图像获取设备的制作方法

专利名称：图像获取设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有光学取景器功能和电子取景器功能的图像获取设备。
背景技术：
通常，单镜头反射数字摄像机的使用者使用光学取景器，以监视拍摄 物体。但是， 一些单镜头反射数字摄像机具有以移动方式将物体显示在监
视器上的电子取景器功能(例如参见日本未审査专利申请公布No. 2006-251065)。
日本未审査专利申请公布No. 2006-251065描述了如下的技术。在使 用者在反射镜处于升起位置的情况下利用电子取景器(电子取景器模式) 安排拍摄时，采用对比检测方法执行自动对焦(AF)控制，而在使用者在 反射镜处于放下位置的情况下利用光学取景器(光学取景器模式)安排拍 摄时，采用相差检测方法执行AF控制。
一般来说，在反射镜处于放下位置的情况下采用相差检测方法的AF 控制中，使用包含诸如线传感器的曝光计量传感器的相差AF模块。然 而，理论上，相差AF模块难以支持大量的AF区域。相反，利用对比检 测方法的AF控制可以在成像表面中设置大量的AF区域。

发明内容
因此，在日本未审查专利申请公布No. 2006-2510651中描述的技术 中，如果在电子取景器模式中拍摄安排期间用于对焦的AF区域(此后也 称为"AF目标区域")被确定之后，取景器模式被从电子取景器模式改 变到光学取景器模式，则用于利用相差检测方法的AF控制的AF区域可 能不在AF目标区域中。在这种情况下，使用者再次调整视角，因此操作 变得麻烦。因此，本发明提供一种图像获取设备，其不会使得使用者在使用电子
取景器模式之后执行利用相差检测方法的AF控制时，不得不再次调整视角。
根据本发明的一个实施方式，图像获取设备包括图像感测装置，其 被配置来接收对象光并产生与对象图像相关的图像信号；相差检测单元， 其被配置来利用测距传感器接收所述对象光并产生相差检测信号；第一对 焦装置，用于基于所述相差检测信号执行第一对焦操作；以及显示控制装 置，用于在所述对象图像被实际记录之前，基于由所述图像感测装置顺序 地产生的多个图像信号显示预览图像。所述显示控制装置将利用所述测距 传感器对其执行所述相差检测的第一区域与所述预览图像组合，并且显示 经组合的图像。
根据本发明的另一个实施方式，图像获取设备包括图像感测装置，
其被配置来接收从成像光学系统入射的对象光并产生与对象图像相关的图
像信号；反射镜单元，其布置在所述对象光的光轴上，所述反射镜单元改 变所述对象光的光路；相差检测单元，其被配置来利用测距传感器接收由 所述反射镜单元改变光路的所述对象光，并产生相差检测信号；第一对焦 装置，用于基于所述相差检测信号执行第一对焦操作；反射镜控制装置， 用于移动所述反射镜单元使其远离所述光路；以及显示控制装置，用于在 所述反射镜单元被移动得远离所述光路的情况下、图像被实际记录之前， 基于由所述图像感测装置顺序地产生的多个图像信号显示预览图像。在所 述预览图像被显示时，所述显示控制装置显示利用所述测距传感器对其执 行所述相差检测的第一区域。
根据本发明的实施方式，被利用测距传感器执行了相差检测的第一区 域被与预览图像组合，并且被显示。因此，当基于由测距传感器产生的相 差检测信号执行第一对焦操作时，不必重新对准视角。


图1示出了根据本发明第一实施方式的图像获取设备的示例性外部结
构；图2示出了根据本发明第一实施方式的图像获取设备的示例性外部结
构；
图3是图像获取设备的纵向剖视图4是图像获取设备的纵向剖视图5是图像获取设备的示例性电学构造的框图6示出了图像感测装置的示例性构造；
图7示出了图像感测装置的示例性构造；
图8是示出了利用AF线的相差AF的原理的视图； 图9示出了从图像获取镜头的出瞳入射的光线与图像感测装置的AF 像素之间的关系；
图IO示出了 AF线的像素输出；
图11示出了像素输出的偏移量和散焦量；
图12是图像获取设备的示例性图像获取操作的流程图13是图12的流程图的继续；
图14示出了 LCD上的AF区域的显示的实例；
图15示出了 LCD上的AF区域的显示的实例；
图16是根据本发明第二实施方式的图像获取设备的示例性电学构造 的框图17示出了 LCD上的AF区域的显示的实例； 图18示出了用于在LCD上显示AF区域的方法。
具体实施例方式
第一实施方式
图像获取设备1A的外部结构
图1和2示出了根据本发明第一实施方式的图像获取设备1A的示例 性外部结构。更具体地，图1和2分别是图像获取设备1A的正视图和后 视图。
例如，图像获取设备1A具有单镜头反射数字静态摄像机的构造。图像获取设备1A包括摄像机主体10和以可拆卸方式装载在摄像机主体10 上的可更换镜头2。
更具体地，如图1所示，摄像机主体10的前表面包括在前表面的
基本中心处、可更换镜头2被安装到其上的安装单元301、布置在安装单 元301的右侧的镜头释放按钮302、允许使用者可以握持摄像机主体10的 抓握单元303、布置在摄像机主体10的左上表面上的模式设置转盘305、 布置在摄像机主体10的右上表面上的控制值设置转盘306以及布置在抓 握单元303的顶表面上的快门按钮307。
可更换镜头2充当接收从拍摄对象输出的光(对象光)的镜头窗口， 还充当将对象光引导到布置在摄像机主体10内部的图像感测装置101的 成像光学系统。
更具体地，可更换镜头2包括具有多个沿光轴LT沿直线布置的镜头 的镜头单元21 (参考图5)。镜头单元21包括用于控制焦点的对焦镜头 211 (参考图5)和用于不同的放大比的变焦镜头212 (参考图5)。对焦 镜头211和变焦镜头212被沿光轴LT (参考图3)驱动，从而分别完成对 焦控制和不同放大比。可更换镜头2还包括操作环，所述操作环布置在外 周表面上的适当位置上，从而可沿镜筒的外周表面旋转。通过手动操作或 自动操作，变焦镜头212沿光轴方向移动与操作环的旋转方向和旋转量相 对应的距离。因此，变焦比(放大比)可以根据变焦镜头212移动到的位 置来确定。
