CN102023461A - 具有自动聚焦功能的图像拾取装置和镜头单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有自动聚焦功能的图像拾取装置和镜头单元。所述图像拾取装置包括：被配置为获取关于图像拾取光学系统的图像拾取倍率的信息的倍率信息获取单元；和被配置为选择第一聚焦控制和第二聚焦控制的控制器，所述第一聚焦控制在通过聚焦控制获得图像拾取光学系统的对焦状态之后停止聚焦控制，所述第二聚焦控制即使在通过聚焦控制获得图像拾取光学系统的对焦状态之后也继续聚焦控制。当关于图像拾取倍率的信息是与小于预定值的图像拾取倍率对应的信息时，控制器设定第一聚焦控制模式，并且，当关于图像拾取倍率的信息是与等于或大于预定值的图像拾取倍率对应的信息时，控制器设定第二聚焦控制模式。

Description

具有自动聚焦功能的图像拾取装置和镜头单元
技术领域
本发明涉及诸如数字静物照相机的具有自动聚焦(“AF”)功能的图像拾取装置和将要可拆卸地附接到图像拾取装置的镜头单元。
背景技术
作为可被用户选择的AF模式，这种类型的图像拾取装置包括在通过AF获得对焦(on-focus)状态之后停止AF的单次(one-shot)模式和即使在通过AF获得对焦状态之后也继续AF的连续模式。单次模式通常适于静止对象(object)的拍摄，连续模式适于运动对象(移动体)的拍摄。
单次模式还通常被用于接近静止对象的位置处的微距拍摄(macro photography)。但是，沿聚焦方向(图像拾取光轴方向)的轻微的手抖动在微距拍摄中导致散焦。
日本专利公开No.(“Jp”)2004-085843公开了一种图像拾取装置，所述图像拾取装置被配置为：通过即使在单次模式中获得对焦之后也检测图像拾取光学系统的焦点状态并通过在出现散焦时将对象视为移动体，来自动设定连续模式。可通过将该AF模式切换功能应用于微距拍摄并通过在单次模式中获得对焦状态之后检测散焦，来减少聚焦方向上的手抖动所导致的散焦。
为了防止对移动体的错误检测，JP 2004-085843中公开的图像拾取装置在多次检测到散焦之后切换到连续模式。因此，在微距拍摄中花费比较长的时间将单次模式切换到连续模式，并且，在该时间段期间不能减少散焦。
另一方面，为了迅速找到移动体，JP 2001-021794公开了一种图像拾取装置，所述图像拾取装置被配置为：当散焦量单调变化时将对象视为移动体。
由于由沿聚焦方向的用户的手抖动导致微距拍摄中的散焦，因此，散焦速度和散焦方向频繁改变并且散焦量很少单调变化。因此，即使当将JP 2001-021794中公开的运动对象确定方法应用于JP2004-085843中公开的AF模式切换功能时，也仍然难以在微距拍摄中缩短将单次模式切换到连续模式所需要的时间段。原本地，在微距拍摄中几乎没有检测移动对象的必要性。
发明内容
本发明提供可在诸如微距拍摄的近距离对象的拍摄中迅速地减少获得对焦状态之后的散焦的图像拾取装置、以及可附接于所述图像拾取装置的镜头单元。
图像拾取装置包括：倍率(magnification)信息获取单元，所述倍率信息获取单元被配置为获取关于图像拾取光学系统的图像拾取倍率的信息；和控制器，所述控制器被配置为给所述图像拾取光学系统提供聚焦控制。所述控制器被配置为选择第一聚焦控制和第二聚焦控制，所述第一聚焦控制在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后停止聚焦控制，所述第二聚焦控制即使在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后也继续聚焦控制。当关于所述图像拾取倍率的信息是与小于预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第一聚焦控制模式，并且，当关于所述图像拾取倍率的信息是与等于或大于所述预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第二聚焦控制模式。
通过参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的照相机的结构的框图。
图2是示出根据本发明的照相机中的自动模式的操作的流程图。
图3是示出根据本发明的照相机中的单次模式中的AF操作的流程图。
