专利名称：图像传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像传感装置，如数字相机或数字摄像机；尤其涉及一种图像传感装置，它优选地使用自动对焦功能，用于摄取运动图像。
背景技术：
一些图像传感装置，如数字相机或数字摄像机，包括了将相机自动地聚焦在目标上的自动对焦功能。自动对焦功能被称为“自动对焦功能”或“AF功能”。数字相机通常采用的方法是提取由用作图像传感元件的CCD(电荷耦合器件)获得的亮度信号的高频成分；估计焦点对准位置；并将拍摄镜头移动到高频成分最大值的位置上(例如，见Jpn.Pat.Appln.KOKAI发行物No.3-285467)。
对于具有上述自动对焦功能的图像传感装置，用户不需要有意识的操作，就可以在拍摄时轻松地获得焦点对准的图像。然而，传统的自动对焦方法是通过沿光轴前后移动拍摄镜头来搜索焦点对准位置，如Jpn.Pat.Appln.KOKAI发行物No.3-285467所公开的一样。如果摄取(记录)运动图像，那么在搜索焦点对准位置的过程中，就会记录下离焦的图像。
发明内容
考虑以上情况作出本发明，其目的是，提供一种图像传感装置，它消除了为了搜索焦点对准位置所需的镜头的移动，可以在拍摄时记录焦点对准的图像。
根据本发明的一个方面，图像传感装置包括拍摄镜头；第一图像传感元件，它构造为可以接收透过拍摄镜头的光，并获得与接收到的光量相对应的图像数据；存储器，它构造为可以存储由第一图像传感元件获得的图像数据；设置在拍摄镜头和第一图像传感元件之间的半反半透镜，它构造为可以对透过拍摄镜头的光进行分束；以及第二图像传感元件，它插入在半反半透镜的分束光路中。
根据本发明的另一个方面，图像传感装置包括拍摄镜头；第一图像传感元件，它构造为可以接收透过拍摄镜头的光，并获得与接收到的光量相对应的图像数据；存储器，它构造为可以存储由第一图像传感元件获得的图像数据；设置于拍摄镜头和第一图像传感元件之间的可移动的半反半透镜，它构造为可以对透过拍摄镜头的光进行分束；第二图像传感元件，它可移动地插入在半反半透镜的分束光路中；第一对焦控制器，它构造为在拍摄静止图像时可以从拍摄镜头的光轴中收回半反半透镜，在预定范围内移动拍摄镜头，并调整对焦；以及第二对焦控制器，它构造为在拍摄运动图像时可以将半反半透镜定位在拍摄镜头的光轴上，通过在预定范围内移动第二图像传感元件搜索焦点对准位置，并在搜索后根据第二图像传感元件和拍摄镜头的相对位置，通过将拍摄镜头直接移动到焦点对准的位置上来调整对焦。
按照这样的配置，可移动半反半透镜设置于拍摄镜头和第一图像传感元件之间，且第二图像传感元件可移动地插入半反半透镜的分束光路中。在拍摄静止图像时，半反半透镜从拍摄镜头的光轴中收回，并且通过移动拍摄镜头来调整对焦。在拍摄运动图像时，半反半透镜设置在拍摄镜头的光轴上，并且第二图像传感元件被用作对焦元件，用于搜索焦点对准位置。在搜索后，移动拍摄镜头调整对焦。由于拍摄静止图像时不使用半反半透镜，因此可以防止图像质量的恶化。在拍摄运动图像时，不需要移动镜头来搜索焦点对准位置，且可以记录焦点对准的图像数据。
根据本发明的再一个方面，在具有拍摄镜头和图像传感元件的图像传感装置中采用的焦点控制方法包括接收透过拍摄镜头的光，以获得与由图像传感元件所接收到的光量相对应的图像数据；通过插入在光路中的半反半透镜，对透过拍摄镜头的光进行分束；通过在预定范围内移动第二图像传感元件，搜索焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在半反半透镜的分束光路中；以及在搜索后根据第二图像传感元件和拍摄镜头的相对位置，通过将拍摄镜头直接移动到焦点对准位置上来调整对焦。
根据本发明的再一个方面，由控制具有拍摄镜头和图像传感元件的图像传感装置的计算机执行的程序，该程序控制图像传感装置以实施如下步骤接收透过拍摄镜头的光，以获得与由图像传感元件所接收到的光量相对应的图像数据；通过插入在光路中的半反半透镜，对透过拍摄镜头的光进行分束；通过在预定范围内移动第二图像传感元件，搜索焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在半反半透镜的分束光路中；以及在搜索后根据第二图像传感元件和拍摄镜头的相对位置，通过将拍摄镜头直接移动到焦点对准位置上来调整对焦。
如上所述，根据本发明，通过使用对焦图像传感元件而搜索焦点对准位置，并且在搜索后通过移动拍摄镜头调整对焦。不需要移动镜头来搜索焦点对准位置，并且甚至可以在拍摄运动图像时记录焦点对准的图像数据。
