專利名稱：成像裝置和成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像裝置和成像方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字照相機通過將進入圖像傳感器的被攝體(subject)圖像(光學圖像)轉(zhuǎn)換為 電信號而產(chǎn)生數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù)成像器(imager)的釋放操作來將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)記錄 在記錄介質(zhì)(如存儲卡)上。數(shù)字照相機通常安裝有自動對焦(自動對焦)機構(gòu)，并采用 具有大F值和深景深的光學系統(tǒng)以便利對焦。因此，成像器可以成像通過自動對焦機構(gòu)對 焦在被攝體上的被攝體圖像，并對于朝向被攝體的數(shù)字照相機，通過簡單操作釋放按鈕來 記錄被攝體圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。 日本專利申請公開No. 2003-143461公開了一種數(shù)字照相機，其根據(jù)一個釋放操 作執(zhí)行多焦點成像，以提供能夠產(chǎn)生可以在成像之后任意地改變對焦范圍(對焦點)的數(shù) 字圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字照相機。在日本專利申請公開No. 2003-143461的多焦點成像中，通過在 根據(jù)一個釋放操作自動地將焦點位置從最近距離側(cè)的焦點位置改變到無窮遠側(cè)的焦點位 置的同時，以逐步方式成像來獲得多個圖像數(shù)據(jù)，在所述多個圖像數(shù)據(jù)中對焦位置彼此不 同。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在現(xiàn)有技術(shù)的安裝有自動對焦機構(gòu)的相機中，即使用戶期望在成像之后在 不同的被攝體(焦點位置)上重新對焦圖像，在成像的時候也不記錄多焦點圖像，因此未提 供期望的圖像。已經(jīng)提出了通過合成多個圖像來產(chǎn)生重新對焦的圖像的方法，但通過經(jīng)由 合成處理產(chǎn)生的圖像難以獲得適當?shù)膱D像。 由于通過多焦點成像，對于一個被攝體圖像可以獲得具有不同對焦位置的多個圖 像數(shù)據(jù)，因此通過日本專利申請公開No. 2003-143461中描述的相機可以解決這樣的問題。
然而，由于在改變焦點位置的同時成像并記錄多個圖像，因此多焦點成像在實際 中難以立即執(zhí)行。例如，考慮到用于驅(qū)動成像光學系統(tǒng)以改變焦點位置的時間、用于讀出圖 像傳感器中的圖像信號的時間等，與正常成像相比，在多焦點成像中需要大量時間(例如， 大約幾秒)。因此，在從釋放操作起已經(jīng)經(jīng)過了預(yù)定時間之后，成像在多焦點成像的后一半 中獲得的圖像，因此在該時間期間被攝體可能移動，并且可能錯過拍照機會。
也就是說，在日本專利申請公開No. 2003-143461中描述的多焦點成像中，通過根 據(jù)釋放操作簡單地將焦點位置從最近距離側(cè)改變到無窮遠側(cè)，而不論在釋放操作之前由自 動對焦機構(gòu)對焦的被攝體的焦點位置如何，成像多個圖像。因此，緊接在釋放操作之后獲得 在最近距離側(cè)對焦的圖像，并且在從釋放操作起已經(jīng)經(jīng)過了大約預(yù)定時間(幾秒)之后獲 得在無窮遠側(cè)對焦的圖像。因此，即使在無窮遠側(cè)存在成像器期望的被攝體并且以對焦在 相關(guān)被攝體上的焦點執(zhí)行了釋放操作，在無窮遠側(cè)對焦的圖像也可能變?yōu)閺尼尫挪僮髌鹧?遲了預(yù)定時間的定時處成像、且錯過了拍照機會的圖像。
考慮到前述問題，期望提供一種新的且改進的成像裝置和成像方法，其能夠執(zhí)行 多焦點成像而不會錯過拍照機會。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種成像裝置，包括成像單元，其包括用于成像以 光形式接收被攝體圖像并輸出圖像信號的圖像傳感器，以及用于在圖像傳感器上形成被攝 體圖像的成像光學系統(tǒng)；驅(qū)動單元，用于驅(qū)動成像光學系統(tǒng)或圖像傳感器中的至少一個以 改變焦點位置；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)從圖像傳感器輸出的圖像信號產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)； 控制單元，用于控制成像單元、驅(qū)動單元和圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元，其中控制單元響應(yīng)于檢測指 令，檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置，并響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在對 焦位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)，并以對焦位置作為參考順 序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖 像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 控制單元可以通過執(zhí)行用于對焦在成像范圍中的期望被攝體上的自動對焦處理， 來檢測對焦位置。 控制單元可以執(zhí)行包圍成像(bracket imaging)處理，所述包圍成像處理用于在 從檢測指令到釋放指令的時間段期間，在以通過自動對焦檢測到的對焦位置作為中心的預(yù) 定范圍內(nèi)順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲 得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 控制單元可以在通過包圍成像處理而獲得的保存圖像數(shù)據(jù)之中，將相當于緊接在 釋放指令之前至少一個時間段的保存圖像數(shù)據(jù)保存在存儲單元中。 控制單元可以執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，用于在成像光學系統(tǒng)中響應(yīng)于釋放指 令，在從最短距離側(cè)的焦點位置到無窮遠側(cè)的焦點位置的可對焦范圍內(nèi)，以對焦位置作為 參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲 得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇校刂茊卧梢愿淖兘裹c位置，以便在可對焦范圍中， 焦點位置逐漸地從對焦位置分開到近側(cè)或遠側(cè)。 控制單元可以根據(jù)成像光學系統(tǒng)的景深，在可對焦范圍中以逐步方式設(shè)置多個焦 點位置的改變位置，以及在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，控制單元可以在多個改變位置之中， 從靠近對焦位置的改變位置順次以逐步方式改變焦點位置。 控制單元可以以對焦位置作為基點設(shè)置多個改變位置，并以逐步方式將焦點位置 改變到所設(shè)置的多個改變位置。 控制單元可以執(zhí)行這樣的被攝體檢測處理響應(yīng)于檢測指令，通過改變焦點位置，
并分析通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，來檢測存在
于成像范圍中的一個或多個被攝體以及對焦在被攝體上的對焦位置的范圍。 控制單元可以執(zhí)行包圍成像處理，所述包圍成像處理用于在從響應(yīng)于檢測指令執(zhí)
行被攝體檢測處理時直到釋放指令的時間段期間，在通過被攝體檢測處理而檢測到的對焦
位置的范圍內(nèi)順序改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的焦點位置處成像被攝體圖像而
獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 控制單元可以在通過包圍成像處理而獲得的保存圖像數(shù)據(jù)之中將相當于緊接在 釋放指令之前至少一個時間段的保存圖像數(shù)據(jù)保存在存儲單元中。
在包圍成像處理中，控制單元可以在對焦在從通過被攝體檢測處理而檢測到的多 個被攝體中選擇的一個被攝體上的對焦位置的范圍內(nèi)改變焦點位置。 控制單元可以執(zhí)行被攝體成像處理，用于在成像光學系統(tǒng)中響應(yīng)于釋放指令，在 從最短距離側(cè)的焦點位置到無窮遠側(cè)的焦點位置的可對焦范圍中，在通過被攝體檢測處理 而檢測到的對焦位置的范圍內(nèi)順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位 置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 控制單元可以執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚恚鋈繀^(qū)域?qū)钩上裉幚碓陧憫?yīng)于
釋放指令執(zhí)行被攝體成像處理之后，在可對焦范圍內(nèi)順序地改變焦點位置，并獲取通過在
多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 控制單元可以在被攝體成像處理中，在對焦在從通過被攝體檢測處理而檢測到的
被攝體中選擇的一個或多個被攝體上的對焦位置的范圍內(nèi)改變焦點位置。 控制單元可以在被攝體成像處理中，根據(jù)通過被攝體檢測處理而檢測到的對焦位
置的范圍，控制成像光學系統(tǒng)的光圈。 控制單元可以控制成像光學系統(tǒng)的光圈，以便與通過被攝體檢測處理而檢測到的 被攝體對應(yīng)的焦點位置處的景深變得大于或等于對焦在被攝體上的對焦位置的范圍。
成像光學系統(tǒng)可以包括變形鏡，將所述變形鏡配置為橫截面形狀能夠變形為凸形 或凹形，以及驅(qū)動單元通過基于控制單元的指令變形并驅(qū)動變形鏡，來改變焦點位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種成像方法，包括如下步驟響應(yīng)于檢測指 令，檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置；以及響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在 對焦位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)，并且在獲取步驟中，以對焦位置作 為參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而 獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 根據(jù)上述配置，響應(yīng)于檢測指令檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位 置，響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在對焦位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存
圖像數(shù)據(jù)，并且以對焦位置作為參考順序地改變焦點位置，并在執(zhí)行改變的同時獲取通過 在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。因 此，在釋放指令之前檢測響應(yīng)于檢測指令而檢測到對焦位置，并且在釋放指令之后以對焦 位置作為參考改變焦點位置，并且在執(zhí)行這種改變的同時順序地獲得通過在改變的焦點位 置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)。因此，當靠近由釋放指令表示的拍照機會時，獲得 對焦在預(yù)先檢測到的對焦位置及其附近上的圖像數(shù)據(jù)。 根據(jù)上述本發(fā)明的實施例，可以執(zhí)行多焦點成像而不會錯過拍照機會。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像裝置的配置的框圖； 圖2是示出根據(jù)該實施例的信號處理單元的內(nèi)部的配置示例的框圖； 圖3是示出根據(jù)該實施例的變形鏡(deforming mirror)裝置的配置的橫截面圖； 圖4是示意性地示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像處理的示意圖； 圖5是示出使用根據(jù)該實施例的變形鏡裝置的焦點位置的改變的示意圖； 圖6是示出根據(jù)該實施例的焦點位置的改變的說明 圖7是圖6的下部圖的局部放大視圖； 圖8是用于描述在根據(jù)該實施例的成像裝置中的焦點位置的改變位置的設(shè)置的示意圖； 圖9是用于描述對于根據(jù)該實施例的每一個焦點位置的景深的示意圖； 圖10是描述依照根據(jù)該實施例的景深的焦點位置的改變位置的示意圖； 圖ll是描述用于設(shè)置根據(jù)該實施例的焦點位置的改變位置P的基點(basepoint)的示意圖； 圖12是示出根據(jù)該實施例的對焦控制的示例的示意圖； 圖13是示出根據(jù)該實施例的對焦控制的另一示例的示意圖； 圖14是示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像操作的流程圖； 圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的對焦控制的示例的示意圖； 圖16是示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像操作的流程圖； 圖17是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的對焦控制的示例的示意圖； 圖18是示出通過根據(jù)該實施例的對比度檢測方法來檢測被攝體的示例的示意
圖； 圖19是示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像操作的流程圖； 圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的對焦控制的示例的示意圖； 圖21是示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像操作的流程圖； 圖22是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的對焦控制的示例的示意圖； 圖23是示出通過根據(jù)該實施例的成像裝置的成像操作的流程圖；以及 圖24是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的對焦控制的示例的示意圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。注意，在該說明書和附圖中，具有基本上相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件以相同的附圖標記表示，并且省略這些結(jié)構(gòu)
元件的重復說明。 將以如下次序做出描述。
1.第一實施例(釋放后全部區(qū)域?qū)钩上? 2.第二實施例(釋放前包圍成像和釋放后全部區(qū)域?qū)钩上竦慕M合) 3.第三實施例(釋放前被攝體檢測和釋放后全部區(qū)域?qū)钩上竦慕M合) 4.第四實施例(釋放前被攝體檢測和釋放后被攝體成像的組合) 5.第五實施例(釋放前被攝體檢測和釋放后被攝體成像以及全部區(qū)域?qū)钩上?br> 的組合) 6.第六實施例(釋放后被攝體成像中光圈的控制)
〈術(shù)語定義> 首先，在描述本發(fā)明的每一個實施例之前，將定義在本說明書中使用的各種術(shù)語。
"成像裝置"指的是用于成像被攝體圖像并獲取圖像數(shù)據(jù)的裝置。成像裝置包括數(shù)字照相機，主要用于獲取靜止圖像(照片)數(shù)據(jù)；以及數(shù)字攝像機，主要用于獲取運動圖像數(shù)據(jù)。數(shù)字照相機也可以具有獲取運動圖像數(shù)據(jù)的功能，或者數(shù)字攝像機具有獲取靜止圖像數(shù)據(jù)的功能。在以下實施例中，對于本發(fā)明的實施例的成像裝置的示例將主要描述數(shù)字照相機的示例，但是本發(fā)明的實施例的成像裝置可以是任意相機，如數(shù)字攝像機。
"成像"指的是將由圖像傳感器以光形式接收到的被攝體圖像轉(zhuǎn)換為圖像信號。
"成像范圍"是可以由成像裝置成像的成像空間的范圍，且對應(yīng)于景角(fieldangle)。"被攝體圖像"是通過成像裝置的成像光學系統(tǒng)進入圖像傳感器的光學圖像，并且是表示存在于成像裝置的成像范圍中的被攝體的光學圖像。"圖像數(shù)據(jù)"是通過對于以圖像傳感器成像被攝體圖像而獲得的圖像信號進行信號處理而獲得的數(shù)字數(shù)據(jù)。"焦點位置"是成像裝置的成像光學系統(tǒng)的焦點(焦點)的位置。具體地說，"焦點位置"是在成像光學系統(tǒng)的光軸上的位置，其中成像光學系統(tǒng)的焦點存在于成像空間中?？梢酝ㄟ^驅(qū)動成像裝置的成像光學系統(tǒng)或成像裝置來改變焦點位置。將從透鏡的中心到成像裝置的成像光學系統(tǒng)的焦點位置的距離稱為"焦距"。"對焦"指的是將成像裝置的成像光學系統(tǒng)的焦點對焦在成像范圍中的期望的被攝體上。"對焦位置"是當將成像裝置的成像光學系統(tǒng)的焦點對焦在成像范圍中的期望被攝體時的焦點位置。"對焦范圍"是對焦位置周圍的焦點位置的范圍，其中當焦點位置處于某一對焦位置時通過成像光學系統(tǒng)的景深來對焦焦點。這里，"對焦位置周圍"是成像光學系統(tǒng)的光軸(Z軸)上對焦位置的近距離側(cè)(近側(cè))和長距離側(cè)(遠側(cè))。如從對焦范圍的描述中顯而易見的那樣，當對焦在某一被攝體上時的焦點位置具有寬度。因此，在本發(fā)明中"對焦在期望被攝體上的對焦位置的檢測"指的是對焦在被攝體上的對焦圖像中檢測任意焦點位置。
"可對焦范圍"是可以物理地將成像裝置的成像光學系統(tǒng)從最近距離側(cè)的焦點位置(微距)對焦到無窮遠側(cè)的焦點位置的焦點位置的范圍。 "X軸方向"是成像空間的水平方向，"Y軸方向"是成像空間的垂直方向，而"Z軸方向"是成像空間的深度方向(成像光學系統(tǒng)的光軸方向)。X軸方向和Y軸方向限定了通過成像裝置獲得的圖像的成像平面，而Z軸方向變?yōu)楦淖兂上窆鈱W系統(tǒng)的焦點的方向。
"檢測指令"是變?yōu)橛糜跈z測對焦位置的觸發(fā)器的指令。檢測指令由通過用戶的釋放按鈕(快門按鈕)的半按下(half-press operation)操作來表示。然而，檢測指令可以使開啟成像裝置的電源的操作、將成像裝置的操作模式切換到成像模式的操作、其他用戶操作、對通過成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)的、通過面部檢測處理的面部檢測等作為觸發(fā)器。
