可互換透鏡裝置、圖像捕獲裝置和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于透鏡可互換圖像捕獲系統(tǒng)的可互換透鏡裝置和圖像捕獲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在可互換透鏡圖像捕獲系統(tǒng)中，為了確?？苫Q透鏡裝置（W下，稱為"可互換透 鏡"）和圖像捕獲裝置（W下，稱為"照相機(jī)本體"）的兼容性，可互換透鏡存儲(chǔ)關(guān)于其圖像 捕獲光學(xué)系統(tǒng)的信息并且將該信息發(fā)送到照相機(jī)本體。從可互換透鏡發(fā)送到照相機(jī)本體的 信息包含根據(jù)通過諸如相位差檢測(cè)方法的焦點(diǎn)檢測(cè)功能在照相機(jī)本體中檢測(cè)的圖像捕獲 光學(xué)系統(tǒng)的散焦量計(jì)算包含于圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量所需要的聚焦靈 敏度。聚焦靈敏度指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與圖像位置的位移量之間的關(guān)系（例如，聚 焦透鏡的單位移動(dòng)量與圖像位置的位移量之間的比率）；圖像位置是由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng) 形成的光學(xué)圖像的位置。將檢測(cè)的散焦量除W作為該比率的聚焦靈敏度使得能夠獲取對(duì)于 獲取對(duì)焦?fàn)顟B(tài)所需要的聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量（參見日本專利公開No. 59-151116)。
[0003] 另一方面，照相機(jī)本體分成兩類；一類是通過使用從與用于獲取捕獲圖像的圖像 傳感器無關(guān)的焦點(diǎn)檢測(cè)傳感器獲取的信號(hào)通過相位差檢測(cè)方法執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的常規(guī)類型 的照相機(jī)本體；另一類是通過使用從圖像傳感器獲取的信號(hào)執(zhí)行焦點(diǎn)檢測(cè)的新型的照相機(jī) 本體。常規(guī)類型的照相機(jī)本體具有向焦點(diǎn)檢測(cè)傳感器引入穿過圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)并然后被 快速返回鏡反射的光（光學(xué)圖像）的配置。出于運(yùn)種原因，許多常規(guī)類型的照相機(jī)本體使 用小的焦點(diǎn)檢測(cè)傳感器，因此，運(yùn)些照相機(jī)本體只能在圖像捕獲帖的中屯、區(qū)域附近的有限 的圖像高度范圍中檢測(cè)散焦量。相反，如在日本專利公開No. 2010-025997中公開的那樣， 新型的照相機(jī)本體能夠通過使用從布置于圖像傳感器的整個(gè)區(qū)域上的像素獲取的信號(hào)執(zhí) 行焦點(diǎn)檢測(cè)。運(yùn)種能力使得，能夠不僅在圖像捕獲帖的中屯、區(qū)域附近的低圖像高度處而且 在圖像捕獲帖的邊緣區(qū)域的高圖像高度處檢測(cè)散焦量。
[0004] 但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在由新型的照相機(jī)本體執(zhí)行的相同場(chǎng)景的焦點(diǎn)檢測(cè)中，在低圖 像高度處的散焦量與高圖像高度處的散焦量之間存在明顯的差異（將在后面詳細(xì)描述）。 當(dāng)在相互不同的圖像高度處存在散焦量之間的運(yùn)種差異時(shí)，W通過關(guān)于在高圖像高度處檢 測(cè)的散焦量使用對(duì)低圖像高度提供的聚焦靈敏度計(jì)算的驅(qū)動(dòng)量驅(qū)動(dòng)聚焦透鏡不能在高的 圖像高度處獲取良好的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)。
[0005] 另一方面，日本專利公開No. 59-151116公開了通過根據(jù)透鏡的焦距設(shè)定聚焦靈 敏度來縮短聚焦的時(shí)間段的自動(dòng)對(duì)焦裝置。
[0006] 但是，在日本專利公開No. 59-151116中公開的自動(dòng)對(duì)焦裝置的設(shè)計(jì)沒有根據(jù)應(yīng) 獲得對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的焦點(diǎn)檢測(cè)位置的位置考慮聚焦靈敏度的變化。對(duì)該裝置假定的聚焦靈敏度 是與圖像表面的中屯、（即圖像高度為零）對(duì)應(yīng)的值。在焦點(diǎn)檢測(cè)位置位于圖像高度不為零 的位置時(shí)應(yīng)用依賴于零圖像高度的聚焦靈敏度會(huì)降低對(duì)焦精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供分別能夠在相互不同的圖像高度處的散焦量相互不同時(shí)在任意圖像 高度處獲取良好的對(duì)焦?fàn)顟B(tài)的可互換透鏡裝置和圖像捕獲裝置。
[0008] 而且，本發(fā)明還提供分別能夠W與圖像捕獲帖中的其它區(qū)域上的聚焦精度相同的 精度聚焦于該帖的邊緣區(qū)域上的圖像捕獲裝置和自動(dòng)對(duì)焦方法。
