可互換透鏡裝置、圖像捕獲裝置和控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及用于透鏡可互換圖像捕獲系統的可互換透鏡裝置和圖像捕獲裝置。
【背景技術】
[0002] 在可互換透鏡圖像捕獲系統中，為了確保可互換透鏡裝置（W下，稱為"可互換透 鏡"）和圖像捕獲裝置（W下，稱為"照相機本體"）的兼容性，可互換透鏡存儲關于其圖像 捕獲光學系統的信息并且將該信息發送到照相機本體。從可互換透鏡發送到照相機本體的 信息包含根據通過諸如相位差檢測方法的焦點檢測功能在照相機本體中檢測的圖像捕獲 光學系統的散焦量計算包含于圖像捕獲光學系統中的聚焦透鏡的驅動量所需要的聚焦靈 敏度。聚焦靈敏度指示聚焦透鏡的單位移動量與圖像位置的位移量之間的關系（例如，聚 焦透鏡的單位移動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系統 形成的光學圖像的位置。將檢測的散焦量除W作為該比率的聚焦靈敏度使得能夠獲取對于 獲取對焦狀態所需要的聚焦透鏡的驅動量（參見日本專利公開No. 59-151116)。
[0003] 另一方面，照相機本體分成兩類；一類是通過使用從與用于獲取捕獲圖像的圖像 傳感器無關的焦點檢測傳感器獲取的信號通過相位差檢測方法執行焦點檢測的常規類型 的照相機本體；另一類是通過使用從圖像傳感器獲取的信號執行焦點檢測的新型的照相機 本體。常規類型的照相機本體具有向焦點檢測傳感器引入穿過圖像捕獲光學系統并然后被 快速返回鏡反射的光（光學圖像）的配置。出于運種原因，許多常規類型的照相機本體使 用小的焦點檢測傳感器，因此，運些照相機本體只能在圖像捕獲帖的中屯、區域附近的有限 的圖像高度范圍中檢測散焦量。相反，如在日本專利公開No. 2010-025997中公開的那樣， 新型的照相機本體能夠通過使用從布置于圖像傳感器的整個區域上的像素獲取的信號執 行焦點檢測。運種能力使得，能夠不僅在圖像捕獲帖的中屯、區域附近的低圖像高度處而且 在圖像捕獲帖的邊緣區域的高圖像高度處檢測散焦量。
[0004] 但是，發明人發現，在由新型的照相機本體執行的相同場景的焦點檢測中，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（將在后面詳細描述）。 當在相互不同的圖像高度處存在散焦量之間的運種差異時，W通過關于在高圖像高度處檢 測的散焦量使用對低圖像高度提供的聚焦靈敏度計算的驅動量驅動聚焦透鏡不能在高的 圖像高度處獲取良好的對焦狀態。
[0005] 另一方面，日本專利公開No. 59-151116公開了通過根據透鏡的焦距設定聚焦靈 敏度來縮短聚焦的時間段的自動對焦裝置。
[0006] 但是，在日本專利公開No. 59-151116中公開的自動對焦裝置的設計沒有根據應 獲得對焦狀態的焦點檢測位置的位置考慮聚焦靈敏度的變化。對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）對應的值。在焦點檢測位置位于圖像高度不為零 的位置時應用依賴于零圖像高度的聚焦靈敏度會降低對焦精度。
【發明內容】
[0007] 本發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在任意圖像 高度處獲取良好的對焦狀態的可互換透鏡裝置和圖像捕獲裝置。
[0008] 而且，本發明還提供分別能夠W與圖像捕獲帖中的其它區域上的聚焦精度相同的 精度聚焦于該帖的邊緣區域上的圖像捕獲裝置和自動對焦方法。
[0009] 本發明作為其一個方面提供一種具有圖像捕獲光學系統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 系統形成的光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系統的散焦量。可互換透鏡 裝置包括：包含于圖像捕獲光學系統中的聚焦透鏡；和存儲關于指示聚焦透鏡的單位移動 量與光學圖像的位移量之間的關系的聚焦靈敏度的信息的存儲器。關于聚焦靈敏度的信息 是使得能夠獲取根據圖像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0010] 本發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 捕獲光學系統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系統形成的光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系 統的散焦量的散焦檢測器；被配置為獲取指示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位移量 之間的關系的聚焦靈敏度的靈敏度獲取器，聚焦靈敏度與檢測散焦量的圖像高度對應；和 被配置為通過使用與圖像高度對應的聚焦靈敏度和散焦量計算聚焦透鏡的驅動量的驅動 量計算器。
