CN102572266A - 成像设备和快门操作选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像设备，包括：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘移动以阻止光线入射在成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；操作选择单元，该单元根据由第一帘和第二帘生成的缝宽或者根据由第一帘和重置单元的重置扫描生成的缝宽，来选择机械快门操作和电子快门操作之一，在此，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

Description

成像设备和快门操作选择方法

技术领域

本发明涉及一种成像设备和快门操作选择方法。

背景技术

近年来，在广为流行的单反相机中，已经使用了将电子前帘和机械后帘一起使用的电子快门(见JP-A-2010-41510)。

在这样的电子快门中，由机械快门构成后帘，并在移动后帘之前，逐行地进行重置扫描操作，以便将聚集在成像器件的像素中的电荷量重置为零。随后，对已受到重置扫描操作的每行进行读取具有预定时滞的信号的扫描操作，从而实现使用电子快门的成像操作。

发明内容

然而，在使用电子快门的数码相机中，有这样的问题，这就是在用高的快门速度(SS)来摄取图像时，散焦图像会有衰减(wane)。散焦图像的衰减会降低所摄取的图像质量。

因此，要求提供新的改进了的成像设备和快门操作选择方法，以便能够避免散焦图像的衰减。

本发明的实施例针对包括以下部分的成像设备：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在移动第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；操作选择单元，该单元根据由第一帘和第二帘生成的缝宽或者由第一帘和重置单元的重置扫描而生成的缝宽，来选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

在缝宽小于第一阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

本发明的另一个实施例针对包括以下部分的成像设备：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在移动第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；操作选择单元，该单元根据快门速度来选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

在快门速度高于第第二阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

在快门速度高于第二阈值并且对象(subject)的散焦值大于第四阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

本发明的另外的实施例针对包括以下部分的成像设备：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在移动第一帘之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在移动第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；操作选择单元，该单元根据成像镜头的F值，来选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

在F值小于第三阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

在快门速度高于第二阈值并且F值小于第三阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

在快门速度高于第二阈值，F值小于第三阈值，并且对象的散焦值大于第四阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

在F值小于第三阈值并且对象的散焦值大于第四阈值时，操作选择单元可以选择机械快门操作。

成像设备可以还包括可更换(interchangeable)的镜头单元，并且，操作选择单元可以从镜头单元上获取F值。

成像设备可以还包括计算单元，该单元至少根据对象图像的对比度分量和到对象的距离之一来计算散焦值。

成像设备可以还包括图像合成单元，该单元合成通过快门操作摄取的多个图像，在此，所述快门操作是由操作选择单元选择的。

成像设备可以还包括显示单元，该单元显示快门操作的类型，以便通知用户由操作选择单元选择的快门操作的类型。

在成像设备的图像摄取模式是预定的图像摄取模式时，可以停止操作选择单元的快门操作选择。

如果在开始移动第一帘时的缝宽小于预定的值，那么，操作选择单元就选择机械快门操作。

本发明的另外的实施例针对在成像设备中的快门操作选择方法，该成像设备具有以下部分：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；该快门操作选择方法包括：确定由第一帘和第二帘生成的缝宽或者由第一帘和重置单元的重置扫描生成的缝宽；根据缝宽选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

本发明的另外的实施例针对在成像设备中的快门操作选择方法，该成像设备具有以下部分：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；该快门操作选择方法包括：确定快门速度，并根据快门速度来选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

本发明的另外的实施例针对在成像设备中的快门操作选择方法，该成像设备具有以下部分：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射到成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；该快门操作选择方法包括：确定成像镜头的F值；并根据F值来选择机械快门操作和电子快门操作之一，前者是通过移动第一帘和第二帘而进行的，后者是由第一帘和重置单元进行的。

根据本发明的上述的实施例，可能避免散焦图像的衰减。

附图说明

图1根据本发明的实施例示出了成像设备的基本配置。

图2是功能方块图，该图根据本发明的实施例示出了相机控制器的配置。

图3是前视图，该图根据本发明的实施例示出了从镜头一侧上沿着光轴方向所看到的、在机械快门机构中的成像器件、机械前帘和机械后帘。

图4是前视图，该图根据本发明的实施例示出了从镜头一侧上沿着光轴方向所看到的、在电子快门机构中的成像器件、电子前帘和机械后帘。

图5示出了在使用电子快门机构的图像摄取操作时，在高快门速度下出现的散焦图像的衰减。

图6示出了在使用电子快门机构的图像摄取操作时，在高快门速度下没有出现散焦图像衰减的情况。

图7是流程图，该图根据本发明的第一实施例示出了快门操作选择工序。

图8示出了在使用电子快门机构的图像摄取操作时，通过将快门速度设置为低速度来防止散焦图像的衰减。

图9示出了在使用电子快门机构的图像摄取操作时，在与图8所示的相同的快门速度下，不出现散焦图像衰减的情况。

图10示出了在使用电子快门机构的图像摄取操作时，由于F值是暗的，所以，在高快门速度下也不出现散焦图像衰减的情况。

图11示出了在使用机械快门机构的图像摄取操作时，在图10所示的相同的快门速度下，不出现散焦图像衰减的情况。

图12是流程图，该图示出了根据本发明的第二实施例的快门操作选择工序。

图13是流程图，该图示出了根据本发明的第三实施例的快门操作选择工序。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细说明本发明的推荐实施例。在此技术说明书和附图中，用相同的标号和符号来表示具有大致相同功能配置的组成部件，不再重复说明。