此外，将在下面的描述中阐述本发明的优点，且部分优点在描述中将是显而易见的，或者能够从本发明的实施中有所了解。通过下文特别指出的手段及其组合，可以实现并获得本发明的优点。
附图简述属于并构成说明书一部分的附图，阐明了本发明的优选实施例；且结合上面概括性的描述和对下面优选实施例的具体描述，来解释本发明的原理。
图1A和1B是显示了作为根据本发明的第一实施例图像传感装置例子的具有对比AF功能的数字相机的外观的透视图；图2是显示了数字相机的电子电路构造的视图；图3A至3C是显示了数字相机的拍摄镜头和拍摄CCD间的位置关系的视图；图4A至4C的视图显示了当数字相机的拍摄镜头和对焦CCD设置为初始位置状态时，以及当拍摄镜头设置为最大摄远位置状态时的拍摄镜头和对焦CCD 22间的位置关系；图5A至5C的视图显示了当数字相机的拍摄镜头和对焦CCD设置为初始位置状态时，以及当拍摄镜头2设置为最大广角位置状态时的拍摄镜头和对焦CCD 22间的位置关系；图6A至6C的视图显示了与数字相机拍摄镜头的各个位置对应的对焦CCD的移动范围；图7的视图显示了数字相机拍摄镜头的范围，以及对焦CCD的相应移动范围；图8是显示了在根据第一实施例拍摄过程中数字相机的处理操作的流程图；图9A至9H的视图用于解释在使用数字相机拍摄的过程中，拍摄镜头和对焦CCD的移动；以及图10是显示了在根据第二实施例拍摄过程中数字相机的处理操作的流程图。
发明详述以下将参考附图，描述本发明的优选实施例。
第一实施例图1A和1B显示了例示为根据本发明第一实施例的图像传感装置的具有对比AF功能的数字相机的外观。图1A是一个透视图，它主要显示了前表面的配置，而图1B是一个透视图，它主要显示了后表面的配置。
在数字相机1近似为矩形的薄板形机身的前表面上包括，拍摄镜头2、自拍定时灯3、光学取景窗口4、麦克风5、闪光发射单元6和橡胶握持条7。电源键8和快门键9设置在上表面的右端(从用户位置观看)。
橡胶握持条7是一个条状橡胶突出，它设置为使用户在用右手从外壳的右侧面握持数字相机1进行拍摄时，可以可靠地用右手的中指、无名指和小指握紧外壳。电源键8是用于操作开/关电源的按键。快门键9在拍摄模式下指定拍摄定时。
数字相机1的后表面配备了模式开关(SW)10、运动图像拍摄键10a、扬声器11、菜单键12、十字键13、设置键14、光学取景器15、闪光灯充电指示灯16和显示屏17。
例如，模式开关10可以由滑键开关构成，可以在作为基本模式的记录模式“R”和播放模式“P”间切换。当设置为记录模式“R”时，运动图像拍摄键10a指定运动图像拍摄的开始与结束。也就是，当模式开关10切换为记录模式“R”时，相机转变为可以摄取(记录)图像的模式。在这种状态下，按下运动图像拍摄键10a开始拍摄(记录)运动图像。再次按下运动图像拍摄键10a时停止运动图像的拍摄。
操作菜单键12以选择各种菜单项等。十字键13是一个多键的集成键，用于将光标向上、下、左、右移动。操作十字键13可以移动已显示的菜单项等。设置键14设置在十字键13的中间，用于设置当前选择的菜单项等的内容。
闪光灯充电指示灯16由LED灯构成，它设置在靠近光学取景器15的位置。无论数字相机1的用户是在通过光学取景器15查看目标还是在观看显示屏17，闪光灯充电指示灯16都可以使用户识别闪光灯的充电状态。
显示屏17由具有背光的彩色液晶面板构成。显示屏17提供了在拍摄过程中(记录静止图像和运动图像)，作为电子取景器对经过的图像(through image)进行监控显示的功能，以及能够在播放过程中播放并显示已选择的图像等。
虽然没有绘出，但是数字相机1的底面配备有一个存储卡插槽，可以允许使用者对用作记录介质的存储卡进行插入/取出，以及一个USB(通用串行总线)插口，它作为一个串行连接插口与外部个人计算机等相连。
图2是一个框图，它显示了数字相机1的电子电路的构造。
在数字相机1中，构成了透镜光学系统的拍摄镜头2沿光轴方向可移动地设置在预定的范围内。CCD 21作为图像传感元件设置在光轴的后侧。CCD 21用于拍摄，以及接收透过拍摄镜头2的光以获得与接收到的光量相对应的图像数据。
在第一实施例中，用于在运动图像拍摄时进行对焦的CCD 22在与拍摄镜头2的光轴垂直的方向上可移动地设置在预定的范围内，它与拍摄CCD 21分离地设置。CCD 22的移动量大约是拍摄镜头2的两倍。如稍后所描述的，将CCD 22移动的预定范围设计为使得，根据拍摄镜头2的位置，使拍摄镜头2和CCD 22之间光路的长度落在预定范围内。半反半透镜23用于将透过拍摄镜头2的光分成对于拍摄CCD 21和对焦CCD 22的两束光，该半反半透镜插入在拍摄镜头2和拍摄CCD 21之间。半反半透镜23绕支轴转动地固定在两个位置位于拍摄镜头2光轴上的一个位置(在图2中由实线表示的位置)，以及半反半透镜23从该光轴中收起的一个位置(在图2中由虚线表示的位置)。当该经过的图像(由拍摄镜头2获得并直接显示在显示屏17上的图像)显示在电子取景器(显示屏17)上时，半反半透镜23置于半反半透镜23从拍摄镜头2的光轴中收回的位置。