图4是示出根据本发明的照相机中的连续模式中的AF操作的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图描述根据本发明的一个实施例。
图1示出根据本发明一个实施例的镜头更换型(lens exchangetype)单镜头反光数字照相机(single-lens reflex digital camera)(图像拾取装置)的结构。本实施例讨论单镜头反光数字照相机，但是可应用于镜头一体型数字静物照相机或具有静止图像拾取功能的视频照相机。
在图1中，L表示作为镜头单元的更换镜头，所述更换镜头包括图像拾取光学系统，所述图像拾取光学系统包含多个透镜和光阑。附图标记1表示被配置为对于更换镜头提供各种操作和各种控制的镜头MPU(微处理单元)。附图标记2表示被配置为沿光轴方向移动图像拾取光学系统中的聚焦透镜F的透镜驱动单元。附图标记3表示被配置为检测聚焦透镜F沿光轴方向的位置的透镜位置检测单元。附图标记4表示被配置为存储聚焦控制所需要的图像拾取光学系统的光学信息(表数据)的存储器。镜头MPU 1基于由透镜位置检测单元3检测到的聚焦透镜F的位置，产生关于图像拾取光学系统的图像拾取倍率的信息。如这里使用的那样，关于图像拾取倍率的信息可以是图像拾取倍率自身、或者关于与图像拾取倍率对应的对象距离或聚焦透镜F的位置的信息。以下的描述假定关于图像拾取倍率的信息是图像拾取倍率自身。
更换镜头L经由支座(mount)MT可拆卸地附接于单镜头反光数字照相机(以下简称为“照相机”)。
在照相机C中，附图标记5表示作为被配置为在照相机C中提供各种操作和各种控制的控制器的照相机MPU。照相机MPU 5经由设置于支座MT的连接端子与镜头MPU 1通信连接。照相机MPU 5从镜头MPU 1接收(获得)各种信息，诸如聚焦透镜F的位置、操作状态、图像拾取倍率和聚焦透镜F的光学信息。照相机MPU 5还用作被配置为从镜头MPU 1获取关于图像拾取倍率的信息的倍率信息获取单元。另外，照相机MPU 5向镜头MPU 1发送诸如聚焦命令和光阑命令的命令。
M表示被配置为在取景器观察状态(未示出)中反射通过更换镜头L的来自对象的光的一部分并透射剩余光的主镜。S表示被配置为向用作焦点检测器的散焦量检测单元6反射已透过主镜M的光的副镜。在主镜M上反射的光被引向包含聚焦板、五角棱镜和目镜透镜的光学取景器OVF。由此，用户可通过光学取景器OVF观察对象。主镜M和副镜S被配置为在图像拾取时向上移动或从更换镜头L的光路缩回。
散焦量检测单元6将被副镜S反射的光分离，形成一对对象图像，通过两个光接收传感器对两个对象图像进行光电转换，并产生两个图像信号。然后，散焦量检测单元6对于这两个图像信号执行相关性运算，并计算两个图像信号之间的相位差。另外，散焦量检测单元6基于所述相位差来计算与图像拾取光学系统的焦点状态对应的散焦量。
照相机MPU 5基于计算出的散焦量和通过镜头MPU 1获得的图像拾取光学系统的光学信息，计算将散焦量降低到零或降低到接近于零的范围内的值所需要的聚焦透镜F的移动方向和移动量。然后，照相机MPU 5向镜头MPU 1发送包含所述移动方向和所述移动量的聚焦命令。因此，照相机MPU 5给图像拾取光学系统提供AF控制。
接收到聚焦命令的镜头MPU 1根据包含于聚焦命令中的移动方向和移动量，经由透镜驱动单元2移动聚焦透镜F。由此，可获得与对象对应的图像拾取光学系统的对焦状态。
附图标记10表示包含诸如CCD传感器和CMOS传感器的光电转换元件的图像拾取器件。图像拾取器件10对由图像拾取光学系统形成的对象图像进行光电转换，并且输出图像拾取信号。附图标记7表示快门驱动单元，所述快门驱动单元被配置为根据来自照相机MPU 5的快门控制信号，来控制被配置为控制图像拾取器件的曝光量的快门(未示出)的操作。
附图标记8表示图像处理单元，所述图像处理单元被配置为通过对于从图像拾取器件10输出的图像拾取信号的各种图像处理，来产生图像信号(图像数据)。图像信号被显示在背面监视器(未示出)上，或者被记录于诸如半导体存储器的记录介质中。
附图标记9表示由用户操作的用于诸如快门速度、光阑值和图像拾取模式的各种设置的拨盘(dial)单元。
SW1表示通过释放按钮(未示出)的第一按压(stroke)(半按下)而接通的图像拾取准备开关。当图像拾取准备开关SW1接通时，照相机MPU 5开始至少包含从以上的散焦量检测到聚焦命令传送的AF控制、以及使用测光(photometric)单元的测光操作。