按下列顺序来进行说明：

1.实施例的成像设备的基本配置

2.第一实施例

(2-1)成像设备的重要配置

(2-2)成像设备的操作

3.第二实施例

4.第三实施例

5.结论

<1.实施例的成像设备的基本配置>

如像在作为例子的“2.第一实施例”到“4.第三实施例”中所详细说明的那样，可以按各种形式将本发明付诸实施。

在此技术说明书中，作为成像设备的例子，描述了成像设备10(可更换镜头的数码相机)，但是，成像设备并非仅限于这个例子。成像设备的例子还可包括内含镜头(lens-incorporated)的数码相机、银盐(silver salt)相机、摄像机以及其它摄取静止图像的设备。

首先，将参照图1到图4来说明推荐实施例共有的基本配置。

(配置)

图1根据本发明的实施例示出了成像设备10的基本配置。如图1所示，根据本实施例的成像设备10包括相机机身100和安装在相机机身100上的、作为图像摄取光学系统的、可更换的镜头单元101。

首先，将说明镜头单元101的内部配置。镜头单元101包括成像镜头114、镜头控制器115、镜头驱动器116、可变光阑(IRIS DIAPHRAGM)驱动器117、可变光阑驱动器117a、变焦驱动机构118、变焦位置检测器119和通信单元120。

成像镜头114可以在光轴方向上移动。虽然在图1中示出的成像镜头114只包含单个透镜，但是，实际上成像镜头包含了多个透镜，例如，聚焦透镜和变焦透镜。在进行图像摄取操作时，镜头控制器115控制镜头驱动器116以驱动成像镜头114，控制可变光阑驱动器117以驱动可变光阑驱动器117a，控制可变光阑以便与对象的亮度相适应。通过操作(在实施例中为手工操作)变焦驱动机构118，可以移动变焦镜头的位置。用变焦位置检测器119来检测所操作的变焦镜头的位置(焦距)，并将其发送到镜头控制器115上。镜头控制器115能够通过镜头单元101的通信单元120和相机机身100的通信单元121与在相机机身100中的相机控制器130通信(下面将要说明)。镜头控制器115通过通信单元120和121将镜头信息发送给相机控制器130，这类信息如像镜头单元101的类型、焦距、出瞳距、焦点位置(聚焦位置)。

下面，将说明相机机身100的配置。相机机身100包括成像器件104、机械快门105、快门驱动器106、脉冲发生器107、垂直驱动调制单元108、信号处理单元109、图像显示单元110、图像存储单元111、切换单元112、通信单元121、相机控制器130、扫描模式存储单元150以及显示器151。

如果成像设备10处于非图像摄取状态，对象光束通过镜头单元101的成像镜头114和可变光阑117a进入到成像器件104中，在此，该成像器件104是由CMOS(互补型金属氧化物半导体)传感器、CCD(电荷耦合器)或类似器件构成的。在曝光时，成像器件104的像素根据光的强度对由镜头单元101用光学方式生成的对象图像进行光电转换，并聚集所得到的电荷。将所聚集的电荷发送到信号处理单元109中，将由信号处理单元109实时产生的图像数据通过图像显示单元110输出到显示器151上，并作为实时图像显示。因此，相机机身的操作者能够在显示器151上观察对象图像。

在按压释放按钮(未示出，以后将要说明)以便将非图像摄取状态改变为图像摄取状态的情况下，从脉冲产生器107上向成像器件104提供扫描时钟(水平驱动脉冲)或预定的控制脉冲。由垂直驱动调制单元108将脉冲产生器107产生的扫描时钟内的垂直扫描时钟调制成预定的时钟频率，并将其输入到成像器件104中。由垂直驱动调制单元108来确定在成像器件104的各个行上进行重置扫描的扫描模式。通过在成像器件104的各个行上进行重置扫描来实现电子前帘的功能。脉冲产生器107向信号处理单元109输出时针信号(以下将要说明)。

焦面快门(以下称为“机械快门”)105是机械快门，它位于比成像器件104更靠近对象(镜头)的位置上。机械快门105包括含有多个光屏蔽叶片的前帘(以下称为“机械前帘”)以及含有多个光屏蔽叶片的后帘(以下称为“机械后帘”)。

