專利名稱：焦點調(diào)節(jié)設備、攝像設備、可互換鏡頭、轉(zhuǎn)換系數(shù)校準方法和轉(zhuǎn)換系數(shù)校準程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字照相機和攝像機等用的焦點調(diào)節(jié)設備，涉及攝像設備、可互換鏡 頭、轉(zhuǎn)換系數(shù)校準方法，并且涉及轉(zhuǎn)換系數(shù)校準程序。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著焦點檢測裝置的性能提高，已經(jīng)提出了可以測量視野內(nèi)多個點處 的距離的、被稱為多點測距的多焦點檢測部件。另外，作為焦點檢測的方式，傳統(tǒng)上，相位差 AF是已知的。在通過使用相位差AF的原理執(zhí)行多點測距的焦點檢測部件中，獲取與所測量 的各個測距點相關(guān)聯(lián)的一對圖像信號，執(zhí)行相關(guān)計算，并且根據(jù)相位差計算散焦量。作為用于檢測照相機鏡頭的焦點狀態(tài)的一個方法，日本特開昭58-24105公開了 使用二維傳感器并利用光瞳分割方法來執(zhí)行焦點檢測的設備，其中，在二維傳感器的各像 素處形成有微型透鏡。日本特開昭58-24105的設備被構(gòu)造成，構(gòu)成傳感器的各個像素 的光電轉(zhuǎn)換單元被分割成多個，并且分割后的光電轉(zhuǎn)換單元從照相機鏡頭的光瞳的不同 區(qū)域接收光。另外，日本特開昭61-18911公開了在由于照相機鏡頭而發(fā)生所謂的“漸暈 (vignetting)”時執(zhí)行校正的焦點調(diào)節(jié)設備。在日本特開昭61-18911中，關(guān)聯(lián)并存儲鏡頭 的照度和漸暈狀態(tài)，并且校正根據(jù)拍攝時鏡頭的照度的狀態(tài)將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換 系數(shù)。此外，日本特開2004-1M93公開了校準將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)的焦點調(diào) 節(jié)設備。在日本特開2004-1M93中，在操作員拍攝照片之前，執(zhí)行校準操作，并且將該值存 儲在照相機中。在拍攝時，通過使用校準后的轉(zhuǎn)換系數(shù)將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量。此外，日本 特開2007-121896公開了在考慮到由于照相機鏡頭所引起的漸暈時、計算將模糊量轉(zhuǎn)換成 散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)的焦點調(diào)節(jié)設備。在日本特開2007-121896中，計算基于焦點檢測光學 系統(tǒng)的分布和照相機鏡頭系統(tǒng)的開口信息來將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。引文列表專利文獻日本特開昭58-24105日本特開昭61-18911日本特開 2004-12493日本特開 2007-121896然而，當操作員正在操作照相機時，對于給自動焦點檢測(以下稱為“AF”)的操作 帶來舒適感，除了 AF精度以外，AF速度也是重要的。為了提高AF速度，當在散焦狀態(tài)下進 行AF時，必須利用盡可能少的AF操作實現(xiàn)聚焦狀態(tài)。具體地，期望所檢測到的散焦量接近 于實際散焦量。因而，由于在日本特開昭58-24105所公開的所謂的“相位差AF”中、作為一 對圖像的模糊量來檢測散焦量，因此必須正確估計將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)。另 一方面，當從焦點檢測傳感器處遠離攝像光軸的點觀看時，由于照相機鏡頭而引起漸暈。當 可以正確評價由于照相機鏡頭所引起的漸暈時，不存在問題，但由于制造誤差或設備的松動等，不總是能夠正確估計漸暈。另外，在操作者在拍攝之前執(zhí)行校準操作的方法中，存在 在拍攝之前執(zhí)行校準操作對操作員施加極大負擔的問題。因而，存在當操作員沒有正確進 行校準操作時不能進行正確的AF操作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供以下一種設備該設備使得即使當由于光學系統(tǒng)而發(fā)生漸暈時，也能 夠在操作員并未特別知曉校準操作的情況下，進行將模糊量轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)的校 準。