"釋放指令"是變?yōu)橛糜讷@取通過成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)的觸發(fā)器的指令。在一般的數(shù)字照相機中，"釋放"意味著將通過成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)上，并且由釋放按鈕的全按下操作(full-pressoperation)表示。本說明書中的"釋放指令"不限于釋放按鈕的全按下操作，并且可以是對成像裝置的其他用戶操作、對通過成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)的、通過笑容檢測處理的被攝人的笑容的檢測等作為觸發(fā)器的釋放指令。"保存圖像數(shù)據(jù)"是通過對由圖像傳感器成像的被攝體圖像的圖像信號進行信號處理而獲得的圖像數(shù)據(jù)的、在成像裝置或外部裝置處的記錄介質(zhì)中保存的圖像數(shù)據(jù)。在數(shù)字照相機中，通過成像元件恒定地成像被攝體圖像，以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，并且在成像模式期間在成像裝置的監(jiān)視器上顯示圖像數(shù)據(jù)作為實況觀察圖像(live view image)。不是整個時間上(over time)獲得的所有圖像數(shù)據(jù)都保存在記錄介質(zhì)中，將在做出釋放指令等的定時處的圖像數(shù)據(jù)保存在記錄介質(zhì)中。在數(shù)字攝像機中，將在做出記錄指令的時間段中的整個時間上獲得的所有圖像數(shù)據(jù)保存在記錄介質(zhì)中作為保存圖像數(shù)據(jù)。"自動對焦處理"是自動地檢測焦點位置的處理，其中成像裝置對焦在成像范圍中的任意被攝體上。自動對焦(在下文中稱為"AF")處理可以包括檢測對焦在期望的被攝體上的焦點位置的檢測處理以及改變焦點位置以使焦點跟隨被攝體的跟隨處理。AF目標的被攝體可以是存在于成像范圍中提供的預(yù)定AF區(qū)域(如，圖像的中心區(qū)域)或基準點中的被攝體，或者AF目標的被攝體可以由用戶使用AF位置指定部件(如觸摸板)在成像范圍中自由地選擇。"被攝體檢測處理"是通過改變焦點位置和在執(zhí)行這種改變的同時分析通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，檢測存在于成像范圍中的一個或多個被攝體的處理?？梢酝ㄟ^被攝體檢測處理檢測存在于成像范圍和對焦在被攝體上的對焦位置的范圍中的被攝體。"包圍成像處理"是在包括檢測到的對焦位置的預(yù)定范圍內(nèi)周期性地改變焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時獲取通過在多個改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)的處理。也將包圍成像稱為焦點包圍成像。在這樣的包圍成像處理中，焦點位置可以在具有在AF處理中檢測到的對焦位置作為中心的預(yù)定范圍內(nèi)改變，或者焦點位置可以在對焦在被攝體檢測處理中檢測到的被攝體上的對焦位置的范圍內(nèi)改變。由于通過包圍處理可以以改變到對焦位置附近的焦點位置執(zhí)行成像，因此可以補償對焦位置的位置偏移。"多焦點成像處理"是在預(yù)定范圍內(nèi)以逐步方式或連續(xù)地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)的處理。多焦點處理的示例包括使可對焦范圍的全部區(qū)域作為焦點位置的改變范圍的"全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?、對焦在使通過被攝體檢測處理檢測的被攝體上的對焦位置的范圍作為焦點位置的改變范圍的"被攝體成像處理"。"全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?是在可對焦范圍中以逐步方式或連續(xù)地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)的處理。全部區(qū)域?qū)钩上裉幚硎嵌嘟裹c處理的一個示例。"被攝體成像處理"是對焦在被攝體檢測處理中檢測到的一個或多個被攝體中的至少一個被攝體上的對焦位置的范圍中以逐步方式或連續(xù)地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)的處理。被攝體成像處理是多焦點處理的一個示例。
〈第一實施例> 將在下文中描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的成像裝置和成像方法。根據(jù)第一實施例的成像裝置具有的特性在于，執(zhí)行AF處理以檢測對于期望被攝體的對焦位置，以及在響應(yīng)于后續(xù)釋放指令、以檢測到的對焦位置作為參考來改變焦點位置的同時執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上瘛?br> 9
換言之，根據(jù)本實施例的成像裝置通過響應(yīng)于檢測指令執(zhí)行用于對焦在成像范圍 中的期望的被攝體上的AF處理，來檢測對焦在期望的被攝體上的對焦位置。其后，成像裝 置響應(yīng)于釋放指令，在記錄介質(zhì)中記錄通過在檢測到的對焦位置處成像被攝體圖像而獲得
的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。成像裝置還執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上衿湟詸z測到的對焦位
置作為參考在可對焦范圍中改變焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時，記錄通過在多個改
變的、且不同的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。 可以通過全部區(qū)域?qū)钩上瘾@得對焦在可對焦范圍中的不同位置處的多個保存
圖像數(shù)據(jù)。由于可以在成像之后獲得能夠任意改變對焦位置的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，因此用戶可
以在成像之后容易地獲取重新對焦在不同被攝體(焦點位置)上的圖像。將在下文中具體
描述根據(jù)本實施例的成像裝置。[成像裝置的配置] 首先，將參照圖1描述根據(jù)本實施例的成像裝置1的配置。圖1是示出根據(jù)本實 施例的成像裝置1的配置的框圖。 如圖1所示，成像裝置1被配置為能夠成像并記錄靜止圖像和運動圖像的數(shù)字照 相機。成像裝置1包括成像光學系統(tǒng)(L1、L2、2、3)、圖像傳感器4、預(yù)處理單元5、信號處理 單元6、AF元件7、鏡驅(qū)動電路8、光圈控制單元9、成像控制單元10、CPU(中央處理單元)11、 存儲器單元12、操作輸入單元13、總線14、顯示單元15、壓縮/擴展處理單元16和存儲單 元17。 成像光學系統(tǒng)和圖像傳感器4是本發(fā)明的實施例的成像單元的實施示例，其中由 成像光學系統(tǒng)在圖像傳感器4上成像被攝體圖像，并成像以光形式接收的被攝體圖像并且 由圖像傳感器4輸出圖像信號。預(yù)處理單元5和信號處理單元6是本發(fā)明的實施例的圖像 數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元的實施示例，其通過處理從圖像傳感器4輸出的圖像信號而產(chǎn)生被攝體圖像 的圖像數(shù)據(jù)。鏡驅(qū)動電路8是本發(fā)明的實施例的驅(qū)動單元的實施示例，其驅(qū)動變形鏡裝置 2以改變焦點位置。CPU 11和存儲器單元12是本發(fā)明的實施例的控制單元的實施示例，其 控制成像裝置1的每一個單元。將在下文中描述成像裝置1的每一個單元。
成像光學系統(tǒng)包括透鏡Ll、變形鏡裝置2、透鏡L2和光圈3。透鏡Ll和透鏡L2 示意性地示出用于使圖像傳感器4成像被攝體圖像(光學圖像)的成像光學系統(tǒng)中的透鏡 組。透鏡Ll示意性地示出用于將被攝體圖像引導至變形鏡裝置2的透鏡組，而透鏡L2示 意性地示出用于將通過透鏡L1由變形鏡裝置2的鏡表面反射的被攝體引導至圖像傳感器4 的透鏡組。實際的成像光學系統(tǒng)僅能夠使圖像傳感器4成像被攝體圖像，并且可以包括更 多數(shù)量的透鏡、用于去除不需要的波長的濾光片以及其他光學元件。 變形鏡裝置2是包括橫截面視圖可變形為凸形或凹形的變形鏡的裝置。變形鏡裝 置2以具有柔韌性的組件(在下文中稱為柔性組件)形成在表面?zhèn)壬?，其中在柔性組件上 以薄膜形式形成金屬膜(如鋁)以形成鏡面。響應(yīng)于來自圖中的鏡驅(qū)動電路8的驅(qū)動信號 來變形柔性組件的形狀，以便鏡面的形狀變形成凸形或凹形，由此改變焦點位置。將在下文 中描述變形鏡裝置2的配置和操作。 光圈3插入在變形鏡裝置2與透鏡L2之間，并通過基于光圈控制單元9 (將在下 文中描述)的控制改變?nèi)肷涔獾耐ㄟ^范圍來調(diào)節(jié)由圖像傳感器4成像的被攝體圖像的曝光
圖像傳感器4由固態(tài)圖像傳感器(如CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化 物半導體))配置。圖像傳感器4成像入射的被攝體圖像，并產(chǎn)生成像的圖像信號。也就是 說，圖像傳感器4光電轉(zhuǎn)換通過成像光學系統(tǒng)引導的光(被攝體圖像)，并輸出用作R(紅)、 G(綠)和B(藍)的圖像信號的電信號?；贑PU ll(將在下文中描述)的指令，通過成像 控制單元10執(zhí)行圖像傳感器4的圖像信號的讀出控制。 預(yù)處理單元5是用于預(yù)處理曝光圖像信號的所謂模擬前端，并包括采樣保持/ AGC(自動增益控制)電路和視頻A/D轉(zhuǎn)換器。例如，預(yù)處理單元5對于用作從圖像傳感器4 輸出的圖像信號的模擬電信號執(zhí)行CDS(相關(guān)雙采樣)處理、通過可編程增益放大器(PGA) 的增益處理、A/D轉(zhuǎn)換處理等。預(yù)處理單元5對于通過對圖像信號執(zhí)行各種類型的處理而 獲得的成像的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行感光度(sensitivity)變異校正處理、白平衡處理等。
信號處理電路6對于通過預(yù)處理單元5獲得的成像的圖像數(shù)據(jù)(R、G、B)執(zhí)行各種 圖像信號處理，以獲得最終的圖像數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在將參照圖2描述信號處理單元6的內(nèi)部的配置示例。如圖2所示，信號處理 單元6包括像素內(nèi)插處理部分20、色調(diào)校正處理部分21R、21G、21B、陰影(shading)校正處 理部分22R、22G、22B、 RGB/YUV轉(zhuǎn)換處理部分23、成像幀內(nèi)插處理部分24、 Y陰影校正處理 部分25、頻率特性校正處理部分26和對焦估計值計算部分27。 圖2的像素內(nèi)插處理部分20對于通過預(yù)處理單元5獲得的R、 G、 B的每一個成像 的圖像數(shù)據(jù)(R圖像數(shù)據(jù)、G圖像數(shù)據(jù)、B圖像數(shù)據(jù))執(zhí)行像素內(nèi)插處理。將由像素內(nèi)插處理 部分20通過像素內(nèi)插處理執(zhí)行的R圖像數(shù)據(jù)提供到色調(diào)校正處理部分21R，將G圖像數(shù)據(jù) 提供到色調(diào)校正處理部分21G，并且將B圖像數(shù)據(jù)提供到色調(diào)校正處理部分21B。
色調(diào)校正處理部分21R、21G、21B對于提供的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行色調(diào)校正處理(如從12 位壓縮到8位)。將由色調(diào)校正處理部分21R處理的R圖像數(shù)據(jù)提供到陰影校正處理部分 22R，將G圖像數(shù)據(jù)提供到陰影校正處理部分22G，并將B圖像數(shù)據(jù)提供到陰影校正處理部分 22B。 陰影校正處理部分22R、22G和22B執(zhí)行校正由成像光學系統(tǒng)和圖像傳感器4的特 性引起的亮度變異(陰影)的處理，其表現(xiàn)為關(guān)于提供的圖像數(shù)據(jù)在圖像的外圍處光量的 降低。 RGB/YUV轉(zhuǎn)換處理部分23基于分別由陰影校正處理部分22R、22G、22B處理的R圖 像數(shù)據(jù)、G圖像數(shù)據(jù)和B圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生用作Y信號(亮度信號)的圖像數(shù)據(jù)(Y圖像數(shù)據(jù))、 用作U信號(B-Y)的圖像數(shù)據(jù)(U圖像數(shù)據(jù))和用作V信號(R-Y)的圖像數(shù)據(jù)(V圖像數(shù)
據(jù))。在這種情況下，將Y、u、v的采樣率設(shè)置得u和v小于Y，如Y : u : v = 4 : 2 : 2。 成像幀內(nèi)插處理部分24對于通過RGB/YUV轉(zhuǎn)換處理部分23獲得的Y圖像數(shù)據(jù)、U 圖像數(shù)據(jù)和V圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行幀內(nèi)插處理。將通過成像幀內(nèi)插處理部分24處理的U圖像數(shù) 據(jù)、V圖像數(shù)據(jù)輸出到圖1所示的總線14。將通過成像幀內(nèi)插處理部分24處理的Y圖像數(shù) 據(jù)提供到Y(jié)陰影校正處理部分25。 Y陰影校正處理部分25對于由成像幀內(nèi)插處理部分24處理的Y圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行陰 影校正處理。頻率特性校正處理部分26對于由Y陰影校正處理部分25處理的Y圖像數(shù)據(jù) 執(zhí)行用作高通校正(輪廓校正)處理的頻率特性校正處理。將由頻率特性校正處理部分26 處理的Y圖像數(shù)據(jù)提供到對焦估計值計算部分27。
對焦估計值計算部分27計算對焦估計值Ev，所述對焦估計值Ev在從由頻率特性 校正處理部分26處理的Y圖像數(shù)據(jù)搜索中對焦位置時變?yōu)楣烙嬎饕＞唧w地說，對焦估計 值計算部分27計算Y圖像數(shù)據(jù)的高頻分量的量值作為對焦估計值Ev。將由對焦估計值計 算部分27計算出的對焦估計值Ev提供到如圖1所示的CPU 11。 將返回圖1繼續(xù)描述。AF元件7由線傳感器(line sensor)等配置，并且用以檢 測是否對焦被攝體。將AF元件7的檢測信號輸入到CPU 11， CPU ll基于該檢測信號控制 AF處理，并指示鏡驅(qū)動電路8來控制變形鏡的變形狀態(tài)，以便對焦期望的被攝體。通常在高 性能相機(如，單反相機)中布置AF元件7，但在數(shù)字照相機中AF元件7可以省略。在這 種情況下，CPU 11可以基于通過由信號處理單元6處理成像的圖像信號而獲得的對焦估計 值Ev來控制AF處理。 鏡驅(qū)動電路8通過基于來自CPU 11的指令驅(qū)動變形鏡裝置2并改變變形鏡裝置 2的變形狀態(tài)來調(diào)節(jié)焦點位置。將在下文中描述關(guān)于變形鏡裝置2的驅(qū)動的細節(jié)。
光圈控制單元9基于來自CPU 11的指令控制光圈3的開啟，以將被攝體圖像的曝 光量調(diào)節(jié)到合適的值。 成像控制單元10由定時發(fā)生器(TG)配置，并基于來自CPU 11的指令控制圖像傳 感器4的電子快門速度。成像控制單元10產(chǎn)生用于圖像傳感器4的操作脈沖。例如，成像控 制單元IO產(chǎn)生各種類型的脈沖，如用于垂直轉(zhuǎn)移(transfer)的4相脈沖、場偏移(shift) 脈沖、用于水平轉(zhuǎn)移的2相脈沖和快門脈沖，并將其提供到圖像傳感器4。由成像控制單元 10驅(qū)動(電子快門功能)圖像傳感器4。 CPU 11用作控制成像裝置1的每一個單元的控制單元。關(guān)于CPU 11布置存儲器 單元12，所述存儲器單元12包括ROM(只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)、閃存等。
CPU 11根據(jù)存儲器單元12中存儲的程序執(zhí)行各種計算處理，并通過光圈控制單 元9、成像控制單元10、鏡驅(qū)動電路8和總線14與每一個單元交換控制信號等，以使得每一 個單元執(zhí)行期望的操作。 例如，做出控制以便通過基于由預(yù)處理單元5檢測到的成像信號的光量的信息指 示光圈控制單元9以驅(qū)動光圈3來獲得合適的光圈值?；趶纳鲜鲂盘柼幚韱卧?的對焦 估計值計算部分27獲取的對焦估計值Ev，可以指示鏡驅(qū)動電路8以控制變形鏡裝置2的 變形狀態(tài)。因此，可以改變成像光學系統(tǒng)的焦點位置，并且可以控制諸如AF處理、被攝體 檢測處理、多焦點成像處理、全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?、被攝體成像處理和包圍成像(bracket image)處理之類的成像處理，這將在下文中描述。 與CPU 11相關(guān)聯(lián)地布置的存儲器單元12(如，R0M)存儲用于使CPUll以執(zhí)行各種 類型的控制處理的程序，其中CPU 11基于這樣的程序，對于每一控制執(zhí)行期望的計算/控 制處理。 根據(jù)本實施例的程序是用于使CPU ll執(zhí)行CPU 11的各種類型的控制的程序?？?以預(yù)先在內(nèi)置于成像裝置l中的存儲裝置(HDD、ROM、閃存等)中預(yù)先存儲程序?？梢栽诎?括光盤(如，CD、DVD和藍光盤)或存儲卡且對于成像裝置1提供的可拆卸記錄介質(zhì)中存儲 程序，或者可以通過網(wǎng)絡(luò)(如，LAN和因特網(wǎng))將程序下載到成像裝置l。
操作輸入單元13包括操作器，如按鍵、按鈕、轉(zhuǎn)盤和觸摸板。例如，操作輸入單元 13包括用于執(zhí)行各種操作指令和信息輸入的操作器，如用于指示電源開/關(guān)的操作器、用于指示成像的圖像的記錄開始的釋放操作器(釋放按鈕)、變焦調(diào)節(jié)操作器和用作圖像位 置指定部件(如，待對焦的被攝體的選擇)的觸摸板。釋放按鈕用作使得用戶能夠輸入用 于AF或被攝體檢測的檢測指令和釋放指令。例如，通過將快門按鈕按到中間(半按下)來 輸入檢測指令，并且通過將快門按鈕按到底(全按下)來輸入釋放指令。操作輸入單元13 將從這種操作器得到的信息提供到CPU ll，并且CPU ll執(zhí)行與這樣的信息對應(yīng)的期望的 計算處理和控制。 壓縮/擴展處理單元16對于通過總線14輸入的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行壓縮/擴展處理， 諸如遵循MPEG(運動圖像專家組)方法的圖像壓縮/擴展處理。當在存儲單元17中記錄 通過成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)時，壓縮/擴展處理單元16壓縮圖像數(shù)據(jù)以減小數(shù)據(jù)量。當再 現(xiàn)存儲單元17中記錄的圖像數(shù)據(jù)時，壓縮/擴展處理單元16擴展圖像數(shù)據(jù)，并將其傳送到 顯示單元15等。 存儲單元17用于保存圖像數(shù)據(jù)和其他各種類型的數(shù)據(jù)。存儲單元17可以由半 導體存儲器(如閃存)配置，或者可以由HDD(硬盤驅(qū)動器)配置。存儲單元17可以不由 內(nèi)置于成像裝置1中的記錄介質(zhì)配置，而可以由與關(guān)于成像裝置1可拆卸的可拆卸記錄介 質(zhì)(例如，諸如內(nèi)置于半導體存儲器中的存儲卡、光盤、磁光盤和全息存儲器之類的記錄介 質(zhì))對應(yīng)的記錄/再現(xiàn)驅(qū)動器配置。可以安裝內(nèi)置型存儲器和關(guān)于可拆卸記錄介質(zhì)的記錄 /再現(xiàn)驅(qū)動器兩者。存儲單元17基于CPU 11的控制來記錄/再現(xiàn)通過總線14輸入的圖像 數(shù)據(jù)和其他各種類型的數(shù)據(jù)。 顯示單元15包括顯示面板部分(如液晶顯示器)和用于顯示并驅(qū)動顯示面板部 分的顯示驅(qū)動部分。顯示驅(qū)動部分由像素驅(qū)動電路配置，所述像素驅(qū)動電路用于在顯示面 板部分上顯示通過總線14輸入的各種類型的顯示數(shù)據(jù)。像素驅(qū)動電路以預(yù)定的水平/垂 直驅(qū)動定時，對于在顯示面板部分中以矩陣形式布置的每一個像素施加基于圖像信號的驅(qū) 動信號以執(zhí)行顯示。圖像位置指定部件(如觸摸板)可以并置到顯示單元15的顯示面板 上。 在成像的時候，將從信號處理單元6輸出的圖像數(shù)據(jù)提供到壓縮/擴展處理單元 16，并且響應(yīng)于釋放指令，基于CPU 11的控制在壓縮/擴展處理單元16中產(chǎn)生經(jīng)過壓縮處 理的圖像數(shù)據(jù)。存儲單元17然后基于CPU 11的控制，在記錄介質(zhì)中記錄經(jīng)過壓縮處理的 壓縮圖像數(shù)據(jù)。在成像的時候，CPU 11執(zhí)行控制以便將從信號處理單元6輸出的圖像數(shù)據(jù) 提供到顯示單元15，從而在顯示單元15上實時地顯示(實況觀察圖像)從由圖像傳感器4 成像的圖像信號獲得的成像的圖像數(shù)據(jù)。用戶可以檢查成像范圍(景角)、被攝體的樣式 等，并通過查看實況觀察圖像來決定合適的拍照機會。 當做出存儲單元17中記錄的壓縮圖像數(shù)據(jù)的再現(xiàn)指令時，CPU 11控制存儲單元 17并再現(xiàn)指定的壓縮圖像數(shù)據(jù)，然后在壓縮/擴展處理單元16中擴展再現(xiàn)的壓縮圖像數(shù) 據(jù)。CPU 11執(zhí)行控制以便在顯示單元15上顯示擴展的圖像數(shù)據(jù)。