在此，根据本实施例的成像设备10包括机械快门机构和电子快门机构，机械快门机构使用机械快门105的机械前帘和机械后帘来进行图像摄取操作，电子快门机构使用作为由成像器件104进行的电子前帘的重置扫描和机械快门105的机械后帘来进行图像摄取操作。下面，将简单地说明进行成像器件104的曝光控制的快门机构。

在机械快门机构中，由机械快门105来构成前帘和后帘，通过使复盖在成像器件104上的机械前帘移动，可让光线入射在成像器件104上，随后，通过使机械后帘移动，来阻挡光线入射在成像器件104上。从而，通过使用机械快门来实行图像摄取操作(机械快门操作)。在此，阻挡光线入射在成像器件104上的机械后帘相当于附后的权利要求中所述“第一帘”，而在机械后帘移动之前移动的机械前帘相当于附后的权利要求中所述“第二帘”。

在电子快门机构中，通过在成像器件104中进行的行重置扫描来构成电子前帘.通过机械快门105来构成后帘(机械后帘)。在这样的电子快门机构中，对成像器件104中的、含有多个像素的每个像素行进行重置扫描操作，以便将聚集在像素中的电荷量重置为零。随后，在经过确定的时间之后，通过使用机械后帘来顺序屏蔽成像器件，然后，进行顺序读取聚集在像素中的电荷的读取扫描操作，从而实现使用电子快门的图像摄取操作(电子快门操作)。

上面，简要地说明了快门机构，下面，将参照图3到图6来说明该快门机构的细节。在这些图中，只示出了为了解释快门机构所必须的配置，然而根据实施例的成像设备1包括机械快门机构和电子快门机构这两种机构。

下面将说明照相机机身的其它配置。快门驱动器106控制机械快门105的机械前帘和机械后帘的移动。快门驱动器106通过调整开始移动机械后帘的时间来调整缝宽L并控制曝光时间(快门速度SS)。

信号处理单元109通过对从成像器件104上读取的信号进行以下几个处理来产生图像数据：相关性复式采样(CDS)处理、增益(AG)处理和预定的处理(例如，色彩处理和伽玛校正处理)。通过图像显示单元110将所产生的图像数据输出到显示器件151上并作为摄取的图像来显示，或者将其存储在图像存储单元111中。信号处理单元109也用作为合成多个图像数据的图像合成单元，这些图像数据如像所产生的图像数据和存储在图像存储单元111中的图像数据。

切换单元112包括主电源的开关控制ON/OFF，用于设置图像摄取条件的开关，用于开始初始的图像摄取操作和随后的图像摄取操作的开关(释放按钮)。通过半压释放按钮操作来开始初始的图像摄取操作(例如，测光操作或焦点调节操作)。通过全压操作来开始随后的图像摄取操作(包括成像器件104的曝光、电荷信号的读取以及在记录介质中记录通过处理电荷信号而得到的图像数据)。

相机控制器130是用作为操作处理单元或控制单元的CPU(中央处理器)，并根据各种程序来控制成像设备的全部操作。相机控制器130进行与在切换单元112上的操作相应的操作。

如下所述，扫描模式存储单元150存储电子前帘的多种类型的扫描模式。扫描模式是重置扫描时间模式，这种模式是由电子前帘在成像器件104的各个行上进行的。

下面，将参照图2来说明相机控制器130。如图2所示，相机控制器130包括重置单元131、操作选择单元132和计算单元133。

重置单元131通过在预定的时间上按序重置扫描成像器件104的像素行来执行电子前帘的功能。具体地说，重置单元131控制垂直驱动调制单元108，以便从垂直驱动调制单元108上将重置扫描时钟输入到成像器件104中。

操作选择单元132进行选择机械快门操作和电子快门操作之一的工序。操作选择单元132至少根据快门速度、F值和对象的散焦值之一来选择一个快门操作。下面将参照图7所示的流程图来说明由操作选择单元132进行的选择工序的细节。

计算单元133至少根据对象的图像的对比度分量和到对象的距离之一来进行计算散焦值的工序。下面将说明由计算单元133进行的计算工序的细节。

由内装在成像设备10中的硬件来实行相机控制器130的各个单元的工序，所述硬件诸如CPU、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等。在此，ROM存储CPU所用的程序和计算参数。RAM暂时存储CPU所用的程序或在执行程序时适当改变了的参数。通过由CPU总线构成的主机总线或类似的连接线来彼此连接这些单元。

至此，已经说明了根据本发明的实施例的成像设备10的基本配置。下面，将参照附图来详细说明使用快门机构的图像摄取操作。

(使用机械快门机构的图像摄取操作)

首先，参照图3来说明使用快门机构的图像摄取操作。图3是前视图，该图示出了从镜头一侧沿着光轴方向上观看的成像器件104、机械前帘2和机械后帘3，该图还示出了在通过按压释放按钮来开始图像摄取操作之后，机械前帘和机械后帘的移动情况。箭头表明机械前帘2和机械后帘3的移动方向。

