控制设备、控制方法和成像装置制造方法
【专利摘要】在此提供控制设备、控制方法和成像装置。所述控制设备包括：检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
【专利说明】控制设备、控制方法和成像装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月6日提交的日本优先权专利申请JP2013-043757的权益，其全体内容通过引用的方式合并在此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及控制设备、控制方法和成像装置。
【背景技术】
[0004]专用于捕获非常小的被摄体的图像的成像装置是熟知的(例如，参见日本待审查专利申请公开第2000-184246号)。在日本待审查专利申请公开第2000-184246号中公开的成像装置中，LED (Light Emitting D1de，发光二极管)元件布置在物镜的外围。
【发明内容】
[0005]如果对于用户而言可以使用用户拥有的成像装置容易地捕获非常小的被摄体的图像，则成像装置的应用变得广泛。在这种情况下，成像装置需要进行对于捕获非常小的被摄体的图像适用的控制。
[0006]于是，期望提供对于捕获非常小的被摄体的图像适用的控制设备、成像装置和控制方法。
[0007]根据本公开的实施例，提供了一种控制设备，包括:检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0008]根据本公开的另一实施例，提供了一种在控制设备中进行控制的方法，所述方法包括:检测预定成像模式的设置；以及响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0009]根据本公开的另一实施例，提供了一种成像装置，包括:成像部分；检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦模式，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0010]通过本公开的实施例，可以进行适用于成像非常小的被摄体的控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是图示成像装置的配置的示例的框图；
[0012]图2A是图示普通电子变焦的说明图；
[0013]图2B是图示切出变焦的说明图；
[0014]图3是用于说明对应于成像模式的控制的示例的图；
[0015]图4是用于说明成像系统的示例的图；
[0016]图5是用于说明显微镜适配器的目镜和物镜获得的图像的图；[0017]图6是用于说明显微镜适配器的目镜和物镜获得的图像的图；
[0018]图7是用于说明变焦跟踪曲线的示例的图；
[0019]图8A是图示通过显微镜适配器获得的图像的示例的图；
[0020]图SB是图示通过对图8A中的图像应用不恶化变焦的变焦处理所获得的图像的示例的图；
[0021]图8C是图示通过放大图8B中图像的一部分所获得的图像的示例的图；
[0022]图9是图示处理流程的示例的顺序图；
[0023]图10是图示处理流程的示例的顺序图；
[0024]图1lA是图示黑体辐射轨迹的xy色品图；
[0025]图1lB是通过放大图1lA的一部分所获得的图；
[0026]图12A是图示每个F数处的MTF、空间频率和像素间距的图；
[0027]图12B是图示为了在每个F数获得0.7或更高的MTF响应所需要的像素间距的示例的图；
[0028]图13是图示艾里斑(airy disc)的示例的图；
[0029]图14是图示各种成像器件等的图像的总数的示例的图；
[0030]图15是切出变焦的变焦放大率因子的极限的说明图；以及
[0031]图16是实施例中变焦控制范围的说明图。
【具体实施方式】
[0032]下面参照附图，针对本公开的实施例给出描述。在此方面，将按照下列顺序给出描述。
[0033]1.实施例
[0034]2.变型
[0035]在此方面，下面描述的实施例等是本公开的优选的特定示例。因此，本公开的内容不限于此实施例等。
[0036]1.实施例
[0037]成像装置的配置
[0038]图1是图示成像装置的配置的示例的框图。成像装置I例如包括光学系统31、成像器件(成像器)32、模拟前端(AFE) 33、相机信号处理部分34、记录和回放处理部分35、存储器36、显示控制部分37、监视器38、系统控制部分39、用户界面(UI) 40、LED驱动控制部分41、LED42、EC系统驱动控制部分43、透镜驱动控制部分44、辅助光部分控制部分45、AF(AutoFocus,自动对焦)辅助光部分46和特写成像辅助光部分47。
[0039]光学系统31包括物镜、变焦透镜、对焦透镜、相机抖动校正透镜、虹膜结构、机械快门机构等。透镜具有例如使光线基本上弯曲90度的弯曲透镜结构。利用这种结构，可以将成像装置I带到被摄体或者显微镜适配器的目镜部分，而不会使物镜对于成像装置I的外部突出。
[0040]成像器件32包括CCD (Charge Coupled Device,电荷稱合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)等。光学系统31和成像器件32构成成像部分的示例。成像器件32输出模拟图像数据。将模拟图像数据输入至模拟前端33。
[0041]模拟前端33包括降噪部分、增益控制部分、AD (Analog to digital,模拟到数字)转换部分等。模拟前端33输出数字图像数据。将数字图像数据输入至相机信号处理部分34。在此方面，成像器件32和模拟前端33可以形成在一个芯片中。