数字相机1包括一个用于移动拍摄镜头2的镜头驱动机构41、一个用于移动对焦CCD 22的CCD驱动机构42、一个用于使半反半透镜23转动的半反半透镜驱动机构43。这些机构的驱动操作由用作微型计算机的控制器32控制。
通过对焦CCD 22获得的图像数据须经信号处理器44进行信号处理，并提供给控制器32。信号处理器44包括如高通滤波器和A/D转换器的电路元件，它可以从图像数据的亮度信号中提取出高频成分。根据信号处理器44获得的亮度信号中的高频成分，控制器32具有搜索焦点对准位置的功能。例如通过对比AF法搜索焦点对准位置，但是也可以采用其它方法实现。
在图2中，在用作基本模式的记录模式中，通过定时发生器(TG)24和垂直驱动器25对位于拍摄镜头2光轴后侧的拍摄CCD 21进行扫描和驱动。拍摄CCD 21输出经光电转换后的一帧的输出，它对应于每个预定周期中形成的光学图像。
在模拟值信号的状态下，对光电转换后的输出的三原色分量R，G，B中的每个进行适当的增益调整。通过采样保持电路26，对得到的信号进行采样和保持，并通过A/D转换器27转换为数字数据。通过彩色处理电路28对数字数据进行彩色处理，该处理包括像素插值处理和γ校正处理，以产生数字值的亮度信号Y和色差信号Cb和Cr。将这些信号输出到DMA(直接存储器访问)控制器29。
通过使用彩色处理电路28提供的复合同步信号、存储器允许写入信号和时钟信号，DMA控制器29暂时地将彩色处理电路28输出的亮度信号Y和色差信号Cb和Cr写入DMA控制器29的内部缓冲器中。然后，经过DRAM接口(I/F)30，DMA控制器29将亮度信号Y和色差信号Cb和Cr由DMA-传送到用作缓冲存储器的DRAM 31中。
控制器32由一个微型计算机形成，它包括CPU、存储由CPU执行的操作程序的ROM和用作工作存储器的RAM。控制器32控制数字相机1整体的控制操作。在将亮度信号和色差信号DMA-传送到DRAM 31后，控制器32通过DRAM接口30从DRAM 31读出亮度信号和色差信号，并通过VRAM控制器33将这些信号写入VRAM 34中。
数字视频编码器35通过VRAM控制器33周期性地从VRAM 34中读取亮度和色差信号，根据这些数据产生视频信号，并将该视频信号输出到显示屏17上。
如上所述，显示屏17起到监控显示器(电子取景器)的作用。根据从数字视频编码器35输出的视频信号，显示屏17进行显示；同时，也根据从VRAM控制器33获得的图像信息进行实时地显示图像。
虽然显示屏17实时地显示作为监视图像的当前图像，但是在静止图像被摄取的时刻，才对构成按键输入单元36的快门键9进行操作，并由此产生触发信号。
控制器32响应该触发信号，停止将一帧的亮度和色差信号从拍摄CCD 21 DMA-传送给DRAM 31。控制器32断开从拍摄CCD 21到DRAM 31的通路，并转变为记录/保存状态。
在记录/保存状态中，通过DRAM接口30，控制器32读取写在DRAM 31中一帧的亮度和色差信号，该读取的单位对于Y，Cb和Cr分量的每个为垂直8像素×水平8像素的基本块。控制器32在图像处理器37中将信号写为JPEG(联合图像编码专家组)处理块。图像处理器37通过如ADCT(自适应离散余弦变换)或熵编码(如霍夫曼编码)的处理，对数据进行压缩。
控制器32从图像处理器37中读取作为一幅图像的数据文件的编码后的数据，并将数据文件写入到存储卡38或内部存储器39中；其中该存储卡作为数字相机的记录介质可拆卸的安装，而该内部存储器永久性地并入数字相机1中。
在对一帧的亮度和色差信号进行压缩处理和将所有的压缩数据写入到存储卡38或内部存储器39中的最后，控制器32再次连接从拍摄CCD 21到DRAM 31的通路。
控制器32进一步地连接到USB接口(I/F)40。当图像数据等与另一个信息终端装置进行交换时，USB接口40会进行通信控制，该信息终端装置例如通过USB连接器用电缆相连的个人计算机。
按键输入单元36由快门键9、电源键8、模式开关10、运动图像拍摄键10a、菜单键12、十字键13、设置件14等组成。与这些按键操作对应的信号被直接发送到控制器32。
当对按键输入单元36中的运动图像拍摄键10a进行操作以摄取运动图像，而不是静止图像时，获得的运动图像数据在图像处理器37中的运动图像处理块中被压缩为MPEG(运动图像专家组)或运动-JPEG格式。运动图像数据记录在存储卡38或内部存储器39中。当再次对运动图像拍摄键10a操作时，结束对运动图像数据的记录。