[變形鏡的配置] 現(xiàn)在將參照圖3描述圖1中所示的變形鏡裝置2的配置和操作。圖3是示出根據(jù) 本實施例的變形鏡裝置2的配置的橫截面圖。還與變形鏡裝置2 —起在圖3中示出在圖1 中所示的鏡驅(qū)動電路8。 如圖3所示，變形鏡裝置2包括柔性組件32、在表面上形成的反射膜31、具有固定在以反射膜31形成的鏡面的相反側(cè)的表面上的柔韌組件32的磁鐵36、基板34、固定在基板34側(cè)的驅(qū)動線圈35和布置為插入在柔性組件32與基板34之間的強度保證組件33。
柔性組件32是具有柔韌性的組件，并且硅等可以用于所述材料。柔性組件32具有基本上橢圓形的平面形狀。反射膜31是附著于表面以變?yōu)槿嵝越M件32的鏡面的膜。盡管未示出，但柔性組件32以具有在表面上相同中心的多個橢圓部分32A、32B、32C、32D和32E形成，以變?yōu)殓R面的背面。關(guān)于多個橢圓部分32A到32E，處于中心部分的橢圓部分32A最厚，然后以在其外圍側(cè)形成的橢圓部分32B、進一步在外圍側(cè)形成的橢圓部分32C、更進一步在外圍側(cè)形成的橢圓部分32D和進一步在外圍側(cè)形成的橢圓部分32E的次序，厚度變得越來越薄。也就是說，柔性組件32的橫截面形狀是厚度在外圍方向上從中心以逐步方式變得越來越薄的形狀。 在橢圓部分32E的外圍處將肋形框32F形成為環(huán)形，以便可以保證足夠的強度，以便即使將垂直方向(圖3的上和下方向)中的驅(qū)動力施加到柔性組件32，框32F也不會變形。 柔性組件32是其中橢圓部分32A到橢圓部分32E變形為變形鏡的部分(可變部分)。也就是說，柔性組件32具有預(yù)定形狀，以便依照不同厚度的橢圓部分32A到橢圓部分32E的形成樣式(formation pattern)，根據(jù)均勻地(uniformly)施加到中心處的橢圓部分32A的垂直方向上的驅(qū)動力改變鏡面的形狀。通過形成不同橫截面厚度的樣式，可以向柔性組件32提供期望的強度分布。在這點上，將通過使橫截面厚度不同而形成的樣式稱為強度分布樣式。在這種情況下，將通過橢圓部分32A到32E的樣式稱為強度分布樣式。
在用作可變部分的橢圓部分32A到橢圓部分32E的外圍部分上形成框32F，所述框32F具有即使關(guān)于驅(qū)動力的施加也不會變形的足夠強度。因此，通過框32F將柔性組件32的最外圍部分維持到即使關(guān)于驅(qū)動力的施加也不會變形的強度。因此，與可變部分(包括橢圓部分32A到橢圓部分32E)的驅(qū)動力對應(yīng)的形狀改變模式可以更容易地適應(yīng)于理想的形狀改變模式。也就是說，與當柔性組件32的最外圍部分變形時相比，包括框32F的柔性組件32可以以更高的精度使得關(guān)于驅(qū)動力的形狀改變模式更接近于理想模式。
在這種情況下，由橢圓形形成強度分布樣式的原因是因為以傾斜45度的鏡面使用變形鏡裝置2(如圖l所示)。在這種情況下，鏡面上入射光的斑點具有橢圓形。具體地說，獲得了這樣的橢圓形其中在斑點的縱向上的直徑與垂直于縱向的方向上的直徑之比
約為1:V^。因此，由于鏡面上入射光的斑點形狀具有橢圓形，所以強度分布樣式具有橢圓形，以執(zhí)行令人滿意的對焦控制。 根據(jù)之前的描述，布置每一個橢圓部分32A到32E以對于強度分布樣式具有相同的中心。因此，當將驅(qū)動力施加到柔性組件32時，可以防止應(yīng)力(stress)集中在一個部分，并且可以有效地防止柔性組件32的破裂和疲勞破損。 如果將預(yù)定的驅(qū)動力施加到柔性組件32以變形鏡面，則在柔性組件32中產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。在這種情況下，如果在柔性組件32中存在應(yīng)力集中在一個點處的部分，則如果柔性組件32由具有同質(zhì)性(homogeneity)和各向同性(isotropy)的材料制成，則這樣的部分變?yōu)槌叽?dimension)快速改變的部分。例如，在每一個橢圓部分不具有相同中心的樣式中，在特定方向上的間隔縮窄或加寬。間隔縮窄的部分變?yōu)榕c其它部分相比應(yīng)力有可能集中的部分以及關(guān)于均勻驅(qū)動力的施加尺寸快速改變的部分。
如果存在應(yīng)力集中的部分，則在相關(guān)部分處超過柔性組件32的容許應(yīng)力的可能性增大，并且引起破裂的可能性隨之增大。如果重復地執(zhí)行柔性組件32的變形，則在相關(guān)部分處的疲勞破損可能發(fā)生。 通過如本示例中那樣，形成樣式(pattern)以便每一個橢圓部分32A到32E具有相同的中心，樣式的間隔變?yōu)橐恢?even)，以便應(yīng)力集中在一個部分的部分不存在。由此防止了破裂和疲勞破損。 現(xiàn)在將描述返回到圖3。在圖3中，關(guān)于在中心部分處形成的橢圓部分32A，以圓柱形磁鐵36固定柔性組件32。在磁鐵36的中心部分處形成用于適配和定位橢圓部分32A的凹口 (recess)，以便以適配(fit)到橢圓部分32A的凹口 ，通過粘合劑等堅固地固定。
柔性組件32具有在最外圍部分上形成的框32F，如圖中所示，將其關(guān)于強度保證組件33固定。對于強度保證組件33的材料選擇Pyrex玻璃(Pyrex :注冊商標)等。換言之，選擇具有比柔性組件32更高剛性的材料。強度保證組件33具有含有經(jīng)過中心部分的錐形孔的方棱鏡(quadratic prism)形狀的外形。強度保證組件33使得兩個上下表面(包括以錐形孔鉆孔的部分)的外徑的尺寸匹配以柔性組件32的鏡面形成的表面的外圍尺寸。將柔性組件32的框32F固定到兩個表面中之一。在這種情況下，固定柔性組件32和強度保證組件33，以便同軸地布置各個中心軸線。因此，關(guān)于強度保證組件33中的孔的外圍處的部分固定框32F。 基板34包括外形尺寸是與以柔性組件32的鏡面形成的表面相同的尺寸的表面。在具有該相同尺寸的表面中的最外圍部分處形成用于在以強度保證組件33的柔性組件32固定的表面的相反側(cè)上定位和固定表面的凹槽(groove)。具體地說，在基板34上形成具有基本上等于強度保證組件33的柔性組件32的相反側(cè)上的表面處的錐形孔的內(nèi)徑的直徑的圓形凸起(projection)。通過在凸起的形成中涉及的凹槽處定位和固定強度保證組件33，同軸地布置基板34的中心和強度保證組件33的中心。 此外，在基板34中的中心部分處形成用于適配驅(qū)動線圈35的內(nèi)壁的圓形定位凸起。具體地說，形成凸起以便其中心與基板34的中心同軸，并且將外徑設(shè)置到能夠適配驅(qū)動線圈35的內(nèi)壁的大小。通過凸起驅(qū)動線圈35適配到并固定到基板側(cè)34。在整個外圍上將磁鐵36的外表面和驅(qū)動線圈35的內(nèi)表面隔開相等的距離，并且同軸地布置磁鐵36的中心和驅(qū)動線圈35的中心。此外，將來自鏡驅(qū)動電路8的驅(qū)動信號的供應(yīng)線連接到驅(qū)動線圈35，如圖中所示。 在本實施例中，將在圖3中所示的柔性組件32的框32F的長度方向上的厚度(高度)P和在柔性組件32的中心部分處形成的橢圓部分32A的長度方向上的高度(厚度)設(shè)置為相同的值。對于在相同長度方向上的厚度(高度)，將強度保證組件33的高度f設(shè)置得長于柔性組件32的框32F的高度p。 關(guān)于橫向方向上的厚度(寬度)，設(shè)置至少q < g，其中q是框32F的寬度，而g是強度保證組件33的寬度(在這種情況下強度保證組件33的孔具有錐形的形狀，并因此是更窄寬度的值)。長度方向是與鏡面垂直的方向。橫向方向是與長度方向垂直且平行于鏡面的方向。 不必說，將在強度保證組件33中形成的錐形孔的尺寸設(shè)置成保證可以預(yù)先插入驅(qū)動線圈35的空間。在柔性組件32的變形中，如果柔性組件32和驅(qū)動線圈35沖突，則可能不能實現(xiàn)鏡面的預(yù)定形狀改變。因此，設(shè)置強度保證組件33的長度方向上的厚度f，以便在驅(qū)動線圈35和柔性組件32之間保證足夠的間隙(clearance)。 將在下文中描述如以上那樣配置的變形鏡裝置2的操作。在變形鏡裝置2中，將來自鏡驅(qū)動電路8的驅(qū)動信號提供到驅(qū)動線圈35。當提供驅(qū)動信號并且將電流傳送到驅(qū)動線圈35時，產(chǎn)生與電流傳送級別對應(yīng)的磁場，并且在驅(qū)動線圈35內(nèi)側(cè)上布置的磁鐵36接收根據(jù)所產(chǎn)生的磁場的排斥力。在這種情況下，由于在圓柱的軸向上使磁鐵36極化，因此在垂直方向上產(chǎn)生排斥力。因此，將與驅(qū)動信號的電平對應(yīng)的垂直方向上的均勻驅(qū)動力施加到以磁鐵36固定的柔性組件32的中心部分。 因此，通過將驅(qū)動信號從鏡驅(qū)動電路8提供到驅(qū)動線圈35，并通過驅(qū)動線圈35關(guān)于柔性組件32的鏡面在垂直方向上移動磁鐵36，來將驅(qū)動力施加到柔性組件32的中心部分。變形鏡裝置2的變形鏡(S卩，橢圓部分32A到32E)的鏡面因此可以根據(jù)驅(qū)動力的大小和方向而變形到凸形或凹形。通過改變提供到驅(qū)動線圈35的驅(qū)動信號的極性而獲得到凸形或凹形的改變。 當使用變形鏡裝置2來執(zhí)行對焦控制時，當改變待施加到柔性組件上的驅(qū)動力(即，提供到驅(qū)動線圈35的驅(qū)動信號的電平驅(qū)動信號值)時，對于在各個驅(qū)動狀態(tài)下的目標焦點做出調(diào)節(jié)。也就是說，在各個驅(qū)動狀態(tài)下要獲得變形鏡的目標變形形狀。
在上述配置的變形鏡裝置2中，通過強度分布樣式的形成樣式的設(shè)置，執(zhí)行關(guān)于在每一個驅(qū)動狀態(tài)下鏡面如何改變(即，根據(jù)柔性組件32的中心處橢圓部分32A的垂直方向上的變形量)的設(shè)置。使用FEM(有限元方法)仿真工具等來執(zhí)行用于調(diào)節(jié)到各個驅(qū)動狀態(tài)下的目標焦點的強度分布樣式的確定。 已經(jīng)在上面描述了根據(jù)本實施例的變形鏡裝置2的配置和操作。與通過使用變形鏡裝置2執(zhí)行對焦控制(焦點位置的改變)來靠近/分開正常的對焦透鏡與成像透鏡的對焦控制機構(gòu)相比，可以高速精確地調(diào)節(jié)焦點位置。 如上所述，在本實施例中，以高速期望地調(diào)節(jié)焦點位置以執(zhí)行多焦點成像處理。在這種情況下，如現(xiàn)有技術(shù)的對焦機構(gòu)中那樣，當電機驅(qū)動對焦透鏡并調(diào)節(jié)焦點位置時，難以立即改變焦點位置。 另一方面，與現(xiàn)有技術(shù)的機械對焦機構(gòu)相比，根據(jù)本實施例的變形鏡裝置2因為其小型而可以高速操作。因此，通過使用變形鏡裝置2作為對焦機構(gòu)而精微地改變鏡面(柔性組件32)的橫截面形狀，可以調(diào)節(jié)焦點位置，并且因此焦點位置可以以非常高的速度改變。因此，在多焦點成像處理中，當響應(yīng)于釋放指令以逐步方式將焦點位置改變到大量改變位置時，可以在可對焦范圍中以高速改變焦點位置。因此，在考慮到拍照機會而做出一次釋放指令的定時，用戶可以高速獲取大量不同的焦點位置的圖像數(shù)據(jù)，并且因此在多焦點成像處理中將不會錯過拍照機會。
[改變焦點位置的方法] 現(xiàn)在將詳細描述在根據(jù)本實施例的成像裝置1中改變焦點位置的方法。 首先，將參照圖4描述使用根據(jù)本實施例的成像裝置1的成像處理的概要。圖4
是示意性地示出由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像處理的示意圖。 如圖4所示，根據(jù)本實施例的成像裝置1可以執(zhí)行正常的成像處理、全部區(qū)域?qū)?br> 成像處理和包圍成像處理。通過在正常成像模式與多焦點成像模式(更具體地說，全部區(qū)域?qū)钩上衲Ｊ?，包圍成像模?之間的成像裝置的成像模式進行切換，用戶可以設(shè)置改變由成像裝置1執(zhí)行的成像處理。 在正常成像處理中，成像裝置1響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下)而執(zhí)行對焦在用戶期望的被攝體(成像點)上的AF處理。其后，成像裝置l成像其中對焦了被攝體的被攝體圖像，并響應(yīng)于釋放指令(如，釋放按鈕的全按下)僅記錄一個圖像數(shù)據(jù)。在這種情況下，與對焦的被攝體對應(yīng)的焦點位置變?yōu)閷刮恢?。可以將對焦位置設(shè)置到從最近距離側(cè)(微距)到無窮遠側(cè)(①)的可對焦范圍中的任意位置。 在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，成像裝置1在可對焦范圍的全部區(qū)域上以逐步方式(步進形式)自動地改變焦點位置的同時，順序地成像被攝體圖像，并響應(yīng)于一個釋放指令記錄多個圖像數(shù)據(jù)。在不對焦在任何被攝體上的情況下可以執(zhí)行多焦點成像處理，但可以以預(yù)先在AF處理等中檢測到的期望被攝體上的對焦位置執(zhí)行多焦點成像。通過這樣的多焦點成像處理，可以獲得對焦在成像范圍中從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的所有被攝體上的多個圖像數(shù)據(jù)。 在包圍成像處理中，成像裝置1執(zhí)行對焦在用戶期望的被攝體上的AF處理，并響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下)檢測對焦位置。成像裝置1周期性地成像被攝體圖像，同時在對焦位置附近以精細的步幅(st印)自動地偏移焦點位置，并記錄多個圖像數(shù)據(jù)。其后，成像裝置l在對焦位置處成像，并響應(yīng)于釋放指令記錄一個圖像的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)這樣的包圍成像處理，從執(zhí)行AF處理直到釋放為止可以獲得在對焦位置附近的焦點位置處成像的圖像數(shù)據(jù)。因此，即使偏移了在AF處理中檢測到的對焦位置，也可以無誤地獲取精確對焦在期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)。 因此，在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚砗桶鼑上裉幚碇校M一步地，在被攝體成像處理(未示出)中，在以多級改變焦點位置的同時執(zhí)行成像。因此，以高速期望地精確地改變焦點位置。 將參照圖5描述使用圖3中所述的變形鏡裝置2的焦點位置的改變。圖5是示出使用根據(jù)本實施例的變形鏡裝置2的焦點位置的改變的示意圖。 如圖5所示，通過改變變形鏡裝置2的鏡面(反射面)2a的形狀可以改變焦點位置。例如，通過使鏡面2a的凹形變深，可以將焦點位置改變到近距離側(cè)(微距側(cè))，并且通過使鏡面2a的凹形變淺，可以將焦點位置改變到長距離側(cè)(無窮遠側(cè))。通過將焦點位置改變到長距離側(cè)可以對焦遠離成像裝置1的被攝體，而通過將對焦位置改變到近距離側(cè)可以對焦靠近成像裝置1的被攝體。在這種情況下，對通過變形鏡裝置2可以物理地改變的鏡面2a的形狀施加了限制，由此通過這樣的限制限定了可以改變焦點位置的范圍(即，可對焦范圍)。 如上所述，通過使用現(xiàn)有技術(shù)的對焦機構(gòu)關(guān)于圖像傳感器靠近/分開電機驅(qū)動對焦透鏡，可以改變焦點位置。然而，在現(xiàn)有技術(shù)的對焦機構(gòu)中，需要大約幾秒的長時間來將焦點位置從最近距離側(cè)移動到無窮遠側(cè)。在本實施例中，另一方面，與現(xiàn)有技術(shù)的對焦機構(gòu)相比，通過使用變形鏡裝置2作為對焦機構(gòu)，可以以非常高的速度改變焦點位置。例如，需要少于1秒的短時間來將焦點位置從最近距離側(cè)移動到無窮遠側(cè)，并且在這樣的短時間中可以獲取幾打(如，30)多焦點圖像。 將參照圖6和圖7描述根據(jù)本實施例以逐步方式改變焦點位置的對焦控制的細
17節(jié)。圖6是示出根據(jù)本實施例的焦點位置的改變的說明圖。圖7是圖6的下部圖的局部放大視圖。 如圖6所示，通過使用根據(jù)本實施例的成像裝置1中的變形鏡裝置2以逐步方式(步進形式)改變焦點位置。在圖6的示例中，以在成像空間的深度方向(Z軸方向)上朝向無窮遠側(cè)的位置Pl、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6的次序以六步改變焦點位置。每當焦點位置改變一步時，成像裝置1以固定的焦點位置通過圖像傳感器4成像被攝體圖像，并記錄在焦點位置上對焦的圖像數(shù)據(jù)。 具體地說，如圖7所示，對于以逐步方式改變焦點位置的每一步，執(zhí)行圖像傳感器4的快門操作以便以預(yù)定的曝光時間成像被攝體圖像。在這種情況下，改變焦點位置的一步的時間對應(yīng)于圖像傳感器4的電子快門速度、穩(wěn)定時間和曝光時間之和。穩(wěn)定時間是在開始焦點位置的移動之后直到穩(wěn)定到新的焦點位置的時間(圖7中的虛線所示)，具體地說是直到穩(wěn)定到小于或等于預(yù)定偏移容許范圍k的時間。曝光時間是用于通過成像裝置1的成像的曝光的時間。 已經(jīng)在上文中詳細描述了根據(jù)本實施例的對焦控制中以逐步方式改變焦點位置的方法。本發(fā)明不限于如在本實施例中那樣以逐步方式改變焦點位置的示例。例如，可以在連續(xù)(無級方式)地改變焦點位置的同時，在改變的中間的預(yù)定定時處，由圖像傳感器4多次成像被攝體圖像。因此，可以執(zhí)行多焦點成像，以便在連續(xù)地改變焦點位置的同時，獲得在不同的焦點位置處成像的多個圖像數(shù)據(jù)。 將參照圖8描述在根據(jù)本實施例的成像裝置1中，以逐步方式改變焦點位置時的焦點位置的改變位置的設(shè)置。圖8是用于描述在根據(jù)本實施例的成像裝置1中焦點位置的改變位置的設(shè)置的示意圖。 如圖8所示，將考慮在從微距到無窮遠的可對焦范圍中有多個被攝體Hl到H4的情況。在這種情況下，當通過多焦點成像以不同的焦點位置獲取多個圖像數(shù)據(jù)時，關(guān)于每一個被攝體H1到H4，在至少一個圖像的圖像數(shù)據(jù)中進行對焦。 當在可對焦范圍中以逐步方式改變焦點位置時，可以以如圖8的A中所示的等間隔線性地改變焦點位置，或者可以以如圖8的B中所示的變化的焦點位置的改變量來改變焦點位置。 在圖8的A的示例中，以逐步方式將焦點位置改變到改變位置P1、P2、P3、P4、P5、P6，并且焦點位置的改變量(g卩，相鄰焦點位置之間的距離)是恒定值d。因此，通過在Z軸方向上以等間隔改變焦點位置，焦點位置的位置控制變得容易，但改變焦點位置的次數(shù)增大以對焦在可對焦范圍中的所有被攝體Hl到H4上，如下文中所述的那樣。