為了解決以上所述的問題，本發(fā)明的方面是一種焦點調(diào)節(jié)設備，其配置有光電轉(zhuǎn) 換單元，用于對至少一對光學圖像進行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出至少一對圖像信號；相位差檢測 單元，用于檢測所述光電轉(zhuǎn)換單元所輸出的所述一對圖像信號之間的相位差；轉(zhuǎn)換單元，用 于通過使用轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行將所述相位差檢測單元所檢測到的相位差轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換； 焦點移動單元，用于基于所述轉(zhuǎn)換單元進行轉(zhuǎn)換得出的散焦量移動焦點位置；以及校準單 元，用于根據(jù)在操作員拍攝被攝體時所述焦點移動單元移動焦點位置的結(jié)果，校準所述轉(zhuǎn) 換系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，可以在操作員并未特別知曉校準操作的情況下，執(zhí)行將模糊量轉(zhuǎn)換 成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)的校準。由此，可以實現(xiàn)AF速度的提高，并且可以提高可用性。通過 以下參考附圖對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的焦點調(diào)節(jié)設備的照相機的第一實施例的截面圖。圖2是第一實施例的照相機的與焦點調(diào)節(jié)有關(guān)的部分的功能框圖。圖3是示出攝像元件的一部分的平面圖。圖4是圖3所示的像素的截面圖，其中，所述像素包括具有在χ方向上被限制的開 口的像素和可以從整個光瞳區(qū)域接收光的像素。圖5A是示出圖3所示的像素A和B的截面與光瞳之間的關(guān)系的圖。圖5B是示出圖3所示的像素A和B的截面與光瞳之間的關(guān)系的圖。圖6A是示意性示出從攝像鏡頭5的光瞳160入射至像素A和像素B的光束的圖。圖6B是示意性示出從攝像鏡頭5的光瞳160入射至像素A和像素B的光束的圖。圖6C是示意性示出從攝像鏡頭5的光瞳160入射至像素A和像素B的光束的圖。圖6D是示意性示出從攝像鏡頭5的光瞳160入射至像素A和像素B的光束的圖。圖7是在與光瞳分割垂直的方向上對圖6B和6D所示的區(qū)域中的光束進行積分、 并且利用光瞳分割方向上的一維圖像來表示該光束的圖。圖8是示出本實施例的照相機的主流程的流程圖。圖9是示出焦點檢測子例程的流程圖。圖10是示出轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子例程的流程圖。圖11是用于解釋識別值的計算的圖。圖12是用于解釋圖10中的S211的效果的圖。圖13是示出攝像子例程的流程圖。
圖14是本發(fā)明的第二實施例的照相機的截面圖。圖15是焦點檢測光學系統(tǒng)的分解立體圖。圖16是第二實施例的照相機的與焦點調(diào)節(jié)有關(guān)的部分的功能框圖。圖17是第二實施例的焦點檢測操作的流程圖。
具體實施例以下將參考附圖來解釋用于實施本發(fā)明的實施例。注意，以下所示的各個附圖是 示意性附圖，并且為了便于理解，適當強調(diào)各個部分的大小和形狀。另外，以下解釋具有具 體的數(shù)值、形狀、材料和操作等。然而，可以適當修改這些。此外，在這些圖的一部分中，為 了明確各個圖之間的對應關(guān)系以便于理解，設置以下的XYZ垂直坐標系在該XYZ垂直坐標 系中，在沒有特別規(guī)定原點并且僅表示方向的情況下，照相機處于正位置時的向上方向是 +Y方向。這里，表述“正位置”表示當攝像鏡頭5的攝像光學系統(tǒng)的光軸(以下簡稱為“光 軸”)為水平、并且所拍攝圖像的長邊方向為水平時照相機的姿勢。以下，+Y方向向上，并 且+Z方向(即，光軸的朝向被攝體的方向)向前。實施例1圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的焦點調(diào)節(jié)設備的照相機的第一實施例的截面圖。圖 2是第一實施例的照相機的與焦點調(diào)節(jié)有關(guān)的部分的功能框圖。本實施例的照相機是通過 將取景器3、包括攝像元件10的照相機本體1和包括攝像光學系統(tǒng)L的攝像鏡頭5組合所 使用的可互換鏡頭型數(shù)字照相機。照相機本體1設置有取景器3、攝像元件10、顯示器11、 CPU 20、攝像元件控制電路21、存儲器電路22、接口電路23、圖像處理單元24、電觸點25和 反射鏡30。取景器3配置在照相機本體1的+Y側(cè)上，并且使得操作員能夠觀看反射鏡30所 反射的被攝體圖像。攝像元件由CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor，互補 金屬氧化物半導體)圖像傳感器或CDD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)圖像傳感 器等構(gòu)成。攝像元件10配置在照相機本體1的攝像鏡頭5的預期成像面處。以下將說明 攝像元件10的詳細內(nèi)容。顯示器11由IXD (液晶顯示器)面板等構(gòu)成，并且顯示所拍攝圖 像和諸如與攝像等有關(guān)的信息等的信息。另外，在實時取景模式下時，顯示器11顯示要拍 攝的區(qū)域的實時運動圖像。這里，術(shù)語“實時取景模式”表示攝像元件10拍攝來自攝像鏡 頭5的被攝體圖像、并且在顯示器11中實時顯示預覽用的低分辨率運動圖像的模式。