图3示出了机械快门105的机械前帘2和机械后帘3屏蔽成像器件104的部分区域的情况。

由位于机械前帘2的端部4和机械后帘3的端部5之间的缝隙所生成的区域6是这样的区域(电荷聚集区)，它没有被机械前帘2和机械后帘3所屏蔽，在此区域中，由于曝光而在成像器件104中聚集了电荷。随着机械前帘2和机械后帘3的移动，电荷聚集区6在箭头1所示的方向上移动。在机械前帘2的端部4通过之后，也就是在允许光线入射在成像器件104上之后，直到成像器件104被机械后帘3屏蔽时为止的这段时间是由于像素曝光而使得电荷聚集的时间。相应地，通过调整缝宽L，能够改变电荷聚集区6，从而调整曝光时间。

照此方式，由于机械前帘2的端部4在箭头1的方向上移动，从而在各个行上开始电荷聚集。在成像器件104的各个行之中，电荷聚集的开始时间会有变化。在图3所示的例子中，在位于成像器件104的最低位置上的行中，在最早的时间上，进行电荷聚集操作，并在最高位置上的行中，在最后的时间上，进行电荷聚集操作。

由快门驱动器106来控制机械前帘2和机械后帘3从成像器件104的下部到上部的移动。快门驱动器106调整缝宽L，以便通过调整开始移动机械后帘3的时间来控制曝光时间(快门速度SS)。

(使用电子快门机构的图像摄取操作)

下面将参照图4来说明使用电子快门机构的图像摄取操作。图4是前视图，该图示出了从镜头一侧沿着光轴方向上观看的成像器件104和机械后帘3，该图还示出了在通过按压释放按钮开始图像摄取操作之后，在成像器件104中进行重置扫描和移动机械后帘3的情况。箭头1表明重置扫描的移动方向(电子前帘7的移动方向)和机械后帘3的移动方向。

图4示出了机械快门105的机械后帘3屏蔽成像器件104的部分区域的情况。图4示出了在成像器件104中进行的重置扫描的行(重置行)8。重置行8是在像素中聚集的电荷量为零的一行，并相当于电子前帘7的端部。

由在重置行8和机械后帘3的端部5之间的缝隙生成的区域6是电荷聚集区，在此区域中，由于在成像器件104中的曝光而聚集了电荷。随着电子前帘7和机械后帘3的移动，电荷聚集区6在箭头1的方向上移动。在重置线8通过之后，也就是在箭头1的方向上按序重置了像素行之后，直到机械后帘3屏蔽成像器件104时为止，这段时间是由于像素曝光而导致电荷聚集的时间。照此方式，由于重置行8在箭头1的方向上移动，从而在各个行中开始电荷聚集，因此，在成像器件104的各个行中，电荷聚集的开始时间会有变化。在图4所示的例子中，在位于成像器件104的最低位置上的行中、在最早的时间上进行电荷聚集操作，并在最高位置上的行中、在最后的时间上进行电荷聚集操作。

由垂直驱动调制单元108来控制重置行8从成像器件104的下部到上部的移动(重置扫描)。将重置行8的移动模式称为“扫描模式”。如下所述，该扫描模式表明在成像器件104的各个行上进行重置扫描的时间。扫描模式存储单元150存储在不同的焦距和出瞳距离上的多个扫描模式。相机控制器130根据所安装的镜头的焦距、出瞳距离和类似数据来选择一个扫描模式，并控制垂直驱动调制单元108，以使得重置行8按所选择的扫描模式移动。

(如何实现实施例)

与机械快门机构相比，可以指望电子快门机构在性能上会有所改进，这如像缩短了释放时滞，减少了释放噪声，减少了由于快门的抖动而引起的图像波动。然而，电子快门机构的问题在于，在高的快门速度(高SS)和小的缝隙宽度之下，会出现对象的散焦图像衰减的现象。

下面，将说明快门速度的调整。通常，将前帘和后帘的移动速度的基本速度称为帘速度。如果快门速度低于帘速度，就通过延迟后帘的移动来增加缝宽L，并在前帘移动之后保持打开的状态，从而可能显著地降低快门速度(增加曝光强度)而不用改变帘的移动速度。另一方面，如果快门速度高于帘速度，就通过缩短在前帘移动之后到后帘移动之前的时间来减少在前帘和后帘之间的缝宽L并进行曝光，从而可能显著地提高快门速度(降低曝光强度)而不用改变移动速度(见图3和图4)。因此，通过调整在前帘移动之后到后帘移动之前的时间就可能调整缝宽L，并将快门速度SS从低的SS调整到高的SS。

下面，将要参照图5来说明在电子快门机构中的散焦图像的衰减。图5示出了在成像平面的中心曝光位置上的成像光束的状态。在图5中，上面部分示出了所谓的“后聚焦”状态，其中，成像器件104的成像平面位于比焦点更近的位置上，下面部分示出了当时出现摄取图像散焦的情况。