[0009] 本發(fā)明作為其一個(gè)方面提供一種具有圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)且能夠可拆卸地附接于 圖像捕獲裝置上的可互換透鏡裝置，圖像捕獲裝置被配置為通過使用通過由圖像捕獲光學(xué) 系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散焦量。可互換透鏡 裝置包括：包含于圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦透鏡；和存儲(chǔ)關(guān)于指示聚焦透鏡的單位移動(dòng) 量與光學(xué)圖像的位移量之間的關(guān)系的聚焦靈敏度的信息的存儲(chǔ)器。關(guān)于聚焦靈敏度的信息 是使得能夠獲取根據(jù)圖像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0010] 本發(fā)明作為其另一方面提供一種能夠可拆卸地附接于具有包含聚焦透鏡的圖像 捕獲光學(xué)系統(tǒng)的可互換透鏡裝置上的圖像捕獲裝置。圖像捕獲裝置包括：被配置為通過使 用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系 統(tǒng)的散焦量的散焦檢測(cè)器；被配置為獲取指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位移量 之間的關(guān)系的聚焦靈敏度的靈敏度獲取器，聚焦靈敏度與檢測(cè)散焦量的圖像高度對(duì)應(yīng)；和 被配置為通過使用與圖像高度對(duì)應(yīng)的聚焦靈敏度和散焦量計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量的驅(qū)動(dòng) 量計(jì)算器。
[0011] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種具有包含聚焦透鏡的圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的圖像 捕獲裝置。圖像捕獲裝置包括：被配置為通過使用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)圖 像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散焦量的散焦檢測(cè)器；被配置為獲取指 示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位移量之間的關(guān)系的聚焦靈敏度的靈敏度獲取器， 聚焦靈敏度與檢測(cè)散焦量的圖像高度對(duì)應(yīng)；和被配置為通過使用與圖像高度對(duì)應(yīng)的聚焦靈 敏度和散焦量計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量的驅(qū)動(dòng)量計(jì)算器。
[0012] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種能夠可拆卸地附接于具有包含聚焦透鏡的圖像 捕獲光學(xué)系統(tǒng)的可互換透鏡裝置上的圖像捕獲裝置。圖像捕獲裝置包括：被配置為通過使 用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系 統(tǒng)的散焦量的散焦檢測(cè)器；被配置為向可互換透鏡裝置發(fā)送關(guān)于檢測(cè)散焦量的圖像高度的 信息的圖像高度發(fā)送器，可互換透鏡裝置存儲(chǔ)關(guān)于指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像 的位移量之間的關(guān)系的聚焦靈敏度的信息，關(guān)于聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據(jù)圖 像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0013] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為使得可互換透鏡裝置中的計(jì)算機(jī)執(zhí)行 聚焦處理的計(jì)算機(jī)程序，可互換透鏡裝置具有包含聚焦透鏡的圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)，能夠可 拆卸地附接于圖像捕獲裝置上并且存儲(chǔ)關(guān)于指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位 移量之間的關(guān)系的聚焦靈敏度的信息，關(guān)于聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據(jù)圖像高 度而不同的聚焦靈敏度的信息，所述圖像捕獲裝置被配置為通過使用通過由圖像捕獲光學(xué) 系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散焦量。聚焦處理包 括W下處理中的任一個(gè)：向被配置為通過使用依賴于圖像高度的聚焦靈敏度和散焦量計(jì)算 聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量的圖像捕獲裝置發(fā)送關(guān)于聚焦靈敏度的信息的處理；從圖像捕獲裝置接 收關(guān)于檢測(cè)散焦量的圖像高度的信息、通過使用關(guān)于聚焦靈敏度的信息獲取接收的圖像高 度處的聚焦靈敏度并且向所述被配置為通過使用聚焦靈敏度和散焦量計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū) 動(dòng)量的圖像捕獲裝置發(fā)送獲取的聚焦靈敏度的處理；和從圖像捕獲裝置接收關(guān)于檢測(cè)散焦 量的圖像高度的信息、通過使用關(guān)于聚焦靈敏度的信息獲取接收的圖像高度處的聚焦靈敏 度并且通過使用獲取的聚焦靈敏度和從圖像捕獲裝置接收的散焦量計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng) 量的處理。