在播放模式作为基本模式中，控制器32有选择地读取记录在存储卡38或内部存储器39中的图像数据。图像处理器37对压缩的图像数据进行解压，该过程与在记录模式中的压缩过程相对。解压的图像数据通过DRAM接口30保持在DRAM 31中，且由DRAM 31保持的内容通过VRAM控制器33存储在VRAM 34中。周期性地从VRAM 34中读取图像数据以产生视频信号，并且在显示屏17上播放该视频信号。
当选取的图像数据表示不是静止图像，而是运动图像时，将播放构成所选运动图像文件的MPEG运动图像数据。在播放所有运动图像数据的最后，将显示开始时的静止数据，直到发出下一个播放指令。
根据本发明，具有上述设置的数字相机1，通过在拍摄过程中移动对焦CCD 22搜索焦点对准位置。在确定了焦点对准位置后，拍摄镜头2移动到与对焦CCD 22位置对应的位置并对焦。对于这种情况，根据拍摄镜头2和对焦CCD 22的相对位置，确定拍摄镜头2移动的距离。
数字相机中的拍摄镜头2、拍摄CCD 21和对焦CCD 22的位置关系将参照图3A至7进行说明。
图3A至3C的视图显示了数字相机的拍摄镜头2和拍摄CCD 21间的位置关系。图3A示出拍摄镜头2设置在与拍摄CCD 21相距最远的位置(最大摄远位置)的情况。图3B示出了拍摄镜头2设置在中间位置的情况。图3C示出拍摄镜头2设置在与拍摄CCD 21相距最近的位置(最大广角位置)的情况。
假设拍摄镜头2可移动的安装在范围x内。范围x对应于焦点对准位置的搜索范围。设b是当拍摄镜头2设置为与拍摄CCD 21相距最远位置(最大摄远位置)时，拍摄镜头2和拍摄CCD 21之间的距离，如图3A所示；而a是当拍摄镜头2设置为与拍摄CCD 21相距最近位置(最大广角位置)时，拍摄镜头2和拍摄CCD 21之间的距离，如图3C所示。这种情况中，b＝a+x。最大摄远位置与最大广角位置的中间位置被设置为初始位置，如图3B所示。设m是当拍摄镜头2设置初始位置时，拍摄镜头2和拍摄CCD 21之间的距离。
图4A至4C的视图显示了当拍摄镜头2和对焦CCD 22均设置为初始位置状态时，以及当拍摄镜头2设置为最大摄远位置状态时，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的位置关系。图4A示出了拍摄镜头2设置为初始位置时的情况。图4B示出了拍摄镜头2移动到最大摄远位置时的情况。图4C示出了对焦CCD移动到与距离a对应的位置时的情况。
图5A至5C的视图显示了当拍摄镜头2和对焦CCD 22均设置为初始位置状态时，以及当拍摄镜头2设置为最大广角位置状态时，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的位置关系。图5A示出了拍摄镜头2设置为初始位置时的情况。图5B示出了拍摄镜头2移动到最大广角位置时的情况。图5C示出了对焦CCD移动到与距离b对应的位置时的情况。
图4B和图4C显示了当拍摄镜头2从拍摄镜头2和对焦CCD 22均设置为如图4A所示初始位置(距离m)的状态移动到最大摄远位置(距离b)时，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的位置关系。对于这种情况，如果仅有拍摄镜头2移动到最大摄远位置，如图4B所示，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离改变为距离b。如果对焦CCD 22进一步地从初始位置向半反半透镜23移动距离x，如图4C所示，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的位置改变为距离a。
图5B和5C显示了当拍摄镜头2从拍摄镜头2和对焦CCD 22均设置为如图5A所示初始位置(距离m)的状态，移动到最大广角位置(距离a)时，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的位置关系。对于这种情况，如果只有拍摄镜头2移动到最大广角位置，如图5B所示，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离改变为距离a。如果对焦CCD 22进一步从初始位置朝向与半反半透镜的相反方向移动距离x，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离改变为距离b。
