可互换透镜装置、图像捕获装置和控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于透镜可互换图像捕获系统的可互换透镜装置和图像捕获装置。
【背景技术】
[0002] 在可互换透镜图像捕获系统中，为了确保可互换透镜装置（W下，称为"可互换透 镜"）和图像捕获装置（W下，称为"照相机本体"）的兼容性，可互换透镜存储关于其图像 捕获光学系统的信息并且将该信息发送到照相机本体。从可互换透镜发送到照相机本体的 信息包含根据通过诸如相位差检测方法的焦点检测功能在照相机本体中检测的图像捕获 光学系统的散焦量计算包含于图像捕获光学系统中的聚焦透镜的驱动量所需要的聚焦灵 敏度。聚焦灵敏度指示聚焦透镜的单位移动量与图像位置的位移量之间的关系（例如，聚 焦透镜的单位移动量与图像位置的位移量之间的比率）；图像位置是由图像捕获光学系统 形成的光学图像的位置。将检测的散焦量除W作为该比率的聚焦灵敏度使得能够获取对于 获取对焦状态所需要的聚焦透镜的驱动量（参见日本专利公开No. 59-151116)。
[0003] 另一方面，照相机本体分成两类；一类是通过使用从与用于获取捕获图像的图像 传感器无关的焦点检测传感器获取的信号通过相位差检测方法执行焦点检测的常规类型 的照相机本体；另一类是通过使用从图像传感器获取的信号执行焦点检测的新型的照相机 本体。常规类型的照相机本体具有向焦点检测传感器引入穿过图像捕获光学系统并然后被 快速返回镜反射的光（光学图像）的配置。出于运种原因，许多常规类型的照相机本体使 用小的焦点检测传感器，因此，运些照相机本体只能在图像捕获帖的中屯、区域附近的有限 的图像高度范围中检测散焦量。相反，如在日本专利公开No. 2010-025997中公开的那样， 新型的照相机本体能够通过使用从布置于图像传感器的整个区域上的像素获取的信号执 行焦点检测。运种能力使得，能够不仅在图像捕获帖的中屯、区域附近的低图像高度处而且 在图像捕获帖的边缘区域的高图像高度处检测散焦量。
[0004] 但是，发明人发现，在由新型的照相机本体执行的相同场景的焦点检测中，在低图 像高度处的散焦量与高图像高度处的散焦量之间存在明显的差异（将在后面详细描述）。 当在相互不同的图像高度处存在散焦量之间的运种差异时，W通过关于在高图像高度处检 测的散焦量使用对低图像高度提供的聚焦灵敏度计算的驱动量驱动聚焦透镜不能在高的 图像高度处获取良好的对焦状态。
[0005] 另一方面，日本专利公开No. 59-151116公开了通过根据透镜的焦距设定聚焦灵 敏度来缩短聚焦的时间段的自动对焦装置。
[0006] 但是，在日本专利公开No. 59-151116中公开的自动对焦装置的设计没有根据应 获得对焦状态的焦点检测位置的位置考虑聚焦灵敏度的变化。对该装置假定的聚焦灵敏度 是与图像表面的中屯、（即图像高度为零）对应的值。在焦点检测位置位于图像高度不为零 的位置时应用依赖于零图像高度的聚焦灵敏度会降低对焦精度。
【发明内容】
[0007] 本发明提供分别能够在相互不同的图像高度处的散焦量相互不同时在任意图像 高度处获取良好的对焦状态的可互换透镜装置和图像捕获装置。
[0008] 而且，本发明还提供分别能够W与图像捕获帖中的其它区域上的聚焦精度相同的 精度聚焦于该帖的边缘区域上的图像捕获装置和自动对焦方法。
[0009] 本发明作为其一个方面提供一种具有图像捕获光学系统且能够可拆卸地附接于 图像捕获装置上的可互换透镜装置，图像捕获装置被配置为通过使用通过由图像捕获光学 系统形成的光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系统的散焦量。可互换透镜 装置包括：包含于图像捕获光学系统中的聚焦透镜；和存储关于指示聚焦透镜的单位移动 量与光学图像的位移量之间的关系的聚焦灵敏度的信息的存储器。关于聚焦灵敏度的信息 是使得能够获取根据图像高度而不同的聚焦灵敏度的信息。
[0010] 本发明作为其另一方面提供一种能够可拆卸地附接于具有包含聚焦透镜的图像 捕获光学系统的可互换透镜装置上的图像捕获装置。图像捕获装置包括：被配置为通过使 用通过由图像捕获光学系统形成的光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系 统的散焦量的散焦检测器；被配置为获取指示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位移量 之间的关系的聚焦灵敏度的灵敏度获取器，聚焦灵敏度与检测散焦量的图像高度对应；和 被配置为通过使用与图像高度对应的聚焦灵敏度和散焦量计算聚焦透镜的驱动量的驱动 量计算器。