[0011] 本發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系統的圖像 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系統形成的光學圖 像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系統的散焦量的散焦檢測器；被配置為獲取指 示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位移量之間的關系的聚焦靈敏度的靈敏度獲取器， 聚焦靈敏度與檢測散焦量的圖像高度對應；和被配置為通過使用與圖像高度對應的聚焦靈 敏度和散焦量計算聚焦透鏡的驅動量的驅動量計算器。
[0012] 本發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 捕獲光學系統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系統形成的光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系 統的散焦量的散焦檢測器；被配置為向可互換透鏡裝置發送關于檢測散焦量的圖像高度的 信息的圖像高度發送器，可互換透鏡裝置存儲關于指示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像 的位移量之間的關系的聚焦靈敏度的信息，關于聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據圖 像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0013] 本發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算機執行 聚焦處理的計算機程序，可互換透鏡裝置具有包含聚焦透鏡的圖像捕獲光學系統，能夠可 拆卸地附接于圖像捕獲裝置上并且存儲關于指示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位 移量之間的關系的聚焦靈敏度的信息，關于聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據圖像高 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 系統形成的光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系統的散焦量。聚焦處理包 括W下處理中的任一個：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算 聚焦透鏡的驅動量的圖像捕獲裝置發送關于聚焦靈敏度的信息的處理；從圖像捕獲裝置接 收關于檢測散焦量的圖像高度的信息、通過使用關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算聚焦透鏡的驅 動量的圖像捕獲裝置發送獲取的聚焦靈敏度的處理；和從圖像捕獲裝置接收關于檢測散焦 量的圖像高度的信息、通過使用關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算聚焦透鏡的驅動 量的處理。
[0014] 本發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算機執行聚 焦處理的計算機程序，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 獲光學系統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系統形成的 光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系統的散焦量。聚焦處理包括：獲取指 示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位移量之間的關系的聚焦靈敏度，聚焦靈敏度與檢 測散焦量的圖像高度對應；和通過使用與圖像高度對應的聚焦靈敏度和散焦量計算聚焦透 鏡的驅動量。
[0015] 本發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算機執行聚 焦處理的計算機程序，圖像捕獲裝置具有包含聚焦透鏡的圖像捕獲光學系統且被配置為通 過使用通過由圖像捕獲光學系統形成的光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光 學系統的散焦量。聚焦處理包括：獲取指示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位移量之 間的關系的聚焦靈敏度，聚焦靈敏度與檢測散焦量的圖像高度對應；和通過使用與圖像高 度對應的聚焦靈敏度和散焦量計算聚焦透鏡的驅動量。
[0016] 本發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算機執行聚 焦處理的計算機程序，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 獲光學系統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系統形成的 光學圖像的光電轉換獲取的信號檢測圖像捕獲光學系統的散焦量。聚焦處理包括：獲取檢 測散焦量的圖像高度；和向存儲關于聚焦靈敏度的信息的可互換透鏡裝置發送關于圖像高 度的信息，聚焦靈敏度指示聚焦透鏡的單位移動量與光學圖像的位移量之間的關系，關于 聚焦靈敏度的信息是使得能夠獲取根據圖像高度而不同的聚焦靈敏度的信息。