在圖8的B的示例中，另一方面，以逐步方式將焦點位置改變到改變位置Pl、 P2、P3、P4、P5、P6，并且焦點位置的改變量(即，相鄰焦點位置之間的距離)是可變值dl到d5。在這種情況下，朝向長距離側(cè)，焦點位置的改變量變得越來越大(dl < d2 < d3 < d4 < d5)。這是因為在近距離側(cè)成像光學系統(tǒng)的景深淺，而在長距離側(cè)深，并且因此即使在長距離側(cè)焦點位置的改變量增大，也可以獲得對焦在任意位置處的被攝體上的圖像。將在下文中具體地描述根據(jù)景深的焦點位置的設(shè)置。 將參照圖9具體地描述景深。圖9是用于描述根據(jù)本實施例對于每一個焦點位置的景深的示意圖。
如圖9所示，假設(shè)位置P3是例如當以逐步方式將焦點位置從位置Pl改變到位置P6時的對焦位置。在這種情況下，將對焦在位置P3的近距離側(cè)(微距)的范圍稱為后景深，而將對焦在位置P3的長距離側(cè)(無窮遠側(cè))的范圍稱為前景深。組合前景深和后景深的范圍是景深。當對焦位置處于位置P3時，通過景深對焦的范圍是在對焦位置P3處的對焦范圍。也就是說，當對焦在位置P3處時，獲得不僅對焦在位置P3處的被攝體上、而且對焦在位置P3的前和后的對焦范圍中的被攝體(在近距離側(cè)的后景深以及在長距離側(cè)的前景深中的被攝體)上的圖像。很明顯，當位置P3是對焦位置時，僅在位置P3處精確地進行對焦，但在實際圖像中表現(xiàn)為甚至關(guān)于相關(guān)位置P3的前和后(近距離側(cè)和長距離側(cè))的對焦范圍中的被攝體對焦。越遠離位置P3或?qū)刮恢茫⒔?out-of-focus)就越大，但如果在根據(jù)景深限定的對焦范圍中，則假設(shè)散焦處于容許范圍內(nèi)。 光學裝置(如，上述成像裝置1的成像光學系統(tǒng))具有這樣的特性如果焦點位置處于近距離側(cè)則景深淺，而如果焦點位置處于長距離側(cè)則景深深。因此，當以逐步方式改變焦點位置時，焦點位置越靠近近距離側(cè)，則對焦范圍就變得越來越窄，而焦點位置越靠近遠距離側(cè)，則對焦范圍就變得越來越寬。因此，為了對焦在可對焦范圍中的全部區(qū)域上，在景深淺的近距離側(cè)以精細的改變量密集地改變焦點位置，而在景深深的長距離側(cè)以大改變量粗略地改變焦點位置，如圖8的B中所示。也就是說，當以逐步方式改變焦點位置時的改變位置優(yōu)選地根據(jù)這樣的景深而設(shè)置，所述景深通過與成像裝置1的距離而波動。
將參照圖10進一步詳細描述根據(jù)景深設(shè)置焦點位置的改變位置的方法。圖10是描述根據(jù)本實施例的依照景深的焦點位置的改變位置的示意圖。圖10的A和圖10的B是設(shè)置焦點位置的改變位置以便對焦可對焦范圍的全部區(qū)域的示例，而圖10的C是設(shè)置焦點位置的改變位置以便在可對焦范圍中形成非對焦范圍的示例。 在圖10的A的示例中，類似于圖8的A中的示例，以逐步方式將焦點位置的改變位置設(shè)置到位置Pl、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6，并且朝著長距離側(cè)使改變位置Pl到P6的間隔越來越寬。從成像裝置1到各個改變位置Pl到P6距離越遠，則各個改變位置Pl到P6處的景深就變得越深。因此，各個改變位置Pl到P6是對焦位置時的對焦范圍hl到h6朝著長距離側(cè)變得越來越寬(hl < h2 < h3 < h4 < h5 < h6)。 在圖10的A中的示例中，設(shè)置改變位置Pl到P6，以便在相鄰的改變位置Pl到P6之間的差處于景深內(nèi)。也就是說，設(shè)置改變位置Pl到P6，以便各個改變位置Pl到P6處的對焦范圍hl到h6的兩端彼此重疊，或者至少彼此接觸。因此，在所有改變位置P1到P6處的對焦范圍hl到h6之和覆蓋了可對焦范圍的全部區(qū)域。因此，通過以逐步方式將焦點位置改變到改變位置Pl到P6可以對焦可對焦范圍的全部區(qū)域。由此，通過適當?shù)卦O(shè)置焦點位置的改變位置P1到P6，獲得對焦在可對焦范圍的全部區(qū)域中的任意被攝體上的圖像數(shù)據(jù)。 圖10的B中的示例是當在更窄范圍中考慮對焦范圍h(即，通過景深容許散焦的范圍)時以更精細的改變量以逐步方式改變焦點位置的示例。在圖10的B的示例中，以逐步方式將焦點位置的改變位置設(shè)置到位置P1 、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7、 P8，焦點位置的改變位置P的數(shù)量更大，并且改變位置Pl到P8的相互間隔比圖10的A的示例中更窄。因此，圖10的B中的示例具有優(yōu)點在于，盡管與圖10的A中的示例相比焦點位置的改變時間增大，但在可對焦范圍的全部區(qū)域上可以獲得更高對焦精度的圖像數(shù)據(jù)。
在圖10的C的示例中，與圖10的A的示例相比，將焦點位置的改變位置Pl、 P2、P3、 P4、 P5設(shè)置到中更彼此分開的位置。因此，在各個改變位置Pl到P5處的對焦范圍hi到h5彼此不重疊，并且在可對焦范圍中形成不包括在對焦范圍hl到h5中的任意一個中的范圍。因此，在圖IO的C的示例中，不對焦可對焦范圍的全部區(qū)域，并且因此非對焦被攝體可能存在于通過多焦點成像而獲得的多個圖像數(shù)據(jù)中的任意一個。在本發(fā)明中包括如圖10的C的示例中那樣以分開方式設(shè)置焦點位置的改變位置Pl、 P2、 P3、 P4、 P5的情況，但從獲取其中對焦可對焦范圍的全部區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的觀點來看，圖10的A和圖10的B是優(yōu)選的。然而，圖10的C的示例具有優(yōu)點在于，由于焦點位置的改變位置Pl到P5的數(shù)量(即，改變焦點位置的次數(shù))比圖10的A和圖10的B的示例中的小，因此可以以更高的速度改變焦點位置。 已經(jīng)在上文中參照圖10描述了根據(jù)景深設(shè)置焦點位置的改變位置P的示例。
由于景深根據(jù)成像光學系統(tǒng)的光圈3的開啟而改變，因此可以根據(jù)光圈3的開啟(如，F(xiàn)值)設(shè)置焦點位置的改變位置P。由于景深也根據(jù)成像光學系統(tǒng)的透鏡的焦距而改變，因此可以根據(jù)安裝在成像裝置1上的透鏡類型設(shè)置焦點位置的改變位置P。此外，由于景深根據(jù)從成像裝置1到焦點位置的距離而改變，因此可以根據(jù)距離(取決于變焦透鏡的特性)設(shè)置焦點位置的改變位置P。因此，在根據(jù)本實施例的成像裝置1中，可以根據(jù)光圈3的開啟、透鏡的類型和從焦點位置到成像裝置1的距離來設(shè)置焦點位置的改變位置P。因此，可以有效且適當?shù)馗淖兘裹c位置，并且可以對焦存在于可變焦范圍中的任意位置處的所有被攝體。 將在下文中描述設(shè)置焦點位置的改變位置P的定時。在執(zhí)行多焦點成像處理之前，成像裝置1可以預(yù)先設(shè)置焦點位置的改變位置P。在這種情況下，成像裝置1的CPU 11保存預(yù)先設(shè)置的焦點位置的改變位置P的數(shù)據(jù)，并控制變形鏡裝置2，以在多焦點成像的時候使用相關(guān)數(shù)據(jù)以逐步方式改變焦點位置。 可替代地，當執(zhí)行多焦點成像處理時，成像裝置1的CPU 11可以實時計算焦點位置的改變位置P以動態(tài)地設(shè)置改變位置P，并控制變形鏡裝置2以便以逐步方式將焦點位置改變到設(shè)置的改變位置P。在這種情況下，CPU ll可以使用表示景深和焦點位置的相關(guān)性的數(shù)據(jù)、以及諸如光圈3的開啟、透鏡的類型和從焦點位置到成像裝置1的距離之類的參數(shù)，動態(tài)地將焦點位置的改變位置P設(shè)置在與成像狀態(tài)對應(yīng)的適當?shù)奈恢谩?br> 將參照圖11描述根據(jù)本實施例的用于設(shè)置焦點位置的改變位置P的基點。圖11是描述根據(jù)該實施例的用于設(shè)置焦點位置的改變位置P的基點的示意圖。
圖11的A是以在AF處理中檢測到的對焦位置MP作為基點來設(shè)置焦點位置的改變位置Pl到P5的示例。如下文中所述的那樣，根據(jù)本實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令通過AF處理檢測對焦位置MP，并且其后，以檢測到的對焦位置作為參考以逐步方式改變焦點位置，并響應(yīng)于釋放指令執(zhí)行多焦點成像處理。在釋放指令之后，CPU 11可以以在釋放指令之前檢測到的對焦位置MP作為基點，動態(tài)地實時設(shè)置焦點位置的改變位置Pl到P5。
在圖11的A的示例中，將描述以對焦位置MP作為基點設(shè)置改變位置Pl到P5的處理的細節(jié)。首先，CPU 11基于變?yōu)榛c的對焦位置MP(二改變位置P3)以及與其相鄰的改變位置P2、 P4處的景深，設(shè)置改變位置P2、 P4。 CPU 11然后基于在設(shè)置的改變位置P2、P4處的景深和在與其相鄰的改變位置Pl、 P5處的景深，設(shè)置改變位置Pl、 P5。由此，以對焦位置MP作為基點，動態(tài)地設(shè)置覆蓋可對焦范圍的全部區(qū)域的改變位置P1到P5。在這種情況下，在最近距離(微距)側(cè)的改變位置PI處的對焦范圍hi的下限與在最短距離(微距)側(cè)的焦點位置NP(在下文中稱為"微距位置NP")不一致。 因此，以這種方式在釋放指令之后以對焦位置MP作為基點，可以實時設(shè)置改變位置PI到P5。由于在釋放指令之后在對焦位置MP處完成成像，因此可以不將焦點位置再次改變到改變位置P3 (=對焦位置MP)，并以多焦點成像處理執(zhí)行成像，由此可以快速地啟動多焦點成像處理。 圖11的B是以微距位置NP作為基點設(shè)置焦點位置的改變位置PI到P5的示例。具體地說，CPU 11基于與微距位置NP(其變?yōu)榛c)相鄰的改變位置PI處的景深來設(shè)置改變位置Pl。 CPU 11基于在設(shè)置的改變位置P1處的景深以及在相鄰的改變位置P2處的景深，來設(shè)置改變位置P2。以類似的方式順序地設(shè)置改變位置P3、P4、P5。因此，可以以微距位置NP作為基點設(shè)置覆蓋可對焦范圍的全部區(qū)域的改變位置PI到P5。在這種情況下，在最近距離(微距)側(cè)的改變位置PI處的對焦范圍hi的下限與微距位置NP —致。
由于不論對焦位置MP的檢測的存在如何，都可以執(zhí)行使微距位置作為基點的改變位置P1到P5的設(shè)置，因此可以通過多焦點成像處理不實時地執(zhí)行相關(guān)設(shè)置。因此，可以預(yù)先設(shè)置改變位置PI到P5并且可以由成像裝置1保存其設(shè)置數(shù)據(jù)，并且可以在多焦點成像處理中使用相關(guān)數(shù)據(jù)以逐步方式改變焦點位置。因此，可以減小多焦點成像處理時CPU11的處理負荷。
[對焦控制的細節(jié)] 將參照圖12和圖13具體地描述通過根據(jù)本實施例的成像裝置1的對焦控制。
根據(jù)本實施例的成像裝置1通過響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下操作)執(zhí)行AF處理來檢測對焦位置。其后，成像裝置1響應(yīng)于一個釋放指令(如釋放按鈕的全按下)將通過在對焦位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中，并執(zhí)行全部對焦成像處理。在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，成像裝置l以在AF處理中檢測到的對焦位置作為參考，在可對焦范圍中以逐步方式改變焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時，順序地將通過在改變的焦點位置處成像而獲得的多個圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲單元17中。
因此，根據(jù)本實施例的成像裝置1在AF處理中控制對焦以檢測對焦位置，并在全部區(qū)域成像處理中控制對焦以改變焦點位置。將參照圖12和圖13具體地描述根據(jù)本實施例的對焦控制的特定示例。在圖12和圖13中，垂直軸(Z軸)示出焦點位置，而水平軸示出時間。 首先，將描述圖12中所示的對焦控制的示例。圖12是示出在根據(jù)本實施例的多焦點成像處理中，在從對焦位置MP朝向無窮遠側(cè)以逐步方式改變之后從對焦位置MP朝向微距側(cè)以逐步方式改變焦點位置的對焦控制的示例的示意圖。 如圖12所示，成像裝置1的CPU 11當接收到檢測指令(AF啟動指令)時，首先通
過執(zhí)行AF處理來檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置MP(tl到t2)。在接收
檢測指令的時間點處，在AF處理中待對焦的被攝體可以是存在于成像范圍的預(yù)定位置處
(如，圖像的中間)的被攝體，或者可以是用戶以觸摸板等指定的被攝體。通過通用爬山(hill climbing)方法(爬山AF)的對焦位置的搜索可以用于AF
處理。爬山AF通過分析在對焦位置處獲得的圖像數(shù)據(jù)并在從微距側(cè)(微距位置NP)朝著無窮遠側(cè)移動焦點位置的同時獲取估計參數(shù)，并對估計值進行估計，來搜索對焦位置MP。顯然，在從無窮遠側(cè)(無窮遠位置FP)朝著微距側(cè)移動焦點位置的同時可以執(zhí)行爬山AF。
通過獲取在圖2的對焦估計值計算部分27中順序地計算出的對焦估計值Ev，由CPU 11執(zhí)行通過爬山方法的對焦位置MP的搜索。存在通過爬山方法的對焦位置MP的搜索的各種特定方法，但基本上采用以下方法。 首先，CPU 11在微距(Sn)處設(shè)置焦點位置，并在這種狀態(tài)下獲取所計算的對焦估計值Ev的值。然后設(shè)置距離微距Sn為預(yù)先限定的距離t的對焦位置(Sn+1)，并且獲取在這種狀態(tài)下計算出的對焦估計值Ev的值。在獲取間隔距離t的各個焦點位置處的估計值Ev之后，確定在哪里獲得估計值Ev的滿意值。如果在微距Sn處的估計值Ev的值更高，則將對焦位置確定為微距Sn。如果在焦點位置Sn+1處的估計值Ev的值更高，則可以將對焦位置確定為焦點位置Sn+1之后的焦點位置。在這種情況下，獲取在更遠了距離t的焦點位置Sn+2處的對焦估計值Ev，并且確定估計值Ev的值是在焦點位置Sn+1還是在焦點位置Sn+2處更滿意。如果估計值Ev的值在對焦位置Sn+1處更高，則將對焦位置確定為對焦位置Sn+1。如果估計值Ev的值在對焦位置Sn+2處更高，則將對焦位置確定為對焦位置Sn+2之后的焦點位置，并且因此獲取在更遠了距離t的焦點位置Sn+3處的對焦估計值Ev，并且確定估計值Ev的值是在焦點位置Sn+2處還是在焦點位置Sn+3處更滿意。
其后，如果在更遠了距離t的近焦點位置處獲得了估計值Ev的更滿意值，則CPU11執(zhí)行與通過擺動到更遠了距離t的焦點位置而獲得的估計值Ev的比較，并且當估計值Ev的值在新近擺動的焦點位置處變低時，CPU ll將緊接在擺動之前的焦點位置確定為對焦位置。 以這種方式通過爬山AF檢測對焦位置MP。除了爬山AF之外，可以將諸如相位差檢測方法和對比度檢測方法之類的任意方法用于AF處理的方法。 在相位差檢測方法中，以圖像傳感器中的分開器透鏡(s印arator lens)從通過成像光學系統(tǒng)進入的被攝體圖像產(chǎn)生兩個圖像，以線性傳感器(AF元件7)測量所述圖像之間的間隔，檢測焦點的偏移量，并基于焦點的偏移量獲得對焦位置。對比度檢測方法是基于當對焦時通過成像獲得的圖像的對比度變得最高的構(gòu)思的檢測方法。在對比度檢測方法中，分析通過以圖像傳感器4成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，并且在移動焦點位置的同時搜索圖像的對比度值變得最高的透鏡位置。在這種情況下，在移動焦點位置的同時計算對比度值，并且從這種改變的路徑獲得對焦位置。因此，與相位差檢測方法相比，對比度檢測方法需要搜索時間，但具有優(yōu)點在于可以以用于成像的圖像傳感器(圖像傳感器4)執(zhí)行AF處理。 從對焦位置MP的檢測完成直到接受釋放指令的時間段，CPU 11控制AF跟隨操作(t2到t3)。跟隨操作是當在時間段t2到t3期間對焦被攝體移動時重新對焦在被攝體上的操作。AF跟隨操作大量地用在數(shù)字攝像機等中，但可以用在數(shù)字照相機中?？梢怨潭ㄔ跈z測開始時的對焦位置，而不執(zhí)行在時間段t2到t3期間的AF跟隨操作。
在時間段tl到t3期間，恒定地執(zhí)行由圖像傳感器4的成像處理，并且在顯示單元15上顯示通過這樣的成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為實況觀察圖像。用戶在觀看實況觀察圖像的同時，在判斷為拍照機會的時間點處，通過對釋放按鈕進行全按下操作等來輸入成像裝置1的釋放指令。通過笑容檢測等可以由成像裝置1自動地做出釋放指令。
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當接受釋放指令時，CPU ll在接受釋放指令(t3)的時間點處，將通過由圖像傳感器4在對焦位置MP (與焦點位置的改變位置P6對應(yīng))處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D6記錄在存儲單元17中?？梢詫⑵渲袑笰F處理中檢測到的對焦位置MP的被攝體的圖像數(shù)據(jù)D6記錄為保存圖像數(shù)據(jù)。此外，CPU 11可以在記錄對焦位置MP的圖像數(shù)據(jù)D6之后馬上執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t3到t4)。 具體地說，CPU 11首先控制變形鏡裝置2從對焦位置MP朝著無窮遠側(cè)以逐步方式改變焦點位置，如圖12所示。因此，將焦點位置順序地改變到改變位置P7、 P8、 P9、 PIO、Pll。 CPU 11在改變焦點位置的同時，將通過由圖像傳感器4在各個改變位置P7、P8、P9、P10、P11處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D7、D8、D9、D10、D11記錄在存儲單元17中。結(jié)果，可以記錄其中對焦從對焦位置到可對焦范圍的無窮遠的范圍中的被攝體的多個圖像數(shù)據(jù)D6到Dll。 此外，CPU 11控制變形鏡裝置2從對焦位置MP朝著微距側(cè)以逐步方式改變焦點位置。因此，將焦點位置順序地改變到改變位置P5、P4、P3、P2、P1。 CPU ll在改變焦點位置的同時，將通過由圖像傳感器4在各個改變位置P5、 P4、 P3、 P2、 Pl處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D5、D4、D3、D2、D1記錄在存儲單元17中。結(jié)果，可以記錄其中對焦從對焦位置到可對焦范圍的微距的范圍中的被攝體的多個圖像數(shù)據(jù)D5到Dl。