安装单元301包含连接器Ec (参见图5)和联接器75 (参见图5)， 连接器Ec用于将摄像机主体10电连接到安装好的可更换镜头2，联接器 75用于将摄像机主体10机械连接到可更换镜头2。
镜头释放按钮302被按压，以卸下安装在安装部分301上的可更换镜 头2。
抓握单元303用于由拍摄者(使用者)在拍摄图像时握持图像获取设 备1A。在抓握单元303的表面上形成不规则处，以与使用者的手指贴切 地配合。此外，电池容器和卡容器(都没有示出)被设置在抓握单元303 的内部。电池容器可以容纳充当图像获取设备1A的电源的电池69B (参考图5)。卡容器可以以可拆卸方式保持存储拍摄图像的图像数据的存储 卡67。抓握单元303可以包含抓握传感器，以便检测使用者是否抓握了抓 握单元303。
模式设置转盘305和控制值设置转盘306是具有基本盘状的构件。模 式设置转盘305和控制值设置转盘306中的每一个可在基本平行于摄像机 主体10的顶表面的平面中旋转。模式设置转盘305可用于选择图像获取 设备1A的各种模式(例如，拍摄模式、再现模式和通信模式)中的一 种。子拍摄模式的实例包括肖像模式、风景模式以及全自动拍摄模式。在 再现模式中，拍摄图像被再现。在通信模式中，与外部设备通信数据。与 之不同的是，控制值设置转盘306用于设置图像获取设备1A的各种功能 的控制值。
快门按钮307是允许使用者将按钮向下按压一半并进一步将按钮向下 完全按压的按压按钮。在拍摄模式中，当快门按钮307被半按压时 (Sl)，用于获取对象的静态图像的准备操作(例如，设置曝光控制值和 控制对焦)被执行。当快门按钮307被全按压时(S2)，图像获取操作被 执行。在图像获取操作中，图像感测装置101 (参考图3)被暴露于成像 光。随后，对通过曝光获得的图像信号应用预定的图像处理，并且将图像 信号存储在例如存储卡中。
如图2所示，摄像机主体10在其后表面上包含如下内容液晶显示 器(LCD) 311，其充当显示单元；取景器窗口 316，其布置在LCD 311 的上侧；眼罩321，其围绕取景器窗口316;主开关317，其布置在取景器 窗口 316的左侧；曝光校正按钮323和AE锁定按钮324，其布置在取景 器窗口 316的右侧；以及闪光单元318和连接端子单元319，其布置在取 景器窗口 316的上侧。此外，摄像机主体10在其后表面上包含如下内 容设置按钮组312，其布置在LCD 311的左侧；方向箭头盘314，其布 置在LCD311的右侧；按钮315，其布置在方向箭头盘314的中央；以及 显示切换开关85，其布置在方向箭头盘314的右下方。
LCD 311包括能够显示图像的彩色液晶面板。LCD 311再现和显示由 图像感测装置101 (参考图3)获取的图像或被记录的图像。此外，LCD311显示用于设置图像获取设备1A的功能和模式的屏幕。可以使用有机电 致发光(EL)显示器或等离子体显示器来代替LCD311。
取景器窗口 (目镜窗口) 316形成光学取景器(OVF)。经过可更换 镜头2的光(对象光)被引导到取景器窗口 316，以形成对象图像。使用 者通过取景器窗口 316査看图像，可以监视将由图像感测装置101实际获 取的对象图像。
主开关317是可沿水平方向滑动的两触点滑动开关。当主开关317被 设置到左侧时，图像获取设备1A通电。相反，当主开关317被设置到右 侧时，图像获取设备1A被断电。
闪光单元318充当弹出式内置闪光单元。当外部闪光单元被安装在摄 像机主体IO上时，利用连接端子单元319连接外部闪光单元。
眼罩321是U形遮光构件，其阻挡外部光通过取景器窗口 316进入摄 像机主体10。
曝光校正按钮323用于手动控制曝光值(光圈值或快门速度值)。AE 锁定按钮324用于固定曝光值。
设置按钮组312包括用于控制图像获取设备1A的各种功能的按钮。 设置按钮组312中的按钮的实例包括用于例如在LCD 311上显示菜单屏幕 的菜单按钮和用于改变菜单屏幕的菜单选择按钮。
方向箭头盘314包括环形构件，所述环形构件上具有多个沿其圆周等 角间隔布置的按压部分(以图中的三角形标记表示)。对于每一个按压部 分设置的触点(开关)(没有示出)可以检测按压部分的按压操作。按钮 315位于方向箭头盘314的中央。方向箭头盘314和按钮315用于输入关 于改变获取图像的放大倍数(即，将变焦镜头212 (参见图5)移动到广 角侧或移动到远景侧)的指令、关于再现在LCD 311上的记录图像的帧前 进的指令、以及关于设置拍摄条件(光圈值、快门速度以及闪光灯)的指
显示切换开关85是双触点滑动开关。当显示切换开关85被设置到上 部位置"光学"时，光学取景器模式(此后也称为"OVF模式")被选 择。因此，对象图像被显示在光学取景器中。这样，使用者通过取景器窗口 316参看显示在光学取景器中的对象图像，可以安排拍摄内容(进行取 景)。
相反，当显示切换开关85被设置到下部位置"监视器"时，电子取 景器模式(此后也称为"EVF"模式或"实时取景"模式)被选择。于 是，对象图像以运动方式显示在LCD 311上。这样，使用者通过参看显示 在LCD311上的实时取景图像，可以进行取景。
如上所述，通过操作显示切换开关85，使用者可以在两种取景器模式 之间切换。对于图像获取设备1A，使用者可以进行利用提供实时取景显 示的电子取景器或者利用光学取景器进行取景。
图像获取设备1A的内部构造
下面将描述图像获取设备1A的示例性内部构造。图3和4是图像获 取设备1A的纵向剖视图。如图3所示，摄像机主体IO主要包含图像感测 装置101、取景器单元102 (取景器光学系统)、反射镜单元103以及相 差AF模块(也简称为"AF模i央")107。