[0042]相机信号处理部分34对输入的数字图像数据进行各种相机信号处理。相机信号处理部分34例如包括视角选择部分、改善色彩再现特性的色彩再现校正部分、进行降噪的降噪部分、调节图像的色调的色调再现部分和超分辨率处理部分。每个处理块对数字图像数据进行相机信号处理。当然，可以进行所例举的处理以外的公知的相机信号处理。在将数字图像数据记录至存储器36的情况下以及在回放存储器36中记录的数字图像数据的情况下，在相机信号处理部分34与记录和回放处理部分35之间交换数字图像数据。
[0043]记录和回放处理部分35进行处理，以将数字图像数据压缩至诸如JPEG (JointPhotographic Experts Group,联合图像专家组)之类的预定格式,并且将压缩后的数字图像数据存储至存储器36。进一步，记录和回放处理部分35进行处理，以读取存储器36中存储的图像数据，并且扩展图像数据。
[0044]存储器36可以是诸如硬盘之类的成像装置I中包括的存储器、以及可与诸如半导体存储器之类的成像装置I分离的便携式存储器。存储器36存储数字图像数据、音乐数据等的多条数字图像数据、属性信息(诸如拍摄日期和时间、格式之类的信息)。
[0045]在回放存储器36中存储的数字图像数据的情况下以及在进行实况视图显示等的情况下，将已经经受相机信号处理部分34的相机信号处理的数字图像数据提供至显示控制部分37。显示控制部分37用作驱动监视器38的驱动器。也就是说，显示控制部分37将输入的数字图像数据转换为与监视器38对应的格式的视频数据，并且在适当的时刻将转换后的视频数据提供给监视器38。
[0046]监视器38由IXD等构成，并且在显示控制部分37的控制下显示预定的视频数据。监视器38例如形成在成像装置I的外壳上与放置成像装置I的物镜的面相对一侧的面上。
[0047]系统控制部分39包括CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)、存储程序的 R0M(Read Only Memory,只读存储器)、临时存储数据的工作存储器等，并且控制成像装置I的每个部分。系统控制部分39将命令提供至成像装置I的各个部分。并且，成像装置I的各个部分根据命令的内容运行。将从系统控制部分39输出的命令例如通过相机信号处理部分34或直接提供给各个部分。
[0048]系统控制部分39具有根据成像模式进行控制的功能。作为成像模式，例如可以将成像装置I设置在普通成像模式、特写成像模式和显微镜适配器成像模式。普通成像模式是用于进行普通拍摄的模式。特写成像模式是用于在成像装置I靠近被摄体的情况下进行拍摄的模式。显微镜适配器成像模式是用于使用显微镜适配器进行拍摄的模式。系统控制部分39具有作为分别控制这些成像模式的功能的普通成像模式控制功能、特写成像模式控制功能和显微镜适配器成像模式控制功能。
[0049]例如，使用用户界面40对于成像装置I设置成像模式。根据对用户界面40进行的操作来设置预定的成像模式。将对应于操作的操作信号从用户界面40提供给系统控制部分39。系统控制部分39根据操作信号指示的成像模式进行控制。系统控制部分39用作检测部分和控制部分。
[0050]用户界面40是用于成像装置I上的操作的机构的通用术语。在此方面，如果将上面描述的监视器38构造为触摸板，则监视器38还用作用户界面40。用户界面40可以是远程地控制成像装置I的遥控器。
[0051]特别地，用户界面40是快门按钮或变焦按钮。将快门按钮形成为能够二级按压(例如，半按压和全按压)的按钮。变焦按钮是用于调节变焦放大率的按钮。例如，用户按压变焦按钮的长焦(T)侧，以指令变焦放大率的增大。并且，用户按压变焦按钮的广角(W)侧，以指令变焦放大率的减小。
[0052]LED驱动控制部分41是驱动LED42的驱动器。LED驱动控制部分41根据从系统控制部分39发出的指示发光条件的命令来驱动LED42。LED42在LED驱动控制部分41的控制下发光。
[0053]LED42包括一个或多个LED元件。在使用多个LED元件的情况下，多个LED元件可以以串联方式连接。然而，为此需要具有大电源电压，因此多个LED元件最好以并联方式连接。LED42例如具有子弹的形状，但是可以具有另一形状，如:方形、圆柱形等。
[0054]将LED42例如构造为白色LED。公知方法适用于实现白色LED。例如，可以通过用黄色的荧光物质密封蓝色的LED来实现白色的LED。LED42例如用于闪光。代替LED42或者与LED42 —起,可以布置氣闪光灯。
[0055]将从系统控制部分39发送的命令通过相机信号处理部分34提供给EC-系统驱动控制部分43。EC系统驱动控制部分43的每个部分根据命令而工作。EC系统驱动控制部分43例如包括增益控制部分、快门速度控制部分和光圈控制部分。增益控制部分适当地控制模拟前端33的增益控制部分的增益。快门速度控制部分以预定的时序控制光学系统31中包括的机械快门机构，以便适当地控制快门速度。光圈控制部分控制光学系统31中包括的机械光圈机构，以便适当地控制孔径的度数。
[0056]从系统控制部分39发送的命令通过相机信号处理部分34提供给透镜驱动控制部分44。透镜驱动控制部分44根据该命令控制电机等，并且使光学系统31中的每个透镜移动到正确的位置。例如，透镜驱动控制部分44将光学系统31中包括的对焦透镜驱动到正确的位置。从而，实现光学自动对焦。在此方面，光学透镜31中的变焦透镜和对焦透镜受控以协调地移动。
[0057]辅助光部分控制部分45进行辅助光部分的发光的开/关控制。辅助光部分包括例如AF辅助光部分46和特写成像辅助光部分47。当作为测量被摄体的亮度的结果而较暗时，AF辅助光部分46的光被开启。被摄体被AF辅助光部分46照亮，并且执行AF。在周围光量在显微镜特写拍摄时不充足的情况下，特写成像辅助光部分47的光开启。
