CN1065343C - 一种具有自动聚焦系统的照相机 - Google Patents

Abstract

一种自动聚焦系统的照明机，包括：测量在目标和照相机之间的多个距离的装置；测量目标亮度的装置，以选择的预定情况之一为依据，确定自动聚焦距离的装置等。其中每一个预定情况表示在不同的情况下的多个测量的距离中的每一个和根据亮度所确定的曝光条件之间的关系；以及镜头驱动装置，快门驱动装置，胶卷驱动装置等，可使周围目标能与主要目标一样，被清楚地拍摄下来。

Description

一种具有自动聚焦系统的照相机

本发明涉及到一种具有多自动聚焦系统的照相机，以及一种调整聚焦的方法。

自动聚焦(AF)照相机，或者用主动方式，或者用被动方式，测量从照相机到目标的距离。在主动方式中，照相机向目标发射出光波或超声波，检测来自目标的反射波，然后，按照检测结果，计算与目标的距离。在被动方式中，在自然光线下，照相机被动地接收从目标射出的或者反射出来的光，并且，利用光的对比度或相位，确定焦距是否正确。

中等级别的照相机通常使用主动的自动聚焦方式，因为，这种主动自动聚焦可以不管光的情况而进行操作，并且比较便宜。然而，如果反射面(例如：窗户)位于目标前面，主动自动聚焦方式可能操作不准确。发射出的红外线或超声波不能够透过窗户，照相机将不能够准确地聚焦。另外，对于已知的主动自动聚焦系统，只有中间位置的目标是在焦点上，而周围景色或特色被拍摄得模糊不清。

使用主动自动聚焦的照相机系统，从发光元件发射出单束光，检测从目标反射回来的光，根据反射光来测量距目标的距离，然后调整焦距。在这种情况中，只是测量中间位置的目标的焦距，并且不能获得完全清楚的照片。

为了解决上面提到的问题，一种多自动聚焦控制系统可以被用在照相机中。在这样的系统中，根据包括周围目标和位于中间的目标的整个目标，按照由多个光接收元件检测到的多束光或超声波，照相机自动地调整焦距。

美国专利号为4，800，409，发明名称为：“在具有物镜的照相机中使用的调节装置”的专利，公开了多自动聚焦控制系统，这种系统根据由光发射元件发射出并由目标反射的光来测量距目标的距离，按照上述的测量结果来计算合适的AF步长(Step)，并且，如果按照每一个测量的距目标的距离的AF步长的间隔是在一个步长之内，那末，根据存贮在第一存贮装置中的AF步长，产生一个AF步长信号。

美国专利号为5，151，583，发明名称为“具有限制装置的焦距调整装置，该限制装置是根据距离测量的接近程度来限制选择”的专利公开了一种照相机，其中，当测量的距位于中间的目标的距离小于预定值，即位于中间的目标太接近于照相机时，AF步长是根据测量到的距仅次于位于中间的目标离照相机最近的目标的距离而被确定的。

这些照相机也有一个缺点，即：在不同距离处的目标不能够被清楚地拍摄下来，因为照相机简单的选择信息，并根据选择的信息进行AF计算。

按照上述观点，本发明的目的是提供一种具有自动聚焦系统的照相机，这种系统解决了上面提到的相关技术中存在的问题，并且，能够把周围的目标和主要目标拍摄得一样清楚。

为了达到这一目的，按照本发明的观点，一种具有自动聚焦系统的，把镜头聚焦在被拍摄的目标上的照相机，如这里的具体和广意的定义，包括：用于测量在目标和照相机之间的多个距离的装置；与测量装置配对的，根据选择的一种预定情况，确定自动聚焦距离的装置，每一个情况表示在不同的情况下的多个测量距离中每一个之间的关系；以及至少部分地以上述的自动聚焦距离为基础控制镜头移动的装置。

当然，上述一般说明和下面的详细说明仅仅是示范性的和解释性的，而不是对本发明的限制，如权利要求书那样。

与本说明书相结合，并且构成本说明书的一部分的附图，与说明书一起，用图解来说明本发明的一个实施例，用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是表示本发明的具有多自动聚焦调节功能的照相机结构的方框图；