图像感测装置101被置于可更换镜头2的镜头单元21的光轴LT上， 从而在可更换镜头2安装在摄像机主体10上时垂直于所述光轴LT。例 如，包括多个二维地布置成矩阵的像素(每个像素包括光电二极管)在内 的互补金属氧化物半导体(CMOS)颜色区域传感器(CMOS图像感测装 置)被用于图像感测装置101。图像感测装置101产生通过可更换镜头2 形成的对象图像的R (红色)、G (绿色)和B (蓝色)分量的模拟电信 号(图像信号)。系统控制单元101然后输出R (红色)、G (绿色)和 B (蓝色)分量的图像信号。
此外，图像感测装置101在其成像表面上包含用于相差检测的光接收 元件。光接收元件将在下面被更详细地描述。
反射镜单元103被布置在光轴LT上的、使对象光朝向取景器单元102 反射的位置上。对象光通过可更换镜头2。此后，对象光被反射镜单元 103 (下面所述的主反射镜1031)向上反射。此外，对象光部分地通过反 射镜单元103。取景器单元102包含五棱镜105、目镜106以及取景器窗口 316。五 棱镜105具有五边形横截面。通过反射入射在其下表面上的对象图像，五 棱镜105在垂直和水平方向上改变光学图像的取向，从而提供正立图像。 具有这样的结构的取景器单元102充当由使用者用来在图像被实际获取之 前对图像进行取景的光学取景器。
反射镜单元103包含主反射镜1031和副反射镜1032。副反射镜1032 位于主反射镜1031的后侧。副反射镜1032可绕轴转动，从而朝向主反射 镜1031的后表面倾斜。通过主反射镜1031的对象光的一部分被副反射镜 1032反射。被反射的光入射在相差AF模块107上。
反射镜单元103充当所谓的"快速返回反射镜"。例如，在曝光期间 (当图像被实际获取时)(参考图4)，反射镜单元103围绕旋转轴1033 旋转并弹起。于是，反射镜单元103进入反射镜单元103远离对象光的光 轴而移动的状态(反射镜升起模式)。此时，当反射镜单元103停在五棱 镜105下方的位置时，副反射镜1032被折叠，从而基本与主反射镜1031 平行。于是，通过了可更换镜头2的对象光不被反射镜单元103阻挡，并 且到达图像感测装置101。因此，图像感测装置101被暴露于对象光。当 由图像感测装置101执行的图像获取操作完成时，反射镜单元103返回到 初始位置(图3所示的位置)，并且进入反射镜放倒模式。
此外，通过使得反射镜单元103在图像被实际获取之前(在图像被拍 摄记录之前)进入反射镜升起模式，图像获取设备1A可以利用由图像感 测装置101顺序产生的多个图像信号显示实时取景图像(预览)，使得对 象以运动图像形式被显示在LCD 311上。
相差AF模块107由用于检测关于对象的对焦信息的、包含测距元件 在内的所谓AF传感器(也被称为"测距传感器")形成。AF模块107布 置在反射镜单元103的底面上。AF模块107具有根据对象图像的对焦水平 产生相差检测信号的相差检测功能。就是说，当使用者在图像被实际获取 之前通过取景器窗口 316观察对象时，主反射镜1031和副反射镜1032是 倾斜的，如图3所示。因此，对象光被引导到AF模块107, AF模块107 输出相差检测信号。快门单元40被置于图像感测装置101的沿光轴方向的前方。快门单 元40包含可沿垂直方向移动的遮幕。快门单元40充当机械焦平面快门， 其打开和阻挡沿光轴LT被朝向图像感测装置101引导的对象光的光路。 如果图像感测装置101是可以充当完全电子化快门的图像感测装置，贝败 门单元40可以被省略。
图像获取设备1A的电学构造
图5是图像获取设备1A的示例性电学构造的框图。在描述图5时使 用了与上面描述图1-4时中所用的相似的标号。为便于描述，首先将描述 可更换镜头2的示例性电学构造。
除了上述成像光学系统的镜头单元21之外，可更换镜头2还包含镜 头驱动机构24、镜头位置检测单元25、镜头控制单元26以及光圈驱动机 构27。
在镜头单元21中，对焦镜头211、变焦镜头212和用于控制入射在图 像感测装置101上的光的量的光圈23沿光轴LT (见图3)的方向布置在 镜筒中。于是，通过由镜头单元21收集的对象光，在图像感测装置101 上形成图像。在自动对焦(AF)控制中，设置在可更换镜头2中的AF致 动器71M沿光轴LT方向移动对焦镜头211，从而控制对焦。
对焦驱动控制单元71A基于从全局控制单元62经由镜头控制单元26 提供的AF控制信号，产生用于移动对焦镜头211的准焦位置的驱动控制 信号。因此，对焦驱动控制单元71A利用所产生的驱动控制信号控制AF 致动器71M。例如，AF致动器71M包括步进电机。AF致动器71M向镜 头驱动机构24提供镜头驱动力。
镜头驱动机构24例如包括螺旋体(helicoid)和使得螺旋体旋转的齿 轮(没有示出)。镜头驱动机构24利用AF致动器71M所提供的驱动 力，沿平行于光轴LT的方向移动对焦镜头211。对焦镜头211的移动方向 和移动量由AF致动器71M的旋转方向和旋转圈数来确定。
镜头位置检测单元25包括编码板和编码器刷，编码板具有多个在镜 头单元21的可移动范围内沿光轴LT方向以预定间距形成在其上的编码图案。所述编码器刷以滑动方式接触编码板，并且与镜头单元21 —起移
动。镜头位置检测单元25检测对焦控制时镜头单元21的移动量。例如， 由镜头位置检测单元25检测的镜头位置以脉冲数量的形式输出。
镜头控制单元26包括微型计算机，所述微型计算机包含存储器，例 如存储控制程序的只读存储器(ROM)或存储关于状态信息的数据的快闪 存储器。
此外，镜头控制单元26具有通过连接器Ec与摄像机主体10的全局 控制单元62进行数据通信的通信功能。因此，例如，镜头控制单元26可 以向全局控制单元62发送镜头单元21的状态信息(诸如焦长、光圈数、 对焦距离)以及周围光的亮度以及由镜头位置检测单元25检测的对焦镜 头211的位置信息。此外，例如，镜头控制单元26可以从全局控制单元 62接收关于对焦镜头211的驱动量的数据。
光圈驱动机构27通过联接器75从光圈驱动致动器76M接收驱动力， 并改变光圈23的光圈直径。