[0058]关于变焦的方法
[0059]接下来，针对在成像装置I中实施的变焦的方法的示例给出描述。通过移动变焦透镜等进行光学变焦(其在光学上放大被摄体)，成像装置I可以改变焦距。进一步，除了光学变焦之外，成像装置I还可以进行普通电子变焦和切出变焦(cut-out zoom)。
[0060]图2A是图示普通电子变焦的说明图。在普通电子变焦中，成像器件的最大范围60的局部区域61被电子地放大。在放大时，插入像素，因此要产生的图像63的画质恶化。
[0061]相反地，当在图像尺寸具有比成像器件的像素数目更少数目的像素的情况下进行拍摄时，存在例如切出成像器件的中心部分以具有变焦的效果(下文适当地称为切出变焦)的方法。如图2B中所图示的，切出变焦使用成像器件的最大范围64和切出范围65之间视角的差异，由此要产生的图像66的画质基本上不恶化。
[0062]例如，在配备有具有大约5M (百万:106)像素的像素数目的成像器件的成像装置中，当在像素尺寸为大约3M像素的情况下进行拍摄时，如果从两侧之比计算，则获得大约1.27倍的变焦比。进一步，从大约5M切出大约3M，由此图像基本上不会恶化。
[0063]当使用变焦功能时，首先，用户指定图像尺寸。通过该图像尺寸，确定切出变焦功能的变焦放大率。例如，通过光学变焦功能进行变焦，直到变焦放大率超过光学透镜的光学变焦功能的放大率因子为止。并且，如果超过光学变焦功能的放大率因子，则进一步组合地使用切出变焦功能，以便以高放大率因子进行变焦。
[0064]在光学变焦和切出变焦的变焦中，捕获的像素(可以理解为画质)将不会实质上恶化(不恶化)。于是，下文将通过光学变焦和切出变焦的变焦称为不恶化变焦。在此方面，依据成像装置的规格，可以将光学变焦和切出变焦中的任意一个假设为对应于不恶化变焦的变焦方法。
[0065]不恶化变焦的变焦放大率由光学变焦和切出变焦的变焦放大率因子确定。可以在不恶化变焦中适当地设置光学变焦的变焦放大率和切出变焦的变焦放大率的细节。
[0066]在此方面，可以通过相机信号处理部分34中的超分辨率处理进一步增大放大率因子。例如，可以通过利用像素内插改善分辨率、对恶化前的画质进行估计并且恢复画质的超分辨率处理来使放大率因子加倍。超分辨率处理不限于上述处理，并且可以将公知的处理应用于超分辨率处理。
[0067]在成像装置I中，从使得画质恶化的普通电子变焦(下文为了简洁，简单地称为电子变焦)、光学变焦和不恶化变焦中手动地或自动地设置任何一个变焦方法。
[0068]根据成像模式的控制
[0069]图3图示对应于各成像模式的控制的示例。将针对对焦焦点控制中的焦距给出描述。在特写成像模式中，焦距在从Icm (厘米)到20cm (变焦广角端)的范围中可变。在显微镜适配器成像模式下，焦距被固定到预定值。该预定值例如是与明晰视觉的距离对应的距离:25cm。明晰视觉的距离是通过人眼容易自然地看见物体的距离。在普通成像模式下，在从Icm到无穷远(⑴)(变焦广角端)的范围中以及从50cm到无穷远(⑴)(变焦广角端)的范围中，焦距是可变的。
[0070]将针对变焦放大率控制给出描述。在特写成像模式下，可以选择不恶化变焦或电子变焦。在显微镜适配器成像模式下，仅设置不恶化变焦。也就是说，在设置显微镜适配器成像模式的情况下，将变焦的方法自动地设置为不恶化变焦。在普通成像模式下，可以选择电子变焦、光学变焦和不恶化变焦中的任何一个。在显微镜适配器成像模式下，要求正确地识别观测目标，因此不使用恶化画质的电子变焦。
[0071]将针对特写成像辅助光部分47的控制给出描述。在特写成像模式下，为了补充特写成像时光量的不足，特写成像辅助光部分47被开启。在显微镜适配器成像模式中，特写成像辅助光部分47被关闭。这是由于如果特写成像辅助光部分47的光被开启，则光在显微镜适配器的目镜部分附近被反射，并且反射的光导致耀斑和杂散光。于是，需要防止这种耀斑和杂散光。在普通成像模式下，特写成像辅助光部分47被关闭。[0072]将针对AF辅助光部分46的控制给出描述。在特写成像模式下，AF辅助光部分46始终保持关闭。在显微镜适配器模式下，AF辅助光部分46始终保持关闭。在普通成像模式下，如果相机信号处理部分34的色调再现部分确定拍摄视角中的曝光不够时，AF辅助光部分46被开启。
[0073]将针对相机信号处理部分34的超分辨率功能的控制给出描述。在特写成像模式和普通成像模式下，可以开启和关闭超分辨率功能。在显微镜适配器成像模式中，仅在采用允许组合地使用不恶化变焦和超分辨率功能的系统配置的情况下，可以开启和关闭超分辨率功能。如果开启超分辨率功能，则例如可以进一步使不恶化变焦的放大率因子加倍。
[0074]使用显微镜适配器的成像系统的配置
[0075]图4图示使用显微镜适配器的成像系统的配置的示例。成像系统例如包括成像装置1、自立式显微镜适配器2和样本台3。样本Sa安放在样本台3上。显微镜适配器2和样本台3可以整体地配置。显微镜适配器2和样本台3中的至少一个允许在垂直方向(上下方向)上移动。
[0076]尽管在图4中省略了图示，然而在成像装置I和显微镜适配器2之间布置透明板状体(例如，聚丙烯板)。用户将成像装置I放置在板状体上，使得成像装置I的物镜的位置和显微镜适配器2的目镜部分的位置(稍后描述的目镜23附近的地点)彼此相对。无需在成像装置I上布置用于连接显微镜适配器2的机构，由此可以使用现有的成像装置。当然，本公开不排除机械地连接成像装置I和显微镜适配器2的配置。
[0077]在图4中，图示了成像装置I的光学系统31、成像器件32和监视器38。光学系统31例如包括变焦透镜L1、使光学路径弯曲的棱镜PR、固定的凸透镜L2、光圈IR1、固定的凸透镜L3、用于进行光学相机抖动校正的透镜L4以及对焦透镜L5。