在图5的上部分中，可变光阑117a出现在与成像镜头114相同的位置上，成像镜头114的光束的上部分51和成像镜头114的光束的下部分52彼此相交的位置是焦点53，成像器件104的成像平面位于比焦点53更接近成像镜头114的位置上。在成像器件104的成像平面中，重置扫描行(重置行8)相应于电子前帘7的端部。机械后帘3位于与成像器件104之间的间隔为R的位置上。图5的下部分示出了从正面看到的成像器件104的成像平面50。

在此，假设成像镜头114的可变光阑(IRIS aperture)是圆形的。在短时曝光(高SS)时，对成像器件104的中心区进行曝光，其中，由电子前帘的重置行8和机械后帘3的端部5生成的缝宽L是1/4000秒到1/2000秒，于是，由于在成像器件104和机械后帘3之间的距离(间隔R)的影响，就产生了这样一种状态，在此状态下，在机械后帘3的端部5上，光束的下部分52变黑，而在重置行8(电子前帘的端部)上，光束的上部分51不变黑。因此，出现了散焦图像的衰减，这就是说，在后聚焦状态下呈圆形的散焦图像55的下半部被切掉了一块。

散焦图像的衰减对图像质量有重大的影响。在合成多个图像数据以产生图像数据时，如果具有散焦图像衰减的图像含于合成之前的图像中，所产生的图像数据的质量就会明显变坏。

为了防止出现散焦图像的衰减，可以考虑缩短在成像器件104和机械后帘3之间的距离(间隔R)或者是提高机械后帘3的移动速度，以便尽可能地增加缝宽L。然而，缩短间隔R会受到设计上的限制，提高机械后帘3的移动速度也有控制上的困难，因此不能说是最好的解决方案。

另一方面，应注意这样一个事实，这就是说，在高的快门速度下使用机械快门机构来进行图像摄取操作时并不出现散焦图像的衰减，因此，提出了根据本发明的实施例的成像设备，它能够根据情况并通过选择电子快门机构和机械快门机构之一来防止散焦图像的衰减并改进图像数据的质量。下面，将在“2.第一实施例”一节中，详细说明在使用机械快门机构来进行图像摄取操作时不出现散焦图像的衰减的要点。

<2.第一实施例>

(2-1)成像设备的重要配置

在根据本发明的第一实施例的成像设备中，通过使用图2所示的相机控制器130的操作选择单元132来选择使用机械快门机构的图像摄取操作和使用电子快门机构的图像摄取操作之一。具体地说，操作选择单元132至少根据快门速度(SS)、F值和散焦值之一来选择快门机构。在下面的“2-2.成像设备的操作选择工序”一节中将详细说明操作选择单元132的工序。

下面，将参照图6来说明在高快门速度(SS)下使用机械快门机构来进行图像摄取操作时不出现散焦图像的衰减的要点。

图6示出了成像光束在成像平面的中心曝光位置上的情况。在图6中，上部分示出了所谓的“后聚焦”状态，在此状态下，成像器件104的成像平面位于比焦点53更近的位置上，下部分示出了当时出现摄取图像散焦的情况。

在图6的上部分中，可变光阑117a出现在与成像镜头114相同的位置上，成像镜头114的光束的上部分51和成像镜头114的光束的下部分52彼此相交的位置是焦点53，并且，成像器件104的成像平面位于比焦点53更接近成像镜头114的地方。机械前帘2和机械后帘3位于与成像器件104之间相距间隔为R的地方。图6的下部分示出了从正面观看的成像器件104的成像平面50。

在此，假设成像镜头114的可变光阑是圆形的。在短时曝光(高SS)时，对成像器件104的中心区进行曝光，其中，由机械前帘2的端部4和机械后帘3的端部5生成的缝宽L是1/4000秒到1/2000秒，如图6的下部分所示，不出现散焦图像56的衰减。在此情况下，由于机械前帘2和机械后帘3处于相同的位置，在机械前帘2的端部4上，光束的上部分51变黑了，在机械后帘3的端部5上，光束的下部分52也变黑了，从而，彼此相等地切掉散焦图像的上面部分和下面部分。于是，在后聚焦状态下的散焦图像55是圆形的。

以上说明了在高快门速度(SS)下(尽管缝宽L是小的)使用机械快门机构来进行图像摄取操作时不出现散焦图像衰减的原因。下面，将详细说明操作选择单元132的快门操作选择工序。

(2-2)成像设备的操作选择工序

将参照图7的流程图来说明根据本实施例的操作选择单元132的工序。

首先，如图7所示，操作选择单元132确定是否将作为图像摄取操作的控制值之一的快门速度设置为高于阈值a的速度(高SS)(步骤S11)。当前帘和后帘在某一缝宽L下移动，且在该在缝宽L下在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时不会出现散焦图像的衰减时，将阈值a定义为快门速度。例如，可将1/2000秒或更高的快门速度设置为阈值a。