下面将描述摄像机主体10的示例性电学构造。除了上述图像感测装 置101和快门单元40之外，摄像机主体10还包含模拟前端(AFE) 5、图 像处理单元61、图像存储器614、全局控制单元62、闪光电路63、操作 单元64、 VRAM 65、卡I/F 66、存储卡67、通信I/F68、电源电路69、电 池69B、反射镜驱动控制单元72A、快门驱动控制单元73A以及光圈驱动 控制单元76A。
如上所述，图像感测装置101由CMOS颜色区域传感器形成。如在下 面所更详细描述的，定时控制电路51控制由图像感测装置101进行的图 像获取操作，诸如曝光操作的开始(和结束)、图像感测装置101中包含 的像素的输出选择、以及像素信号的读取。
AFE 5向图像感测装置101提供定时脉冲，以使得图像感测装置101 执行预定操作。此外，AFE 5对从图像感测装置101输出的图像信号执行 预定的信号处理，并将图像信号转换为数字信号。AFE 5然后将数字图像 信号输出到图像处理单元61。 AFE5包括定时控制电路51、信号处理单元 52、以及模数(A/D)转换器53。定时控制电路51基于从全局控制单元62输出的基准时钟而产生预定 的定时脉冲(用于产生垂直扫描脉冲小Vn、水平扫描脉冲小Vm以及复位 信号小Vr的脉冲)。定时控制电路51然后将所述定时脉冲输出到图像感 测装置101，以控制由图像感测装置101执行的图像获取操作。此外，通 过向信号处理单元52和A/D转换器53输出预定的定时脉冲，定时控制电 路51控制信号处理单元52和A/D转换器53的操作。
信号处理单元52对从图像感测装置101输出的模拟图像信号执行预 定的模拟信号处理。信号处理单元52包括相关双采样(CDS)电路、自动 增益控制(AGC)电路以及箝位电路。A/D转换器53基于从定时控制电 路51输出的定时脉冲，将从信号处理单元52输出的模拟R、 G和B图像 信号各自转换成由多个位(例如12位)表示的数字图像信号。
图像处理单元61对从AFE 5输出的图像数据执行预定的信号处理， 以创建图像文件。图像处理单元61包括黑度校正电路611、白平衡控制电 路612以及伽马校正电路613。输入到图像处理单元61的图像数据被与图 像感测装置101的读操作同步地临时存储在图像存储器614中。此后，存 储在图像存储器614的图像数据被访问时，图像处理单元61的各个模块 执行其处理。
黑度校正电路611校正由A/D转换器53进行了 A/D转换的R、 G和 B数字图像信号各自的黑度，使得其黑度变为基准黑度。
白平衡控制电路612根据光源的类型，基于基准白度，来转换R、 G 和B颜色分量的数字信号各自的电平。就是说，白平衡控制电路612执行 白平衡(WB)校正。更具体地，白平衡控制电路612基于从全局控制单 元62提供的WB校正数据，利用亮度和饱和度识别对象图像中要被估计 为白色的部分。随后，白平衡控制电路612计算该部分中的R、 G和B颜 色分量各自的平均值、G/R比和G/B比。白平衡控制电路612将这些值用 于R和B校正增益，来执行电平校正。
伽马校正电路613校正经WB调节的图像数据的灰度特性。更具体 地，伽马校正电路613利用预先设定的伽马校正表，针对各个颜色分量对 图像数据进行电平非线性转变，并且控制偏移。图像存储器614在摄像模式中临时存储从图像处理单元61输出的图 像数据。此外，图像存储器614在全局控制单元62对图像数据执行预定 处理时用作工作区域。在再现模式中，图像存储器614临时存储从存储卡 67读出的图像数据。
全局控制单元62由微型计算机形成。全局控制单元62包括中央处理 单元(CPU)、存储器和ROM。全局控制单元62读出存储在ROM中的 程序，并且利用CPU执行该程序。这样，全局控制单元62实现图像获取 设备1A的各项功能。
通过执行上述程序，全局控制单元62实现显示控制单元62A、相差 AF控制单元62B和对比AF控制单元62C的功能。
显示控制单元62A控制显示在LCD311上的信息。例如，显示控制单 元62A命令LCD 311以实时取景图像的形式顺序地显示由图像感测装置 101连续获取的多个图像。
此外，显示控制单元62A将区域Ef (此区域也被称为"AF区域"、 "测距区域"或"对焦区域")与实时取景图像组合，并且显示组合图 像，用于AF操作的对焦信息是从所述区域Ef获取的。此处理将在下面进 行更详细描述。
相差AF控制单元62B利用相差检测方法检测准焦位置，从而执行自 动对焦操作。更具体地，相差AF控制单元62B执行准焦镜头位置确定过 程，其中，基于由AF模块107获取的相差检测信号或从相差AF计算电 路77 (在下面描述)输出的信号确定对象处于焦点对准情况时镜头(更具 体地，对焦镜头)的位置(准焦镜头位置)。
对比AF控制单元62C利用对比检测方法检测对焦位置，以执行自动 对焦操作。此操作也被称为"对比AF操作"。更具体地，对比AF控制 单元62C执行估计值计算过程和准焦镜头位置确定过程。在估计值计算过 程中，对比AF控制单元62C计算与在不同的镜头位置处获取的多个图像 中的每一个对象图像的对比度对应的估计值。在准焦镜头位置确定过程 中，对比AF控制单元62C将最优化(例如最小化)估计值的镜头位置确 定为准焦镜头位置。闪光电路63在闪光拍摄模式中将从闪光单元318或连接到连接端子 部分319的外部闪光灯发出的光的量控制到由全局控制单元62确定的光 的量。
操作单元64包括如上所述的模式设置转盘305、控制值设置转盘 306、快门按钮307、设置按钮组312、方向箭头盘314、按钮315以及主 开关317。操作单元64用于将操作信息输入到全局控制单元62。
VRAM 65具有与LCD 311的像素数量相对应的存储容量。VRAM 65 充当全局控制单元62与LCD 311之间的缓冲存储器。卡I/F 66充当允许 存储卡67和全局控制单元62之间的信号通信的接口。存储卡67是用于存 储由全局控制单元62产生的图像数据的记录介质。通信I/F 68充当用于将 图像数据等传送到个人计算机或外部设备的接口 。