[0078]变焦透镜LI和对焦透镜L5可在与光路OP平行的方向上移动。透镜L4可在相对于光路OP垂直的方向上移动。在此方面，各个透镜可以构成包括多个透镜的透镜组。进一步，可以适当地改变各个透镜的部署。
[0079]滤光器FI和成像器件32布置在对焦透镜L5的后级。通过显微镜适配器2和成像装置I获得的样本Sa的图像显示在成像装置I的监视器38上。
[0080]显微镜适配器2例如包括圆柱形的透镜镜筒20。物镜21布置在透镜镜筒20的一端，且目镜23布置在透镜镜筒20的另一端。进一步,对焦调节透镜22布置在透镜镜筒20中。透镜22的位置是可动的。物镜21的放大率例如是40倍。目镜23的放大率例如是10倍。显微镜适配器2的总放大率变为400倍。进一步，通过将放大率乘以成像装置I的不恶化变焦的变焦放大率，产生最终的放大率。
[0081]例如，环形的LED24布置在物镜21的周围。LED24例如是白色LED。尽管在图4中省略了图示，但是用于开启/关闭LED24的发光的开关布置在透镜镜筒20的圆周表面的适当位置。当进行显微镜适配器成像时，LED24开启，并且LED24的光照亮样本Sa的附近。
[0082]图5和图6是用于说明物镜21和目镜23形成的图像的图。在此方面，物镜21和对焦调节透镜22被图示为图6中的一个透镜。
[0083]要作为观测目标的样本Sa放置在物镜21的焦点的稍外侧。物镜21形成颠倒的实像IR。如图6中图示的，颠倒的实像IR形成在目镜23的焦点的稍内侧。接下来，目镜23放大颠倒的实像IR以形成直立的虚像EV。直立的虚像EV形成在远离显微镜适配器2的目镜部分的距离为L的位置处。在显微镜中，通常，将直立的虚像EV设计为形成在明晰视觉的距离处。于是，将直立的虚像EV形成在L=0.25 Cm)的位置处。
[0084]成像装置I的物镜与显微镜适配器2的目镜部分的附近之间的距离较小。由此，如果忽略该距离，那么认为从成像装置I的物镜到被摄体(直立的虚像EV)的距离是25cm的明晰视觉的距离。在显微镜适配器成像模式中，应当在被摄体距离固定为25cm以便固定焦点的条件下进行变焦控制。变焦控制例如包括用于将变焦透镜等移动到合适位置的控制、以及用于适当地设置不恶化变焦的放大率因子的控制。下面针对显微镜适配器成像模式的变焦控制的细节给出描述。
[0085]变焦控制的示例
[0086]如上面描述的，不恶化变焦使用光学变焦和切出变焦。将在被摄体距离(L)固定在25cm的情况下针对光学变焦控制给出描述。
[0087]当在成像位置保持恒定的同时移动变焦透镜LI和对焦透镜L5时，变焦透镜LI和对焦透镜L5之间的位置关系用图7中的曲线C1、C2、C3和C4表示。图7中的水平轴表示变焦透镜LI的位置的改变。水平轴上的位置ZLl对应于变焦透镜LI的广角端的位置。水平轴上的位置ZL3对应于变焦透镜LI的长焦端的位置。
[0088]Cl表示的曲线等称作变焦跟踪曲线。为了在处于对焦(对焦)的状态下进行变焦，应当使对焦透镜L5在变焦透镜LI移动时沿着变焦跟踪曲线移动。
[0089]曲线C1、C2、C3和C4表示被摄体距离分别为0.25m, 0.8m, 2.0m和无穷远的情况下的变焦跟踪曲线。在设计时，与光学系统的组件(如，变焦透镜、对焦透镜等)的特性相关联地确定变焦跟踪曲线。
[0090]变焦跟踪曲线根据被摄体距离改变，由此，在成像装置I中，典型距离的变焦跟踪曲线存储在存储器中。除了这些距离以外的距离的变焦跟踪曲线基于典型距离的变焦跟踪曲线而获得。
[0091]如上所述，显微镜成像模式下L=25cm(0.25m),由此变焦透镜LI等基于曲线Cl移动。变焦透镜LI从广角端位置ZLl移动到广角端位置ZL3。然而，对于对焦透镜L5在成像装置I中能够移动到的位置，存在着极限，由此，对于允许变焦透镜LI移动到的位置，存在着极限。在图7中，允许变焦透镜LI移动到的极限位置用ZL2表示。
[0092]也就是说，变焦透镜LI移动到对应于ZL2的位置，对焦透镜L5移动到允许对焦透镜L5在镜筒中移动到的近端极限位置。变焦透镜LI和对焦透镜L5移动到与曲线Cl中的LP对应的位置，此时的变焦放大率是光学变焦的变焦放大率的上限。光学变焦的变焦放大率的上限例如是从大约两倍到三倍。如果光学变焦的变焦放大率已经抵达上限，则与切出变焦组合地进一步增大变焦放大率。
[0093]在切出变焦中，要记录的图像的文件尺寸(像素的数目)设置为使得变焦放大率变为最大。例如，假设成像器件32的像素的数目为16M。假设将记录图像的文件尺寸例如设置为16M，8M, 5M, 3M, IM和VGA (水平方向(H)上640像素X垂直方向(V)上480像素)中的任何一个。如果记录图像的文件尺寸设置为16M，则不运行切出变焦。
[0094]为了使切出变焦的变焦放大率最大，要记录的图像的文件尺寸设为显微镜适配器成像模式下的最小值(在此示例中，VGA尺寸)。如果要记录的图像的文件尺寸是VGA，则获得大约7.2倍(4608/640)的变焦放大率。[0095]然而，在被摄体距离为0.25m的情况下，如果在7.2倍的变焦放大率的情况下进行切出变焦，则图像可能模糊不清。由此，在显微镜适配器成像模式下，进行控制以便将变焦放大率限制在适当的范围中。
[0096]例如，设置变焦放大率的下限和上限。变焦放大率的下限例如按照如下那样设置。图8A图示显微镜适配器成像模式下要在成像装置I的监视器38上显示的图像的示例。图8A中的图像是当成像装置I上放置聚丙烯板并且未应用不恶化变焦时监视器38上显示的图像(通过图像(through image))。
[0097]图8A中图像的黑色位置(其基本上是圆形)是与显微镜适配器2的目镜部分附近和镜筒20的内部对应的位置。进一步，图像中心的附近(点划线包围的位置)是与显微镜适配器2的端部(物镜21 —侧)的附近对应的位置。形成在物镜21周围中的LED24被点亮，由此图像中心的附近以白色表示。由点划线包围的位置通过不恶化变焦放大。