下面，将参照图8来说明前帘和后帘在某一缝宽L下移动，且在该在缝宽L下在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时不会出现散焦图像的衰减时的情况。

在图8上部分中所示的缝宽L大于图5所示的、出现散焦图像衰减时的缝宽L。在图8所示的情况下，缝宽L是大的，成像器件104的曝光时间长于在图5所示的情况下的曝光时间。换句话说，可以这样说，在图8所示的情况中的快门速度低于在图5所示的情况中的快门速度。此时，在机械后帘3的端部5上，光束并不变黑，如同在图8的下部分中所示的那样，并不出现散焦图像57的衰减。

照此方式，如果快门速度低于阈值a并且在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时，不出现散焦图像的衰减(在步骤S12中低于阈值a)，操作选择单元132就选择使用电子快门机构的图像摄取操作(步骤S13)。如果快门速度低于阈值a，如图9上部分所示，在使用机械快门机构来进行图像摄取操作时，在机械前帘2或机械后帘3上，光束的上部分51和光束的下部分52不会变黑，并且，如图9的下部分中所示，不会出现散焦图像的衰减。然而，鉴于缩短了释放时滞，减少了释放噪声，以及一些类似的改进，使用电子快门机构的图像摄取操作提高了性能，因此，在本实施例中，选择了使用电子快门机构的图像摄取操作。

另一方面，如果确定快门速度高于阈值a(在步骤S11中高于阈值a)，那么，操作选择单元132就确定F值是否大于阈值b(步骤S15)。可以通过通信单元120和121从图1所示的镜头单元101的镜头控制器115上获取F值。将阈值b定义为可变光阑值，在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时，利用这个值就不会出现散焦图像的衰减。例如，可将F2.8设置为阈值b。

下面，将参照图10来说明在F值大于阈值b，也就是F值是暗(dark)的情况下，在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时，不出现散焦图像衰减的要点。

如图10的上部分所示，如果快门速度高于阈值a(缝宽L较小)而F值大于阈值b，由于在机械后帘3的端部5上，可变光阑117a和光束下部分52没有变黑，因此，来自成像镜头114的光束的直径小于缝宽L。相应地，如图10的下部分所示，没有出现散焦图像59的衰减。可以说，与图5所示的、出现散焦图像衰减时所用的F值相比较，在没有出现散焦图像衰减时所用的F值更大，也就是说，更暗了。

照此方式，如果F值大于阈值b，并且，在使用电子快门机构来进行图像摄取操作时没有出现散焦图像衰减(在步骤S15中大于阈值b)，操作选择单元132就选择使用电子快门机构的图像摄取操作(步骤S13)。如果F值大于阈值b，并且，如图11的上部分所示，在机械前帘2或机械后帘3上，光束的上部分51和光束的下部分52不变黑，那么，就如图11的下部分所示，没有出现散焦图像60的衰减。然而，鉴于缩短了释放时滞，减少了释放噪声，以及一些类似的改进，使用电子快门机构的图像摄取操作提高了性能，因此，在本实施例中，选择了使用电子快门机构的图像摄取操作。

另一方面，如果确定，快门速度高于阈值a(在步骤S11中高于阈值a)而F值小于阈值b(在步骤S15中小于阈值b)，那么，操作选择单元132就确定散焦值是否大于阈值c(步骤S17)。

如果确定，快门速度高于阈值a(在步骤S11中高于阈值a)而F值小于阈值b(在步骤S15中小于阈值b)，那么，就会出现这样一种现象，在此现象中，在机械后帘3的端部5上，来自电子快门机构中的成像镜头的光束的下部分52就变黑了，并且，如图5所示，散焦图像55也会有所衰减。然而，如果要对其摄像的对象不是散焦的，就必须考虑散焦图像的衰减。相应地，根据上述的观点，最好的办法是，图像摄取操作使用具有较高性能的电子快门机构。因此，在步骤S17中，应根据散焦值来确定对象的散焦状态。

如果散焦值大于阈值c(在步骤S17中大于阈值c)，就可以说，要对其摄像的对象是散焦的。在此情况下，由于散焦图像的衰减对图像数据的质量的损坏有很大的影响，就选择了使用机械快门机构的、其中没有出现散焦图像衰减的图像摄取操作(步骤S19)。另一方面，如果散焦值小于阈值c(在步骤S17中小于阈值c)，就要考虑要对其摄像的对象不是散焦的。在此情况下，由于散焦图像的衰减对图像数据的质量的损坏只有小的影响，就选择使用电子快门机构的图像摄取操作(步骤S13)。