因此，成像裝置1可以記錄多個圖像數(shù)據(jù)D1到D11，其中通過執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t3到t4)對焦從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的可對焦范圍的全部區(qū)域的被攝體。在這種情況下，以從對焦位置MP朝著無窮遠側(cè)(或微距側(cè))逐漸變得更遠的次序(改變位置P7 — P8 — P9 — P10 — Pll)、以逐步方式改變焦點位置。因此，在對焦位置MP的無窮遠側(cè)，可以在靠近釋放指令(t3)的定時處獲取對焦在更靠近對焦位置MP的對焦位置上的圖像數(shù)據(jù)。例如，在對焦在緊接(next)最靠近對焦位置MP的位置P8上的圖像數(shù)據(jù)D8之前，可以獲取對焦在最靠近對焦位置MP的位置P7上的圖像數(shù)據(jù)D7。因此，在靠近拍照機會的定時處(即，釋放指令t3)可以優(yōu)選地獲得對焦在更靠近對焦位置MP的焦點位置上的圖像數(shù)據(jù)。 通常地，在可對焦范圍中更靠近對焦位置MP的焦點位置(如P7、 P8)處用戶期望的被攝體存在的可能性更高。因此，通過以以上次序獲取圖像數(shù)據(jù)，在靠近拍照機會的定時處可優(yōu)選地獲取對焦在用戶期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如D7、D8)。也就是說，首先獲取對焦在用戶期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如D7、 D8)，并且其后，初步地保護對焦在其他被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如D10、D11)。因此，防止了在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇绣e過拍照機會。
在圖12的示例中，通過首先從對焦位置MP朝著無窮遠側(cè)改變焦點位置(P7到P11)，然后從對焦位置MP朝著微距側(cè)改變焦點位置(P5到P1)來執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，但該示例不是唯一的情況。與上述示例相反，可以通過首先從對焦位置MP朝著微距側(cè)改變焦點位置(P5到Pl)，然后從對焦位置MP朝著無窮遠側(cè)改變焦點位置(P7到Pll)來執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚怼?現(xiàn)在將描述圖13中所示的對焦控制的示例。圖13是示出在根據(jù)本實施例的多焦點成像處理中，從靠近對焦位置MP的改變位置P交替地順次朝著無窮遠側(cè)和微距側(cè)改變焦點位置的對焦控制的示例的示意圖。 如圖13所示，當接收檢測指令(AF啟動指令)時，成像裝置1的CPU11執(zhí)行爬山AF處理，以檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置(tl到t2)。從對焦位置MP的檢測完成直到接受釋放指令的時間段，CPU ll控制AF跟隨操作(t2到t3)。直到現(xiàn)在的處理(tl到t3)基本上與圖12的處理(tl到t3)相同，并且因此將省略其詳細描述。
其后，在接受釋放指令(t3)的時間點處，CPU 11將通過由圖像傳感器4在對焦位置MP (與焦點位置的改變位置P6對應(yīng))處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D6記錄在存儲單元17中。可以將對焦在AF處理中檢測到的對焦位置MP的被攝體的圖像數(shù)據(jù)D6記錄為保存圖像數(shù)據(jù)。此外，CPU 11可以在記錄對焦位置MP的圖像數(shù)據(jù)D6之后馬上執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t3到t4)。 具體地說，CPU 11首先控制變形鏡裝置2靠近對焦位置MP交替地順次擺動到無窮遠側(cè)和微距側(cè)的同時以逐步方式改變焦點位置，如圖13所示。因此，以改變位置P7、P5、P8、P4、P9、P3、P10、P2、P11、P1的次序改變焦點位置。CPU ll在交替地將焦點位置改變到無窮遠側(cè)和微距側(cè)的同時，將通過由圖像傳感器4在各個改變位置P7、 P5、 P8、 P4、 P9、 P3、P10、P2、P11、P1處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D7、D5、D8、D4、D9、D3、D10、D2、D11、Dl記錄在存儲單元17中。 通過執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t3到t4)可以記錄多個圖像數(shù)據(jù)Dl到Dll，在所述多個圖像數(shù)據(jù)D1到Dll中對焦從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的可對焦范圍的全部區(qū)域的被攝體。在這種情況下，從靠近對焦位置MP的改變位置交替地順次朝著無窮遠側(cè)和微距側(cè)改變焦點位置(改變位置P7 — P5 — P8 — P4 — P9 — P3 — P10 — P2 — Pll — PI)。因此，可以在對焦位置MP的微距側(cè)和無窮遠側(cè)二者中，在靠近釋放指令(t3)的定時處獲得更靠近對焦位置MP的焦點位置上對焦的圖像數(shù)據(jù)。例如，可以在對焦在緊接最靠近對焦位置MP的位置P8、 P4上的圖像數(shù)據(jù)D8、 D4之前，獲取對焦在最靠近對焦位置MP的位置P7、 P5上的圖像數(shù)據(jù)D7、D5。因此，在微距側(cè)和無窮遠側(cè)二者中，在靠近拍照機會的定時(即，釋放指令t3)處可以優(yōu)選地獲取對焦在更靠近對焦位置MP的焦點位置上的圖像數(shù)據(jù)。
因此，通過以圖13中所示的次序獲取圖像數(shù)據(jù)，與圖12的示例中相比，在靠近拍照機會的定時處可以優(yōu)選地獲取對焦在用戶期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如，D7、D5)。也就是說，首先獲取對焦在用戶期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如，D7、D5)，并且其后，可以初步地保護對焦在其它被攝體上的圖像數(shù)據(jù)(如，D11、D1)。因此，可以進一步防止了在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇绣e過拍照機會。在圖13的示例中，在從對焦位置MP交替地以無窮遠側(cè)(P7)、微距側(cè)(P5)、無窮遠
側(cè)(P8).......的次序改變焦點位置的同時，執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚恚撌纠皇?br> 唯一的情況。與上述示例相反，可以在從對焦位置MP交替地以微距側(cè)(P5)、無窮遠側(cè)(P7)、
微距側(cè)(P4).......的次序改變焦點位置的同時，執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?。換言之，首
先將對焦位置改變到無窮遠側(cè)還是微距側(cè)是任意的。
[成像裝置的操作] 將參照圖14描述由根據(jù)本實施例的成像裝置l進行的成像操作。圖14是示出由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作的流程圖。 如圖14所示，當將成像裝置1設(shè)置到成像模式時，成像裝置1的CPU 11等待直到做出了諸如AF啟動指令之類的檢測指令(S102)。即使在等待的同時，圖像傳感器4也成像從成像光學系統(tǒng)進入的被攝體圖像，并且預(yù)處理單元5和信號處理單元6基于從圖像傳感器4輸出的圖像信號產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，將所述圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示單元15上作為實況觀察圖 像。用戶在觀看實況觀察圖像的同時，對于朝向期望被攝體的成像裝置l，在期望定時處通 過對釋放按鈕進行半按下操作來將檢測指令輸入到成像裝置1。 當檢測到這樣的檢測指令的輸入時(S102) ， CPU 11控制成像裝置1的每一個單 元，并執(zhí)行AF處理以對焦在被攝體上(S104)。例如，在圖12和圖113中所述的爬山AF可 以用于AF處理。如果在AF處理中檢測到對焦在被攝體上的對焦位置(S106)，則CPU 11控 制AF跟隨操作以繼續(xù)對焦在相關(guān)被攝體上，直到接收到釋放指令為止(S10S)。可以不執(zhí) 行AF跟隨操作，在這種情況下，將焦點位置固定在檢測到的對焦位置直到接收到釋放指令 為止。 其后，成像裝置1的CPU 11等待，直到做出了釋放指令為止(S110)。在等待的同 時，用戶在觀看實況觀察圖像的同時，在期望的快門定時處通過對釋放按鈕進行全按下操 作來將釋放指令輸入到成像裝置1。 當檢測到釋放指令的輸入時(SI 10) ， CPU 11控制成像裝置1的每一個單元，并將 通過由圖像傳感器4在對焦位置處成像景物圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中 (S112)。緊接在其之后，CPU ll控制成像裝置l的每一個單元，并執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上?處理(S114)。在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇校珻PU 11控制變形鏡裝置2以對焦位置作為參考 以逐步方式將焦點位置改變到多個改變位置，如圖12或圖13所示。然后CPU ll控制成像 裝置1的每一個單元以在每一個改變位置成像被攝體圖像，順序地產(chǎn)生多個圖像數(shù)據(jù)，并 將圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。 因此通過執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，響?yīng)于一個釋放指令，可以自動地獲取對
焦在從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的可對焦范圍的整個區(qū)域上的多個圖像數(shù)據(jù)。 在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，可以與以上述方式獲得的多個圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地將
與圖像數(shù)據(jù)有關(guān)的元數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。因此，可以從多個圖像數(shù)據(jù)中向用戶呈
現(xiàn)用戶期望的焦點位置的圖像數(shù)據(jù)，并且可以在成像之后合成處理或瀏覽處理多個圖像數(shù)據(jù)。[優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)本實施例的成像裝置1及其成像方法。本實施例具有以 下優(yōu)點。 成像裝置1的用戶使用成像裝置1的AF功能或手動地以在期望被攝體上的焦點 成像。特別地，在單反相機等中精確地對焦期望被攝體。當執(zhí)行這樣的對焦時，不僅在用 手的情況下而且當使用AF功能時，有時也會明顯地不對焦在期望被攝體。然而，根據(jù)本實 施例的成像裝置1執(zhí)行獲取對焦在對焦位置的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)的普通成像處理，并執(zhí) 行響應(yīng)于釋放操作在改變焦點位置的同時獲取多個圖像數(shù)據(jù)的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚怼Ｒ?此，通過全部區(qū)域?qū)钩上裉幚慝@得的多個圖像數(shù)據(jù)包括對焦在期望被攝體上的圖像數(shù) 據(jù)。用戶可以可靠地獲取對焦在期望被攝體上的圖像數(shù)據(jù)，并執(zhí)行成像而不考慮AF處理等 的對焦的成功/失敗。 此外，用戶有時期望在獲取以某一被攝體上的焦點成像的圖像之后使圖像對焦在 相同景角處的不同被攝體上。同樣在這樣的情況下，根據(jù)本實施例，在不用依賴于事后的 (ex-post)圖像處理的情況下，可以事后地獲取通過實際地調(diào)節(jié)成像光學系統(tǒng)并對焦在另一被攝體上而成像的高精度圖像數(shù)據(jù)。首先，通過執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚恚憫?yīng)于一個 釋放指令，成像裝置1可以自動地獲取對焦在從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的可對焦范圍的全部區(qū) 域之上的任意被攝體上的多個圖像數(shù)據(jù)。如圖12和圖13所示，在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?中，以在AF處理中檢測到的對焦位置作為參考，以逐步方式改變焦點位置。因此，可以在靠 近拍照機會的定時處(即，釋放指令)優(yōu)選地獲取對焦在更靠近對焦位置MP的焦點位置上 的圖像數(shù)據(jù)，以便不會錯過對焦位置附近呈現(xiàn)的期望被攝體的拍照機會。
此外，通過執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，響?yīng)于一個釋放指令，成像裝置1可以自 動地獲取對焦在從微距側(cè)到無窮遠側(cè)的可對焦范圍的全部區(qū)域之上的任意被攝體上的多 個圖像數(shù)據(jù)。如圖12和圖13所示，在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，以在AF處理中檢測到的 對焦位置作為參考，以逐步方式改變焦點位置。因此，在靠近拍照機會的定時處(即，釋放 指令)可以優(yōu)選地獲取在更靠近對焦位置MP的焦點位置上對焦的圖像數(shù)據(jù)，以便不會錯過 對焦位置附近呈現(xiàn)的期望被攝體的拍照機會。 例如，考慮用戶期望成像被攝人正在笑的畫面的情況。在這種情況下，如果以簡單 地從微距側(cè)改變到無窮遠側(cè)的焦點位置順次執(zhí)行成像而不論對焦位置如何(如在日本專 利申請公開No. 2003-143461中描述的多焦點成像中那樣)，則將錯過拍照機會，并且當人 正在笑時可能不執(zhí)行成像。因此，當多焦點成像可能具有拍照機會的被攝體時，用日本專利 申請公開No. 2003-143461中描述的方法可能錯過拍照機會。 在本實施例中，另一方面，以AF處理檢測期望的被攝體，并且響應(yīng)于釋放指令，成 像相關(guān)對焦位置處的圖像，且從對焦位置附近的焦點位置順次成像包括相關(guān)被攝體的可對 焦范圍的全部區(qū)域。因此，甚至當多焦點成像可能具有拍照機會的被攝體(如，人的笑容) 時，可以在緊接在釋放指令之后成像對焦在被攝體及其附近上的圖像，由此不會錯過拍照 機會。 當以多焦點成像記錄多個圖像數(shù)據(jù)時，當事后地(ex-post facto)向用戶呈現(xiàn)多
個圖像數(shù)據(jù)時，要向用戶呈現(xiàn)用戶打算成像的哪一個被攝體。同樣關(guān)于該問題，根據(jù)本實施 例的多焦點成像比日本專利申請公開No. 2003-143461的方法更高級。也就是說，根據(jù)本實 施例的多焦點成像，當在待記錄的多個圖像數(shù)據(jù)的AF處理中對焦時的圖像數(shù)據(jù)變?yōu)楸硎?用戶他/她自己打算成像哪一個被攝體的索引。因此，當用戶事后地觀看多個圖像數(shù)據(jù)時， 成像裝置1首先呈現(xiàn)當在AF處理中對焦時的圖像數(shù)據(jù)以呈現(xiàn)用戶他/她自己打算成像哪 一個被攝體。因此，用戶可以在檢查這樣的呈現(xiàn)之后從多個圖像數(shù)據(jù)中選擇真實地對焦在 期望的被攝體上的圖像。 在根據(jù)本實施例的成像裝置1中，將變形鏡裝置2用作調(diào)節(jié)焦點位置的對焦機構(gòu)， 并且因此在多焦點成像處理中可以高速改變焦點位置。因此，可以比現(xiàn)有技術(shù)更快速地 (如，在一秒內(nèi))進行多焦點成像處理。
〈第二實施例> 將在下文中描述本發(fā)明的第二實施例。第二實施例與第一實施例不同在于，在從 檢測指令到釋放指令的時間段期間執(zhí)行包圍成像，但其他功能配置基本上與第一實施例相 同，并且因此將省略其詳細描述。 首先，將參照圖15詳細描述由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的對焦控制。
根據(jù)第二實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令通過執(zhí)行AF處理來檢測對焦位置，
26并且在從對焦位置的檢測完成時直到做出釋放指令的時間段期間執(zhí)行包圍成像。在包圍成 像中，成像裝置1周期性地在以在AF處理中檢測到的對焦位置作為中心的預(yù)定范圍內(nèi)改變 焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時，將通過在多個改變的焦點位置處成像被攝體圖像而 獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。其后，成像裝置1將通過在對焦位置處成像而獲得 的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中，并響應(yīng)于一個釋放指令執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?。?全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇校上裱b置1以在AF處理中檢測到的對焦位置作為參考，在可對 焦范圍中以逐步方式改變焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時，順序地將通過在改變的焦 點位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。 因此，根據(jù)第二實施例的成像裝置1控制對焦以在AF處理中檢測對焦位置，并控 制對焦以在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇懈淖兘裹c位置。將參照圖15具體地描述根據(jù)本實施 例的對焦控制的特定示例。 圖15是示出在根據(jù)本實施例的AF處理、包圍成像處理和全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?中的對焦控制的示例的示意圖。在圖15中，垂直軸(Z軸)示出焦點位置，而水平軸示出時 間。 如圖15所示，當接收到檢測指令(AF啟動指令)時，成像裝置1的CPUll首先通 過執(zhí)行爬山AF處理等來檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置MP(tl到t2)。 AF處理(tl到t2)基本上與根據(jù)第一實施例的圖12的處理(tl到t2)相同，并且因此將省 略詳細描述。 然后CPU ll在對焦位置MP的檢測完成直到接受釋放指令的時間段期間執(zhí)行包圍 成像處理(t2到t3)。因此，在第二實施例中，代替根據(jù)第一實施例的AF跟隨操作，執(zhí)行包 圍成像處理。 將詳細描述包圍成像處理。在包圍成像處理中，成像裝置1的CPU以在AF處理中 檢測到的對焦位置MP作為中心，交替地將焦點位置改變到無窮遠側(cè)的位置P7和微距側(cè)的 位置P5。因此，可以在以對焦位置MP作為中心的預(yù)定范圍(在所示的示例中，是P5到P7 的范圍)內(nèi)，周期性地且以位置P7 — P5 — MP( = P6) — P7 — P5 — MP( = P6) —.的 逐步方式改變焦點位置。成像裝置1周期性地且以逐步方式改變焦點位置，在執(zhí)行這種改