[0098]在显微镜适配器成像中，进行不恶化变焦以便将使得从拍摄视角排除显微镜适配器2的端部附近的图像的外围的放大率因子设为下限，并且获得不低于该下限的变焦放大率。变焦放大率的下限根据显微镜适配器2的透镜镜筒20的尺寸等适当地确定。不恶化变焦的变焦放大率的上限设置在通过变焦操作允许保持25cm的明晰视觉的距离的范围中，也就是说，在25cm的明晰视觉的距离处进入对焦的范围中。
[0099]图8B图示通过对图8A中的图像应用不恶化变焦所获得的图像的示例。图8B图示例如人的红血细胞的图像。图8C图示通过放大图8B的图像中的点划线包围的部分而例如在个人计算机的监视器上显示的图像的示例。
[0100]处理流程的示例
[0101]图9和图10是图示显微镜成像模式下的控制的处理流程的示例的顺序图。在此方面，图9和图10中的符号A表示处理的继续，而不表示特定的处理。
[0102]例如，用户操作用户界面40以设置显微镜适配器成像模式(步骤SI)。将指示显微镜适配器成像模式的设置的操作信号从用户界面40提供给系统控制部分39。
[0103]系统控制部分39响应于操作信号进行显微镜适配器成像模式的控制。系统控制部分39将用于关闭AF辅助光部分46和特写成像辅助光部分47的命令发送至辅助光部分控制部分45。辅助光部分控制部分45响应于来自系统控制部分39的命令，关闭AF辅助光部分46和特写成像辅助光部分47，并且禁止这些部分的发光(步骤S2和步骤S3)。
[0104]并且，系统控制部分39独立自主地确认对于自身设置的变焦方法是否是不恶化变焦(步骤S4)。这里，如果变焦方法是另一方法(电子变焦等)，则系统控制部分39将变焦方法强制地设置到不恶化变焦。
[0105]接下来，系统控制部分39确认要通过记录和回放处理部分35写入到存储器36的图像文件的大小。将图像文件的大小设置到最小大小，使得不恶化变焦的变焦放大率变为最大(步骤S5)。例如，将图像文件设置到VGA尺寸。系统控制部分39将要处理的图像的文件大小设置到VGA。
[0106]这里，如果直到目前为止设置的图像文件大小不是VGA，则用户可以确认图像文件大小的改变。例如，在监视器38上显示声明“将图像大小改为VGA是否0K”的消息。进一步，在显示器的附近显示OK按钮(步骤S6)。响应于此显示，用户触摸OK按钮(步骤S7)。响应于此输入操作，系统控制部分39将要处理的图像的文件大小设置到VGA (步骤S8)。[0107]在此方面，可以不进行步骤S6和步骤S7中的处理。例如，如果要记录的图像的文件大小不是最小的，则可以进行将图像文件大小强制地设置到最小文件大小的控制。
[0108]系统控制部分39控制透镜驱动控制部分44。通过这种控制，透镜AF控制的焦距被固定到25cm，其为对于裸眼而言的明晰视觉的距离(步骤S9)。这是要作为显微镜适配器2的目镜部分的光学设计的基础的规范所对应的距离。
[0109]进一步，系统控制部分39驱动变焦透镜LI等。光学变焦根据变焦透镜LI等的运动的控制来进行。进一步，通过实施切出变焦来进行不恶化变焦(步骤S10)。通过不恶化变焦，在被摄体距离25cm处于焦点对准的范围中，被摄体被放大到变焦放大率的上限(例如，5.2倍)。
[0110]接下来，用户界面40的快门按钮被半按压(步骤S11)。响应于快门按钮的半按压操作，系统控制部分39使得相机信号处理部分34的色调再现部分确定色调曝光。如果作为此确定的结果，确定曝光不足(步骤S12)，则系统控制部分39控制显示控制部分37显示
敬生
目口 ο
[0111]如果曝光不足，则样本台3附近的光量不充足，也就是说，存在LED24关闭的可能性。于是，例如在监视器38上显示声明“请确认显微镜适配器LED”的消息(步骤S13)。响应于此显示，用户应当开启显微镜适配器2的LED24。
[0112]进一步，色调再现部分可以确定色调对比度。作为确定的结果，如果色调对比度低(步骤S14)，则可以显示警告。如果色调对比度低，例如，则在监视器38上显示声明“确认显微镜适配器的对焦”的消息(步骤S15)。响应于此显示，用户调节显微镜适配器2和样本台3之间的距离以调节焦点。
[0113]并且，快门按钮被完全按压(步骤S16)。响应于快门按钮的完全按压进行拍摄。通过拍摄获得的图像经受通过相机信号处理部分34的相机信号处理(步骤S17)。对通过不恶化变焦而获得的VGA尺寸的图像进行相机信号处理。将已经经受相机信号处理的图像数据适当地记录至存储器36。
[0114]示例
[0115]将针对示例给出描述。在此方面，本公开的内容不限于下面描述的示例。
[0116]如上所述，成像装置用于对微小的物体进行显微镜成像。例如，使用将成像装置附接到显微镜的显微镜成像装置。然而，在显微镜成像装置中，需要精确地将成像装置上下移动几Pm (微米)，由此装置本身变得非常昂贵。
[0117]近年来，通用的小型数码相机的成像器件已经显著地改善而具有达到接近透镜的光学分辨率极限这种程度的高分辨率。如果变得可以使用小型数码相机利用目镜容易地捕获显微镜适配器看到的光图像，并且对半透明的微小生物等适当地进行关于显微镜成像装置的控制，则数码相机的应用广泛地扩展。例如，通过仅对小型数码相机进行成像操作，变得可以捕获半透明的微小生物等的图像。这将会有助于提高孩子对于学习生物科学教育领域的动力。
[0118]于是，该示例提供能够捕获如观测到那样的清晰的被摄体图像的成像装置。时至今日，如果在附有目镜的状态下捕获允许使用小型显微镜适配器从目镜的出射瞳观测到的样本的光图像，则仅已经允许捕获模糊的图像。通过使用根据此示例的成像装置，允许任何用户容易地捕获微小的生物等，而无需使用对于高精度调节必要的大型昂贵的显微镜成像>J-U ρ?α装直。