电源电路69例如由恒压电路形成。电源电路69产生用于驱动图像获 取设备1A的所有部件(诸如控制单元(例如全局控制单元62)、图像感 测装置101以及其它驱动单元)的电压。利用从全局控制单元62供应到 电源电路69的控制信号，执行图像感测装置101的供电控制。电池69B 的实例包括诸如碱性干电池的一次电池，和诸如镍氢化物电池的二次电 池。电池69B充当向整个图像获取设备1A供电的电源。
反射镜驱动控制单元72A在取景器模式被切换或图像获取操作被执行 时产生用于驱动反射镜驱动致动器72M的驱动信号。反射镜驱动致动器 72M旋转反射镜单元103 (快速返回反射镜)，使其处于水平位置或倾斜 位置。
快门驱动控制单元73A基于从全局控制单元62提供的控制信号，产 生用于控制快门驱动致动器73M的驱动控制信号。快门驱动致动器73M 打开和关闭快门单元40。
光圈驱动控制单元76A基于从全局控制单元62提供的控制信号，产 生用于控制光圈驱动致动器76M的驱动控制信号。光圈驱动致动器76M 通过联接器75向光圈驱动机构27提供驱动力。
此外，摄像机主体10还包括相差AF计算电路77，用于基于从黑度 校正电路611输出的具有经校正黑度的图像数据，执行自动对焦(AF)控制所需的计算。
利用从相差AF计算电路77输出的输出信号的相差AF操作将在下面 详细描述。此外，将描述图像获取设备1A可以执行的AF操作。
图像获取设备1A所执行的AF操作
图像获取设备1A可以利用图像感测装置101，通过接收通过镜头的 具有不同出瞳的部分的光，来执行相差AF。首先将描述图像感测装置101 的示例性构造和利用该图像感测装置101的相差AF的原理。图6和7示 出了图像感测装置101的示例性构造。
图像感测装置101被构造成可以对于以矩阵形式布置在图像感测装置 101的成像表面101f中的AF区域Ef中的每一个(参考图6)执行利用相 差检测方法的对焦检测。
AF区域Ef中的每一个设置有包括R像素111 、 G像素112和B像素 113在内的普通像素(此后也称为"平常像素")110， R像素111、 G像 素112和B像素113在光电二极管上分别具有R、 G或B彩色滤光器。AF 区域Ef还包含像素llf (此后也称为"AF像素")，每一个像素llf包含 挡光板12a或12b (由阴影表示)(参考图7)。像素llf (在下面更详细 描述)被用于相差AF。
此外，AF区域Ef包括多条Gr线LI和多条Gb线L2，每条Gr线具 有沿水平方向交替排列的G像素112和R像素111，每条Gb线L2具有沿 水平方向交替排列的B像素113和G像素112。 Gr线Ll和Gb线L2充当 平常像素的水平线。通过在垂直方向上交替排列Gr线Ll和Gb线L2，形 成Bayer排列。
此外，在AF区域Ef中，例如在每6条平常像素的水平线之后形成 AF线Lf，每条AF线Lf包含沿水平方向排列的多个AF像素llf。例如， AF区域Ef包含约20条AF线Lf。
下面将详细描述利用AF线Lf的相差AF的原理。
图8是示出了利用AF线Lf的相差AF的原理的视图。
在每条AF线Lf中，多个包含像素lla和像素lib的对被沿水平方向排列。像素lla和llb分别包含挡光板12a和12b。像素lla和llb被排列 成使得用于将从可更换镜头2的位于出瞳的右侧的部分Qa进入的光线Ta 与从位于左侧的部分Qb进入的光线的Tb分离的开口 OP的位置是镜面对 称的。更具体地，像素lla包含挡光板12a，所述挡光板12a相对于位于 像素lla的紧下方的光电转换器(光电二极管)PD向右移位(此后，该像 素也被称为"第一 AF像素")。另一方面，像素lib包含挡光板12b， 所述挡光板12b相对于位于像素lib的紧下方的光电转换器PD向左移位 (此后，该像素也被称为"第二 AF像素")。多个像素lla和llb被交 替排列在AF线Lf中(参考图7)。
这样，从位于出瞳的右侧的部分Qa进入的光线Ta通过微透镜ML和 挡光板12a的开口 OP。此后，光线Ta被第一 AF像素lla的光电转换器 PD接收。另一方面，从位于出瞳的左侧的部分Qb进入的光线Tb通过微 透镜ML和挡光板12b的开口 OP。此后，光线Tb被第二 AF像素1 lb的 光电转换器PD接收。就是说，在包含像素lla和llb的对中，像素lla 和llb分别接收光线Ta和Tb，这些光线是从对象发出、并通过可更换镜 头2的位于出瞳的右侧和左侧的部分Qa和Qb (—对部分)的。
此后，从第一 AF像素lla输出的像素被称为"'a'系列的像素输 出"，从第二 AF像素llb输出的像素被称为"'b'系列的像素输出"。 例如，下面将参考图9和IO描述从排列在AF线Lf之一中的AF像素llf 的像素排列获得的'a'系列的像素输出和<b'系列的像素输出之间的关 系。图9示出了从镜头的出瞳入射的光线和图像感测装置101的AF像素 llf之间的关系。图IO示出了 AF线Lf的像素输出。图ll示出了像素输 出的偏移量Sf和散焦(defocus)量Df。
在Af线Lf中，例如，如图9所示，光线Ta和Tb分别由第一 AF像 素lla和第二 AF像素llb接收。如图9所示排列的包括a系列像素al-a3 的、Af线Lf的"a"系列的像素输出由图IO中示出的图线Ga (实线)表 示。另一方面，如图9所示排列的包括b系列像素bl-b3的、Af线Lf的 "b"系列的像素输出由图10中示出的图线Gb (虚线)表示。
图IO所示的图线Ga和图线Gb之间的比较表明，"b"系列的像素输出的相位与"a"系列的像素输出的相位之间相差沿Af线Lf方向的偏移量 Sf。
另一方面，偏移量Sf与散焦量(其为焦平面相对于图像感测装置101 的成像表面的散焦量)之间的关系由线性函数图线Gc表示，如图11所 示。图线Gc的斜率可以利用工厂测试预先获得。
因此，偏移量Sf由相差AF计算电路77基于图像感测装置101的Af 线Lf的输出获得。随后，相差AF控制单元62B利用图11中示出的图线 Gc计算散焦量Df。相差AF控制单元62B然后向对焦镜头211提供对应 于所计算的散焦量Df的驱动量。因此，对焦镜头211被移动到准焦位置 的相差AF可以被执行。