由图2所示的计算单元133来计算散焦值。并未特别地限定由计算单元133进行的散焦值的计算方法。例如，可以根据由信号处理单元109产生的图像数据(对象图像)的对比度分量来计算散焦值，或者可以在成像设备中安装红外传感器并用红外线的反射光来确定与对象的距离从而计算散焦值，也可以根据镜头的进给距离(镜头位移)来确定与对象的距离从而计算散焦值。在此，散焦值可以是场深和散焦图像尺寸二者中的任何一个。

在图7所示的流程图中，依次确定快门速度、F值和散焦值，但是，根据此实施例的操作选择单元132的选择工序并非仅限于这种设定。可以依次确定快门速度和F值，快门速度和散焦值，F值和散焦值。可以颠倒快门速度和F值的确定顺序。然而，就快门速度和散焦值以及F值和散焦值的确定顺序而言，最好是后确定散焦值。

操作选择单元132可以根据快门速度、F值和散焦值三者中的任何一个来选择快门操作。

<3.第二实施例>

下面，将要参照图12的流程图来说明本发明的第二实施例。如在图12中的步骤S21到S29所示，与第一实施例相似，在此实施例中，通过使用由操作选择单元132选择的快门机构来进行图像摄取操作。

从图1所示的信号处理器109上，将所摄取的图像数据暂时存储在图像存储单元111中。然后，相机控制器130确定是否要结束合成图像摄取的操作(步骤S31)。如果确定不结束合成图像摄取的操作，就再次进行图像摄取操作。

如果要结束合成图像摄取的操作(在步骤S31中结束)，信号处理单元109就获取暂时存储在图像存储单元111中的图像数据，并进行合成所摄取的图像数据的工序，从而产生图像数据。

作为一种合成多个图像数据来产生图像数据的过程，已知一种高动态范围(HDR)图像摄取过程，该过程通过合成两个或多个具有不同的图像摄取条件(如曝光度)的图像数据来产生被补充(complemented)以抑制(cover)对比度的图像数据。

在根据本实施例的成像设备10中，尽管使用了合成多次摄取的图像数据的图像摄取方法，但是，也能由操作选择单元132来选择电子快门机构和机械快门机构中的任何一个，以便摄取图像数据而没有散焦图像的衰减(至少是散焦图像的衰减对图像质量的影响很少)。因此，信号处理单元109就能根据没有散焦图像衰减的图像数据来产生高质量的合成图像数据。

<4.第三实施例>

在上述的实施例中，通过使用由操作选择单元132自动选择的快门机构来进行图像摄取操作。因此，在摄取图像时，操作者并不选择快门机构。在此，就释放时滞的量值或快门噪声的量值而言，使用电子快门机构的图像摄取操作和使用机械快门机构的图像摄取操作是彼此不同的。由于释放时滞的量值或快门噪声的量值并非总是恒定的，因此，由于操作者水平的差异，要考虑到某些操作者在使用成像设备时会有困难。

因此，在本发明的第三实施例中，在显示器件151上显示由操作选择单元132选择的快门机构的类型。于是，在进行图像摄取操作之前，操作者能够选择快门机构的类型。

下面，将参照图13所示的流程图来说明本实施例的操作。如图13所示，在确定图像摄取控制值(例如，快门速度和F值)之后(步骤S32)，与第一实施例相似，操作选择单元132在步骤S33、S37和S39中选择电子快门机构和机械快门机构之一。

然后，相机控制单元130控制图像显示单元110，以便在显示器件151上显示所选择的快门机构的类型(步骤S35和S41)。

相应地，为了避免在要摄取的图像数据中出现散焦图像的衰减，成像设备10能够让操作者(用户)确认哪个快门机构是有效的。操作者能够随意选择用于进行图像摄取操作的快门机构。

如果操作者改变了图像摄取控制值(在步骤S43上改变)，就再进行步骤S33到S41的快门机构选择工序和显示工序。另一方面，如果没有改变(在步骤S43上没有进行改变)，就结束显示工序。

<5.结论>

如上所述，在根据本发明实施例的成像设备10中，至少根据快门速度、F值和散焦值中的一个，通过选择电子快门机构和机械快门机构之一，可能避免散焦图像的衰减。

上面，参照附图说明了本发明的推荐实施例，但是，本发明并非仅限于这些实施例。只要不偏离在附后的权利要求中所述技术理念，那些熟悉工艺技术的人显然能对本发明进行修改，并且应当了解的是，这些修改属于本发明的技术范围。

例如，如果成像设备10的图像摄取模式是手动模式，就停止操作选择单元132的快门机构选择工序，并使用由操作者选择的快门机构来进行图像摄取操作。

如果成像设备10的图像摄取模式是情景自动模式，那么，相机控制器130就可以根据所设置的自动模式来强制选择电子快门机构和机械快门机构之一。例如，如果所设置的模式是运动模式，就假设要对其摄像的对象在快速地移动。相应地，与机械快门机构相比，择优使用具有短释放时滞的、能防止散焦图像衰减的电子快门机构。如果所设置的模式是肖像模式，散焦图像的衰减会很大地影响图像质量。因此，可以让操作选择单元132执行快门机构选择工序，或者可以强制选择机械快门机构。