[0119]在此方面，该示例中的MTF (Modulat1n Transfer Funct1n,调制传输函数)是调制传输函数，并且例如是指用于具有光学正弦波色调对比度的被摄体的光学透镜响应函数。此外，在根据此示例的不恶化变焦中，参照上至预定像素间距的预定对比度维持光学透镜的MTF响应。为了捕获具有100%不透明的普通被摄体，0.1或更大的MTF响应的像素间距变为分辨率极限。
[0120]关于此示例中的显微镜适配器LED
[0121]将针对根据此示例的显微镜适配器2的LED24给出描述。为了在捕获半透明的并且具有较小对比度的微小生物等的图像时确保对比度，LED24图示了落射照明中的侧光照明。假设根据此示例的成像装置I不是昂贵的成像装置，而是大众化价格范围中的成像装置。在用于这种成像装置的对焦方法中，通常使用允许以比相差AF更低价格配置的对比度AF方法。于是，变得需要具有尽可能多的LED24的对比度。
[0122]图1lA图示色温和黑体辐射轨迹之间的关系。例如，通过使用灼热黑体的色彩和温度之间的关系，将色温定义为发出与来自光源的光的色彩相同色彩的黑体的温度，并且将K (开尔文)用作单位。xy色品图中表达的温度和色彩的轨迹(黑体轨迹)图示在图1lA中。通过放大图1lA的一部分而产生的图图示在图1lB中。
[0123]允许通过成像装置I的相机信号处理部分34拉入(pull in)的色温的范围为大约7000K。考虑到这点，期 望向显微镜适配器2提供在中心具有色温5000K (色温温度范围是从4000K到6000K的范围，其为图1lB中的阴影部分)的LED24。
[0124]关于示例中光学变焦的选择
[0125]对于光学透镜的光学变焦方法，已经针对扩展变焦方法和内部变焦方法做出了提议。在扩展变焦方法中，物镜在光学变焦时朝前移动，由此从成像器件32的成像表面到显微镜适配器2的目镜部分的距离变长。容纳目镜的出射瞳的圆形容纳部分位于延伸的距离的前面，作为拍摄图像的视角的圆形孔径，由此出现使光学系统31的光学透镜的衍射极限分辨率恶化的所谓的小孔径模糊。于是，使在成像器件32的成像表面上曝光的光图像显著地模糊。
[0126]另一方面，在内部变焦方法中，成像器件32的成像表面和显微镜适配器2的目镜部分的透镜出射瞳之间的距离保持恒定，而不会由于光学变焦物镜而改变。于是，当目镜部分的透镜出射瞳中的光图像由于变焦放大而扩大时，可以将目镜部分外围中的圆形容纳部分排除在视野之外。如上所述，在根据此示例的光学透镜的光学变焦方法中，采用内部变焦方法。
[0127]关于示例中的成像部分
[0128]例如，如几微米那么薄的生命体的被摄体变得半透明，并且对比度恶化。这种被摄体的图像例如通过对比度AF方法的成像装置捕获，由此在该示例中，将成像部分设置为例如具有0.7或更大的光学透镜的MTF响应。
[0129]图12A是图示据以获得0.7或更大的光学透镜的MTF响应的成像器件32的像素间距的示例的曲线图。图12A中图示的曲线图的垂直轴表示MTF响应(从O到I的值)。在该示例中，将成像器件32等的像素间距等设置为使得获得0.7或更大的MTF响应。图12A中图示的曲线图的水平轴表示像素间距极限，和没有像差的理想透镜的MTF所对应的成像器件的MTF的空间频率(片/毫米)。在假设成对的白线和黑线为一片的情况下，通过线对的数目的两倍的倒数来计算像素间距。例如，假设像素间距为D，并且空间频率为U，则用下列表达式(I)定义像素间距D。
[0130]像素间距D=I/ (2*空间频率U)...(I)
[0131]在图12A中，给出10微米、5微米、3微米、2微米和1.5微米的梯度作为像素间距。进一步，在图12A中，在理想透镜的F数的各个值处指示成像器件32的MTF和像素间距的特性。将国际上的F数序列用于透镜的各个F数，其变为特性参数。
[0132]图12B图示分别基于图12A获得的MTF响应所对应的成像器件32的像素间距的最小极限。图12B中图示的像素间距的值是通过没有失真的理想透镜拍摄的情况下各个F数处的衍射极限，以另一种方式来说，等于艾里斑的直径的值。图13图示艾里斑的直径的示例。
[0133]如果假设根据此示例的成像装置I的光学透镜在W端具有F2.8，则F数变得低于光学变焦(例如，变焦放大率为2.5倍)，由此出现所谓的F降落。通过光学变焦，F数例如减小至F4.0。这里，为了在F4.0处确定0.7或更高的MTF响应，如图12B中所示，5微米或更大的一侧变得对于成像器件32的像素间距的一个单位而言是必要的。在成像器件32中，在对于每一侧小于5微米的成像像素单元中，难以获得0.7或更大的MTF响应。
[0134]图14图示成像器件的像素总数的多个图案、以及与像素总数的每一个对应的成像器件的对角线尺寸、有效像素的数目、一个像素间距和成像装置的典型应用等的示例。此夕卜，图14图示与在对于每个光学系统F数的成像表面上不恶化的一个像素单元等同的实际像素表面上的像素集合的数目。将参照图15针对这点给出特定的描述。在此方面，像素集合单元不是正整数而是正实数的原因在于考虑进行稀释内插处理(尺寸重调处理)，同时在从包括超过10兆的大量高精度像素的成像表面切出像素作为VGA输出时保持图像处理中曝光时间处的分辨率，并且进行电子变焦
[0135]例如，假设成像装置I的成像器件32为1/2.33型，并且像素的总数为18M。在这种情况下，如图14中所图示的，成像器件32的一个像素间距为1.26微米。如上所述，光学系统31的相机透镜为光学变焦2.5倍，而F数降低到F4.0。也就是说，在该示例中，在使用0.7或更高的透镜MTF响应以便捕获半透明被摄体的图像的情况下，难以通过采用18兆的一个像素单元实现具有一个像素尺寸1.27微米的成像器件，并且需要将至少像素集合