在實 時預覽模式下，進行以下所述的攝像面中的相位差AF。CPU 20是執(zhí)行照相機本體的整體控制的控制單元。另外，CPU 20配置有相位差檢 測單元20a、轉(zhuǎn)換單元20b、焦點移動單元20c和校準單元20d。CPU 20還執(zhí)行攝像鏡頭5 的焦點狀態(tài)的計算、驅(qū)動命令和轉(zhuǎn)換系數(shù)的校準。相位差檢測單元20a檢測從攝像元件10 中包括的(以下要說明的)焦點檢測像素已經(jīng)獲得的一對圖像信號之間的相位差。轉(zhuǎn)換單 元20b通過使用以下所述的轉(zhuǎn)換系數(shù)，將相位差檢測單元20a已經(jīng)檢測到的相位差轉(zhuǎn)換成 散焦量。焦點移動單元20c指示鏡頭CPU 50，以使得基于通過轉(zhuǎn)換單元20b進行轉(zhuǎn)換所產(chǎn) 生的散焦量來移動焦點位置。校準單元20d在焦點移動單元20c移動焦點位置時，將預期 焦點位置的移動量和實際焦點位置的移動量進行比較，并且根據(jù)該比較結(jié)果來校準該轉(zhuǎn)換 系數(shù)。另外，校準單元20d將校準后的轉(zhuǎn)換系數(shù)發(fā)送至轉(zhuǎn)換單元20b，并且將校準后的轉(zhuǎn)換系數(shù)存儲在存儲器電路22中。執(zhí)行焦點狀態(tài)的計算、驅(qū)動命令和轉(zhuǎn)換系數(shù)的校準的部分構(gòu) 成本實施例的照相機中的焦點調(diào)節(jié)設備的主要結(jié)構(gòu)。以下將詳細解釋作為焦點調(diào)節(jié)設備的 該部分的操作。攝像元件控制電路21根據(jù)CPU 20的命令執(zhí)行攝像元件10的驅(qū)動控制。存儲器 電路22是存儲攝像元件10已經(jīng)拍攝到的圖像的存儲單元。另外，將攝像元件10的接收光 分布和以下所述的轉(zhuǎn)換系數(shù)存儲在存儲器電路22中。接口電路23將已經(jīng)經(jīng)過了圖像處理 單元M進行的圖像處理的圖像輸出至照相機外部。圖像處理單元M執(zhí)行攝像元件10已 經(jīng)拍攝到的圖像信號的圖像處理。使電觸點25接觸攝像鏡頭5的電觸點M，并且使用電觸 點25來供電和通信各種類型的信號。反射鏡30將來自攝像鏡頭5的拍攝光束朝向取景器 3反射。另外，反射鏡30在拍攝時或在實時取景模式時在+Y方向上退回，以使得來自攝像 鏡頭5的拍攝光束能夠到達攝像元件10。盡管沒有示出，但在反射鏡30的-Z側(cè)和攝像元 件10的+Z側(cè)之間設置快門。在拍攝時以及在實時取景模式時，該快門打開。攝像鏡頭5是從照相機本體1可自由拆卸的可互換鏡頭。攝像鏡頭5配備有攝像 光學系統(tǒng)L、鏡頭CPU 50、攝像鏡頭驅(qū)動機構(gòu)51、光圈驅(qū)動機構(gòu)52、光圈53和電觸點54。攝 像光學系統(tǒng)L在攝像元件10上形成所拍攝的被攝體的光學圖像。攝像光學系統(tǒng)L包括一 組透鏡，并且攝像鏡頭驅(qū)動機構(gòu)51驅(qū)動攝像光學系統(tǒng)L，以使得攝像元件10的攝像面附近 的焦點位置沿著Z方向移動。鏡頭CPU 50經(jīng)由電觸點25接收從照相機本體1的CPU 20 發(fā)送來的焦點調(diào)節(jié)信息，并且基于該焦點調(diào)節(jié)信息來驅(qū)動攝像鏡頭驅(qū)動機構(gòu)51。攝像鏡頭 驅(qū)動機構(gòu)51包括調(diào)焦馬達51a和將轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成直線運動的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)51b，并且 驅(qū)動攝像光學系統(tǒng)L中包括的調(diào)焦透鏡組。例如，可以使用組合了導螺桿和螺母的機構(gòu)、或 者組合了軛凸輪和凸輪從動輪的凸輪機構(gòu)等作為驅(qū)動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)51b。光圈驅(qū)動機構(gòu)52包 括驅(qū)動光圈53的機構(gòu)及其致動器，并且根據(jù)鏡頭CPU 50的命令來驅(qū)動光圈53。光圈53包 括例如配置在攝像鏡頭5的光瞳附近的虹彩光圈，并且通過光圈驅(qū)動機構(gòu)52使光圈53縮 小至預定光圈值。使電觸點討接觸照相機本體1的電觸點25，并且使用電觸點M來供電 和通信各種類型的信號。另外，圖1示出窗框53a和窗框53b。窗框53a是被設置成與光圈53相比、離攝 像元件10更近的(-Z側(cè)上的)窗框。窗框5 是被設置成與光圈53相比、離攝像元件10 更遠的(+Z側(cè)上的)窗框。這里，窗框是限定如下區(qū)域的遮光框，其中，在該區(qū)域中，由于保 持構(gòu)成攝像光學系統(tǒng)L的各個透鏡的保持框構(gòu)件因而被攝體光產(chǎn)生漸暈。此外，圖1示出 光線16 和165b、光線166a和166b以及光線167a和167b。光線16 和165b從攝像元 件10的中心指向光圈53。光線166a和166b從攝像元件上在Y方向上存在像高的點指向 光圈53。