这样，图像获取设备1A可以利用相差检测方法以及从图像感测装置 101的成像表面中所包含的光接收元件输出的输出信号，执行自动对焦操 作(也被称为"由图像感测装置101执行的相差AF操作")。
除了由图像感测装置101执行的相差AF操作，图像获取设备1A还可 以具有由AF模块107执行的对比AF功能和相差AF功能。这样的AF功 能的可用性取决于所选择的取景器模式。
更具体地，在OVF模式中，图像获取设备1A进入反射镜放倒模式 (参考图3)，因此，对象光的一部分被引导到AF模块107。因此，可以 执行利用相差检测方法和从AF模块107的光接收元件输出的输出信号的 AF操作(也被称为"由AF模块107执行的相差AF操作")。
相反，在EVF模式中，图像获取设备1A进入反射镜升起模式(参考 图4)，因此，对象光被引导到图像感测装置101。因此，由图像感测装 置101执行的相差AF操作和/或对比AF操作是可用的。在EVF模式中， 通过菜单屏幕上的菜单选择操作，可以确定由图像感测装置101执行AF 操作(相差AF操作和对比AF操作)中的哪一种。
图像获取设备1A的基本操作
下面描述图像获取设备1A的基本操作。图12和13是由图像获取设 备1A执行的示例性图像获取操作的流程图。图14和15示出了 LCD 311上显示的示例性AF区域Ef。
如果利用图像获取设备1A的模式设置转盘305通过转盘操作选择拍 摄模式，则图12和13所示的图像获取操作被进行。
更具体地，如图12所示，在步骤SP1，确定是否通过显示切换开关 85的操作选择了 EVF模式。如果没有选择EVF模式，处理进行到步骤 SP21 (参考图13)。在步骤SP21中，OVF模式的作品确定操作是可用 的。步骤SP21之后的步骤在下面描述。
然而，如果选择了 EVF模式，则处理进行到步骤SP2。在步骤SP2 中，EVF模式的作品确定操作是可用的。
更具体地，在步骤SP2中，反射镜单元103被驱动，使得反射镜单元 103被移动而远离通过可更换镜头2的对象光的光路。
在步骤SP3中，快门单元40进入打开模式。在步骤SP4中，图像感 测装置101被启动。因此，图像感测装置101可以被暴露于光并且产生图 像信号。
在步骤SP5中，向LCD 311的供电被启动。显示控制单元62A开始 利用由图像感测装置101顺序产生的图像信号在LCD 311上显示实时取景 图像。
此外，显示控制单元62A在LCD 311上显示AF区域Ef。更具体地， 如图14所示，用于利用图像感测装置101的AF操作的AF区域(也被称 为"图像AF区域")FR1 (由图14中的实线表示的矩形区域)与实时取 景图像组合，并且被显示在LCD 311上。此外，用于利用AF模块107的 的AF操作的AF区域(也被称为"模块AF区域")FR2 (由图14中的虚 线表示的矩形区域)与实时取景图像组合，并且被显示在LCD311上。
如上所述，在EVF模式中，通过在LCD 311上显示用于由AF模块 107执行的相差AF操作的模块AF区域FR2，使用者即使在EVF模式模 式中也可以识别用于OVF模式的模块AF区域FR2。这样，当使用者以 EVF模式完成取景操作之后计划将EVF模式改变为OVF模式时，使用者 可以以EVF模式执行取景操作，使得对象位于模块AF区域FR2中。于 是，使用者可以在改变模式之后执行取景而不用重新对准视角。此外，当在LCD311上显示AF区域时，图像AF区域FR1和模块AF 区域FR2可以具有不同的画框形状，如图15所示。或者，画框可以以不 同颜色显示。例如，代表图像AF区域FR1的画框可以以红色显示，而代 表模块AF区域FR2的画框可以以蓝色显示。
而且，在图14和15中，模块AF区域FR2被显示在图像AF区域 FR1的顶部。因此，被显示为模块AF区域FR2的区域也充当图像AF区 域FR1。就是说，在图14和15中，被显示为模块AF区域FR2的区域也 被用于利用图像感测装置101的AF操作。
在步骤SP6 (参考图12)，确定取景器模式是否被切换。更具体地， 显示切换开关85的触点位置被检测。如果显示切换开关85被设置到OVF 模式(触点位置为"光学")，则处理进行到步骤SPll。在步骤SP11 中，模式被从EVF模式改变到OVF模式(进行从EVF模式到OVF模式 的模式变换)。此处理在下面进行更详细描述。
然而，如果显示切换开关85被设置到EVF模式(触点位置为"监视 器")，则处理进行到步骤SP7。
在步骤SP7中，确定快门按钮307是否被半按压。如果快门按钮307 没有被半按压，处理进行到步骤SP6，因此，步骤SP6中的处理被再次执 行。然而，如果快门按钮307被半按压，处理进行到步骤SP8。
在步骤SP8中，由图像感测装置101执行相差AF操作。
在步骤SP9中，确定快门按钮307是否被全按压。如果快门按钮307 没有被全按压，则处理进行到步骤SP6，因此，步骤SP6中的处理被再次 执行。然而，如果快门按钮307被全按压，处理进行到步骤SPIO。
在步骤SP10中，图像获取操作(曝光)被执行。更具体地，图像获 取设备1A进入使对象光入射在图像感测装置101上的反射镜升起模式， 并且由图像感测装置101执行的曝光操作被启动。此后，对由图像感测装 置101获取的图像信号执行预定的图像处理。然后，图像信号被存储在例 如存储卡67中。
在步骤SP10中执行的处理被完成之后，处理进行到步骤SP6，因 此，步骤SP6中的处理被再次执行。下面描述当在步骤SP6 (参考图12)中确定为显示切换开关85被设 置到OVF模式时所执行的处理。
在这样的情形中，处理进行到步骤SPll。在步骤SP11中，取景器模 式被改变到OVF模式(进行到OVF模式的模式转变)。
更具体地，在步骤SP11中，反射镜单元103被驱动，从而进入使反 射镜单元103被置于对象光的光路中的反射镜放倒模式。