變的同時在各個改變的位置P7、P5、MP.......處以圖像傳感器4成像被攝體圖像，并基于
從圖像傳感器4輸出的圖像信號產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)D7、D5、DM(二D6).......。 CPU 11臨時地
將產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)D7、D5、匿......保存在高速緩存器(未示出)等中。 因此成像裝置1可以通過執(zhí)行包圍成像處理(t2到t3)，周期性地獲取對焦在對焦
位置MP附近(無窮遠側(cè)和微距側(cè))的焦點位置上的多個圖像數(shù)據(jù)D7、D5、DM......。這樣
的圖像數(shù)據(jù)D7、D5、匿......可以用作當在AF處理中發(fā)現(xiàn)錯誤時(S卩，當通過AF處理未對
用戶期望的被攝體進行對焦時)用于補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)。換言之，即使位于對焦位置MP附近 的被攝體未在以對焦位置MP作為中心的對焦范圍中，通過周期性地將焦點位置改變到AF 處理中檢測到的對焦位置MP的附近之前或之后，也很有可能包括在以改變位置P5或P7作 為中心的對焦范圍中。因此，即使通過AF處理未對用戶期望的被攝體進行對焦，也可以在 包圍成像處理中獲得的圖像數(shù)據(jù)D7或D5中對焦被攝體。 在圖15的示例中，在從對焦位置MP以無窮遠側(cè)(P7)、微距側(cè)(P5)、無窮遠側(cè) (P7)......的次序交替地改變焦點位置的同時，執(zhí)行包圍成像處理，但不限于此。與以上示
27例相反，可以在從對焦位置MP以微距側(cè)(P5)、無窮遠側(cè)(P7)、微距側(cè)(P5)......的次序交
替地改變焦點位置的同時執(zhí)行包圍成像處理。換言之，首先將焦點位置改變到無窮遠側(cè)還 是微距側(cè)是任意的。 在圖15的示例中，在對焦位置MP附近交替地改變焦點位置一步，但不限于此，并 且可以交替地改變焦點位置兩步或更多。例如，在以對焦位置MP作為中心的P4到P8的 范圍中，焦點位置可以周期性地改變?yōu)镻7 —P8 —P4 —P5 —MP —P7 —P8 —P4 —5 —MP —... 重復包圍成像處理，直到做出了釋放指令(t3)為止。CPU ll將緊接在通過包圍
成像處理獲得的且臨時存儲在高速緩存器中的多個圖像數(shù)據(jù)D7、D5、DM......的釋放指令
之前相當于(worth) —個時間段S的圖像數(shù)據(jù)D7、D5、匿保存在存儲單元17中，并刪除
其他保存圖像數(shù)據(jù)D7、 DM、 D5......，由于它們是冗余圖像數(shù)據(jù)。在包圍成像處理中，在相
同的焦點位置P5、 P7、 MP處重復地執(zhí)行成像，并且因此可以刪除冗余的舊圖像數(shù)據(jù)D7、 DM、
D5.......，并且可以留下緊接在釋放指令之前獲得的最近圖像數(shù)據(jù)D7、DM、D5以減小要保
存的數(shù)據(jù)量。這是因為緊接在釋放指令之前獲得的最近圖像數(shù)據(jù)D7、 DM、 D5更大程度地反 映拍照機會。 在本實施例中，在用于臨時存儲的存儲單元(如，高速緩存器)中臨時地保存所有 包圍成像的圖像數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于釋放指令在存儲存儲單元(如，存儲單元17)中保存緊接 在釋放指令之前相當于至少一個時間段S的圖像數(shù)據(jù)，并且主動地刪除并從臨時存儲單元 中無效其他數(shù)據(jù)。然而，本發(fā)明不限于這種示例，并且使相當于至少一個時間段S的圖像數(shù) 據(jù)有效并使其他圖像數(shù)據(jù)無效的方法是任意的。例如，響應(yīng)于釋放操作，可以從開始在存儲 單元17中保存所有圖像數(shù)據(jù)，并且可以從存儲單元17中主動地刪除除了相當于至少一個 時間段S的圖像數(shù)據(jù)之外的其他圖像數(shù)據(jù)。此外，可以留下其他圖像數(shù)據(jù)，而不用從存儲單 元中主動地刪除，并對其進行設(shè)置(使其無效)以便響應(yīng)于釋放指令用戶不能存取這樣的 其他數(shù)據(jù)。可以僅設(shè)置(使其有效)相當于至少一個時間段S的圖像數(shù)據(jù)，以便用戶能夠 響應(yīng)于釋放指令對其存取。在任一情況下，緊接在釋放指令之前的圖像數(shù)據(jù)是在緊接在釋 放指令之前的靠近拍照機會的定時處成像的重要圖像數(shù)據(jù)。因此，從包圍成像中周期性地 成像的多個時間段的圖像數(shù)據(jù)，可以僅使緊接在釋放指令之前相當于一個時間段的圖像數(shù) 據(jù)有效，并呈現(xiàn)給用戶以便可以有效地管理和呈現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)。 在包圍成像處理中，當接受釋放指令時，在接受釋放指令(t3)的時間點處，CPU 11將通過由圖像傳感器4在對焦位置MP (與焦點位置的改變位置P6對應(yīng))處成像被攝體 圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D6記錄在存儲單元17中。因此，可以將對焦在AF處理中檢測到的 對焦位置MP處的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)D6記錄為保存圖像數(shù)據(jù)。緊接在記錄對焦位置MP的 圖像數(shù)據(jù)D6之后，CPU 11執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，以將對焦在從微距?cè)到無窮遠側(cè)的 可對焦范圍的全部區(qū)域中的被攝體上的多個圖像數(shù)據(jù)Dl到Dll記錄在存儲單元17中(t3 到t4)。全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t3到t4)基本上與圖13中所述的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?相同，并且因此將省略詳細描述?？梢砸詧D12中所述的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚泶嫒繀^(qū) 域?qū)钩上裉幚怼?
[成像裝置的操作] 現(xiàn)在將參照圖16描述由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作。圖16是示出由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作的流程圖。 如圖16所示，當檢測到檢測指令的輸入時(S202)，成像裝置1的CPU11控制成像 裝置1的每一個單元，并執(zhí)行AF處理以對焦在被攝體上(S204) 。 S202和S204基本上與根 據(jù)第一實施例的圖14的S102和S104相同，因此將省略其詳細描述。 如果在S204的AF處理中檢測到對焦在被攝體上的對焦位置(S206)，則CPU 11控 制成像裝置1的每一個單元，并執(zhí)行用于獲取對焦在對焦位置MP之前和之后的圖像的包圍 成像處理(S208)，直到接收到釋放指令位置為止。在包圍成像處理中，CPU ll控制變形鏡 裝置2以便在以對焦位置作為中心的預(yù)定范圍中交替地將焦點位置改變到微距側(cè)和無窮 遠側(cè)的位置P7、P5，如圖15等所示。然后CPU 11控制成像裝置1的每一個單元，以在每一 個改變位置P7、P5、MP處成像被攝體，順序地產(chǎn)生多個圖像數(shù)據(jù)D7、D5、DM，并臨時地將圖像 數(shù)據(jù)D7、D5、匿保存在高速緩存器中。然后響應(yīng)于釋放指令(S210)，CPU 11從高速緩存器 中讀出緊接在釋放指令之前相當于一個時間段S的圖像數(shù)據(jù)D7、D5、DM，將其記錄在存儲單 元17中，并從高速緩存器中刪除其他圖像數(shù)據(jù)D7、 D5、匿。因此，可以僅在存儲單元17中 存儲必要的圖像數(shù)據(jù)，由此可以減少待存儲的圖像數(shù)據(jù)量。 此外，當檢測到釋放指令的輸入時(S210)，成像裝置1的CPU 11控制成像裝置1 的每一個單元，以將通過由圖像傳感器4在對焦位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù) 記錄在存儲單元17中(S212)。緊接在其后，CPU 11控制成像裝置1的每一個單元以執(zhí)行 全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?S214) 。 S210到S214基本上與根據(jù)第一實施例的圖14的S110到 S114相同，并且因此將省略詳細描述。
[優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)本實施例的成像裝置1及其成像方法。除了第一實施例 的優(yōu)點之外，第二實施例還具有以下優(yōu)點。 根據(jù)第二實施例，在完成AF處理之后直到用以在拍照機會時獲得對焦圖像的釋 放指令，執(zhí)行包圍成像處理，以便可以無誤地獲取對焦在用戶期望的被攝體上的圖像數(shù)據(jù)。
換言之，如果通過AF處理焦點完全在目標被攝體上，則可以不執(zhí)行釋放之前的包 圍成像處理。然而，在AF處理中可以不對目標被攝體進行對焦。因此，在本實施例中，通過 在釋放指令之前執(zhí)行包圍成像處理來補償AF處理的錯誤，以可靠地獲得對焦在目標被攝 體上的圖像數(shù)據(jù)。 在實際中，從用戶判斷為拍照機會并按下釋放按鈕時直到記錄對焦位置的圖像數(shù) 據(jù)存在時間差。因此，在本實施例中，在釋放指令之前在對焦位置附近執(zhí)行包圍成像處理， 以補償這樣的時間差。因此，在某一拍照機會之前可以預(yù)先記錄對焦在用戶期望的被攝體 上的圖像數(shù)據(jù)。因此，即使引起了這樣的時間差，也可以獲取精確對焦在期望被攝體上的圖 像數(shù)據(jù)，而不會錯過拍照機會。 在釋放指令之前獲取的圖像數(shù)據(jù)僅對于成像裝置1中設(shè)置的預(yù)定時間(如，相當 于緊接釋放前的一個時間段S)有效，并且因此可以將要在成像裝置1的存儲單元17中記 錄的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量壓縮到必不可少的最小值。
〈第三實施例> 現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第三實施例。第三實施例與第二實施例的不同在于，響應(yīng)于 檢測指令執(zhí)行被攝體檢測處理并且在被攝體檢測處理中檢測到的對焦位置的范圍內(nèi)執(zhí)行
29包圍成像，并且其他功能配置基本上與第二實施例相同，并且因此將省略詳細描述。
根據(jù)第三實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下操作)執(zhí) 行被攝體檢測處理。在該檢測處理中，在可對焦范圍中改變焦點位置，并且分析通過在執(zhí) 行這種改變的同時在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，以獲 得用于被攝體檢測的估計參數(shù)。由此成像裝置1檢測在成像范圍中呈現(xiàn)的一個或多個被攝 體，并檢測在檢測到的被攝體上對焦的對焦位置的范圍。在從當完成被攝體檢測時直到釋 放指令的時間段期間，在檢測到的對焦位置的范圍內(nèi)改變焦點位置的同時執(zhí)行包圍成像。 在包圍成像中，成像裝置1在對焦位置的范圍內(nèi)周期性地改變焦點位置，并將通過在多個 改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。其后，與第二 實施例類似，響應(yīng)于一個釋放指令(如，釋放按鈕的全按下操作)，成像裝置1將通過在對焦 位置的范圍中的任意焦點位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中，并執(zhí)行全 部區(qū)域?qū)钩上裉幚怼?因此，根據(jù)第三實施例的成像裝置1控制對焦以通過被攝體檢測處理來檢測成像
范圍中的被攝體及其對焦位置的范圍，并控制對焦以在包圍成像和全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?br> 中改變焦點位置。將參照圖17具體地描述根據(jù)本實施例的對焦控制的特定示例。 圖17是示出在根據(jù)本實施例的被攝體檢測處理、包圍成像處理和全部區(qū)域?qū)?br> 成像處理中的對焦控制的示例的示意圖。在圖17中，垂直軸(Z軸)示出焦點位置，而水平
軸示出時間。 如圖17所示，考慮當一個被攝體H存在于成像裝置1的成像范圍中，并且這樣的 被攝體H是在深度方向(Z軸方向)中具有大于或等于預(yù)定厚度的厚度的物體時，成像裝置 1檢測被攝體H并執(zhí)行多焦點成像的情況。 首先，當接收到檢測指令(被攝體檢測啟動指令)時，成像裝置1的CPU11執(zhí)行被 攝體檢測處理以檢測成像范圍中的被攝體H，并檢測對焦在被攝體H上的對焦位置的范圍 r (tl到t4)?？梢酝ㄟ^使用任意AF方法(如爬山AF方法、相位差檢測方法和對比度檢測 方法)來實現(xiàn)被攝體檢測處理。 將參照圖18描述通過對比度檢測方法檢測被攝體的示例。如圖18A所示，考慮成 像裝置1對成像空間進行成像的情況，在所述成像空間中被攝體H1、 H2以所示的位置關(guān)系 存在。在這種情況下，如圖18B所示，在通過以圖像傳感器4成像被攝體H1、H2而獲得的圖 像19上，對應(yīng)于被攝體H1的圖像與對應(yīng)于被攝體H2的圖像的位置關(guān)系示出在圖中。CPU 11分析相關(guān)圖像19的圖像數(shù)據(jù)，并在移動焦點位置的同時搜索圖像的對比度值變得最高 的焦點位置。在這種情況下，當將焦點位置從微距移動到無窮遠時的對比度值如在圖18C 中所示的那樣。圖18C中左側(cè)的峰值是從對應(yīng)于被攝體H1的圖像附近的像素獲得的對比 度輸出，而右側(cè)的峰值是從對應(yīng)于被攝體H2的圖像附近的像素獲得的對比度輸出。因此， CPU 11可以將對比度輸出變?yōu)樽畲笾禃r的焦點位置MP1、 MP2分別指定為被攝體H1、 H2的 對焦位置。此外，CPU ll可以根據(jù)對比度輸出的峰值的寬度，獲得可以以對應(yīng)于景深的容 許模糊在被攝體H1、H2上對焦的對焦位置的范圍rl、r2。 將返回到圖17繼續(xù)描述。根據(jù)被攝體檢測處理(tl到t4)，在從微距位置NP到無 窮遠位置FP改變焦點位置的中間，CPU 11可以基于在時間t2到t3中檢測到的對比度輸 出，獲得對焦在被攝體H上的對焦位置的范圍r。在所圖示的示例中，對焦位置的范圍r是在焦點位置P4與焦點位置P6之間的范圍?？梢杂沙上裱b置1成像被攝體H的近側(cè)，但可 以不成像遠側(cè)，并且因此對焦位置的范圍r變?yōu)榕c被攝體H的近側(cè)的部分對應(yīng)的焦點位置 的范圍。 在從當被攝體H和對焦位置的范圍r的檢測完成時直到接收到釋放指令的時間段 期間，CPU 11執(zhí)行包圍成像處理(t4到t5)。 將詳細描述包圍成像處理。在包圍成像處理中，成像裝置1的CPU在被攝體檢測處 理中檢測到的對焦位置的范圍r內(nèi)周期性地改變焦點位置。在所圖示的示例中，在對焦位
置的范圍r內(nèi)周期性地且以位置P4 — P5 — P6 — P4 — P5 — P6 —......的逐步方式改變
焦點位置。成像裝置1在周期性地且以逐步方式改變焦點位置的同時，在改變位置P4、P5、
P6.......處以圖像傳感器4成像被攝體圖像，并基于從圖像傳感器4輸出的圖像信號產(chǎn)
生圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6.......。 CPU 11臨時地將所產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)D4、 D5、 D6.......保
存在高速緩存器(未示出)等中。 因此，成像裝置1通過執(zhí)行包圍成像處理(t4到t5)可以周期性地獲取對焦在被
攝體H(其在深度方向上具有厚度)上的多個圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6.......。通過獲取這樣
的圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6.......，可以獲取精確對焦在具有厚度的被攝體H的近側(cè)部分、中心
部分和遠側(cè)部分上的圖像數(shù)據(jù)。 在圖17的示例中，在對焦位置的范圍r內(nèi)以P4 —P5 —P6的次序改變焦點 位置的同時執(zhí)行包圍成像處理，并且不限于這樣的示例，并且可以以任意的次序(如 P6 — P5 — P4)改變焦點位置，只要它在對焦位置的范圍r內(nèi)即可。 重復包圍成像處理直到做出了釋放指令(t5)。 CPU ll將緊接在通過包圍成像處
理獲得的且臨時保存在高速緩存器中的多個圖像數(shù)據(jù)D4、 D5、 D6.......的釋放指令之前
相當于一個時間段S的圖像數(shù)據(jù)D4、 D5、 D6保存在存儲單元17中，并刪除其他保存圖像
數(shù)據(jù)D4、 D5、 D6.......，因為它們是冗余的圖像數(shù)據(jù)。在包圍成像處理中，在相同焦點位
置P4、P5、P6處重復地執(zhí)行成像，并且因此可以刪除冗余的舊圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6.......，
并且可以留下緊接在釋放指令之前獲得的最近的圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6以減小待存儲的數(shù)據(jù) 量。這是因為緊接在釋放指令之前獲得的最近的圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6更大程度地反映拍照 機會。 在包圍成像處理中，當接受釋放指令時，在接受釋放指令(t5)的時間點處，CPU 11將通過由圖像傳感器4在對焦位置的范圍r中的任意焦點位置(與所圖示的示例中的位 置P6對應(yīng))處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D6記錄在存儲單元17中。因此，可以將 在被攝體檢測處理中對焦在被攝體H上的圖像數(shù)據(jù)D6記錄為保存圖像數(shù)據(jù)。緊接在記錄 圖像數(shù)據(jù)D6之后，CPU11執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，以將在從微距?cè)到無窮遠側(cè)的可對 焦范圍的全部區(qū)域中的被攝體上對焦的多個圖像數(shù)據(jù)Dl到Dll記錄在存儲單元17中(t5 到t6)。全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?t5到t6)基本上與圖13中所述的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?相同，并且因此將省略詳細描述?？梢砸詧D12中所述的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚泶嬖撊?區(qū)域?qū)钩上裉幚怼?
