CN100468186C

CN100468186C - 可执行定焦速写的取像装置及其方法

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Publication number: CN100468186C
Application number: CN200410004336.1A
Authority: CN
Inventors: 许育硕
Original assignee: Altek Corp
Current assignee: Altek Corp
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: CN1655046A

Abstract

本发明提供一种可执行定焦速写的取像装置及其方法，该取像装置包括一变焦镜头，一控制器，内建有变焦及定焦速写二模式，该控制器对于变焦/定焦速写的切换由一速写执行元件来启动，进而使一快门释放元件根据控制器的模式而执行变焦拍摄/定焦速写拍摄；其中，在操作模式切换为定焦速写模式时，控制器根据变焦镜头目前的焦距决定所对应的超焦点及镜头移动量，并完成变焦镜头焦距的调整，而后每当快门释放元件被启动时，则直接执行曝光而无需对焦。故本发明兼具有变焦及定焦速写即时拍摄的功效，并具有简化相机操作程序的优点。

Description

可执行定焦速写的取像装置及其方法

技术领域

本发明有关于一种变焦取像装置的结构，特别是关于一种可执行定焦速写的变焦取像装置的聚焦结构及其定焦速写方法。

背景技术

随着科技的进步，取像装置的制造技术日益精湛，相机的款式愈新颖且其操作项目亦愈趋多样，因此摄影者对于相机的选择也更多。一般数字相机通常具有自动对焦与曝光装置，其光学变焦(optical zoom)是通过若干组设置于镜筒内的镜片群来达到变焦(zooming)及对焦(focusing)作用，进而完成拍照的目的。

以现有变焦相机进行拍摄为例，其快门的动作为二段式，操作模式及拍照流程如图1所示，首先如步骤S10，选择变焦(zoom)距离以进行构图，接着如步骤S12先轻按拍摄钮(capture buttom)启动第一段快门动作，以执行自动对焦及测光；旋即如步骤S14所示续按拍摄钮以激活第二段快门动作，以执行曝光并完成取像，即步骤S16。然而，现有变焦相机从按下快门至曝光的操作约需1至3秒，针对稍纵即逝的影像或欲进行街头速写(snapshot)，在速度上无法满足速写的需求。

发明内容

本发明提供一种可执行定焦速写的取像装置及方法，使取像装置兼具有定焦操作，达成速写即时拍摄的功效。

本发明用于可执行定焦速写的取像装置包括：

一变焦镜头，其系执行至少二焦距以上的变焦；

一控制器至少内建有变焦及定焦速写两种操作模式，且用以决定在定焦速写模式下的超焦(hyper focus point)以及调整变焦镜头由目前焦距移动至该超焦点的移动距离；

一速写执行元件电连接至控制器，以启动该控制器，使操作模式能在变焦模式与定焦速写模式之间进行切换；

一快门释放元件根据该控制器的模式而执行拍摄。

其中，于取像装置中执行定焦速写的方法包括下列步骤：控制器在将操作模式从变焦模式切换为定焦速写模式时，根据变焦镜头目前的焦距决定所对应的超焦点；接着便将该镜头的焦距调整至该超焦点；每当取像装置的快门释放元件被启动时，则省略对焦而直接执行曝光程序，直至定焦速写模式解除为止。

本发明使变焦的取像装置兼具有定焦作用，具有简化取像装置操作程序的优点，让使用者不需复杂、困难的摄影技巧即可容易地操作取像装置。

附图说明

图1为现有变焦相机的取像操作流程图。

图2为本发明的变焦相机的立体外观图。

图3为本发明的聚焦结构的方块示意图。

图4为本发明方法的操作流程图。

具体实施方式

本发明于取像装置增设一速写执行元件，当该元件被执行时，取像装置的控制器调整镜头焦距至超焦距位置且调整快门释放钮元件略过第一段的对焦，直接进行曝光的拍摄动作，以使取像装置达到快速执行街头速写的目的。

一般而言，镜头的对焦除了焦距一点外，其前后的景物仍有一段清晰成像的范围，此段清晰范围即为景深。而超焦距离(hyper focus distance)为对焦在远处的某一点，使得景深的另一极端为无限远，则由无限远到景深范围内最近的摄影距离，称为「超焦距离」。若先将焦点设为超焦距离，则由超焦距离的一半开始到无限远处，都落在景深范围之内。

本发明将定焦速写技术整合于取像装置中，请参阅图2及图3所示，分别为此取像装置的立体外观图及其聚焦结构的方块示意图，此取像装置通常为数码相机，其聚焦结构包括一变焦镜头10，在变焦镜头10的镜筒内设有对焦成像用的镜片群，以执行数段焦距的变焦；变焦镜头10的移动受机身12内部的一控制器14所控制，此控制器14可为固件、硬件或软件，较佳者为固件，其系内建有变焦及定焦速写两种操作模式，且用以决定在定焦速写模式下的超焦点(hyper focus point)以及变焦镜头10由目前焦距位置移动至超焦点的移动距离；另有一速写执行元件16及快门释放元件(capture element)18设置在相机机身12外且分别电连接至机身12内部的控制器14，速写执行元件16及快门释放元件18通常为按键式(button)，其中速写执行元件16用以启动该控制器14将操作模式切换为变焦模式或定焦速写模式，进而使快门释放元件18根据该控制器14的变焦模式/定焦速写模式来执行拍摄。