由此，图6A至6C显示了对焦CCD 22相对于拍摄镜头2的各个位置的移动范围。图6A显示了当拍摄镜头2设置为最大摄远位置时对焦CCD 22的移动范围。图6B显示了当拍摄镜头2设置为中间位置时对焦CCD 22的移动范围。图6C显示了当拍摄镜头2设置为最大广角位置时对焦CCD 22的移动范围。
这些范围可以总结成图7所示的范围。更具体地如图7所示，当拍摄镜头2可以在范围x内移动时，对焦CCD 22相应的移动范围相对于作为基准的初始位置可以上下移动x。
考虑到这一点，将说明在拍摄过程中数字相机1根据第一实施例的处理操作。当控制器32为载入了存储在内部存储器39等程序的微型计算机时，它会执行下面的流程图代表的操作。
图8是显示了在拍摄过程中数字相机1根据第一实施例的处理操作的流程图。
当通过按下电源键8打开电源时(步骤A11)，作为初始设置处理，控制器32将拍摄镜头2和对焦CCD 22设置到初始位置。与此同时，控制器32对代表拍摄镜头2当前位置的位置变量r，和代表对焦CCD22当前位置的位置变量k进行初始化(步骤A12)。在控制器32的内部RAM(未绘出)保持位置变量r和k。
如果拍摄镜头2朝向待拍摄的对象，并通过操纵运动图像拍摄键10a开始拍摄运动图像，则会启动数字相机1的AF功能。响应于此过程，控制器32执行下述的自动对焦处理。
应该注意到，虽然假设是拍摄运动图像，但是对于静止图像也可以进行同样的自动对焦处理。
同时，半反半透镜23位于在拍摄镜头2的光轴中，且通过半反半透镜23将透过拍摄镜头2的光分开，分别朝向拍摄镜头21和对焦CCD 22。
当通过操作运动运动图像拍摄键10a开始对运动图像的拍摄时，通过CCD驱动机构42，控制器32使对焦CCD 22在垂直于拍摄镜头2光轴的方向上在预定范围内向前或向后移动。根据这一操作，控制器32对于当前拍摄的对象搜索焦点对准位置(步骤A14)。
由于光通过半反半透镜23进入对焦CCD 22，因此在垂直于拍摄镜头2的光轴的方向上，可以通过移动对焦CCD 22靠近或远离半反半透镜从而使其移动。
透过拍摄镜头2的光，通过半反半透镜23进入拍摄CCD 21和对焦CCD 22。由拍摄CCD 21获得的图像数据存储在预定的存储器(存储卡38或内部存储器39)中。
由对焦CCD 22获得的图像数据被用于调节对焦。控制器32决定作为焦点对准位置的对焦CCD的位置，使得处于该位置时图像数据的亮度信号中包含的高频成分最大(步骤A15)。甚至当移动对焦CCD22搜索焦点对准位置时，不会影响到提供给拍摄CCD 21并记录的图像。
根据对焦CCD 22的位置和拍摄镜头2的当前位置，控制器32决定拍摄镜头2将移动到何位置，使得拍摄镜头2和拍摄CCD 21间的距离变得与拍摄镜头2与对焦CCD 22间的距离相等(步骤A16)。驱动镜头驱动机构41以将拍摄镜头2移动到所决定的位置(步骤A17)。拍摄镜头2和对焦CCD 22的运动将参考图9A至9H在后面详细地描述。
在拍摄镜头2移动后，控制器32根据移动目标的位置更新位置变量r(步骤A18)。如果拍摄继续(步骤A19中的否)，控制器32根据拍摄镜头2的当前位置，将拍摄CCD 22移动到焦点对准位置搜索的开始位置(处于该位置时，拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离变为距离m)(步骤A20)。控制器32根据这一位置更新位置变量k(步骤A21)，并接着从步骤A14重复地执行该过程。
拍摄镜头2和对焦CCD 22的运动将参考图9A至9H中的例子进行详细地描述。图9A至9E顺序地显示了从拍摄开始时拍摄镜头2和对焦CCD 22的运动。
图9A示出了开始拍摄前的状态。拍摄镜头2和对焦CCD 22设置作为初始位置(图8的步骤A12)。当拍摄从该状态开始时，对焦CCD22在垂直于拍摄镜头2光轴的方向上在范围x内上下移动。在这一操作中，根据从对焦CCD 22获得的图像数据，搜索焦点对准位置(见图8的步骤A14)。同时，拍摄CCD 21执行拍摄操作，且从对焦CCD21获得的图像数据被存储在预定的存储器中。
当拍摄镜头2对焦到图9B所示的位置时(高频成分为最大)，将该位置确定为焦点对准位置(图8的步骤A15)。从对焦CCD 22和拍摄镜头2间的位置关系，确定拍摄镜头2的移动位置(图8的步骤A16)。如图9C所示，拍摄镜头2移动到最大广角位置，距拍摄镜头CCD 21的距离为a，使得拍摄镜头2和拍摄CCD 21间的距离与拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离相等(图8的步骤A18)。
同时，焦点对准位置搜索的开始位置根据移动后的拍摄镜头2改变。如图9D所示，对焦CCD 22从初始位置向下移动x/2，使得对于移动后拍摄镜头2的位置，对焦CCD 22和拍摄镜头2间的距离改变为m(8的步骤A20)。