[0017] 本發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系統的光軸方向 移動包含于圖像捕獲光學系統中的聚焦透鏡執行聚焦的圖像捕獲裝置。所述圖像捕獲裝置 包括：被配置為檢測焦點檢測位置處的圖像捕獲光學系統的焦點狀態的焦點檢測器；和被 配置為執行W下操作的控制器：根據焦點檢測位置的位置和圖像捕獲光學系統的焦距校正 聚焦靈敏度，聚焦靈敏度是關于聚焦透鏡的沿光軸方向的移動量的焦點偏移量；和根據關 于由焦點檢測器檢測的焦點狀態的信息和關于校正的聚焦靈敏度的信息計算聚焦透鏡的 驅動量和驅動方向。
[0018] 本發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算機執行用 于通過沿圖像捕獲光學系統的光軸方向移動包含于圖像捕獲光學系統中的聚焦透鏡進行 聚焦的聚焦處理。聚焦處理包括：根據焦點檢測位置的位置和圖像捕獲光學系統的焦距校 正聚焦靈敏度，聚焦靈敏度是關于聚焦透鏡的沿光軸方向的移動量的焦點偏移量；和根據 圖像捕獲光學系統的焦點狀態與關于校正的聚焦靈敏度的信息計算聚焦透鏡的驅動量和 驅動方向。
[0019] 參照附圖閱讀示例性實施例的W下說明，本發明的其它特征和方面將變得清晰。
【附圖說明】
[0020] 圖1示出關于軸上主光線的化Wton公式。
[0021] 圖2示出關于軸外主光線的化Wton公式。
[0022] 圖3A示出作為本發明的數值例的廣角透鏡執行的縱線檢測中的、在圖像捕獲帖 的中屯、區域中檢測的散焦量與在其邊緣區域中檢測的散焦量的比率。
[0023] 圖3B示出作為本發明的數值例的廣角透鏡執行的縱線檢測中的、在圖像捕獲帖 的中屯、區域中檢測的散焦量與在其邊緣區域中檢測的散焦量的比率。
[0024] 圖4示出作為本發明的實施例1的圖像捕獲系統的構成。
[0025] 圖5示出實施例1中的圖像高度h與聚焦靈敏度SOi)之間的關系。
[0026] 圖6是示出本發明的實施例1的圖像捕獲系統中的AF處理的流程圖。
[0027] 圖7是示出作為本發明的實施例2的圖像捕獲系統中的AF處理的流程圖。
[0028] 圖8是示出作為本發明的實施例3的圖像捕獲系統中的AF處理的流程圖。
[0029] 圖9是示出作為本發明的實施例4的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0030] 圖10是示出作為本發明的實施例5的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0031] 圖11是示出作為本發明的實施例6的圖像捕獲裝置的操作的流程圖。
[0032] 圖12示出實施例4中的焦點檢測點的位置的例子。
[0033] 圖13是示出實施例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是實施例4、5和6中的圖像捕獲系統的框圖。
【具體實施方式】
[0037] W下參照附圖描述本發明的示例性實施例。
[0038] 首先，描述上述的相互不同的圖像高度之間的散焦量差。運里，在進行描述時，假 定上述的新型的照相機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在整 個圖像捕獲帖中（目P，從圖像捕獲帖的中屯、區域到邊緣區域）檢測圖像捕獲光學系統的散 焦量的情況。
[0039] 在圖像傳感器的整個成像表面上，布置多對焦點檢測像素，其接收來自圖像捕獲 光學系統的出射光瞳中的水平或垂直分割光瞳區域的光束（即，執行光瞳分割）W光電轉 換通過來自分割光瞳區域的光束形成的成對的光學圖像。各焦點檢測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，運使得能夠實現光瞳分割。
[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換通過具有像素的微透鏡形成的 成對的光學圖像的成對的光接收元件構成。
[0041] 此外，W下的描述不僅可被應用于后面描述的實施例，而且可被應用于能夠檢測 整個圖像捕獲帖或圖像捕獲帖的大部分中的散焦量的常規類型的照相機。
[0042] 圖1示出典型的圖像捕獲光學系統的成像狀態，其中，從作為圖像捕獲光學系統 的光軸上的物點的軸上物點0出射的軸上主光線Ll到達作為光軸上的像點的軸上像點I。 在圖I中，F代表圖像捕獲光學系統的前焦點，F'代表后焦點。而且，f代表圖像捕獲光學 系統的焦距。當X代表從前焦點F到物點O的距離且X'代表從后焦點F'到軸上像點I 的距離時，根據化Wton公式，由式（1)表達的關系成立：
[0043] XX'=-f2 (1)。
[0044] 當圖1所示的狀態中的軸上物點0在沿光軸的方向（W下，稱為"光軸方向"）上 移動距離AX時，軸上像點I因此沿光軸方向移動距離AX'。同樣，在運種情況下