具体而言，速写执行元件16用以启动控制器14将操作模式由定焦速写模式切换为变焦模式，或启动控制器14将操作模式由变焦模式切换为定焦速写模式。当控制器14执行变焦模式时，该快门释放元件18分二段执行自动对焦及曝光程序；而当控制器14执行定焦速写模式时，快门释放元件18则略过第一段的自动对焦程序，直接执行曝光程序，亦即此时快门释放元件18的第一段动作即为拍摄动作。

其中，快门释放元件18的第一段动作可依相机种类需求设定为仅为对焦或包含对焦及测光二动作，当快门释放元件18的第一段动作为仅对焦时，则本发明的定焦速写模式定义为省除对焦，而直接进行曝光；当快门释放元件18的第一段动作包含对焦及测光时，则本发明的定焦速写模式可定义为省除对焦而直接进行测光及曝光，或定义为省除对焦及测光而直接进行曝光。

请再参图4所示，为本发明操作时的工作流程图，首先，如步骤S20所示将相机开机，此时控制器预设的模式为变焦模式，而于开机状态的拍摄模式下，使用者可于任何时间内按下速写执行元件；当速写执行元件被按下之后，旋即进入步骤S22，其启动控制器将拍摄模式由变焦模式切换至定焦速写模式，且执行定焦速写模式。

在步骤S22中，当控制器将操作模式切换为定焦速写模式时，控制器根据变焦镜头目前所在的焦距决定其所对应的超焦点。其中该控制器决定超焦点的方法如下：

(1A)要据该变焦镜头目前的焦距及光圈值而以公式直接计算出所对应的超焦距离；

(1B)由一预先建立的变焦焦距对超焦距的对照表选择出超焦距离；

(2A)在决定好超焦距离之后，接着便根据目前的焦距及其对应的超焦距离再以计算式计算出该镜片群的移动量；

(2B)由预设的变焦焦距对超焦距及对镜片群移动量的对照表选择出该镜片群的移动量。

亦即，由变焦镜头的变焦位置决定其所对应的超焦位置的方法共有四种组合方式，分别为步骤1A-2A、1A-2B、1B-2A及1B-2B。

当控制器如步骤S22所示完成超焦位置的选择或计算之后，旋即如步骤S24所示，控制器驱动变焦镜头内的镜片群组由原先的变焦点移动至该超焦点，以重新将对焦点调整为超焦距离，此超焦距离通常为2米至无限远，即在此范围内均可清楚成像，如此相机本身即完成整个定焦速写模式切换的程序；而后，每当该变焦相机的快门释放钮被启动时，如步骤S26所示，则直接执行自动曝光的取像动作(shutter action)，而无需再对焦，进而完成快速取像的工作，即如步骤S28。

完成影像撷取后，镜头的镜片群组维持在上述超焦点位置，且控制器如步骤S30所示，侦测是否解除定焦速写模式，若尚未解除，则每当使用者按下快门时，系重复步骤S26及S28，以执行定焦速写，直至使用者如步骤S32所示解除此定焦速写模式为止。其中，藉由再按压一次速写执行元件即可解除定焦速写模式，而将其切换为变焦模式。另外，在相机关机而重新开机后，亦回复为预设的变焦模式。

至此，本发明的聚焦结构及其于变焦相机中执行定焦速写方法的原理已描述清楚，下面以一具体范例来详细验证说明本发明如何运作以达成超焦距摄影。

已知超焦距的计算式为f²/(C*Fno)，其中，f为镜头焦距；C为光学最小模糊圆，以传统135相机而言，C为0.25mm，数码相机因影像传感器非常细致，且不同相机搭配不同尺寸的影像传感器，故会产生不同的C值；Fno为镜头光圈值。

假设一变焦镜头的焦距f由广角(wide angle)至望远(telephoto)为5至10mm；光圈为F2.8/F5.6两段光圈；最小模糊圆C为0.0046mm。当使用者于镜头变焦位置处于广角(f＝5mm)且光圈2.8时按下速写执行元件，则相机固件必须先计算超焦距离，亦即5²/(0.0046*2.8)＝1941(mm)，约等于1.9公尺。

换言之，通过相机当时的设定，固件需换算相对应的超焦距离是位于多远的位置，而后固件再驱动对焦镜片群使对焦点位于1.9公尺的位置，即可得到从相机前方约一公尺左右起算一直到无限远皆为景深清晰范围的影像。

另外，根据公式，在C值为固定的情况下，不同的焦距f与光圈Fno有其对应的超焦距之点，故可在固件内预先建立焦距对照表如下表1所示。

表1

焦距(f)单位：mm	光圈(Fno)无单位	超焦距离单位：mm
焦距(f)单位：mm	光圈(Fno)无单位	超焦距离单位：mm	5	2.8	970.50
6	3.2	1222.83	5	2.8	970.50
6	3.2	1222.83	7	3.6	1479.47
8	4	1739.13	7	3.6	1479.47
8	4	1739.13	9	4.5	1956.52
10	5	2173.91	9	4.5	1956.52