在成像设备10中，由于机械快门105的机械后帘3从开始移动时起是缓慢加速的，因此，从开始移动时起缝宽L也是缓慢增加的，以便调整成像器件104的每个像素行的曝光时间。因此，在开始移动时的缝宽L是最小的。所以，操作选择单元132可以根据开始移动时的缝宽L来设置不会出现散焦图像衰减的快门速度、F值和散焦值的阈值。

例如，可以执行计算机程序，这些程序使组装到成像设备10中的硬件执行与成像设备10的部件相同的功能。也可以提供其上记录了计算机程序的记录介质。

本发明包括与在日本优先权专利申请书JP 2010-276630中所揭示的主题内容相关的主题内容，该专利申请书已于2010年12月13日存档于日本专利局中，现将其全部内容结合于此，以供参考。

那些熟悉工艺技术的人应该了解的是，只要在附后的权利要求或其等效条款所规定的范围内，就可以根据设计要求和其它因素来进行各种修改、组合、次级组合和变更。

Claims (19)

1.一种成像设备，包括：

含有多个像素的成像器件；

第一帘，该帘移动以阻止光线入射在成像器件上；

第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；

重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序地重置扫描像素行；

操作选择单元，该单元根据由第一帘和第二帘生成的缝宽或者根据由第一帘和重置单元的重置扫描生成的缝宽，来选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

2.根据权利要求1的成像设备，其中，操作选择单元在缝宽小于第一阈值时选择机械快门操作。

3.一种成像设备，包括：

含有多个像素的成像器件；

第一帘，该帘移动以阻止光线入射在成像器件上；

第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；

重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；

操作选择单元，该单元根据快门速度来选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

4.根据权利要求3的成像设备，其中，操作选择单元在快门速度高于第二阈值的情况下选择机械快门操作。

5.根据权利要求3的成像设备，其中，操作选择单元在快门速度高于第二阈值并且对象的散焦值大于第四阈值的情况下选择机械快门操作。

6.一种成像设备，包括：

含有多个像素的成像器件；

第一帘，该帘移动以阻止光线入射在成像器件上；

第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；

重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；

操作选择单元，该单元根据成像镜头的F值来选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

7.根据权利要求6的成像设备，其中，操作选择单元在F值小于第三阈值的情况下选择机械快门操作。

8.根据权利要求6的成像设备，其中，操作选择单元在快门速度高于第二阈值和F值小于第三阈值的情况下选择机械快门操作。

9.根据权利要求6的成像设备，其中，操作选择单元在快门速度高于第二阈值、F值小于第三阈值以及对象的散焦值大于第四阈值的情况下选择机械快门操作。

10.根据权利要求6的成像设备，其中，操作选择单元在F值小于第三阈值和对象的散焦值大于第四阈值的情况下选择机械快门操作。

11.根据权利要求6的成像设备，还包括可更换的镜头单元，

其中，操作选择单元从镜头单元上获取F值。

12.根据权利要求5的成像设备，还包括计算单元，其根据对象图像的对比度分量和到对象的距离至少之一来计算散焦值。

13.根据权利要求1的成像设备，还包括图像合成单元，该单元合成通过由快门选择单元选择的快门操作摄取的多个图像。

14.根据权利要求1的成像设备，还包括显示单元，该单元显示快门操件的类型，以便通知用户由操作选择单元选择的快门操作的类型。

15.根据权利要求1的成像设备，其中，如果成像设备的图像摄取模式是预定的图像摄取模式，就禁止由操作选择单元选择快门操作。

16.根据权利要求1的成像设备，其中，当在开始移动第一帘时缝宽小于预定值时，操作选择单元选择机械快门操作。

17.一种成像设备中的快门操作选择方法，所述成像设备具有：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射在成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行，该快门操作选择方法包括：

确定由第一帘和第二帘生成的缝宽或者由第一帘和重置单元的重置扫描生成的缝宽；

根据缝宽选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

18.一种成像设备中的快门操作选择方法，所述成像设备具有以：含有多个像素的成像器件：第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射在成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行，该快门操作选择方法包括：

确定快门速度；

根据快门速度选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

19.一种成像设备中的快门操作选择方法，所述成像设备具有：含有多个像素的成像器件；第一帘，该帘进行移动以阻止光线入射在成像器件上；第二帘，在第一帘移动之前，该帘允许光线入射在成像器件上；重置单元，在第一帘移动之前，该单元按序重置扫描像素行；快门操作选择方法包括：

确定成像镜头的F值；

根据F值选择通过移动第一帘和第二帘而进行的机械快门操作和由第一帘和重置单元进行的电子快门操作之一。

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