[成像裝置的操作] 現(xiàn)在將參照圖19描述由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作。圖19是示 出由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作的流程圖。
31
如圖19所示，當檢測到檢測指令的輸入時(S302)，成像裝置1的CPU11控制成像 裝置1的每一個單元，并執(zhí)行用于檢測在可對焦范圍中存在的被攝體H以及對焦在被攝體 H上的對焦位置的范圍r的被攝體檢測處理(S304)。 在被攝體檢測處理中，CPU ll分析通過在可對焦范圍的全部區(qū)域中改變焦點位置 的同時以成像裝置1成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，并使用圖18中所示的對比度檢測 方法來獲得圖像的對比度值的轉(zhuǎn)換。然后CPU ll基于對比值的轉(zhuǎn)換來檢測在可對焦范圍 中存在的被攝體H以及對焦在被攝體H上的對焦位置的范圍r。 當在S304中通過被攝體檢測處理來檢測被攝體H和對焦位置的范圍r時(S306)， CPU 11控制成像裝置1的每一個單元，直到接受釋放指令(S310)，并執(zhí)行用于在被攝體H 的全部深度方向之上進行對焦的包圍成像處理(S30S)。在包圍成像處理中，CPU ll控制變 形鏡裝置2以周期性地將焦點位置改變到位置P4、P5、P6，同時在對焦位置的范圍r內(nèi)交替 地將焦點位置擺動到微距側(cè)和無窮遠側(cè)，如圖15等所示。然后CPU ll控制成像裝置l的 每一個單元以在每一個改變位置P4、P5、P6處成像，順序地產(chǎn)生多個圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6，并 臨時地將圖像數(shù)據(jù)D4、 D5、 D6保存在高速緩存器中。然后響應(yīng)于釋放指令，CPU 11從高速 緩存器中讀出緊接在釋放指令之前相當于一個時間段S的圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6，將其記錄在 存儲單元17中，并從高速緩存器中刪除其他圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6(S310)。因此，可以僅在存 儲單元17中存儲必要的圖像數(shù)據(jù)D4、D5、D6，由此可以減小待保存的圖像數(shù)據(jù)量。
此外，當檢測到釋放指令的輸入時(S310)，成像裝置1的CPU 11控制成像裝置1 的每一個單元以將通過由圖像傳感器4在對焦位置的范圍r中的任意焦點位置P6處成像 被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)存儲在存儲單元17中(S312)。緊接在其后，CPU ll控制成 像裝置1的每一個單元以執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?S314) 。 S310到S314基本上與根據(jù) 第一實施例的圖14的S110到S114相同，并且因此將省略詳細描述。
[優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)第三實施例的成像裝置1及其成像方法。除了第二實施 例的優(yōu)點之外，第三實施例還具有以下優(yōu)點。 根據(jù)第三實施例，代替AF處理而執(zhí)行被攝體檢測處理，并且因此不僅可以檢測在 成像范圍中存在的一個或多個被攝體H，而且還可以檢測關(guān)于被攝體H的對焦的焦點位置 的范圍r。 例如，當成像在深度方向上具有厚度的大被攝體H時，如果以在AF處理中進行的 對焦執(zhí)行成像，則難以調(diào)節(jié)要對焦在被攝體H的近側(cè)、遠側(cè)和中心部分的哪一個部分上。然 而，在本實施例中，在被攝體檢測處理中檢測到的對焦位置的范圍r內(nèi)改變焦點位置的同 時執(zhí)行包圍成像，并且因此可以獲得精確地對焦在被攝體H的近側(cè)、遠側(cè)和中心部分上的 所有位置上的多個圖像數(shù)據(jù)。也就是說，可以通過掃描具有厚度的被攝體H的深度方向，關(guān) 于一個被攝體H獲得多焦點圖像。因此，用戶可以在成像之后容易地獲取精確地對焦在被 攝體H的期望部分上的圖像數(shù)據(jù)。此外，可以通過關(guān)于一個被攝體H獲得多個圖像數(shù)據(jù)，精 確地且容易地創(chuàng)建通過圖像合成的三維圖像。 在本實施例中，從成像范圍中提取被攝體H，在最佳的拍照機會處成像被攝體，并 以額外的時間執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上?。因此，可以精確地執(zhí)行被攝體提取，并且在拍照機會 內(nèi)可以獲取用戶期望的被攝體H的多焦點圖像數(shù)據(jù)。
〈第四實施例〉 現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第四實施例。第四實施例與第三實施例的不同在于，在被攝
體檢測處理中檢測多個被攝體，并且釋放后僅關(guān)于被攝體檢測處理中檢測到的被攝體執(zhí)行
被攝體成像，并且其他功能配置與第三實施例相同，且因此將省略詳細描述。 根據(jù)第四實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下操作)執(zhí)
行被攝體檢測處理。在該檢測處理中，在可對焦范圍中改變焦點位置，并且分析在執(zhí)行這種
改變的同時通過成像多個改變的不同焦點位置處的被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)，以獲得
用于被攝體檢測的估計參數(shù)。由此成像裝置1檢測在成像范圍中呈現(xiàn)的多個被攝體，并檢
測對焦在每一個檢測到的被攝體上的對焦位置的范圍。在從當完成被攝體檢測處理時直到
釋放指令的時間段期間，在對焦位置(其對焦在從多個檢測到的被攝體中選擇的一個被攝
體上)的范圍內(nèi)改變焦點位置的同時執(zhí)行包圍成像。在包圍成像中，成像裝置l在對焦位
置的范圍內(nèi)周期性地改變焦點位置，并在執(zhí)行這種改變的同時將通過在多個改變的焦點位
置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。 其后，成像裝置1響應(yīng)于一個釋放指令(如，釋放按鈕的全按下)，將通過在對焦 位置的范圍中的任意焦點位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中。成像裝置 l還執(zhí)行僅掃描對焦在被攝體檢測處理中檢測到的多個被攝體上的對焦位置的范圍的被攝 體成像處理，而不是執(zhí)行掃描可對焦范圍的全部區(qū)域的全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?。在被攝體 成像處理中，在對焦在通過被攝體檢測處理檢測到的多個被攝體上的對焦位置的范圍中改 變焦點位置，并且獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù) 據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)，并記錄在存儲單元17中。 因此，根據(jù)第四實施例的成像裝置1控制對焦以通過被攝體檢測處理來檢測在成
像范圍中的被攝體及其對焦位置的范圍，并控制對焦以改變包圍成像和被攝體成像處理中
的焦點位置。將參照圖20具體地描述根據(jù)本實施例的對焦控制的特定示例。 圖20是示出在根據(jù)本實施例的被攝體檢測處理、包圍成像處理和被攝體成像處
理中的對焦控制的示例的示意圖。在圖20中，垂直軸(Z軸)示出焦點位置，而水平軸示出時間。 如圖20所示，考慮當在成像裝置1的成像范圍中存在三個被攝體H1、H2、H3時成 像裝置1檢測被攝體Hl、 H2、 H3并執(zhí)行多焦點成像的情況。被攝體H3是建筑物的墻壁等， 并且當從成像裝置1側(cè)看時可能看不見被攝體H3的遠側(cè)。 首先，當接收到檢測指令(被攝體檢測啟動指令)時，成像裝置1的CPU11執(zhí)行被 攝體檢測處理，以檢測成像范圍中的被攝體Hl、 H2、 H3，并檢測對焦在被攝體Hl到H3上的 對焦位置的范圍rl到r3 (tl到t6)。在時間t2到t3中檢測被攝體Hl，并且在時間t4到 t5中檢測被攝體Hl。通過使用任意的AF方法(如，爬山AF方法、相位差檢測方法和對比 度檢測方法)來實現(xiàn)被攝體檢測處理，但其細節(jié)基本上與第三實施例相同，因此將省略詳 細描述。 根據(jù)被攝體檢測處理(tl到t6)，CPU ll可以在將焦點位置從微距位置NP改變到 無窮遠位置FP的中間、基于在時間t2到t3、t4到t5中檢測到的對比度輸出來獲得對焦在 對象H1、H2上的對焦位置的范圍rl、r2。在圖示的示例中，對焦位置的范圍rl是在焦點位 置P2到P4之間的范圍，而對焦位置的范圍r2是在焦點位置P6到P8之間的范圍。被攝體
33H3的對焦位置的范圍r3僅為焦點位置P10。 在從當被攝體HI到H3的檢測以及對焦位置的范圍rl到r3的檢測完成時直到接 收到釋放指令的時間段期間，CPU ll執(zhí)行包圍成像處理(t6到t7)。在圖示的示例中，僅對 于從多個檢測到的被攝體Hl到H3中選擇出的一個被攝體Hl執(zhí)行包圍成像處理。被攝體 H1可以由用戶手動地選擇，或者可以由CPU ll根據(jù)預(yù)先設(shè)置的準則自動地選擇。例如，用 戶從在實況觀察圖像中顯示的被攝體Hl到H3中選擇期望的對象Hl，并將選擇指令輸入到 成像裝置1的觸摸板等，以僅對于重要的被攝體H1執(zhí)行包圍成像處理。
結(jié)果，成像裝置1的CPU 11在所選HI的對焦位置的范圍rl內(nèi)周期性 地改變焦點位置。在圖示的示例中，在對焦位置的范圍rl內(nèi)周期性地且以位置
P2 — P3 — P4 — P2 — P3 — P4 —......的逐步方式改變焦點位置。成像裝置1周期性
地且以逐步方式改變焦點位置，并且在執(zhí)行這種改變的同時將通過在各個改變位置P2、P3、
P4處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D2、D3、D4.......記錄在記錄介質(zhì)中。包圍成像
處理基本上與圖17中所示的第三實施例的包圍成像處理相同，且因此將省略詳細描述。
在圖20的示例中，對于一個所選被攝體H1執(zhí)行包圍成像處理，但可以對于多個被 攝體Hl到H3執(zhí)行包圍成像處理。在這種情況下，在對焦位置的范圍rl、 r2、 r3中以位置
P2 — P3 — P4 — P6 — P7 — P8 — P10 — P2、......的次序周期性地且以逐步方式改變焦
點位置。 在包圍成像處理期間，當接受釋放指令時，在接受釋放指令的時間點(t7)，CPU 11 將通過在包圍成像的對象H1的對焦位置的范圍rl中的任意焦點位置(與圖示的示例中的 位置P4對應(yīng))處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)D4記錄在存儲單元17中。因此，可以 將對焦在所選被攝體Hl上的圖像數(shù)據(jù)D4記錄為保存圖像數(shù)據(jù)。緊接在記錄圖像數(shù)據(jù)D4 之后，CPU 11對于檢測到的被攝體Hl、 H2、 H3執(zhí)行被攝體成像處理(t7到t8)。
具體地說，在被攝體檢測處理中，CPU在檢測到的被攝體Hl、 H2、 H3的對焦位置的 范圍rl、r2、r3中以逐步方式將焦點位置改變到位置P2、P3、P4、P6、P7、P8、P10，并在執(zhí)行這 種改變的同時將通過在改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的多個圖像數(shù)據(jù)D2、 D3、 D4、 D6、 D7、 D8、 D10記錄在存儲單元17中(t7到t8)。 因此，根據(jù)本實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令，執(zhí)行掃描可對焦范圍的全部
區(qū)域的被攝體檢測處理，以檢測要成像的被攝體H1到H3位于哪個焦點位置。然后響應(yīng)于釋
放指令，成像裝置1僅成像被攝體Hl到H3存在的部分(焦點位置P2到P4、P6到P8、P10)，
而不成像被攝體H1到H3不存在的不必要的部分(焦點位置P1、P5、P9、11)。因此，由于僅
成像被攝體存在的必要部分，與全部區(qū)域?qū)钩上裉幚硐啾瓤梢栽诙虝r間段中有效地執(zhí)行
被攝體成像處理。[成像裝置的操作] 現(xiàn)在將參照圖21描述由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作。圖21是示 出由根據(jù)本實施例的成像裝置1進行的成像操作的流程圖。 如圖21所示，當檢測到檢測指令的輸入時(S402)，成像裝置1的CPU11控制成像 裝置1的每一個單元，并執(zhí)行用于檢測存在于可對焦范圍中的多個被攝體H1到H3以及對 焦在被攝體H1到H3上的對焦位置的范圍rl到r3的被攝體檢測處理(S404)。被攝體檢測 處理S404基本上與上述圖19的被攝體檢測處理S304相同，且因此將省略其詳細描述。
當通過S404中的被攝體檢測處理完成被攝體HI到H3的檢測(S406)時，CPU 11 基于用戶輸入從多個被攝體H1到H3中選擇一個重要的被攝體Hl (S407)。在選擇處理中選 擇的被攝體H1變?yōu)橄乱话鼑上裉幚鞸408中的成像目標。由于可以將執(zhí)行包圍成像的被 攝體限制到重要的被攝體H1，因此可以可靠地獲取精確地對焦在重要被攝體H1上的圖像 數(shù)據(jù)。在被攝體選擇處理S406中可以選擇兩個或更多被攝體。在不執(zhí)行被攝體選擇處理 S406的情況下，所有檢測到的被攝體H1到H3可以是包圍成像處理S408中的成像目標。
其后，CPU ll控制成像裝置l的每一個單元，直到接受釋放指令(S410)，并執(zhí)行用 于對焦在被攝體H的全部深度方向之上的包圍成像處理(S408)。在包圍成像處理中，CPU 11在對焦位置的范圍r內(nèi)交替地將焦點位置擺動到微距側(cè)和無窮遠側(cè)的同時，控制變形鏡 裝置2以周期性地將焦點位置改變到位置P2、P3、P4，如圖20等中所示。然后CPU 11控制 成像裝置1的每一個單元以在每一個改變位置P2、P3、P4處成像被攝體，順序地產(chǎn)生多個圖 像數(shù)據(jù)D2、D3、D4，并臨時地將圖像數(shù)據(jù)D2、D3、D4保存在高速緩存器中。然后CPU 11響應(yīng) 于釋放指令(S410)，從高速緩存器中讀出緊接在釋放指令之前相當于一個時間段S的圖像 數(shù)據(jù)D2、 D3、 D4，將其記錄在存儲單元17中，并從高速緩存器中刪除其他圖像數(shù)據(jù)D2、 D3、 D4。因此，可以僅將必要的圖像數(shù)據(jù)D2、D3、D4存儲在存儲單元17中，由此可以減少待保存 的圖像數(shù)據(jù)量。 此外，當檢測到釋放指令的輸入時(S410)，成像裝置1的CPU 11控制成像裝置1 的每一個單元，以將通過由圖像傳感器4在被攝體H1的對焦位置的范圍rl中的任意焦點 位置P4處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中(S412)。緊接在其后， CPU 11控制成像裝置1的每一個單元以執(zhí)行被攝體成像處理(S414)。
具體地說，如圖20的t7到t8中所示，CPU 11以逐步方式將焦點位置改變到在 S404中檢測到的被攝體H1、H2、H3的對焦位置的范圍rl、r2、r3中包括的位置P2到P4、P6 到P8、 P10，并在執(zhí)行這種改變的同時，將通過在改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得 的多個圖像數(shù)據(jù)D2到D4、 D6到D8、 D10記錄在存儲單元17中。 [O303][優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)第四實施例的成像裝置1及其成像方法。除了第三實施 例的優(yōu)點之外，第四實施例還具有如下優(yōu)點。 根據(jù)第四實施例，響應(yīng)于檢測指令執(zhí)行掃描可對焦范圍的全部區(qū)域的被攝體檢測 處理，以檢測被攝體Hl到H3存在于哪個焦點位置，并且響應(yīng)于釋放指令來執(zhí)行被攝體成像 處理作為多焦點成像。在被攝體成像處理中，僅成像被攝體H1到H3存在的重要部分(焦 點位置P2到P4、P6到P8、P10)，并且不成像被攝體Hl到H3不存在的不必要部分(焦點位 置P1、P5、P9、P11)。因此，僅成像被攝體存在的必要部分和用戶指定的重要部分，由此與全 部區(qū)域?qū)钩上裉幚硐啾龋梢砸愿叩乃俣葓?zhí)行處理，由此提高了處理效率，并且可以防 止記錄無用圖像數(shù)據(jù)，由此有效地利用存儲器資源。
〈第五實施例> 現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第五實施例。第五實施例與第四實施例的不同在于，從被攝 體檢測處理中檢測到的多個被攝體中選擇要進行被攝體成像的被攝體，并且在被攝體成像 之后執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上瘢⑶移渌δ芘渲门c第四實施例相同，且因此將省略詳細描 述。
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根據(jù)第五實施例的成像裝置1響應(yīng)于檢測指令(如，釋放按鈕的半按下操作)執(zhí) 行被攝體檢測處理。因此，成像裝置l檢測存在于成像范圍中的多個被攝體，并且還檢測對 焦在每一個檢測到的被攝體上的對焦位置的范圍。然后成像裝置1基于用戶輸入，執(zhí)行從 被攝體檢測處理中檢測到的多個被攝體中區(qū)分一個或多個重要被攝體的被攝體區(qū)分處理。 在從當完成被攝體檢測處理時直到釋放指令的時間段期間，在對焦在從一個或多個區(qū)分的 被攝體中選擇的一個被攝體上的對焦位置的范圍中改變焦點位置的同時，執(zhí)行包圍成像。
其后，與第四實施例類似，響應(yīng)于一個釋放指令(如，釋放按鈕的全按下操作)，成 像裝置1將通過在對焦位置的范圍中的任意焦點位置成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲 單元17中。此外，成像裝置1執(zhí)行僅掃描對焦在被攝體區(qū)分處理中區(qū)分的一個或多個被攝 體上的對焦位置的范圍的被攝體成像處理。在完成被攝體成像處理之后，與第二實施例類 似，成像裝置1執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚怼?因此，根據(jù)第五實施例的成像裝置1控制對焦以通過被攝體檢測處理來檢測成像 范圍中的被攝體及其對焦位置的范圍，并控制對焦以在包圍成像、被攝體成像處理和全部 區(qū)域?qū)钩上裉幚碇懈淖兘裹c位置。將參照圖22具體地描述根據(jù)本實施例的對焦控制的 特定示例。 圖22是示出在根據(jù)本實施例的被攝體檢測處理、包圍成像處理、被攝體成像處理 和全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇械膶箍刂频氖纠氖疽鈭D。在圖22中，垂直軸(Z軸)示出 焦點位置，而水平軸示出時間。 如圖22所示，考慮這樣的情況當在成像裝置1的成像范圍中存在五個被攝體 H1、H2、H3、H4、H5時，成像裝置1檢測被攝體Hl到H5，從其之中選擇重要被攝體Hl到H3， 并執(zhí)行多焦點成像。在第五實施例中，除了第四實施例中的重要被攝體H1到H3(見圖20) 之外，添加了低重要性的被攝體H4、 H5 (如，除了人之外的物體等)。 首先，當接收到檢測指令(被攝體檢測啟動指令)時，成像裝置1的CPU11執(zhí)行被 攝體檢測處理以檢測成像范圍中的被攝體H1到H5，并檢測對焦在被攝體H1、 H2上的對焦 位置的范圍rl至ljr5(tl到t6)。可以通過使用任意的AF方法(如，爬山AF方法、相位差檢 測方法、對比度檢測方法)實現(xiàn)被攝體檢測處理，但其細節(jié)基本上與第三實施例相同，且因 此將省略詳細描述。 CPU ll將五個檢測到的被攝體Hl到H5區(qū)分為重要被攝體H1到H3和低重要性的 被攝體H4、H5，其中將重要被攝體H1到H3選擇為被攝體成像處理(t7到t8)中的成像目 標。這樣的選擇可以基于觸摸板等上的用戶輸入而手動地執(zhí)行，或者可以由CPU ll基于對 通過成像(如，面部識別等)而獲得的圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理的結(jié)果而自動地執(zhí)行。例如， 由于面部識別的被攝體是人并且具有高重要性，因此將其選擇為被攝體成像處理的成像目 標。 其后，與第四實施例類似，響應(yīng)于釋放操作，成像裝置1執(zhí)行包圍成像處理(t6到 t7)以及被攝體成像處理(t7到t8)。在被攝體成像處理(t7到t8)中，僅成像從五個被攝 體Hl到H5中選擇的重要被攝體Hl到H3。 此外，在完成被攝體成像處理(t7到t8)之后，與第二實施例類似，在以逐步方式 改變焦點位置的同時，在可對焦范圍的全部區(qū)域之上執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上?t8到t9)。根 據(jù)全部區(qū)域?qū)钩上?，即使對于選擇為不重要的被攝體H4、H5，也可以確保對焦圖像數(shù)據(jù)以防萬一。 因此，根據(jù)本實施例的成像裝置1僅選擇重要被攝體H1到H3，并執(zhí)行被攝體成像 處理，而不針對所有檢測到的被攝體H1到H5。因此，可以省略對于用戶不期望的被攝體H4、 H5的被攝體成像處理，由此可以提高處理速度和效率，并且可以減少圖像數(shù)據(jù)的待保存的 數(shù)據(jù)量。[成像裝置的操作] 現(xiàn)在將參照圖23描述通過根據(jù)本實施例的成像裝置1的成像操作。圖23是示出 通過根據(jù)本實施例的成像裝置1的成像操作的流程圖。 如圖23所示，當檢測到檢測指令的輸入時(S502)，成像裝置1的CPU11控制成像 裝置1的每一個單元，并執(zhí)行用于檢測存在于可對焦范圍中的多個被攝體H1到H5以及對 焦在被攝體H1到H5上的對焦位置的范圍rl到r5的被攝體檢測處理(S504)。被攝體檢測 處理S504基本上與上述圖19的被攝體檢測處理S304相同，且因此將省略其詳細描述。