设最小模糊C为0.0046。

进一步地，由变焦模式切换至定焦速写模式时，对焦镜片群组所需移动的移动量则如下表2，该些移动量系通过计算式而求得，可成为预先建立的焦距对照表。

表2

焦距(f)单位：mm	超焦距离单位：m	移动量单位：mm
焦距(f)单位：mm	超焦距离单位：m	移动量单位：mm	5	0.97	0.078394368
6	1.22	0.095340885	5	0.97	0.078394368
6	1.22	0.095340885	7	1.48	0.121149023
8	1.74	0.158000688	7	1.48	0.121149023
8	1.74	0.158000688	9	1.96	0.212517975
10	2.17	0.288014838	9	1.96	0.212517975

其中，各焦距f所使用的移动量计算式如下，其中X代表移动量：

f＝5时，5＝-0.0009*X²+0.0773*X-0.0003；

f＝6时，6＝-0.0017*X²+0.118*X-0.00002；

f＝7时，7＝-0.0031*X²+0.18*X+0.0009；

f＝8时，8＝-0.0061*X²+0.2729*X+0.0031；

f＝9时，9＝-0.0119*X²+0.4119*X+0.0051；

f＝10时，10＝0.0019*X³-0.03725*X²+0.6427*X+0.0007；

另外，当光圈不只一个时，例如两种光圈，则上述两表格将各有10个不同结果，上表仅为举例。

经测试市面上数款变焦数码相机，普遍性的对焦时间约需耗去1至2秒，而本发明于切换至定焦速写模式后，每次按下快门直接执行自动曝光取像动作，约0.2秒即可完成快速取像，无须耗费任何时间来做对焦，故可快速地达到速写即时拍摄的目的。

因此，本发明藉由在一控制器内建立变焦及定焦速写两种操作模式，以利用一速写执行元件启动该控制器切换操作模式，进而使快门释放元件根据控制器的变焦模式或定焦速写模式来执行变焦拍摄/定焦速写拍摄。所以，本发明使变焦相机兼具有定焦操作，使变焦相机可达成速写即时拍摄的功效，同时具有简化操作程序的优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种可执行定焦速写的取像装置，其特征在于包括:

一变焦镜头，其用以执行至少二焦距的变焦；

一控制器，其内至少建有变焦及定焦速写两种操作模式，且用以决定在该定焦速写模式下的超焦点以及该变焦镜头由目前焦距位置移动至该超焦点的移动距离；

一速写执行元件，电连接所述控制器，以启动该控制器将操作模式切换为该变焦模式/该定焦速写模式；以及

一快门释放元件，其根据所述控制器的该变焦模式/该定焦速写模式执行变焦拍摄/定焦速写拍摄。

2.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述控制器是根据一焦距与超焦距离的对照表而决定该超焦点。

3.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述控制器系选自固件、硬件或软件。

4.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:当所述控制器执行变焦模式时，所述快门释放元件分二段执行对焦及曝光程序。

5.如权利要求4所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述对焦程序更包含有测光动作。

6.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:当所述控制器执行定焦速写模式时，所述快门释放元件直接执行曝光程序。

7.如权利要求6所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述曝光程序更包含有测光动作。

8.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述速写执行元件为按键。

9.如权利要求1所述的可执行定焦速写的取像装置，其特征在于:所述快门释放元件为按键。

10.一种取像装置执行定焦速写的方法，应用于一至少具有变焦及定焦速写两种模式的取像装置，该取像装置的镜头设有可变焦的镜片群，该取像装置执行定焦速写的方法包括下列步骤:

按下速写执行元件，将拍摄模式由变焦模式转换成定焦速写模式，根据镜头目前的焦距参数决定所对应的超焦点；

将该镜头的焦距调整至该超焦点；以及

当该取像装置的快门释放元件被启动时，直接执行曝光程序。

11.如权利要求10所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:在决定该超焦点的步骤中，所根据的该焦距参数包括该镜头目前的焦距及光圈值。

12.如权利要求10所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:决定该超焦点的步骤包括:根据目前的焦距决定所对应的超焦距离以及决定该镜片群的移动量。

13.如权利要求12所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:决定该超焦距离的步骤是通过公式计算的方式进行。

14.如权利要求12所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:决定该超焦距离的步骤是由一预设的焦距对照表选择出来。

15.如权利要求14所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:所述焦距对照表为焦距对超焦距离的对照表。

16.如权利要求12所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:决定该镜片群的移动量的步骤是通过计算式计算的方式进行。

17.如权利要求12所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:决定该镜片群的移动量的步骤是由一预设的焦距对照表选择出来。

18.如权利要求17所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:所述焦距对照表为焦距对超焦距离及对镜片群移动量的对照表。

19.如权利要求10所述的取像装置执行定焦速写的方法，其特征在于:当执行该变焦模式时，使该快门释放元件分二段执行对焦及曝光程序。