在入射至攝像元件上在Y方向上存在像高的點的光束中，由窗框限定光線167a和 167b。在圖1所示的實施例的例子中，由于窗框53a和53b，因而在攝像元件10的中心處， 光線未產(chǎn)生漸暈。然而，在像高高的位置處，由于與指向光圈53的光線相比、窗框53a和 53b向內(nèi)側(cè)延伸地更多，因此窗框53a和53b的頂部和底部處的光線可能產(chǎn)生漸暈。在圖1 的例子中，窗框53a限制+Y方向上的光線，并且窗框53b限定-Y方向上的光線。以下將解 釋漸暈的影響。圖3是示出攝像元件的一部分的平面圖。攝像元件10包括排列的多個像素。這 些像素各自執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且整體用作輸出圖像形成數(shù)據(jù)和焦點檢測用的一對圖像信號的光電轉(zhuǎn)換單元。在圖3中，字母“R”、“B”和“G”表示各像素的濾色器的顏色。利用字符 “R”標記的像素表示透射光的紅色成分的像素，利用字符“G”標記的像素表示透射光的綠色 成分的像素，并且利用字符“B”標記的像素表示透射光的藍色成分的像素。在圖3中，利用 陰影圖案表示這些顏色“R”、“B”和“G”。另外，“R”、“B”和“G”各自根據(jù)所謂的“拜爾陣列 (Bayer array)”配置。由于濾色器的排列是拜爾陣列，因此一個像元單元由一個“R”像素 和一個“B”像素以及兩個“G”像素構(gòu)成。然而，在本實施例的攝像元件10中，將“R”像素 和“B”像素的位置的一部分分配至接收已經(jīng)透過攝像鏡頭5的光瞳區(qū)域的一部分的光束的 焦點檢測像素。在圖3中，標記為“A”和“B”的像素(以下稱為“像素A”和“像素B”)是 用于檢測攝像鏡頭5的焦點狀態(tài)的像素，并且利用電極131限制X方向(圖3的橫向方向) 上的開口。另外，已經(jīng)通過光瞳中的不同分區(qū)的光線在以下將說明的像素A和像素B處成 像。在本實施例中，可以通過設置作為焦點檢測像素的像素A和像素B來進行攝像面 處的相位差AF。表述“攝像面處的相位差AF”表示如下AF操作與拍攝被攝體圖像的攝像 元件10協(xié)作進行傳統(tǒng)的相位差AF所需的相位差檢測傳感器的功能。如圖3所示，在本實 施例中，像素A和像素B是相鄰像素，并且二者之間的距離盡可能短。該配置使像素A和像 素B將被暴露至不同的圖案的可能性最小。由此減小焦點檢測誤差。另外，邊界位置在奇 數(shù)線和偶數(shù)線中對準，并且像素A和像素B的位置在奇數(shù)線和偶數(shù)線中相反。因而，即使在 被攝體的邊緣部位于像素A和像素B之間的邊界部處的情況下，在像素A和像素B這兩者 中也同時發(fā)生從像素A和像素B獲得的圖像的相位偏移。此外，偏移量均勻并且存在于相 反方向上。因而，在本實施例中，通過使用在與光瞳分割方向垂直的方向上相鄰的至少兩組 線而執(zhí)行相關(guān)計算，來彼此消除焦點檢測誤差。因而，在本實施例中，使圖像的對數(shù)總是偶 數(shù)。由此可以減小焦點檢測誤差。圖4是具有在X方向上被限制的開口的像素和可以從整個光瞳區(qū)域接收光的像素 的截面圖，其中，在圖3中示出像素A和像素B。圖4中右側(cè)的像素可以從攝像鏡頭5的整 個光瞳區(qū)域接收光，并且由于在X方向上限制開口，因此圖4中左側(cè)的像素可以從攝像鏡頭 5的光瞳區(qū)域的一部分接收光束。以下將參考圖5A和5B來解釋此。在攝像元件10中，以 嵌入硅基板110中的方式形成光電轉(zhuǎn)換部111。將光電轉(zhuǎn)換部111所生成的信號電荷經(jīng)由 浮動擴散部(未示出)、第一電極131和第二電極132輸出至外部。在光電轉(zhuǎn)換層111和第 一電極131之間形成層間絕緣膜121，并且在第一電極131和第二電極132之間形成層間 絕緣膜122。另外，在第二電極132的光入射側(cè)上形成層間絕緣膜123。此外，形成鈍化膜 140和平坦化層150。在平坦化層150的光入射側(cè)處形成濾色層151、平坦化層152和微型 透鏡153。這里，對微型透鏡153的倍率進行設置，以使得攝像鏡頭5的光瞳和光電轉(zhuǎn)換部 111大致共軛。另外，在位于攝像元件10的中心的像素處，微型透鏡153被配置在該像素的 中心，并且在位于周邊的像素處，微型透鏡153被配置成朝向攝像鏡頭5的光軸側(cè)偏移。已 經(jīng)通過攝像鏡頭5的被攝體光聚光于攝像元件10附近。此外，已經(jīng)到達攝像元件10的各 個像素的光被微型透鏡153折射，并且聚光于光電轉(zhuǎn)換部111上。在該圖右側(cè)的正常攝像 所使用的像素處，對第一電極131和第二電極132進行配置，以使得入射光未被遮蔽。另一 方面，在該圖左側(cè)的執(zhí)行攝像鏡頭5的焦點檢測的像素處，按覆蓋光電轉(zhuǎn)換部111的方式形 成第一電極131的一部分。結(jié)果，在圖中左側(cè)的焦點檢測像素處，可以接收到通過攝像鏡頭5的光瞳的一部分的光束。另外，為了防止由于第一電極131遮蔽入射光束的一部分、因而 光電轉(zhuǎn)換部111的輸出衰減，由不吸收光并且透射率高的樹脂形成焦點檢測像素的濾色層 154。