4.0H x4.0V作为一个像素处理，并且进行像素信号处理等。
[0136]图15是考虑像素间距极限的情况下切出变焦范围的控制的说明图，成像器件表面上形成的图像由于光学变焦和透镜MTF响应的F降落而在所述像素间距极限处模糊。
[0137]图15的每一行以从最下一行的顺序分别图示这样的状态:通过具有F数4.0的光学透镜的光学变焦2.5倍透镜捕获图像、来自具有1/2.3-型像素总数18M的成像器件32的成像表面的切出区域尺寸、通过图像稀释内插从成像区域到输出尺寸的尺寸重调处理、VGA-尺寸图像输出、图像显示部分的显示示例、以及图像显示部分的一个半透明生命体的微观被摄体图像。
[0138]此外，图15中每列从左向右图示使用成像器件32的成像表面的全部18-M尺寸区域捕获图像的情况、使用4.9-M尺寸区域捕获图像的情况和使用VGA尺寸以便输出VGA尺寸的图像的情况。[0139]在使用全部18-M尺寸捕获图像并且通过尺寸重调处理来输出VGA-尺寸图像的情况下，使用具有4968像素的一个水平侧的成像表面。成像表面上具有18-M尺寸的一个像素集合单元(其对应于VGA-尺寸图像输出的一个像素)变为在一侧具有8个像素(4968/640)的8H X8V像素集合单元、具有10.8微米的一侧的像素集合单元，其为具有1.26微米长度的一个像素的八倍。这个值充分地大于对于透镜的光学变焦的MTF响应0.7所需要的像素间距(5微米)，由此做出确保0.7或更大的MTF响应的确定。
[0140]在使用从18-M像素尺寸到4.9M像素区域捕获图像并且通过尺寸重调处理来输出VGA-尺寸图像的情况下，使用具有2560像素的一个水平侧的成像表面。与VGA-尺寸图像输出的一个像素对应的成像表面上具有4.9-M尺寸的一个像素集合单元变为在一侧具有四个像素(2560/640)的4H x4V像素集合单元、以及具有一侧为5.04微米(其为具有1.26微米长度的一个像素的四倍)的像素集合单元。这个值基本上等于通过透镜的光学变焦的MTF响应0.7所需要的像素间距(5微米)，由此做出通过成像器件表面上的4.9-M像素区域确保了 0.7或更大的MTF响应的确定。
[0141]在使用来自18-M像素尺寸的VGA-尺寸像素区域捕获图像并且输出VGA-尺寸图像的情况下，使用具有一个水平测为640像素的成像表面。成像表面上具有VGA尺寸的一个像素集合单元(其对应于VGA-尺寸图像输出的一个像素)变为在一侧具有一个像素的IHXlV像素集合单元，以及具有一侧为1.26微米的像素集合单元(其为具有没有变化的1.26微米长度的18-M成像器件的一个像素)。此值低于通过透镜的光学变焦的MTF响应0.7所需要的5微米的像素间距，由此，通过来自成像器件上的VGA像素区域的切出，做出未确保
0.7或更大的MTF响应的确定，从而使对比度衰退。并且，要获得的图像可能变为不清晰的图像，使得被摄体的各个部分变得难以确定。
[0142]也就是说，在捕获半透明被摄体的图像时，在确保切出变焦的光学透镜的0.7或更高的MTF响应的情况下，4.9-M像素区域变为通过切出变焦的切出尺寸的下限。变焦放大率由水平像素数目之比来限定，由此允许保持MTF响应0.7的切出变焦的变焦放大率极限变为一个水平侧为18-M像素(4968像素)的像素的数目/ 一个水平侧为4.9-M像素(2560像素)的像素的数目=大约2倍。
[0143]图16示意性地图示通过组合地使用光学变焦和切出变焦的不恶化变焦的控制。如至此在上面所述的，在安装了包括1.26微米的像素的18-M和1/2.3型成像器件以及安装了内部变焦方法的光学透镜(其中从通过光学变焦(变焦放大率2.5倍)的F2.8到F4.0出现F降落)的成像装置中，为了使用显微镜适配器通过像素不恶化变焦捕获半透明生命体的微小被摄体的图像，需要进行适用于显微镜适配器成像模式的变焦控制。
[0144]在具有包括切出变焦2.0倍(其为在像素集合单元中没有对比度降落的极限)和光学变焦2.5倍(其通过光学透镜仍然具有对于F数4.0的F降落)的变焦控制极限的范围中，捕获具有0.7或更高的对比度的图像是可能的。放大率通过光学变焦和切出变焦超过此范围使得难以以与用裸眼从显微镜适配器的目镜部分的透镜出射瞳看到的相同的方式来捕获具有不足对比度的半透明生命体的微小被摄体的图像，并且获得模糊的图像。也就是说，在示例中，在捕获半透明被摄体的图像的显微镜适配器成像模式下，通过组合地使用光学变焦(2.5倍)和切出变焦(2倍)，将变焦范围设置为上至不恶化变焦的变焦放大率5倍的变焦放大率。在设置显微镜适配器成像模式的情况下，例如在监视器38上显示此变焦范围。可以将实施例中描述的内容应用于示例中的其他处理。
[0145]2.变型
[0146]上面已经具体地针对本公开的实施例给出了描述。然而，本公开不限于上述实施例，基于本公开的技术思想，各种变型都是可能的。
[0147]显微镜适配器成像模式的设置不限于通过用户界面。例如，成像装置在放置于聚丙烯板等上时的斜率可以由加速度传感器或陀螺仪传感器检测，并且显微镜适配器模式可以根据检测结果自动地设置。此外，成像装置和显微镜适配器可以进行近场通信，并且可以通过通信等的认证自动地设置显微镜适配器成像模式。
[0148]根据本公开的成像装置可以包括在移动电话、智能电话、平板型计算机等中。
[0149]进一步，本公开不限于装置，而是可以实现为方法、程序或记录程序的记录介质。
[0150]在此方面，可以在没有出现技术矛盾的范围中适当地组合实施例和变型中的配置和处理。可以在没有出现技术矛盾的范围中适当地改变所例举处理流程中的每个处理序列。
[0151]可以将本公开应用于通过多个装置分配所例举处理的所谓的云计算。可以将本公开实现为用于进行实施例和变型中例举的处理的系统，以及实施为用于进行所例举处理的至少一部分的装置。