[0011] 本发明作为其又一方面提供一种具有包含聚焦透镜的图像捕获光学系统的图像 捕获装置。图像捕获装置包括：被配置为通过使用通过由图像捕获光学系统形成的光学图 像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系统的散焦量的散焦检测器；被配置为获取指 示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位移量之间的关系的聚焦灵敏度的灵敏度获取器， 聚焦灵敏度与检测散焦量的图像高度对应；和被配置为通过使用与图像高度对应的聚焦灵 敏度和散焦量计算聚焦透镜的驱动量的驱动量计算器。
[0012] 本发明作为其又一方面提供一种能够可拆卸地附接于具有包含聚焦透镜的图像 捕获光学系统的可互换透镜装置上的图像捕获装置。图像捕获装置包括：被配置为通过使 用通过由图像捕获光学系统形成的光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系 统的散焦量的散焦检测器；被配置为向可互换透镜装置发送关于检测散焦量的图像高度的 信息的图像高度发送器，可互换透镜装置存储关于指示聚焦透镜的单位移动量与光学图像 的位移量之间的关系的聚焦灵敏度的信息，关于聚焦灵敏度的信息是使得能够获取根据图 像高度而不同的聚焦灵敏度的信息。
[0013] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为使得可互换透镜装置中的计算机执行 聚焦处理的计算机程序，可互换透镜装置具有包含聚焦透镜的图像捕获光学系统，能够可 拆卸地附接于图像捕获装置上并且存储关于指示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位 移量之间的关系的聚焦灵敏度的信息，关于聚焦灵敏度的信息是使得能够获取根据图像高 度而不同的聚焦灵敏度的信息，所述图像捕获装置被配置为通过使用通过由图像捕获光学 系统形成的光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系统的散焦量。聚焦处理包 括W下处理中的任一个：向被配置为通过使用依赖于图像高度的聚焦灵敏度和散焦量计算 聚焦透镜的驱动量的图像捕获装置发送关于聚焦灵敏度的信息的处理；从图像捕获装置接 收关于检测散焦量的图像高度的信息、通过使用关于聚焦灵敏度的信息获取接收的图像高 度处的聚焦灵敏度并且向所述被配置为通过使用聚焦灵敏度和散焦量计算聚焦透镜的驱 动量的图像捕获装置发送获取的聚焦灵敏度的处理；和从图像捕获装置接收关于检测散焦 量的图像高度的信息、通过使用关于聚焦灵敏度的信息获取接收的图像高度处的聚焦灵敏 度并且通过使用获取的聚焦灵敏度和从图像捕获装置接收的散焦量计算聚焦透镜的驱动 量的处理。
[0014] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为使得图像捕获装置中的计算机执行聚 焦处理的计算机程序，所述图像捕获装置能够可拆卸地附接于具有包含聚焦透镜的图像捕 获光学系统的可互换透镜装置上并且被配置为通过使用通过由图像捕获光学系统形成的 光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系统的散焦量。聚焦处理包括：获取指 示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位移量之间的关系的聚焦灵敏度，聚焦灵敏度与检 测散焦量的图像高度对应；和通过使用与图像高度对应的聚焦灵敏度和散焦量计算聚焦透 镜的驱动量。
[0015] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为使得图像捕获装置中的计算机执行聚 焦处理的计算机程序，图像捕获装置具有包含聚焦透镜的图像捕获光学系统且被配置为通 过使用通过由图像捕获光学系统形成的光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光 学系统的散焦量。聚焦处理包括：获取指示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位移量之 间的关系的聚焦灵敏度，聚焦灵敏度与检测散焦量的图像高度对应；和通过使用与图像高 度对应的聚焦灵敏度和散焦量计算聚焦透镜的驱动量。
[0016] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为使得图像捕获装置中的计算机执行聚 焦处理的计算机程序，所述图像捕获装置能够可拆卸地附接于具有包含聚焦透镜的图像捕 获光学系统的可互换透镜装置上并且被配置为通过使用通过由图像捕获光学系统形成的 光学图像的光电转换获取的信号检测图像捕获光学系统的散焦量。聚焦处理包括：获取检 测散焦量的图像高度；和向存储关于聚焦灵敏度的信息的可互换透镜装置发送关于图像高 度的信息，聚焦灵敏度指示聚焦透镜的单位移动量与光学图像的位移量之间的关系，关于 聚焦灵敏度的信息是使得能够获取根据图像高度而不同的聚焦灵敏度的信息。