圖5A和5B是示出圖3所示的像素A和像素B的截面與光瞳之間的關(guān)系的圖。圖 5A是用于解釋通過光瞳區(qū)域161a的光束的光路的圖，并且圖5B是用于解釋通過光瞳區(qū)域 161b的光束的光路的圖。在圖5A和5B中，左側(cè)的像素與圖3中的像素A相對應，并且該 圖中右側(cè)的像素與圖3中的像素B相對應。在圖5A和5B中，示意性示出攝像鏡頭5的光 瞳160，并且光電轉(zhuǎn)換部Illa和Illb分別與像素A和像素B相對應。如圖5A和5B所示， 像素A的開口和像素B的開口被設置成相對于微型透鏡153的光軸具有不同的偏心距。因 而，通過圖5A所示的光瞳區(qū)域161a的光束到達像素A的光電轉(zhuǎn)換部111a，但未到達像素B 的光電轉(zhuǎn)換部111b。另一方面，通過圖5B所示的光瞳區(qū)域161b的光束到達像素B的光電 轉(zhuǎn)換部111b，但未到達像素A的光電轉(zhuǎn)換部111a。這里，在圖3所示的、使得能夠獲得已經(jīng) 通過攝像鏡頭5的光瞳的一部分區(qū)域的光束的光瞳分割單元中，將示出以上所述的兩個區(qū) 域的相對位置的方向(在本實施例中，X軸方向)定義為光瞳分割方向。另外，在與光軸正 交的平面中，將與光瞳分割方向垂直的方向(在本發(fā)明中，Y軸方向)定義為與光瞳分割垂 直的方向。另外，已經(jīng)解釋了第一實施例的攝像元件10僅包括具有作為X軸方向的光瞳分 割方向的像素，但還可以使用攝像元件10具有光瞳分割方向與該方向垂直(即，Y軸方向) 的重疊像素的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，由于已將這些方向定義為光瞳分割方向和與光瞳分割垂 直的方向，因此如果多加注意，則可以將這些方向容易地應用于光瞳分割方向位于Y軸方 向上的焦點檢測像素。圖6A 6D是示意性示出從攝像鏡頭5的光瞳160入射至像素A和像素B的光束 的圖。圖6A示出攝像元件10的中央附近、光束入射至像素A和像素B的區(qū)域與光瞳之間 的關(guān)系。圖6B示出攝像元件10的中央附近、光束入射至像素A和像素B的區(qū)域被窗框等 切割時的外觀。圖6C示出在X方向上像高高的位置處、光束入射至像素A和像素B的區(qū)域 與光瞳之間的關(guān)系。圖6D示出在X方向上像高高的位置處、光束入射至像素A和像素B的 區(qū)域被窗框等切割時的外觀。在圖6A 6D中，將與光瞳區(qū)域的附圖標記相同的附圖標記 (161a)附加至已經(jīng)通過光瞳區(qū)域161a并且入射至像素A的光束的區(qū)域，并且將與光瞳區(qū)域 的附圖標記相同的附圖標記(161b)附加至已經(jīng)通過光瞳區(qū)域161b并且入射至像素A的光 束的區(qū)域。另外，利用交叉影線密度表示入射率。大量光入射至影線密的區(qū)域，并且僅少量 光入射至影線疏的區(qū)域。依賴于光瞳的區(qū)域的入射率之間的差異的原因包括微型透鏡的像 差、光學倍率的組合誤差和光的衍射等。另外，按在入射光束的區(qū)域中重疊的方式示出光圈 53所限定的框161、窗框53a所限定的框16 和窗框5 所限定的框164b。此外，將不存 在漸暈的161a和161b的加權(quán)中心(在下文，光量分布的加權(quán)中心)分別表示為165a0和 165b0o將圖6B所示的狀態(tài)下的161a和161b的加權(quán)中心分別表示為16 1和16 1。 將圖6D所示的狀態(tài)下的161a和161b的加權(quán)中心分別表示為165a2和16恥2。如圖6A所 示，如果不存在漸暈，則光束已經(jīng)通過光瞳區(qū)域161a和光瞳區(qū)域161b、并且分別入射至像 素A和像素B的區(qū)域還存在于攝像鏡頭5的框(光瞳)161外部。然而，實際上，漸暈是因 光圈53所限定的框161、窗框53a所限定的框16 和窗框5 所限定的框164b所產(chǎn)生的。 因而，如圖6B所示，被框161切斷的范圍中的光到達攝像元件10。然后，如圖6B所示，入射至像素A的光束的區(qū)域161a的加權(quán)中心165al和入射至像素B的光束的區(qū)域161b的加權(quán) 中心16 1由于漸暈而移動。如圖6A和6B所示，當從攝像元件10的中心觀看時，由于與 光圈53所限定的框161相比、框16 和框164b更靠外側(cè)，因此沒有限制入射至像素A和 像素B的光量。窗框53a限定框16 ，并且窗框53b限定框164b。另一方面，如圖6C和6D 所示，當從像高高的位置觀看時，將窗框53a和5 投影到光瞳面上的框16 和164b根據(jù) 像高而偏心。在圖6C中，由于從+X方向上的位置觀看，因此離攝像元件10近的窗框53a的 框16 在+X方向上偏心，并且離攝像元件10遠的窗框5 的框164b在-X方向上偏心。 結(jié)果，出現(xiàn)與光圈53所限定的框161相比、向內(nèi)延伸地更多的區(qū)域。在這里所示的例子中，如圖6D所示，光圈53以及窗框53a和5 各自的框161、 164a和164b提取光束入射至像素A的區(qū)域161a和光束入射至像素B的區(qū)域161b。如圖 6D所示，這里，光束入射至像素A的區(qū)域161a的加權(quán)中心165a2和光束入射至像素B的區(qū) 域161b的加權(quán)中心16恥2由于漸暈而移動。