SW2表示通过释放按钮的第二按压操作(完全按下)而接通的图像拾取开关。当图像拾取开关SW2接通时，照相机MPU 5向上移动主镜M和副镜S，并且打开或关闭快门，用于图像拾取器件10的曝光或拍摄。
照相机MPU 5用于在单次模式(第一聚焦控制模式)和连续模式(第二聚焦控制模式)之间自动地切换自动聚焦控制模式(AF模式)。参照图2的流程图，将描述实现该功能的处理。该处理根据计算机程序在照相机的自动模式中(S101)由照相机MPU 5执行。
在步骤S102中，照相机MPU 5确定图像拾取准备开关SW1是否被接通。当图像拾取准备开关SW1被关断时，流程移动到步骤S103。在步骤S103中，照相机MPU 5使代表单次AF处理的完成的标记(以下称为“单次AF处理完成标记”)清除(clear)，并且，流程返回步骤S102。
当图像拾取准备开关SW1在步骤S102中被接通时，流程移动到步骤S104。在步骤S104中，照相机MPU 5确定由镜头MPU 1获得的图像拾取倍率β是否等于或大于0.3倍的预定倍率。当图像拾取倍率β等于或大于0.3倍时，流程移动到步骤S105以执行连续模式处理。另一方面，当图像拾取倍率β小于0.3倍(例如，在通常距离拍摄中)时，流程移动到步骤S106以执行单次模式处理。现在参照图3和图4，将描述单次模式处理和连续模式处理的细节。
现在参照图3所示的流程图，将描述单次模式处理。在单次模式处理在步骤S201中开始之后，照相机MPU 5在步骤S202中确定图像拾取准备开关SW1是否被接通。当图像拾取准备开关SW1被关断时，流程移动到步骤S203以使单次AF处理完成标记清除。然后，流程移动到步骤S211以结束该处理。
当图像拾取准备开关SW1在步骤S202中被接通时，流程移动到步骤S204。在步骤S204中，照相机MPU 5确定单次AF处理完成标记是否被设定。如果是，那么流程移动到步骤S211以结束该处理。
当单次AF处理完成标记还没有被设定时，流程移动到步骤S205以开始散焦量检测单元6的光接收传感器中的电荷积累。然后，在步骤S206中，照相机MPU 5在散焦量检测单元6中的两个图像信号之间执行相关性运算(或相位差的计算)，基于相位差计算散焦量，并基于散焦量来对聚焦透镜F的移动方向和移动量进行运算。另外，照相机MPU 5经由镜头MPU 1从透镜位置检测单元3获得关于聚焦透镜F的位置的信息。
然后，照相机MPU 5在步骤S207中确定计算出的散焦量是否为零或在接近于零的预定范围内或者是否获得对焦状态。当获得对焦状态时，流程移动到步骤S208，并且，照相机MPU 5设定单次AF处理完成标记。
当在步骤S207中还没有获得对焦状态时，流程移动到步骤S209。照相机MPU 5在步骤S209中向镜头MPU 1发送聚焦命令并且移动聚焦透镜F。
然后，在步骤S210中，照相机MPU 5确定聚焦透镜F是否已移动聚焦命令中所确定的移动量并且停止。当还没有停止时，重复该确定。当它已停止时，流程移动到步骤S202。
步骤S210中的聚焦透镜F的停止意味着获得了对焦状态。在单次模式中，在获得对焦状态之后，AF控制停止，直到图像拾取准备开关SW1(从关断状态)再次被接通。换句话说，聚焦透镜F不被再次驱动。
现在参照图4的流程图，将描述连续模式处理。连续模式处理对应于从中删除步骤S203、S204和S208的处理的图3所示的单次模式处理。连续模式在步骤S301中开始。步骤S302与图3中的步骤S202相同，并且，步骤S303与图3中的步骤S205相同。步骤S304与图3中的步骤S206相同，并且，步骤S305、S306和S307与图3中的步骤S207、S209和S210相同。照相机MPU 5在步骤S308中结束该处理。
即使在获得对焦状态之后，连续模式也在图像拾取准备开关SW1接通时重复AF控制。换句话说，不管什么时候出现散焦，都再次驱动聚焦透镜F。由此，当图像拾取倍率β等于或大于0.3倍时(或在诸如微距拍摄中的近距离对象的拍摄中)，当由于沿聚焦方向(光轴方向)的手抖动而出现散焦时，可以迅速地再次获得对焦状态。
当处理在图3所示的步骤S211和图4所示的步骤S308中结束时，流程移动到图2中的步骤S107。照相机MPU 5在步骤S107中确定图像拾取开关SW2是否被接通。当图像拾取开关SW2被关断时，流程返回步骤S102，并且，当图像拾取开关SW2被接通时，流程移动到步骤S108。