[0014] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為使得圖像捕獲裝置中的計(jì)算機(jī)執(zhí)行聚 焦處理的計(jì)算機(jī)程序，所述圖像捕獲裝置能夠可拆卸地附接于具有包含聚焦透鏡的圖像捕 獲光學(xué)系統(tǒng)的可互換透鏡裝置上并且被配置為通過使用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的 光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散焦量。聚焦處理包括：獲取指 示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位移量之間的關(guān)系的聚焦靈敏度，聚焦靈敏度與檢 測(cè)散焦量的圖像高度對(duì)應(yīng)；和通過使用與圖像高度對(duì)應(yīng)的聚焦靈敏度和散焦量計(jì)算聚焦透 鏡的驅(qū)動(dòng)量。
[0015] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為使得圖像捕獲裝置中的計(jì)算機(jī)執(zhí)行聚 焦處理的計(jì)算機(jī)程序，圖像捕獲裝置具有包含聚焦透鏡的圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)且被配置為通 過使用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光 學(xué)系統(tǒng)的散焦量。聚焦處理包括：獲取指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位移量之 間的關(guān)系的聚焦靈敏度，聚焦靈敏度與檢測(cè)散焦量的圖像高度對(duì)應(yīng)；和通過使用與圖像高 度對(duì)應(yīng)的聚焦靈敏度和散焦量計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量。
[0016] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為使得圖像捕獲裝置中的計(jì)算機(jī)執(zhí)行聚 焦處理的計(jì)算機(jī)程序，所述圖像捕獲裝置能夠可拆卸地附接于具有包含聚焦透鏡的圖像捕 獲光學(xué)系統(tǒng)的可互換透鏡裝置上并且被配置為通過使用通過由圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)形成的 光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換獲取的信號(hào)檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散焦量。聚焦處理包括：獲取檢 測(cè)散焦量的圖像高度；和向存儲(chǔ)關(guān)于聚焦靈敏度的信息的可互換透鏡裝置發(fā)送關(guān)于圖像高 度的信息，聚焦靈敏度指示聚焦透鏡的單位移動(dòng)量與光學(xué)圖像的位移量之間的關(guān)系，關(guān)于 聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據(jù)圖像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0017] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為通過沿圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向 移動(dòng)包含于圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦透鏡執(zhí)行聚焦的圖像捕獲裝置。所述圖像捕獲裝置 包括：被配置為檢測(cè)焦點(diǎn)檢測(cè)位置處的圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的焦點(diǎn)檢測(cè)器；和被 配置為執(zhí)行W下操作的控制器：根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)位置的位置和圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的焦距校正 聚焦靈敏度，聚焦靈敏度是關(guān)于聚焦透鏡的沿光軸方向的移動(dòng)量的焦點(diǎn)偏移量；和根據(jù)關(guān) 于由焦點(diǎn)檢測(cè)器檢測(cè)的焦點(diǎn)狀態(tài)的信息和關(guān)于校正的聚焦靈敏度的信息計(jì)算聚焦透鏡的 驅(qū)動(dòng)量和驅(qū)動(dòng)方向。
[0018] 本發(fā)明作為其又一方面提供一種被配置為使得圖像捕獲裝置中的計(jì)算機(jī)執(zhí)行用 于通過沿圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向移動(dòng)包含于圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦透鏡進(jìn)行 聚焦的聚焦處理。聚焦處理包括：根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)位置的位置和圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的焦距校 正聚焦靈敏度，聚焦靈敏度是關(guān)于聚焦透鏡的沿光軸方向的移動(dòng)量的焦點(diǎn)偏移量；和根據(jù) 圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)與關(guān)于校正的聚焦靈敏度的信息計(jì)算聚焦透鏡的驅(qū)動(dòng)量和 驅(qū)動(dòng)方向。
[0019] 參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的W下說明，本發(fā)明的其它特征和方面將變得清晰。