之后，重复同样的操作。更具体地，当拍摄镜头2设置为最大广角位置时，可以通过使用对焦CCD 22从初始位置向下移动x/2后的位置作为基准，开始搜索焦点对准位置，如图9E所示。当探测到图9F所示的位置为焦点对准位置时，拍摄镜头2移动到最大摄远位置，距拍摄镜头CCD 21的距离为b，如图9G所示。同时，对焦CCD 22如图9H所示移动，以便为下一次搜索操作准备。
在这种方式下，在自动对焦操作中，通过使用对焦CCD 22搜索焦点对准位置。拍摄镜头2对应于该位置直接移动，使得拍摄镜头2和拍摄CCD 21间的距离变为与拍摄镜头2和对焦CCD 22间的距离相等。这种设置省略了传统的使用移动拍摄镜头2的搜索操作。尽管为了搜索焦点对准位置移动了对焦CCD 22，但是没有影响提供给拍摄CCD 21并记录的图像。可以解决在拍摄运动图像时，没有任何处理地记录了离焦图像的问题，并且也可以总是成功地记录焦点对准的图像。
第二实施例在第一实施例中，无论是拍摄静止图像还是运动图像，均通过半反半透镜23进行拍摄。
在第二实施例中，仅在摄取运动图像时才使用半反半透镜23，而不在摄取静止图像时使用。对于这种情况，通用的自动对焦处理应用于对静止图像的拍摄。如图2所示，可以通过将半反半透镜驱动机构43在位于拍摄镜头2光轴中的位置和从该光轴收起的位置间驱动，从而使得半反半透镜23绕枢轴旋转。
图10是显示了在拍摄过程中数字相机1根据第二实施例的处理操作的流程图。
当通过按下电源键8打开电源时(步骤B11)，控制器32决定是否指示开始运动图像的拍摄(步骤B12)。当将图1B所示的模式开关10切换到记录模式“R”时，通过按下运动图像拍摄键10a开始运动图像的拍摄。在初始状态下，如上电时，将半反半透镜23设置为在拍摄镜头2光轴中的使用位置，它由图2中的实线表示。
如果没有指示开始运动图像的拍摄(步骤B12的NO)，控制器32驱动半反半透镜驱动机构43将半反半透镜23向上移动到由图2中虚线表示的位置，并将它从拍摄镜头2的光轴中收回(步骤B13)。在快门键9按下一半的时刻(步骤B14的YES)，控制器32执行通用的自动对焦处理(步骤B15)。
通过驱动镜头驱动机构41，通用自动对焦处理沿光轴向前和向后地移动拍摄镜头2，在拍摄镜头2的移动过程中，根据从拍摄CCD 21获得的图像数据的亮度信号搜索焦点对准位置，并将拍摄镜头2定位在焦点对准位置上。在通过自动对焦处理调节了焦点后，将在此位置上的从拍摄CCD 21获得的图像数据存储到预定存储器(存储卡38或内部存储器39)中(步骤B16)。
如果指示了开始运动图像的拍摄(步骤B12的是)，且半反半透镜23在上方，控制器32会驱动半反半透镜驱动机构43使半反半透镜23向下移动到由图2中实线表示的位置，且将半反半透镜23设置在拍摄镜头2的光轴中(步骤B17)。之后，控制器32执行此系统的自动对焦处理(步骤B18)。
如第一实施例所述，通过使用对焦CCD 22且将拍摄镜头2直接移动到焦点对准位置上，此系统的自动对焦处理将搜索焦点对准位置。这一处理操作与图8流程图中的操作相同，且省略了对此的描述。
在上电时，半反半透镜23事先设置在使用位置。当指示了开始运动图像的拍摄时，可以立即执行拍摄而不移动半反半透镜23。
控制器32连续地将在自动对焦操作中从拍摄CCD 21获得的图像数据存储在预定存储器(存储卡38或内部存储器39)中(步骤B19和B20)。对于这种情况，如上所述，此系统的自动对焦处理甚至可以在自动对焦操作过程中提供高质量的焦点对准的图像数据。
这样，仅在拍摄运动图像时使用半反半透镜23，而不在拍摄静止图像时使用。此控制可以防止记录了由在拍摄运动图像时进行自动对焦操作所引起的离焦的图像。在拍摄静止图像时，防止了静止图像的质量退化，从而记录了高质量的图像。
在第二实施例中，半反半透镜23的初始位置设置为位于拍摄镜头2的光轴中，且在拍摄静止图像时，半反半透镜23向上移动且从拍摄镜头2的光轴中收回。然而，也可以颠倒这些位置。
这就是说，半反半透镜23的初始位置设置为从拍摄镜头2的光轴中收回的位置(不使用位置)。仅在拍摄运动图像时，半反半透镜23可以向下移动并定位在拍摄镜头2的光轴中。这种设置使得可以在上电后立即摄取静止图像而不需移动半反半透镜23。
例如，当没有指示拍摄运动图像时，用于确定静止图像成分的经过的图像(它由拍摄镜头2获得并直接显示在取景器上)显示在取景器上，所有从拍摄镜头2入射的光可以进入拍摄CCD 21而不使用半反半透镜23。这可以防止甚至在显示从头至尾的图像时损失入射的光量。