在步骤SP12中，快门单元40进入关闭状态。在步骤SP13中，图像 感测装置101的操作被停止。在步骤SP14中，LCD 311被关断，并且处 理进行到步骤SP22 (参考图13)。
在处理进行到步骤SP22之后，如果对于快门按钮307没有进行操 作，并且检测到取景器模式的转变(步骤SP21)，则处理进行到步骤 SP2。在步骤SP2中，发生从OVF模式到EVF模式的模式转变(这将在 下面描述)。
如上所述，在EVF模式中，实时取景图像基于由图像感测装置101顺 序产生的图像信号被显示在LCD311上。此外，AF区域Ef被显示在LCD 311上。作为AF区域Ef，显示了用于利用图像感测装置101的AF操作的 图像AF区域FR1和用于由AF模块107执行的相差AF操作的模块AF区 域FR2。
下面描述在步骤SP1中确定没有通过利用显示切换开关85的操作选 择EVF模式(选择了 OVF模式)、并且处理进行到步骤SP21 (参考图 13)的情形。
在这样的情形中，在步骤SP21，像在上述的步骤SP6中那样，首先 检测显示切换开关85的触点位置。于是，确定取景器模式是否被切换。 如果触点位置被设置到OVF模式(触点位置为"光学")，则确定为取 景器模式没有被切换，并且处理进行到步骤SP22。然而，如果触点位置被 设置到EVF模式(触点位置为"监视器")，则处理进行到步骤SP2。
在步骤22中，如上述步骤SP7那样，判定快门按钮307是否被半按 压。如果没有检测到快门按钮307被半按压，则处理进行到步骤SP21，并 且步骤SP21中的处理被再次执行。然而，如果检测到快门按钮307被半按压，则处理进行到步骤SP23。
在步骤SP23中，由AF模块107执行相差AF操作。 在步骤SP24中，确定快门按钮307是否退出了快门按钮307被半按 压的状态。如果确定快门按钮307退出了快门按钮307被半按压的状态， 则处理进行到步骤SP21，并且步骤SP21中的处理被再次执行。然而，如 果确定快门按钮307没有退出快门按钮307被半按压的状态，则处理进行 到步骤SP25。
在步骤SP25中，如上述的步骤SP9那样，确定快门按钮307是否被 全按压。如果快门按钮307没有被全按压，则处理进行到步骤SP24，并且 步骤SP24中的处理被再次执行。然而，如果检测到快门按钮307被全按 压，则处理进行到上述的步骤SPIO，在步骤SP10中，图像获取操作被执 行。
如上所述，图像获取设备1A将用于利用测距传感器由AF模块107执 行的相差AF操作的模块AF区域FR2与预览图像组合，并且显示该图 像。因此，当在预览图像被显示之后执行基于相差检测方法的AF控制 时，不必重新对准视角。
第二实施方式
下面描述本发明的第二实施方式。根据第二实施方式，图像获取设备 1B在全局控制单元62中实现了 AF区域限定单元62D的功能。因此，图 像获取设备1B允许图像AF区域FR1和模块AF区域FR2根据用户设置 而可以被共享。图16是图像获取设备1B的示例性电学构造的框图。图17 示出了 LCD 311上显示的示例性AF区域。
第二实施方式的图像获取设备IB具有与第一实施方式的图像获取设 备1A相似的构造和特征(参考图1-4和图16)。因此，与上面在描述图 像获取设备1A时所使用的相似的标号将被用于描述图像获取设备1B，并
且将不进行重复描述。
如图16所示，图像获取设备1B的全局控制单元62通过程序实现显 示控制单元62A、相差AF控制单元62B、对比AF控制单元62C和AF区域限定单元62D的功能。
AF区域限定单元62D执行控制，使得用于由图像感测装置101执行 的相差AF操作或对比AF操作的对焦信息可以被从用于由AF模块107执 行的相差AF操作的模块AF区域FR2获取。就是说，AF区域限定单元 62D将图像AF区域FR1限定为图像感测装置101中由模块AF区域FR2 指示的区域。此区域也被称为"对应区域"。因此，这些AF区域变为共 享区域。
注意，当模块AF区域FR2和图像AF区域FR1由AF区域限定单元 62D变为共享区域时，能够被用于由AF模块107执行的相差AF操作的模 块AF区域FR2被显示在LCD 311上，如图17所示(图12中所示的步骤 5)。
此外，AF区域是否变为共享区域可以通过显示在LCD 311上的菜单 屏幕的菜单操作来确定。
如上所述，除了图像获取设备1A的构造之外，图像AF区域FR1还 包括AF区域限定单元62D，其将图像AF区域FR1限定在图像感测装置 101中的由模块AF区域FR2指示的对应区域中。这样，用于EVF模式的 图像AF区域FR1可以与用于OVF模式的模块AF区域FR2共享。因此， 使用者可以在不被不同取景器模式中的AF区域之间的位置偏移干扰的情 况下进行取景。
第三实施方式
下面描述本发明的第三实施方式。在根据第一实施方式的图像获取设 备1A中，当实时取景被显示时(参考图12所示的步骤SP5)，图像AF 区域FR1和模块AF区域FR2被同时显示在LCD 311上。然而，在根据第 三实施方式的图像获取设备1C中，用于在LCD 311上显示AF区域的显 示模式可以根据用户设置被改变。
除了显示控制单元62A的用于改变显示模式的功能之外，根据第三实 施方式的图像获取设备1C具有与第一实施方式的图像获取设备1A相似的 构造和特征(参考图1-5)。如上所述，图像获取设备1C的显示控制单元62A具有在显示实时取 景时根据使用者执行的操作(更具体地，菜单操作或者利用设置在图像获 取设备1C上的诸如按钮的操作构件的操作)，改变用于在LCD 311上显 示AF区域的方法的功能(AF区域的显示模式改变功能)。图18示出了 用于改变显示在LCD 311上的AF区域的方法。
更具体地，如图18所示，在图像获取设备1C中，使用者可以选择性 使能如下两种模式显示模式HM1，其中图像AF区域FR1和模块AF区 域FR2同时被显示在LCD 311上；显示模式HM2，其中使得图像AF区 域FR1不可见，仅仅模块AF区域FR2被显示在LCD 311上。