[0152]可以按照如下那样配置本公开。
[0153](I) 一种控制设备，包括:
[0154]检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及
[0155]控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0156](2)如(I)所述的控制设备，
[0157]其中，将不恶化变焦设为预定的变焦方法。
[0158](3)如(2)所述的控制设备，
[0159]其中，所述不恶化变焦是光学变焦和切出变焦中至少一个的变焦。
[0160](4)如(I)到(3)中任何一个所述的控制设备，
[0161]其中，所述控制部分配置为进行变焦控制，以便在所固定的被摄体距离处进入对焦。
[0162](5)如(4)所述的控制设备，
[0163]其中，所述控制部分配置为进行光学系统中多个透镜的驱动控制，以便在所固定的被摄体距离处进入对焦。
[0164](6)如(4)或(5)所述的控制设备，
[0165]其中，所述控制部分配置为设定变焦控制的放大率因子。
[0166](7)如(6)所述的控制设备，
[0167]其中，所述控制部分配置为将放大率因子设置为不小于使得通过预定设备捕获的图像的外围被排除在拍摄视角之外的放大率因子。
[0168](8)如(I)到(7)中任何一个所述的控制设备，
[0169]其中，被摄体距离固定到与明晰视觉的距离对应的距离。
[0170](9)如(8)所述的控制设备，[0171]其中，与明晰视觉的距离对应的距离为25厘米。
[0172](10)如(I)到(9)中任何一个所述的控制设备，
[0173]其中，所述成像模式是使用显微镜适配器的成像模式。
[0174](11) 一种控制设备中控制的方法，所述方法包括:
[0175]检测预定成像模式的设置；以及
[0176]响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且
[0177]在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0178](12)—种成像装置，包括:
[0179]成像部分；
[0180]检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及
[0181]控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦模式，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
[0182](13)如(12)所述的成像装置，进一步包括:
[0183]辅助光部分，用于特写成像，
[0184]其中，用于特写成像的辅助光部分的发光响应于成像模式的设置而被禁止。
[0185](14)如(12)或(13)所述的成像装置，进一步包括:
[0186]辅助光部分，用于自动对焦，
[0187]其中，用于自动对焦的辅助光部分的发光响应于成像模式的设置而被禁止。
【权利要求】
1.一种控制设备，包括: 检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及 控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
2.如权利要求1所述的控制设备， 其中，将不恶化变焦设为预定的变焦方法。
3.如权利要求2所述的控制设备， 其中，所述不恶化变焦是通过光学变焦和切出变焦中至少一个的变焦。
4.如权利要求1所述的控制设备， 其中，所述控制部分配置为进行变焦控制，以便在所固定的被摄体距离处进入对焦。
5.如权利要求4所述的控制设备， 其中，所述控制部分配置为进行光学系统中多个透镜的驱动控制，以便在所固定的被摄体距离处进入对焦。
6.如权利要求4所述的控制设备， 其中，所述控制部分配置为设置变焦控制的放大率因子。
7.如权利要求6所述的控制设备， 其中，所述控制部分配置为将放大率因子设置为不小于使得通过预定设备捕获的图像的外围被排除在拍摄视角之外的放大率因子。
8.如权利要求1所述的控制设备， 其中，将所述被摄体距离固定到与明晰视觉的距离对应的距离。
9.如权利要求8所述的控制设备， 其中，与明晰视觉的距离对应的距离为25厘米。
10.如权利要求1所述的控制设备， 其中，所述成像模式是使用显微镜适配器的成像模式。
11.一种在控制设备进行控制的方法，所述方法包括: 检测预定成像模式的设置；以及 响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且 在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
12.—种成像装置，包括: 成像部分； 检测部分，其配置为检测预定成像模式的设置；以及 控制部分，其配置为响应于成像模式的设置来设置预定的变焦方法，并且在被摄体距离固定的情况下进行变焦控制。
13.如权利要求12所述的成像装置，进一步包括: 辅助光部分，用于特写成像， 其中，用于特写成像的辅助光部分的发光响应于成像模式的设置而被禁止。
14.如权利要求12所述的成像装置，进一步包括: 辅助光部分，用于自动对焦， 其中，用于自动对焦的辅助光部分的发光响应于成像模式的设置而被禁止。
【文档编号】H04N5/232GK104038687SQ201410068820
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2013年3月6日
【发明者】冈田俊二, 渡边裕二, 田中谦太郎, 野见山佳嗣, 小河克德, 水谷智之, 小西隆哉 申请人:索尼公司