半反半透镜23的驱动机构并没有具体的限制。如图2所示，可以通过将半反半透镜23的一端用作支轴，使半反半透镜23向上和向下转动。此外，也可以使用滑动式半反半透镜，并使其在拍摄运动图像时在光轴上滑动。
以上的实施例例示为数字相机。然而，本发明也可以应用于任何具有摄像功能的电子设备中，如装备有相机的移动电话。
本发明并不局限于以上的实施例，在实施阶段内，在不背离本发明的实质和范围的情况下，可以对其进行各种各样地修改。这些实施例包括各种阶段的发明，且通过适当地组合已公开的构造部分可以提取出各种发明。
可以将以上实施例所描述的方法可以写为由计算机执行的程序记录在记录介质中，如磁盘(例如，软盘或硬盘)或光盘(例如，CD-ROM或DVD)，并应用于各种装置中。程序本身可以通过传输媒介，如网络，进行传输，并应用于各种装置中。计算机使装置加载录在记录介质中或由传输媒介所提供的程序，并通过控制与程序对应的操作执行上述的处理。
通过使用各种大容量的记录介质可以实施本发明，该大容量记录介质将在未来得到发展，如下一代使用蓝色激光的光盘(例如，Blue-ray Disc或AOD(高级光盘))、使用红光的HD-DVD 9，以及除如CD-ROM和DVD-ROM的上述记录介质之外，使用蓝紫激光的蓝激光DVD。
根据以上实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以通过通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、其他可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑元件、离散硬件元件、或为执行上述功能设计的任何组合来实现。
控制器32可以由处理器、控制器、微型控制器来实现。例如，处理器可以是DSP和微型处理器的组合、多个微型处理器、与DDSP核连环的一个或多个微型处理器、或具有这种构造的计算机的组合。
操作程序可以驻留在RAM存储器、快速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或任何技术上公知的存储介质中。
存储操作程序的存储介质与处理器耦联在一起，使得可以从处理器中读取信息，并将信息写入存储介质中。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。或者，处理器和存储介质可以驻留在图像传感装置中不同的构造部分中。
本领域内的技术人员将会很容易想到更多的优点和变形。因此，本发明在更广的方面并不局限于这里显示和描述的特定的细节和代表性的实施例。因此，在不脱离附加权利要求及其等效范围中定义的通用发明方案的实质和范围的条件下，可以进行各种修改。
权利要求
1.一种图像传感装置，包括拍摄镜头；第一图像传感元件，构造为接收透过该拍摄镜头的光，并获得与接收到的光量相对应的图像数据；记录装置，用于记录由该第一图像传感元件获得的图像数据；半反半透镜，设置于该拍摄镜头和该第一图像传感元件之间，并构造为将透过该拍摄镜头的光分束；以及第二图像传感元件，插入在该半反半透镜的分束光路中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中该第二图像传感元件沿该半反半透镜的分束光路可移动地设置。
3.根据权利要求2所述的装置，其中该第二图像传感元件的移动量基本上是该拍摄镜头移动量的两倍。
4.根据权利要求2所述的装置，进一步包括对焦控制装置，用于在拍摄中，通过在预定范围内移动该第二图像传感元件而搜索焦点对准位置，并且在搜索后根据该第二图像传感元件与该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头移动到该焦点对准位置来调整对焦。
5.根据权利要求4所述的装置，其中根据该拍摄镜头的位置，该第二图像传感元件所移动的该预定范围包括这样一个范围在其中，该拍摄镜头和该第二图像传感元件间的光路长度与该预定范围的长度相等。
6.根据权利要求1所述的装置，其中存储在存储单元中的图像数据包括运动图像数据。
7.根据权利要求4所述的装置，其中通过对比AF方法搜索该焦点对准位置。
8.一种图像传感装置，包括拍摄镜头；第一图像传感元件，构造为接收透过该拍摄镜头的光，并获得与接收到的光量相对应的图像数据；记录装置，用于记录由该第一图像传感元件获得的图像数据；可移动的半反半透镜，设置在该拍摄镜头和该第一图像传感元件之间，并构造为将透过该拍摄镜头的光分束；第二图像传感元件，可移动地插入在该半反半透镜的分束光路中；第一对焦控制装置，用于在拍摄静止图像时，将该半反半透镜从该拍摄镜头的光轴中收回，在预定范围内移动该拍摄镜头，并且调整对焦；以及第二对焦控制装置，用于在拍摄运动图像时，将该半反半透镜放置在该拍摄镜头的光轴上，通过在预定范围内移动该第二图像传感元件而搜索焦点对准位置，以及在搜索后根据该第二图像传感元件和该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头直接移动到该焦点对准位置来调整对焦。