这样，根据具有显示模式改变功能的图像获取设备1C，在显示实时 取景时使用者可以根据其偏好选择AF区域的显示模式。
本领域的技术人员应该理解到，可以想到各种修改、组合、子组合和 替换，这取决于设计要求和其它因素，只要这些修改、组合、子组合和替 换，在权利要求的范围和其等同物内即可。
相关申请的交叉引用
本发明包含与2007年10月26日向日本专利局提出的日本专利申请 JP 2007-278719相关的主题，该申请的全部内容通过引用被包含于此。
权利要求
1. 一种图像获取设备，包括图像感测装置，其被配置来接收对象光并产生与对象图像相关的图像信号；相差检测单元，其被配置来利用测距传感器接收所述对象光并产生相差检测信号；第一对焦装置，用于基于所述相差检测信号执行第一对焦操作；以及显示控制装置，用于在所述对象图像被实际记录之前，基于由所述图像感测装置顺序地产生的多个图像信号来显示预览图像，其中，所述显示控制装置将第一区域与所述预览图像组合并显示经组合的图像，所述第一区域是被利用所述测距传感器执行了所述相差检测的区域。
2. 如权利要求1所述的图像获取设备，还包括第二对焦装置，用于基于从在所述图像感测装置中限定的第二区域获 得的输出信号来执行第二对焦操作，其中，所述第二对焦操作在所述预览图像被显示时由所述第二对焦装 置执行。
3. 如权利要求2所述的图像获取设备，其中，所述显示控制装置除了 所述第一区域之外还将所述第二区域与所述预览图像组合，并显示经组合 的图像。
4. 如权利要求3所述的图像获取设备，还包括区域限定装置，用于在所述图像感测装置中对应于所述第一区域的位 置限定所述第二区域，其中，所述第二对焦装置基于从由所述区域限定装置限定的所述第二 区域获得的所述输出信号，执行所述第二对焦操作。
5. 如权利要求2所述的图像获取设备，其中，所述输出信号是由所述图像感测装置产生的所述图像信号。
6. 如权利要求2所述的图像获取设备，其中，所述图像感测装置在成像表面上包含用于检测相差的光接收元件，并且所述输出信号是从所述光 接收元件输出的信号。
7. 如权利要求2所述的图像获取设备，其中，所述显示控制装置包含显示模式切换装置，所述显示模式切换装置用于选择性地使能使所述第一 区域被显示的第一显示模式和使所述第一区域和所述第二区域被显示的第二显示模式。
8. —种图像获取设备，包括图像感测装置，其被配置来接收从成像光学系统入射的对象光并产生与对象图像相关的图像信号；反射镜单元，其布置在所述对象光的光轴上，所述反射镜单元改变所述对象光的光路；相差检测单元，其被配置来利用测距传感器接收已经被所述反射镜单元改变光路的所述对象光，并产生相差检测信号；第一对焦装置，用于基于所述相差检测信号执行第一对焦操作； 反射镜控制装置，用于移动所述反射镜单元使其远离所述光路；以及 显示控制装置，用于在所述反射镜单元被移动得远离所述光路的情况下、图像被实际记录之前，基于由所述图像感测装置顺序地产生的多个图像信号来显示预览图像，其中，在所述预览图像被显示时，所述显示控制装置显示第一区域，所述第一区域是被利用所述测距传感器执行了所述相差检测的区域。
9. 一种用于对图像获取设备的显示进行控制的方法，所述方法包括如 下步骤利用测距传感器接收对象光，并且产生相差检测信号；基于所述相差检测信号执行第一对焦操作；以及接收所述对象光，并且在图像被实际记录之前基于由图像感测装置顺 序地产生的多个图像信号来显示预览图像，其中，所述图像感测装置产生 与对象图像相关的图像信号，其中，在显示预览图像时，利用第一区域被与所述预览图像组合并显 示经组合的图像，所述第一区域是被利用所述测距传感器执行了所述相差检测的区域。
10. —种图像获取设备，包括图像感测装置，其被配置来接收对象光并产生与对象图像相关的图像 信号；相差检测单元，其被配置来利用测距传感器接收所述对象光并产生相差检测信号；第一对焦单元，其被配置来基于所述相差检测信号执行第一对焦操 作；以及显示控制单元，其被配置来在所述对象图像被实际记录之前，基于由 所述图像感测装置顺序地产生的多个图像信号来显示预览图像，其中，所述显示控制单元将第一区域与所述预览图像组合并显示经组 合的图像，所述第一区域是被利用所述测距传感器执行了所述相差检测的 区域。
11. 一种fe像获取设备，包括图像感测装置，其被配置来接收从成像光学系统入射的对象光并产生与对象图像相关的图像信号；反射镜单元，其布置在所述对象光的光轴上，所述反射镜单元改变所 述对象光的光路；相差检测单元，其被配置来利用测距传感器接收由所述反射镜单元改 变光路的所述对象光，并产生相差检测信号；第一对焦单元，其被配置来基于所述相差检测信号执行第一对焦操作；反射镜控制单元，其被配置来移动所述反射镜单元使其远离所述光 路；以及显示控制单元，其被配置来在所述反射镜单元被移动得远离所述光路 的情况下、图像被实际记录之前，基于由所述图像感测装置顺序地产生的 多个图像信号显示预览图像，其中，在所述预览图像被显示时，所述显示控制单元显示第一区域， 所述第一区域是被利用所述测距传感器执行了所述相差检测的区域。
全文摘要
本发明提供一种图像获取设备，包括图像感测装置，其接收对象光并产生与对象图像相关的图像信号；相差检测单元，其利用测距传感器接收对象光并产生相差检测信号；第一对焦单元，用于基于相差检测信号执行第一对焦操作；以及显示控制单元，用于在对象图像被实际记录之前基于由图像感测装置顺序产生的多个图像信号显示预览图像。显示控制单元将利用测距传感器对其执行相差检测的第一区域与预览图像组合，从而显示经组合的图像。
文档编号G03B19/12GK101419377SQ20081017125
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月27日 优先权日2007年10月26日
发明者藤井真一 申请人:索尼株式会社