驱动器103c输出关于变焦操作和对焦操作的命令。

根据该输出的命令，两个驱动器103b、103c驱动摄影镜头53b内的用于驱动变焦透镜的电动机60z和用于驱动聚焦透镜电动机60af，从而分别在光轴方向上移动变焦透镜53z和聚焦透镜53af，将以要求的倍率(视角)对焦的像入射到CCD 53c。

此外，变焦透镜53z及聚焦透镜53af的位置信息，分别通过位置检测传感器61z、61af检测，并被输出至镜头CPU 103a。

由此，中央运算处理装置7e及子CPU 102a，可以执行以该位置信息为基础的种种控制。

接下来，对实施例的图像输入装置50中的对焦操作(自动聚焦操作)进行详细说明。

如上所述，在光轴方向上移动聚焦透镜53af，检索求出积蓄了从CCD 53c输出的图像信号的高频成分的电压值(AF评价值)的峰值，在赋予该峰值的位置保持聚焦透镜53af，由此进行对焦判定和基本的对焦操作。

其中，图4表示摄像镜头内的聚焦透镜53af的位置和AF评价值的关系的一例。该图为变焦透镜53z的位置位于后述的位置指标为970的位置的情况下的关系。

在该图中，横轴由表示聚焦透镜53af的指标表示，表示了该指标的数值越大聚焦透镜53af和被拍摄体的距离越短(摄像机53和被拍摄体越近)。

在该图中，可知聚焦透镜53af的位置为指标376的位置时，AF评价值为峰值，此时对焦。

在这以后的说明中，为了容易理解，将支撑摄像机53的支架53a的伸缩位置固定在其伸缩范围的中央。(对于使该支架53a伸缩的情况以后讲述。)

因此，摄影镜头53b的前端和资料台51之间的距离L是固定的，在实施例中距离L＝401.5mm。

如上所述，像对焦的摄影镜头53b内的聚焦透镜53af的位置，由变焦倍率、即摄影镜头53b内的变焦透镜53z的位置确定。

图5表示该变焦透镜53z的位置和对焦的聚焦透镜53af的位置的关系。

在该图中，以虚线(黑圆块曲线)表示的特性为上述距离L＝401.5mm。

纵轴及横轴的数值分别为表示聚焦透镜53af及变焦透镜53z的位置的指标，对于纵轴指标的数值越大表示聚焦透镜53af距离资料台51越近。

此外，对于横轴数值越大表示倍率越大，在该摄影镜头53b中，得到从1倍至12倍的倍率，表示了该范围的数据。

在实施例中，将该图5所示的变焦透镜53z的位置和聚焦透镜53af的位置的关系(以下称为Z-F特性)存储在子CPU 102a的存储器102a1中(参照图2)。

由子CPU 102a控制对焦操作，以使其按照图6所示的流程图执行。

对该流程图进行说明。

首先，操作者按压操作盘55的AF钮50af使其接通(S1)。

通过该接通信息，子CPU 102a从镜头CPU 103a取得在该时刻变焦透镜53z的位置信息(S2)。

子CPU 102a将取得的变焦透镜53z的位置信息与存储于存储器102al的Z-F特性对照，得到预测的在该倍率下对焦时的聚焦透镜53af的位置(以下称为FL对焦位置)(S3)。

子CPU 102a对镜头CPU 103a命令，以将聚焦镜头53af移动至得到的FL对焦位置，镜头CPU 103a根据该命令，通过聚焦驱动器103c将聚焦透镜53af移动至FL对焦位置(S4)。

在该移动后，进行AF评价值的峰值检索(S5)。

进行AF评价值是否到达峰值位置的判断(S6)，若没有到达(否)则进一步移动聚焦透镜53af检索峰值。

若到达(是)则将聚焦透镜53af保持在该位置而结束对焦操作(S7)。

根据该实施例的对焦操作，在评价AF评价值之前，预先将聚焦透镜53af移动至预测的该倍率下对焦时的位置，因此在评价开始时AF评价值基本位于峰值位置附近。

因此，可以极度缩短评价时间。即，极为高速地进行对焦操作。

此外，根据该方法，由于在对焦操作前聚焦透镜53af无论位于哪个位置，评价开始时的AF评价值都大致相同，因此无论操作之前的聚焦透镜53af的位置，评价时间大致固定。即，由倍率引起的对焦操作速度的偏差消失。

因此，实施例的图像输入装置50，有关其自动聚焦53af的操作性极好。

并且，使用该装置时，对图像处理装置等的输入及演讲等可以极为流畅的进行。

接下来，对支撑摄像机53的支架53a伸缩的情况进行说明。

如上所述，通过使支架53a伸缩可以改变摄像机53和被拍摄体之间的距离。

该功能可以提供与被拍摄体的大小对应的最佳视角，因此作为图像输入装置非常有效。

使用变焦镜头时，若摄影镜头53b和被拍摄体的距离L改变，则上述Z-F特性改变。

在实施例的图像输入装置50中，可以使该距离L在338mm～465mm的范围内改变。关于在其两端侧的Z-F特性在图5中表示。

在该图中，连接了满涂块及中空块的实线，分别为L＝338mm及L＝465mm时的Z-F特性。

在子CPU 102a的存储器102a1中预先存储这两个曲线范围内的变焦透镜53z及聚焦透镜53af的最小驱动间距的Z-F特性。

并且，例如在支架53a的伸缩部配置伸缩量传感器61p，将来自该传感器的距离L的信息(以下称为距离L信息)通过镜头CPU 103a输出至子CPU 102a(参照图2)。