9.根据权利要求8所述的装置，其中在初始状态中，该半反半透镜设置在该拍摄镜头的光轴上，并且在拍摄静止图像时，设置为在从该拍摄镜头的光轴中收回的位置。
10.根据权利要求8所述的装置，其中在初始状态中，该半反半透镜设置在从该拍摄镜头的光轴中收回的位置，并且在拍摄运动图像时，设置为在该拍摄镜头的光轴中的位置。
11.根据权利要求8所述的装置，其中当经过的图像显示在该图像传感装置的电子取景器中时，该半反半透镜设置在从该拍摄镜头的光轴中收回的位置。
12.根据权利要求8所述的装置，其中通过将该半反半透镜的一端用作支轴而转动该半反半透镜，来将该半反半透镜从该光轴中收回。
13.根据权利要求8所述的装置，其中通过滑动该半反半透镜，来将该半反半透镜从该光轴中收回。
14.一种对焦控制方法，用在具有拍摄镜头和图像传感元件的图像传感装置中，包括以下步骤通过插入在光路中的半反半透镜，将透过该拍摄镜头的光分束；通过在预定范围内移动第二图像传感元件而搜索焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在该半反半透镜的分束光路中；以及在搜索后根据该第二图像传感元件和该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头直接移动到该焦点对准位置来调整对焦。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤在拍摄静止图像时，将该半反半透镜从该拍摄镜头的光轴中收回；在预定范围内移动该拍摄镜头，并调整对焦；以及在拍摄运动图像时，将该半反半透镜放置在该拍摄镜头的光轴中，通过插入在该光路中的该半反半透镜将透过该拍摄镜头的光分束，通过在预定范围内移动第二图像传感元件而搜索该焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在该半反半透镜的分束光路中，并且在搜索后根据该第二图像传感元件和该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头直接移动到该焦点对准位置来调整对焦。
16.一种计算机程序，由控制具有拍摄镜头和图像传感元件的图像传感装置的计算机执行，该计算机程序控制该图像传感装置进行以下步骤接收透过该拍摄镜头的光，以获得与该图像传感元件接收到的光量相对应的图像数据；通过插入在光路中的半反半透镜，将透过该拍摄镜头的光分束；通过在预定范围内移动第二图像传感元件而搜索焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在该半反半透镜的分束光路中；以及在搜索后根据该第二图像传感元件和该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头直接移动到该焦点对准位置来调整对焦。
17.根据权利要求16所述的程序，其中控制该图像传感装置以进一步进行以下步骤在拍摄静止图像时，将该半反半透镜从该拍摄镜头的光轴中收回；在预定范围内移动该拍摄镜头，并调整对焦；以及在拍摄运动图像时，将该半反半透镜放置在该拍摄镜头的光轴中，通过插入在该光路中的该半反半透镜，将透过该拍摄镜头的光分束；通过在该预定范围内移动该第二图像传感元件而搜索该焦点对准位置，其中该第二图像传感元件可移动地插入在该半反半透镜的分束光路中，并且在搜索后根据该第二图像传感元件和该拍摄镜头的相对位置，通过将该拍摄镜头直接移动到该焦点对准位置来调整对焦。
全文摘要
半反半透镜(23)设于拍摄镜头(2)和拍摄CCD(21)之间，且对焦CCD(22)可移动地插入在半反半透镜(23)的分束光路中。在拍摄时，特别在拍摄运动图像时，移动对焦CCD(22)以搜索焦点对准位置。拍摄镜头(2)所要移动到的位置取决于搜索后的对焦CCD(22)和拍摄镜头(2)的位置。拍摄镜头(2)直接移动到所确定的位置。在拍摄过程中，不需要移动镜头来搜索焦点对准位置，且可以记录焦点对准的图像数据。
文档编号H04N5/225GK1736096SQ20048000145
公开日2006年2月15日 申请日期2004年9月16日 优先权日2003年9月29日
发明者佐佐仓实 申请人:卡西欧计算机株式会社