另外，分別入射至像素A和像素B的光量由于 漸暈而不同。因而，為了正確執(zhí)行焦點檢測，優(yōu)選補償由于漸暈引起的入射光的加權(quán)中心的 移動。如以上參考圖6A 6D所述，入射至像素A的光束的區(qū)域161a的加權(quán)中心和入射至 像素B的光束的區(qū)域161b的加權(quán)中心由于像高所確定的漸暈的狀態(tài)而以復雜方式變化。另 外，由于攝像鏡頭5是可拆卸的，因此本實施例所示的照相機本體1可以使用各種可互換鏡 頭，并且可以使用各種攝像光學系統(tǒng)。在這種情況下，在具有復雜的光學系統(tǒng)的攝像鏡頭5 中，難以通過預測以上所述的漸暈來找到圖像的加權(quán)中心。圖7是通過在與光瞳分割垂直的方向上進行積分之后、使用光瞳分割方向上的一 維圖像來表示圖6A和6B所示的區(qū)域中的光束的圖。圖7與由焦點檢測像素組(圖3中的 第一線和第二線等)所生成的線像分布圖相對應。在圖7中，曲線16 1示出圖6B中像 素A的線像分布，曲線162b 1示出圖6B中像素B的線像分布，曲線162a2示出圖6D中像 素A的線像分布，曲線162 表示圖6D中像素B的線像分布。另外，在圖7中，點165al示 出曲線162al的加權(quán)中心，點165a2示出曲線162a2的加權(quán)中心，點165b 1示出曲線162b 1的加權(quán)中心，并且點165 示出曲線16沘2的加權(quán)中心。如通過圖7可以理解，由于像素 A和像素B的入射角特性不同，因此在散焦期間，在像素A的圖像和像素B的圖像中產(chǎn)生光 瞳分割方向上的模糊。可以由加權(quán)中心之間的距離來表現(xiàn)(與由從像素A和像素B獲得的 信號所示的線像分布中的相位差相對應的)相對于單位散焦量的模糊量。根據(jù)加權(quán)中心之 間的距離來計算用于將模糊量(或相位差)轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后將轉(zhuǎn)換系數(shù)存 儲在存儲器電路22中以供以下所述的焦點檢測操作使用。當然，當不能正確計算加權(quán)中心 之間的距離時，將計算出不正確的轉(zhuǎn)換系數(shù)。因而，在本實施例中，根據(jù)用戶的正常拍攝操 作自動進行以下將說明的轉(zhuǎn)換系數(shù)的補償。接著，參考圖8至圖13，將解釋本實施例的照相機的焦點調(diào)節(jié)和攝像操作。圖8是 示出本實施例的照相機的主流程的流程圖。在步驟101(在下文，由“S”表示術(shù)語“步驟”) 中，操作員使照相機1的電源開關(guān)為ON (接通)。在S102中，CPU 20確認照相機中的各個致 動器和攝像元件10的操作，初始化存儲器內(nèi)容和所執(zhí)行的程序，并且執(zhí)行攝像準備動作。 在S103中，判斷是否正在執(zhí)行攝像面處的相位差AF(以下稱為“攝像面AF”)作為聚焦操 作。注意，基于諸如使AF開始按鈕(未示出)等為ON等的操作員的命令來執(zhí)行是否正在 進行聚焦操作的判斷。在S104中，由于正在執(zhí)行攝像面AF，因此執(zhí)行鏡鎖定操作和快門打
10開操作。在S105中，開始攝像元件的攝像操作，并且輸出預覽用的低分辨率運動圖像。在 S107中，在照相機的背面設置的顯示器11中顯示已經(jīng)讀出的運動圖像，并且操作員通過觀 看該預覽圖像確定拍攝時的構(gòu)圖。在S109中，開始預覽運動圖像中的面部識別。在Slll 中，判斷是否已經(jīng)檢測到面部。在視野中已經(jīng)識別出存在面部的情況下，處理從Slll進入 S113，并且將焦點調(diào)節(jié)模式設置為面部AF模式。這里，術(shù)語“面部AF模式”表示將焦點與 視野中的面部對準的AF模式。另一方面，在視野中不存在面部的情況下，處理從Slll進入 S115，并且將焦點調(diào)節(jié)模式設置為多點AF模式。這里，術(shù)語“多點AF模式”表示以下的模式將視野分割成例如3X5 = 15個部分， 針對各個分割區(qū)域進行焦點檢測，根據(jù)焦點檢測結(jié)果和被攝體的亮度信息推斷主被攝體， 并且對該區(qū)域執(zhí)行聚焦。在S113或S115中，當判斷為操作處于AF模式時，在S117中確定 焦點檢測區(qū)域。在S121中，判斷是否已經(jīng)使拍攝準備開關(guān)為ON。如果未使拍攝準備開關(guān)為 0N，則處理返回至S105，并且通過攝像元件驅(qū)動重復執(zhí)行S117的焦點檢測區(qū)域的確定。在 S121中，當使拍攝準備開關(guān)為ON時，處理進入S123，并且在復位作為用于學習轉(zhuǎn)換系數(shù)的 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換系數(shù)學習值之后，處理進入S131，并且執(zhí)行焦點檢測子例程(圖9)。圖9是示出焦點檢測子例程的流程圖。主要由CPU 20的相位差檢測單元20a和 轉(zhuǎn)換單元20b來執(zhí)行該焦點檢測子例程。