在对焦操作时，CPU 103a将如上所述取得的变焦透镜53z的位置信息和该距离L信息与存储于存储器102a1的Z-F特性对照，得到该倍率和该距离L下的FL对焦位置(预测对焦位置)。

其后，按照图6的流程图进行对焦操作时，无论支架53a的伸缩位置都可以以高精度无对焦速度偏差地进行高速的对焦操作。

此外，存储器102a1的容量较小时，为了减少在其内存储的信息量，还可以从距离L的可变范围内选定几个距离，存储该选定的距离的Z-F特性。

此时，在以图6的S3表示的对照操作中，选择与来自伸缩量传感器的距离L信息的值最近距离的Z-F特性，进行与其的对照。

另一方面，也可以在操作盘55上设置可以改变距离L的钮，通过该钮的操作不伸缩支架53a就可以按照操作者的意图改变距离L的设定。

由此，被拍摄体为立体物时，想对焦的部位比资料台51面接近镜头53b时，可以修正该接近了的部分的距离，可以进行最高速的对焦操作。

进而，也可以将变焦透镜53z的位置及从AF评价值的峰值得到的聚焦透镜53af的位置与Z-F特性对照，由Z-F特性求出到实际对焦的被拍摄体的部位的距离L1，基于该距离L1的Z-F特性进行这以后的对焦操作。

由此，即使在想要对焦的部位的高度频繁改变的情况下，也不以手动改变距离L的设定而自动基于最佳距离L的Z-F特性进行对焦操作，因此操作性进一步提高。

此外，存储于存储器102a1的信息量进一步减少时，如上所述，也可以作为代表值选定可变范围的中心距离的Z-F特性，存储该Z-F特性以供对照。

此外，Z-F特性，如图5所示具有大致为直线的范围和曲线的范围。其中，在直线的范围(例如变焦透镜的位置不满1000)中，使存储点稀疏进行对照时多用近似式，在曲线的范围(1000以上)中，使存储点密集进行对照。

由此，即使存储信息量少也可以以高精度无对焦速度偏差地进行高速的对焦操作。

此外，也可以使Z-F特性中使用频度高的倍率附近的存储点密集。

使用频度特别高的倍率(变焦透镜位置)为A4大小的横或纵与显示画面大致同等地扩大的倍率。

在实施例中的该变焦透镜位置，在距离L＝465mm的情况下，A4横为574，A4纵为234，在距离L＝338的情况下，A4横为232。(A4纵在变焦透镜的移动范围之外)

因此，密集地存储各自的距离L中各变焦透镜的位置附近的特性，稀疏地存储其他的范围时，即使存储信息量少也可以以高精度无对焦速度偏差地进行高速的对焦操作。

当然，也可以并用与该频度对应存储的方法和与上述特性曲线对应存储的方法。

本发明的实施例并不限于上述结构及顺序，在不脱离本发明的主旨的范围的变形例也是可以的。

图像输入装置并不限于图1所示的结构。

也可以为以下结构的图像输入装置，具有利用变焦镜头通过自动对焦输入图像的摄像机部，在该摄像机部拍摄资料(被拍摄体)，将拍摄的图像信息向图像显示装置及图像处理装置等输出。

此外，摄像镜头也可以不是固定式的。也可以如下：可以更换摄像镜头，安装具有与被拍摄体及使用用途对应的最佳的可变倍率的变焦镜头。

此时，可以预先将每个可以更换的镜头的上述Z-F特性的数据存储到存储器中，或可以根据需要从外部输入进行存储。这种结构，在可以更换的镜头的种类增加或改良镜头使特性改变时，可以追加或更新数据，因此极为便利。

Claims

1、一种图像输入装置，包括：

变焦镜头，具有通过光轴方向上的移动进行对焦及倍率变更的聚焦透镜及变焦透镜；

摄像装置，具有摄像元件，由该摄像元件通过所述变焦镜头对被拍摄体进行拍摄，将拍摄得到的图像作为图像信号输出；

对焦装置，移动所述聚焦透镜，基于随着该移动而变化的所述图像信号的高频成分检测对焦位置，进行将所述聚焦透镜移动到检测出的对焦位置并保持的对焦操作，其特征在于，设置有：

位置检测装置，输出所述变焦透镜的位置信息；

存储装置，预先存储作为所述变焦透镜的位置和与该位置对应的所述聚焦透镜的对焦位置的关系的Z-F特性；以及

控制装置，将所述位置信息和所述Z-F特性进行对照，求出所述聚焦透镜的预测对焦位置，将所述聚焦透镜移动到该预测对焦位置后，控制所述对焦装置执行对焦位置的检测。

2、根据权利要求1所述的图像输入装置，其特征在于，

所述存储装置存储与所述被拍摄体的对焦部位和所述摄像元件之间的距离对应的多个Z-F特性，

所述控制装置，将所述变焦透镜的位置信息与从所述多个Z-F特性中选择的一个对照，求出所述预测对焦位置。