當通過S504中的被攝體檢測處理完成被攝體Hl到H5的檢測時，CPU 11基于用 戶輸入執(zhí)行從多個被攝體HI到H5中選擇重要被攝體的第一和第二選擇處理(S507)。
在第一選擇處理中，例如，與第四實施例類似，一個被攝體H1變?yōu)橄乱话鼑上?處理S508中的成像目標。由于可以將執(zhí)行包圍成像的被攝體限制到重要被攝體H1，因此可 以可靠地獲取精確地對焦在重要被攝體H1上的圖像數(shù)據(jù)。 在第二選擇處理中，選擇在下一被攝體成像處理S508中變?yōu)槌上衲繕说囊粋€或 多個被攝體。由于將執(zhí)行被攝體成像的被攝體限制到重要被攝體H1到H3，因此在靠近拍照 機會的定時處可以獲取精確地對焦在重要被攝體H1到H3上的圖像數(shù)據(jù)?？梢圆猾@取不必 要的被攝體H4、H5的圖像數(shù)據(jù)。 類似于第四實施例，然后CPU 11執(zhí)行包圍成像處理(S508)，并控制成像裝置1的 每一個單元以響應(yīng)于釋放指令(S510)，將通過由圖像傳感器4在被攝體H1的對焦位置的 范圍rl中的任意焦點位置P4處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲單元17中 (S512)。緊接在其后，與第四實施例類似，CPU ll控制成像裝置l的每一個單元以執(zhí)行被 攝體成像處理(S514)。 接下來，與第二實施例類似，CPU ll在可對焦范圍的全部區(qū)域之上以逐步方式改 變焦點位置的同時執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上?S516)。
[優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)第五實施例的成像裝置1及其成像方法。除了第四實施 例的優(yōu)點之外，第五實施例還具有如下優(yōu)點。 根據(jù)本實施例，即使在成像裝置1的可成像范圍中存在大量被攝體Hl到H5，從其 之中選擇高優(yōu)先級的被攝體(如重要被攝體和用戶期望的被攝體)，并僅對所選被攝體執(zhí) 行被攝體成像處理。由于可以將通過被攝體成像處理而執(zhí)行的目標限制到重要被攝體H1 到H3，因此在靠近拍照機會的定時處可以獲取精確地對焦在被攝體H1到H3的圖像數(shù)據(jù)。 與成像所有被攝體H1到H5時相比，可以減小被攝體成像處理的處理負荷和處理時間以及 待保存的數(shù)據(jù)量。此外，通過在被攝體成像處理之后執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，即使對?未在被攝體成像處理中成像的低優(yōu)先級的被攝體H4、 H5，也可以確保對焦的圖像數(shù)據(jù)以防 萬一。
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〈第六實施例> 現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第六實施例。第六實施例與第四實施例的不同在于，通過控 制成像裝置1的光圈3并調(diào)節(jié)景深，在被攝體成像處理中以一步成像每一個被攝體，并且其 他功能配置與第四實施例相同，且因此將省略詳細描述。 根據(jù)第六實施例的成像裝置l的CPU ll根據(jù)對焦在多個被攝體H(其通過被攝體 檢測處理而檢測)上的對焦位置的范圍r來控制成像光學系統(tǒng)的光圈3以調(diào)節(jié)每一個焦點 位置處的景深。可以通過調(diào)節(jié)景深調(diào)節(jié)如圖IO所示的那樣以逐步方式改變的焦點位置P 的粗糙度和稠密度。 例如，當成像在深度方向上具有厚度的被攝體H時，以逐步方式改變焦點位置，并 且以多步執(zhí)行成像以成像被攝體H的全部深度方向。然而，在這種情況下，通過調(diào)節(jié)光圈3 的開啟(如，F(xiàn)值)，即使以相同的焦距也可以使得焦點位置處的景深很深，由此可以以一步 成像被攝體H。 在本實施例中，當在被攝體成像處理中，由于對焦在被攝體H上的對焦位置的范 圍r很寬，因此可能不能獲取被攝體H的深度方向上的對焦圖像直到改變焦點位置，并且以 多步執(zhí)行成像時，通過調(diào)節(jié)光圈3來使得景深深。因此，與被攝體對應(yīng)的焦點位置處的景深 變得大于或等于對焦在被攝體上的對焦位置的范圍r，由此可以以一步成像被攝體H。
以下將描述光圈3的開啟(F值)與景深的關(guān)系。如上所述，景深是前景深和后景 深之和。前景深Lf和后景深Lr分別以等式1和等式2來表示。
[公式1] Lr 二 ~~^- …(2)
/2 -肌 這里，S表示可允許的彌散圓的直徑，F(xiàn)表示透鏡的F值，L表示到被攝體的距離， 而f表示透鏡的焦距。L可以根據(jù)變形鏡裝置2的位移量來計算。 成像裝置1的CPU 11調(diào)節(jié)透鏡的F值(光圈)，以便從等式1和等式2獲得的景 深變?yōu)楸粩z體的深度方向(Z方向)中的厚度。因此，可以在對焦在被攝體全部深度方向之 上的同時以一步執(zhí)行成像。 現(xiàn)在將描述根據(jù)本實施例的對焦控制。根據(jù)第六實施例的成像裝置1控制對焦以 在被攝體檢測處理中檢測成像范圍中的被攝體H及其對焦位置的范圍r，并控制對焦以在 包圍成像和被攝體成像處理中改變焦點位置。將參照圖24具體地描述根據(jù)本實施例的對 焦控制的特定示例。 圖24是示出在根據(jù)本實施例的被攝體檢測處理、包圍成像處理和被攝體成像處 理中的對焦控制的示例的示意圖。在圖24中，垂直軸(Z軸)示出焦點位置，而水平軸示出 時間。 如圖24所示，根據(jù)第六實施例的被攝體檢測處理(tl到t6)以及包圍成像處理 (t7到t8)基本上與上述第四實施例(見圖20)相同。如圖20所示，在根據(jù)第四實施例的
38被攝體成像處理(t7到t8)中，以三步(P2 — P3 — P4， P6 — P7 — P8)成像每一個被攝體 H1、H2。 相反，如圖24所示，在根據(jù)第六實施例的被攝體成像處理(t7到t8)中，僅以一 步(P3、P7)成像每一個被攝體H1、H2。這是因為通過根據(jù)被攝體H1、H2的對焦位置的范圍 rl、 r2調(diào)節(jié)光圈3的F值來使得焦點位置P3、 P7處的景深深，以便在被攝體成像處理(t7 到t8)中可以以一步成像被攝體檢測處理(tl到t6)中檢測到的被攝體H1、H2。在這種情 況下，焦點位置P3、 P7處的景深變得大于或等于對焦位置的范圍rl、 r2。
調(diào)節(jié)光圈3的定時可以在釋放指令之前(到t7)或者在緊接在釋放指令之后被攝 體成像處理(t7)的啟動之前，只要它在被攝體檢測處理(tl到t6)之后即可。成像裝置1 將示出光圈3的F值與焦點位置的關(guān)系的表保存在存儲器單元12中，并且CPU 11可以基 于該表根據(jù)被攝體檢測處理的檢測結(jié)果將該值調(diào)節(jié)到光圈3的適當?shù)闹怠?
[優(yōu)點] 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)第六實施例的成像裝置1及其成像方法。除了第四實施 例的優(yōu)點之外，第六實施例還具有以下優(yōu)點。 根據(jù)本實施例，通過根據(jù)被攝體檢測處理中的檢測結(jié)果，調(diào)節(jié)成像裝置1的光圈 3，可以使得在每一個焦點位置P處的景深深。因此，由于在被攝體成像處理中可以以一步 (焦點位置P3、P7、P10)成像被攝體H1到H3存在的重要部分，因此可以以更高的速度執(zhí)行 被攝體成像處理，可以提高處理效率，并且可以防止記錄無用圖像數(shù)據(jù)，由此可以有效地利 用存儲器資源。 已經(jīng)在上文中描述了根據(jù)本發(fā)明的第一到第六實施例的成像裝置1和使用其的 成像方法。根據(jù)本實施例，在釋放指令之前預(yù)先通過AF處理、被攝體檢測處理等檢測對焦 在期望被攝體上的對焦位置，以及以對焦位置作為參考來改變焦點位置，并響應(yīng)于釋放指 令執(zhí)行多焦點成像。因此，可以在靠近拍照機會處做出釋放指令之后，馬上成像在對焦位置 及其附近的被攝體。因此，可以獲得對焦在用戶的期望焦點位置上的圖像而不會錯過拍照 機會。 在本實施例中，在多焦點成像的時候，響應(yīng)于一個釋放操作可以獲取對焦在不同 焦點位置上的多個圖像。因此，與一般成像裝置相比，保存大量圖像數(shù)據(jù)，這與甚至在通過 對于在成像之后取回的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行信號處理和合成處理而獲得新圖像時的相關(guān)成像裝 置相比是非常有利的。因此，可以獲得比通過從一般成像裝置合成圖像而獲得的圖像更自 然且質(zhì)量更高的圖像。 通過成像裝置來獲得對焦在期望被攝體上的圖像有時是非常難的，但根據(jù)本實施 例可以更精確地且更容易地獲得圖像。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、 部分組合和變更，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等效物范圍內(nèi)即可。
本發(fā)明包含與在2008年11月25日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2008-300177中公開的主題有關(guān)的主題，將其全部內(nèi)容通過引用的方式合并在此。
權(quán)利要求
一種成像裝置，包括成像單元，其包括用于成像以光形式接收被攝體圖像并輸出圖像信號的圖像傳感器，以及用于在圖像傳感器上形成被攝體圖像的成像光學系統(tǒng)；驅(qū)動單元，用于驅(qū)動成像光學系統(tǒng)或圖像傳感器中的至少一個以改變焦點位置；圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)從圖像傳感器輸出的圖像信號產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)；控制單元，用于控制成像單元、驅(qū)動單元和圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生單元，其中控制單元響應(yīng)于檢測指令，檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置，并響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在對焦位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)，并以對焦位置作為參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中控制單元通過執(zhí)行用于對焦在成像范圍中的 期望被攝體上的自動對焦處理，來檢測對焦位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行包圍成像處理，所述包圍成像 處理用于在從檢測指令到釋放指令的時間段期間，在以通過自動對焦檢測到的對焦位置作 為中心的預(yù)定范圍內(nèi)順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的焦點位置處成像被攝 體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像裝置，其中控制單元在通過包圍成像處理而獲得的保存 圖像數(shù)據(jù)之中，將相當于緊接在釋放指令之前至少一個時間段的保存圖像數(shù)據(jù)保存在存儲 單元中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，用?在成像光學系統(tǒng)中響應(yīng)于釋放指令，在從最短距離側(cè)的焦點位置到無窮遠側(cè)的焦點位置的 可對焦范圍內(nèi)，以對焦位置作為參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同 焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，其中在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇?，控制單元改?焦點位置，以便在可對焦范圍中，焦點位置逐漸地從對焦位置分開到近側(cè)或遠側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，其中控制單元根據(jù)成像光學系統(tǒng)的景深，在可對焦范圍中以逐步方式設(shè)置多個焦點位置的 改變位置，以及在全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碇校刂茊卧诙鄠€改變位置之中，從靠近對焦位置的改變 位置順次以逐步方式改變焦點位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中控制單元以對焦位置作為基點設(shè)置多個改變 位置，并以逐步方式將焦點位置改變到所設(shè)置的多個改變位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行這樣的被攝體檢測處理響應(yīng) 于檢測指令，通過改變焦點位置并分析通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像 而獲得的圖像數(shù)據(jù)，來檢測存在于成像范圍中的一個或多個被攝體以及對焦在被攝體上的 對焦位置的范圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行包圍成像處理，所述包圍成像 處理在從響應(yīng)于檢測指令執(zhí)行被攝體檢測處理時直到釋放指令的時間段期間，在通過被攝 體檢測處理而檢測到的對焦位置的范圍內(nèi)順序改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的成像裝置，其中控制單元在通過包圍成像處理而獲得的保 圖像數(shù)據(jù)之中，將相當于緊接在釋放指令之前至少一個時間段的保存圖像數(shù)據(jù)保存在存 儲單元中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的成像裝置，其中在包圍成像處理中，控制單元在對焦在從 通過被攝體檢測處理而檢測到的多個被攝體中選擇的一個被攝體上的對焦位置的范圍內(nèi) 改變焦點位置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行被攝體成像處理，用于在成像 光學系統(tǒng)中響應(yīng)于釋放指令，在從最短距離側(cè)的焦點位置到無窮遠側(cè)的焦點位置的可對焦 范圍中，在通過被攝體檢測處理而檢測到的對焦位置的范圍內(nèi)順序地改變焦點位置，并獲 取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù) 據(jù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像裝置，其中控制單元執(zhí)行全部區(qū)域?qū)钩上裉幚?，?述全部區(qū)域?qū)钩上裉幚碓陧憫?yīng)于釋放指令執(zhí)行被攝體成像處理之后，在可對焦范圍內(nèi)順 序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖 像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像裝置，其中控制單元在被攝體成像處理中，在對焦在 從通過被攝體檢測處理而檢測到的被攝體中選擇的一個或多個被攝體上的對焦位置的范 圍內(nèi)改變焦點位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像裝置，其中控制單元在被攝體成像處理中，根據(jù)通過 被攝體檢測處理而檢測到的對焦位置的范圍，控制成像光學系統(tǒng)的光圈。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的成像裝置，其中控制單元控制成像光學系統(tǒng)的光圈，以便 與通過被攝體檢測處理而檢測到的被攝體對應(yīng)的焦點位置處的景深變得大于或等于對焦 在被攝體上的對焦位置的范圍。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的成像裝置，其中成像光學系統(tǒng)包括變形鏡，所述變形鏡配置為橫截面能夠變形為凸形或凹形，以及 驅(qū)動單元通過基于控制單元的指令變形并驅(qū)動變形鏡，來改變焦點位置。
19. 一種成像方法，包括如下步驟響應(yīng)于檢測指令，檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置；以及 響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在對焦位置處成像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)， 其中，在獲取步驟中，以對焦位置作為參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改 變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供了成像裝置和成像方法，其響應(yīng)于檢測指令，檢測對焦在成像范圍中的期望被攝體上的對焦位置，響應(yīng)于釋放指令，獲取通過在對焦位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)，并以對焦位置作為參考順序地改變焦點位置，并獲取通過在多個改變的不同焦點位置處成像被攝體圖像而獲得的圖像數(shù)據(jù)作為保存圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N5/225GK101742107SQ200910226569
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者山田正裕, 長坂英夫, 青木直 申請人:索尼株式會社