當處理從S131的主例程跳至該子例程時，在S 133中，從在主例程的S117中已經(jīng)確定的焦點檢測區(qū)域中包括的焦點檢測像素讀出相位差 檢測所使用的圖像信號。在S135中，執(zhí)行作為丟失像素的焦點檢測像素的處理。例如，可 以基于相鄰像素的值對丟失像素的值進行插值。在S137中，提取基于在S135中進行了補 償?shù)男盘柕?、要進行相關(guān)計算的一對圖像。在S139中，執(zhí)行所獲得的兩個圖像信號的相關(guān) 計算，并且計算這兩個圖像信號之間的相對位置偏移量(即，相位差)。在S141中，判斷相 關(guān)計算的可靠性。這里，術(shù)語“可靠性”表示這兩個圖像之間的一致度，并且當這兩個圖像 之間的一致度高時，通常焦點檢測結(jié)果的可靠性高。因而，當已經(jīng)選擇了多個焦點檢測區(qū)域 時，優(yōu)選使用可靠性高的信息。在S143中，基于可靠性高的檢測結(jié)果和轉(zhuǎn)換系數(shù)來計算散 焦量。然后，在S145中，處理進入轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子例程(圖10)。以這種方式，在本實施例 中，根據(jù)在操作員拍攝被攝體時執(zhí)行的聚焦操作期間、焦點位置的移動結(jié)果來校準轉(zhuǎn)換系 數(shù)。圖10是示出轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子例程的流程圖。當處理從圖9中的焦點檢測子例程 跳至轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子例程的S201時，基于通過焦點檢測子例程已經(jīng)得出的可靠性來判斷 是否可以更新當前的學習值。當可靠性低時，轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子例程在不更新學習值的情況 下終止，并且處理進入S231。當可靠性高時，通過進入S203并且累積學習值來執(zhí)行學習。 在這方面，術(shù)語“學習值”表示當前焦點偏移量以及透鏡驅(qū)動量(或由于驅(qū)動透鏡而已經(jīng)移 動了的焦點位置的移動量)，其中，已經(jīng)將透鏡移動了該透鏡驅(qū)動量以在進行前一焦點檢測 和進行當前焦點檢測之間進行聚焦操作。然而，當在步驟S123中執(zhí)行復位之后不存在學習 值時(即，當首次執(zhí)行焦點檢測時)，僅保存當前焦點偏移量。另外，當已經(jīng)充分累積了學習 值時，刪除最早的數(shù)據(jù)，并且在向包含較早的數(shù)據(jù)的一側(cè)順次移動剩余數(shù)據(jù)之后，累積新的 數(shù)據(jù)(即，執(zhí)行所謂的FIFO(先進先出)處理)。由此，累積最新的數(shù)據(jù)作為學習數(shù)據(jù)。注 意，在本實施例中，可以通過基于由來自焦點移動單元20c的命令所驅(qū)動的AF馬達(未示 出)的轉(zhuǎn)動量進行轉(zhuǎn)換來獲得透鏡驅(qū)動量。然而，還可以使用諸如保持調(diào)焦透鏡的框等的、在聚焦操作期間實際移動的構(gòu)件的移動量。另外，還可以使用焦點移動單元20c所指定的 透鏡驅(qū)動量本身。在S205中，判斷是否存在充分累積的學習值。在本實施例中，當已經(jīng)驅(qū) 動了幾次透鏡并且已經(jīng)得到兩個透鏡驅(qū)動量和三個焦點偏移量時，判斷為存在充分的學習 值，并且例程進入S209。當數(shù)據(jù)不充分時，處理進入S231，在S231中，終止轉(zhuǎn)換系數(shù)學習子 例程。在S209中，計算兩個識別值。圖11是用于解釋識別值的計算的圖。在圖11中，橫軸是實際散焦量，并且是未知 的值?？v軸是通過焦點檢測子例程已經(jīng)計算出的散焦量(以下稱為“檢測到的散焦量”)， 并且是已知的值。這里，通過以下等式(1)給出該檢測到的散焦量。
權(quán)利要求
1 一種焦點調(diào)節(jié)設備，包括光電轉(zhuǎn)換單元，用于對至少一對光學圖像進行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出至少一對圖像信號；相位差檢測單元，用于檢測所述光電轉(zhuǎn)換單元所輸出的所述一對圖像信號之間的相位差；轉(zhuǎn)換單元，用于通過使用轉(zhuǎn)換系數(shù)，將所述相位差檢測單元所檢測到的相位差轉(zhuǎn)換成散焦量；焦點移動單元，用于基于所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換得到的散焦量來移動焦點位置；以及 校準單元，用于根據(jù)在操作員拍攝被攝體時所述焦點移動單元移動焦點位置的結(jié)果， 來校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元基于在根據(jù)操作 員的命令所執(zhí)行的聚焦操作期間的焦點位置的移動結(jié)果，來校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，通過將所述焦點位置移動單元 預期的焦點位置的移動量與焦點位置實際移動的焦點位置的移動量進行比較，來校準所述 