【附圖說明】
[0020] 圖1示出關(guān)于軸上主光線的化Wton公式。
[0021] 圖2示出關(guān)于軸外主光線的化Wton公式。
[0022] 圖3A示出作為本發(fā)明的數(shù)值例的廣角透鏡執(zhí)行的縱線檢測(cè)中的、在圖像捕獲帖 的中屯、區(qū)域中檢測(cè)的散焦量與在其邊緣區(qū)域中檢測(cè)的散焦量的比率。
[0023] 圖3B示出作為本發(fā)明的數(shù)值例的廣角透鏡執(zhí)行的縱線檢測(cè)中的、在圖像捕獲帖 的中屯、區(qū)域中檢測(cè)的散焦量與在其邊緣區(qū)域中檢測(cè)的散焦量的比率。
[0024] 圖4示出作為本發(fā)明的實(shí)施例1的圖像捕獲系統(tǒng)的構(gòu)成。
[0025] 圖5示出實(shí)施例1中的圖像高度h與聚焦靈敏度SOi)之間的關(guān)系。
[0026] 圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施例1的圖像捕獲系統(tǒng)中的AF處理的流程圖。
[0027] 圖7是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例2的圖像捕獲系統(tǒng)中的AF處理的流程圖。
[0028] 圖8是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例3的圖像捕獲系統(tǒng)中的AF處理的流程圖。
[0029] 圖9是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例4的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0030] 圖10是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例5的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0031] 圖11是示出作為本發(fā)明的實(shí)施例6的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0032] 圖12示出實(shí)施例4中的焦點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)的位置的例子。
[0033] 圖13是示出實(shí)施例4中的聚焦靈敏度的特性的近似方法的示圖。
[0034] 圖14是示出實(shí)施例5中的聚焦靈敏度的特性的近似方法的示圖。
[0035] 圖15是示出實(shí)施例6中的聚焦靈敏度的特性的近似方法的示圖。
[0036] 圖16是實(shí)施例4、5和6中的圖像捕獲系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] W下參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0038] 首先，描述上述的相互不同的圖像高度之間的散焦量差。運(yùn)里，在進(jìn)行描述時(shí)，假 定上述的新型的照相機(jī)能夠通過使用從用于提供捕獲圖像的圖像傳感器獲取的信號(hào)在整 個(gè)圖像捕獲帖中（目P，從圖像捕獲帖的中屯、區(qū)域到邊緣區(qū)域）檢測(cè)圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的散 焦量的情況。
[0039] 在圖像傳感器的整個(gè)成像表面上，布置多對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素，其接收來自圖像捕獲 光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳中的水平或垂直分割光瞳區(qū)域的光束（即，執(zhí)行光瞳分割）W光電轉(zhuǎn) 換通過來自分割光瞳區(qū)域的光束形成的成對(duì)的光學(xué)圖像。各焦點(diǎn)檢測(cè)像素具有微透鏡和形 成從像素的中屯、偏移的開口的遮光層，運(yùn)使得能夠?qū)崿F(xiàn)光瞳分割。
[0040] 但是，作為圖像傳感器，可W替代性使用所謂的雙像素圖像傳感器，在該雙像素圖 像傳感器中，其成像表面上的所有像素分別由能夠光電轉(zhuǎn)換通過具有像素的微透鏡形成的 成對(duì)的光學(xué)圖像的成對(duì)的光接收元件構(gòu)成。
[0041] 此外，W下的描述不僅可被應(yīng)用于后面描述的實(shí)施例，而且可被應(yīng)用于能夠檢測(cè) 整個(gè)圖像捕獲帖或圖像捕獲帖的大部分中的散焦量的常規(guī)類型的照相機(jī)。
[0042] 圖1示出典型的圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的成像狀態(tài)，其中，從作為圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng) 的光軸上的物點(diǎn)的軸上物點(diǎn)0出射的軸上主光線Ll到達(dá)作為光軸上的像點(diǎn)的軸上像點(diǎn)I。 在圖I中，F(xiàn)代表圖像捕獲光學(xué)系統(tǒng)的前焦點(diǎn)，F(xiàn)'代表后焦點(diǎn)。而且，f代表圖像捕獲光學(xué) 系統(tǒng)的焦距。當(dāng)X代表從前焦點(diǎn)F到物點(diǎn)O的距離且X'代表從后焦點(diǎn)F'到軸上像點(diǎn)I 的距離時(shí)，根據(jù)化Wton公式，由式（1)表達(dá)的關(guān)系成立：
[0043] XX'=-f2 (1)。
[0044] 當(dāng)圖1所示的狀態(tài)中的軸上物點(diǎn)0在沿光軸的方向（W下，稱為"光軸方向"）上 移動(dòng)距離AX時(shí)，軸上像點(diǎn)I因此沿光軸方向移動(dòng)距離AX'。同樣，在運(yùn)種情況下