在步骤S108中，照相机MPU 5向上移动主镜M和副镜S。然后，照相机MPU 5在步骤S109中经由快门驱动单元7打开或关闭快门，以用于图像拾取。当图像拾取结束时，该处理在步骤S110中结束。
如以上所讨论的那样，当图像拾取倍率比预定倍率小时(当关于图像拾取倍率的信息对应于关于比预定值小的图像拾取倍率的信息时)或者在通常距离拍摄中，本实施例设定适于静止图像拍摄的单次模式。另一方面，当图像拾取倍率等于或大于预定倍率时(当关于图像拾取倍率的信息对应于关于等于或大于预定值的图像拾取倍率的信息时)或者在诸如微距拍摄中的近距离对象的拍摄中，本实施例自动设定连续模式。该配置可迅速地减少由获得对焦状态之后的手抖动所导致的近距离对象的拍摄中的散焦。
本实施例仅是说明性的，并且，本发明不限于本实施例。
例如，以上的实施例对于预定倍率使用0.3倍，但是，对于预定倍率可使用另一值(诸如0.2和0.5)。
照相机可具有特写(close-up)拍摄模式(微距拍摄模式)作为图像拾取模式。在该状态中，当用户通过拨盘单元9的操作来设定特写拍摄模式时，可如以上的实施例中那样根据图像拾取倍率来自动切换聚焦控制模式。
以上的实施例讨论了通过聚焦控制的相位差检测方法获得的散焦量的使用。但是，本实施例可应用于如下的图像拾取装置：所述图像拾取装置基于使用图像拾取信号的TV-AF或基于通过距离测量传感器获得的对象距离，来提供聚焦控制。
以上的实施例讨论了获得关于由镜头MPU 1计算的图像拾取倍率的信息的照相机MPU 5。但是，根据本实施例，照相机MPU 5可基于由镜头MPU 1接收的聚焦透镜的位置的信息，计算并获得关于图像拾取倍率的信息。
当图像拾取倍率等于或大于预定值时或者在诸如微距拍摄的近距离对象的拍摄中，本实施例自动地设定第二聚焦控制模式(连续模式)。因此，特别地，尤其是在近距离对象的拍摄中可以迅速地减少由获得对焦状态之后的手抖动所导致的散焦。
本实施例可提供可在近距离对象的拍摄中迅速地减少获得对焦之后的散焦的图像拾取装置。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (2)

1.一种图像拾取装置，包括：
倍率信息获取单元，所述倍率信息获取单元被配置为获取关于图像拾取光学系统的图像拾取倍率的信息；和
控制器，所述控制器被配置为给所述图像拾取光学系统提供聚焦控制，
其中，所述控制器被配置为选择第一聚焦控制和第二聚焦控制，所述第一聚焦控制在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后停止聚焦控制，所述第二聚焦控制即使在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后也继续聚焦控制，并且
其中，当关于所述图像拾取倍率的信息是与小于预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第一聚焦控制模式，并且，当关于所述图像拾取倍率的信息是与等于或大于所述预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第二聚焦控制模式。
2.一种可拆卸地附接于图像拾取装置的镜头单元，所述镜头单元包含图像拾取光学系统，
其中，所述图像拾取装置包括：
倍率信息获取单元，所述倍率信息获取单元被配置为获取关于图像拾取光学系统的图像拾取倍率的信息；和
控制器，所述控制器被配置为给所述图像拾取光学系统提供聚焦控制，
其中，所述控制器被配置为选择第一聚焦控制和第二聚焦控制，所述第一聚焦控制在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后停止聚焦控制，所述第二聚焦控制即使在通过聚焦控制获得所述图像拾取光学系统的对焦状态之后也继续聚焦控制，并且
其中，当关于所述图像拾取倍率的信息是与小于预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第一聚焦控制模式，并且，当关于所述图像拾取倍率的信息是与等于或大于所述预定值的图像拾取倍率对应的信息时，所述控制器设定第二聚焦控制模式。
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