轉(zhuǎn)換系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元基于在焦點移動 時實際移動的構(gòu)件的移動量，獲得所述焦點移動單元預期的焦點位置的移動量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元將校準后的轉(zhuǎn)換 系數(shù)存儲在所述焦點調(diào)節(jié)設備中設置的存儲單元中或者存儲在所述焦點調(diào)節(jié)設備外部設 置的存儲單元中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元根據(jù)所述一對光 學圖像之間的一致度，來改變用于校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元根據(jù)由所述焦點 移動單元進行的焦點位置的移動量，來校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元根據(jù)所述相位差 檢測單元所檢測到的所述一對圖像信號之間的相位差，來改變用于校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)的操 作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元在將基于所述焦 點移動單元移動焦點位置的結(jié)果而得出的校準量乘以確定為0 1的數(shù)值的系數(shù)之后，校 準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備，其特征在于，所述校準單元在基于所述焦 點移動單元移動焦點位置的結(jié)果而得出的校準值不超過預定值的范圍內(nèi)，校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
11.一種攝像設備，其配置有根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備、以及設置在所述焦 點調(diào)節(jié)設備對準焦點的位置處的攝像元件。
12.—種可互換鏡頭，其包括攝像光學系統(tǒng)，并且能夠從攝像設備自由拆卸，所述可互 換鏡頭包括存儲單元，用于存儲由根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦點調(diào)節(jié)設備校準后的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
13.一種轉(zhuǎn)換系數(shù)校準方法，包括以下步驟對至少一對光學圖像進行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出至少一對圖像信號；檢測所述一對圖像信號之間的相位差；通過使用轉(zhuǎn)換系數(shù)，將所述相位差轉(zhuǎn)換成散焦量；基于轉(zhuǎn)換得到的散焦量來移動焦點位置；以及根據(jù)移動焦點位置的結(jié)果來校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
14. 一種轉(zhuǎn)換系數(shù)校準程序，其使配置有用于對至少一對光學圖像進行光電轉(zhuǎn)換并輸 出至少一對圖像信號的光電轉(zhuǎn)換單元的焦點調(diào)節(jié)設備的計算機用作為相位差檢測單元，用于檢測所述光電轉(zhuǎn)換單元所輸出的所述一對圖像信號之間的相位差；轉(zhuǎn)換單元，用于通過使用轉(zhuǎn)換系數(shù)，將所述相位差檢測單元所檢測到的相位差轉(zhuǎn)換成散焦量；焦點移動單元，用于基于所述轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換得到的散焦量來移動焦點位置；以及 校準單元，用于根據(jù)所述焦點移動單元移動焦點位置的結(jié)果，來校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
全文摘要
一種焦點調(diào)節(jié)設備，包括光電轉(zhuǎn)換單元，用于對至少一對光學信號進行光電轉(zhuǎn)換，并且輸出至少一對圖像信號；相位差檢測單元，用于檢測所述光電轉(zhuǎn)換單元所輸出的所述一對圖像信號之間的相位差；轉(zhuǎn)換單元，用于通過使用轉(zhuǎn)換系數(shù)執(zhí)行用于將所述相位差檢測單元所檢測到的相位差轉(zhuǎn)換成散焦量的轉(zhuǎn)換；焦點移動單元，用于基于所述轉(zhuǎn)換單元進行轉(zhuǎn)換得出的散焦量來移動焦點位置；以及校準單元，用于根據(jù)當操作員拍攝被攝體時所述焦點移動單元移動焦點位置的結(jié)果，校準所述轉(zhuǎn)換系數(shù)。
文檔編號H04N5/232GK102089696SQ20098012727
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者木村正史 申請人:佳能株式會社