[0017] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为通过沿图像捕获光学系统的光轴方向 移动包含于图像捕获光学系统中的聚焦透镜执行聚焦的图像捕获装置。所述图像捕获装置 包括：被配置为检测焦点检测位置处的图像捕获光学系统的焦点状态的焦点检测器；和被 配置为执行W下操作的控制器：根据焦点检测位置的位置和图像捕获光学系统的焦距校正 聚焦灵敏度，聚焦灵敏度是关于聚焦透镜的沿光轴方向的移动量的焦点偏移量；和根据关 于由焦点检测器检测的焦点状态的信息和关于校正的聚焦灵敏度的信息计算聚焦透镜的 驱动量和驱动方向。
[0018] 本发明作为其又一方面提供一种被配置为使得图像捕获装置中的计算机执行用 于通过沿图像捕获光学系统的光轴方向移动包含于图像捕获光学系统中的聚焦透镜进行 聚焦的聚焦处理。聚焦处理包括：根据焦点检测位置的位置和图像捕获光学系统的焦距校 正聚焦灵敏度，聚焦灵敏度是关于聚焦透镜的沿光轴方向的移动量的焦点偏移量；和根据 图像捕获光学系统的焦点状态与关于校正的聚焦灵敏度的信息计算聚焦透镜的驱动量和 驱动方向。
[0019] 参照附图阅读示例性实施例的W下说明，本发明的其它特征和方面将变得清晰。
【附图说明】
[0020] 图1示出关于轴上主光线的化Wton公式。
[0021] 图2示出关于轴外主光线的化Wton公式。
[0022] 图3A示出作为本发明的数值例的广角透镜执行的纵线检测中的、在图像捕获帖 的中屯、区域中检测的散焦量与在其边缘区域中检测的散焦量的比率。
[0023] 图3B示出作为本发明的数值例的广角透镜执行的纵线检测中的、在图像捕获帖 的中屯、区域中检测的散焦量与在其边缘区域中检测的散焦量的比率。
[0024] 图4示出作为本发明的实施例1的图像捕获系统的构成。
[0025] 图5示出实施例1中的图像高度h与聚焦灵敏度SOi)之间的关系。
[0026] 图6是示出本发明的实施例1的图像捕获系统中的AF处理的流程图。
[0027] 图7是示出作为本发明的实施例2的图像捕获系统中的AF处理的流程图。
[0028] 图8是示出作为本发明的实施例3的图像捕获系统中的AF处理的流程图。
[0029] 图9是示出作为本发明的实施例4的图像捕获装置的操作的流程图。
[0030] 图10是示出作为本发明的实施例5的图像捕获装置的操作的流程图。
[0031] 图11是示出作为本发明的实施例6的图像捕获装置的操作的流程图。
[0032] 图12示出实施例4中的焦点检测点的位置的例子。
[0033] 图13是示出实施例4中的聚焦灵敏度的特性的近似方法的示图。
[0034] 图14是示出实施例5中的聚焦灵敏度的特性的近似方法的示图。
[0035] 图15是示出实施例6中的聚焦灵敏度的特性的近似方法的示图。
[0036] 图16是实施例4、5和6中的图像捕获系统的框图。
【具体实施方式】
[0037] W下参照附图描述本发明的示例性实施例。
[0038] 首先，描述上述的相互不同的图像高度之间的散焦量差。运里，在进行描述时，假 定上述的新型的照相机能够通过使用从用于提供捕获图像的图像传感器获取的信号在整 个图像捕获帖中（目P，从图像捕获帖的中屯、区域到边缘区域）检测图像捕获光学系统的散 焦量的情况。
[0039] 在图像传感器的整个成像表面上，布置多对焦点检测像素，其接收来自图像捕获 光学系统的出射光瞳中的水平或垂直分割光瞳区域的光束（即，执行光瞳分割）W光电转 换通过来自分割光瞳区域的光束形成的成对的光学图像。各焦点检测像素具有微透镜和形 成从像素的中屯、偏移的开口的遮光层，运使得能够实现光瞳分割。
[0040] 但是，作为图像传感器，可W替代性使用所谓的双像素图像传感器，在该双像素图 像传感器中，其成像表面上的所有像素分别由能够光电转换通过具有像素的微透镜形成的 成对的光学图像的成对的光接收元件构成。
[0041] 此外，W下的描述不仅可被应用于后面描述的实施例，而且可被应用于能够检测 整个图像捕获帖或图像捕获帖的大部分中的散焦量的常规类型的照相机。
[0042] 图1示出典型的图像捕获光学系统的成像状态，其中，从作为图像捕获光学系统 的光轴上的物点的轴上物点0出射的轴上主光线Ll到达作为光轴上的像点的轴上像点I。 在图I中，F代表图像捕获光学系统的前焦点，F'代表后焦点。而且，f代表图像捕获光学 系统的焦距。当X代表从前焦点F到物点O的距离且X'代表从后焦点F'到轴上像点I 的距离时，根据化Wton公式，由式（1)表达的关系成立：
[0043] XX'=-f2 (1)。
[0044] 当图1所示的状态中的轴上物点0在沿光轴的方向（W下，称为"光轴方向"）上 移动距离AX时，轴上像点I因此沿光轴方向移动距离AX'。同样，在运种情况下