图2A、2B和2C是解释本发明的具有多自动聚焦调节功能的照相机操作的流程图；以及：

图3A到3E是表示本发明的具有多自动聚焦调节功能的照相机进行AF计算的物距情况的示意图。

按照本发明的优选实施例，照相机具有多自动聚焦调整系统。该照相机测量在目标和该照相机之间的多个距离，计算每个被测距离之间的差，把计算结果分类成多个部分，根据几个预先设定的临界值选取合适的距离信息，并且进行AF计算，使得周围目标能与主要目标一样，被清楚地拍摄下来。

参考图1，一种具有多自动聚焦调整系统的照相机包括：第一级快门开关S1；第二级快门开关S2；自动距离测量装置10，它具有多个光发射元件和多个光接收元件，用来测量在要被拍摄的目标和照相机之间的多个距离；亮度测量装置20，测量在目标周围的环境亮度；编码器30，检测镜头的变焦位置；照相调整装置40被连接于快门开关S1、S2、自动距离测量装置10、亮度测量装置20和编码器30的输出端上，照相调整装置40根据距目标的各距离以及与目标亮度有关的曝光光圈调整焦距，并且根据上述动作而控制照相操作；镜头驱动装置50，被连接到照相调整装置的输出端，用来驱动镜头；快门驱动装置60，被连接到照相调整装置40的输出端，用来调整曝光量；胶卷电机驱动装置70，被连接到照相调整装置的输出端，用来卷绕和反绕胶卷。

在自动距离测量装置10中，第一光发射装置11测量距位于左边的目标的距离；第二光发射装置13测量距位于中间的目标的距离；而第三光发射装置15测量距位于右边的目标的距离。光接收装置具有多个光接收元件，用于接收从光发射装置11-15发射并从目标反射的光。

测量距离的AF系统最好是使用三个光发射元件的三束光主动系统。

参考图3A到3E，它们给出了在左边、右边或中间成象的每一个目标的位置。每一个点表示一个目标。从a到b的区间表示对位于左边或右边的目标可能的拍摄范围。从a到b的距离表示景深或AF步长。纸上的水平位置表示在左边、右边或中间的每一个目标。涂黑的点表示为了进行AF计算，所选取的主要目标。

按照本发明的优选实施例，具有多自动聚焦调整功能的照相机系统的操作被描述如下：

提供的电源作用于照相机，照相调整装置40初始化操作电路和各变量(S110)，然后确定第一级快门开关S1是否被操作(S120)。

当摄影者按下快门按钮(图中没有表示)，拍摄所需要的目标时，第一级快门开关S1接通。在上面，如果第一级快门开关被操作，则照相调整装置40指示自动距离测量装置10，以测量距目标的距离(S130到S140)。

为了测量距要被拍摄的目标的距离，照相调整装置40依次地操作自动距离测量装置10的每一个光发射装置，进而分别测量距右边、左边和中间的目标的距离。

接着，从光发射装置11、13和15发射出紫外线，并从每一个目标反射。该反射光被输入到光接收装置17。此后，光接收装置17输出由输入光生成的电流至照相调整装置40上。

然后，具有光接收元件的光接收装置17，根据每一个光发射装置，由相应的光发射元件，检测从光发射装置发射出的光，并且测量由光接收元件所产生的电流。根据测量的电流值，照相调整装置40计算距目标的距离。

应注意到：光接收装置17包括多个光接收元件，用于检测从每一个光发射装置所发射出的光。照相调整装置40读出镜头当前的变焦位置，这在图中没有表示出来。编码器30测量距位于中间的目标的距离。然后，如果上述的操作被完成，那末，按照镜头的变焦位置，照相调整装置40读出测量到的距该目标的距离和AF步长(S150到S160)。

换言之，照相调整装置40，按照使用第一个光发射装置11获得的镜头的变焦位置，读出测量到的距位于左边的目标的距离和AF步长；按照使用第二个光发射装置13获得的镜头的变焦位置，读出测量到的距位于中间的目标的距离和AF步长；并且，按照使用第三个光发射装置15获得的镜头的变焦位置，读出测量到的距位于右边的目标的距离和AF步长。

在上面，照相调整装置40确定测量到的距离值是否满足附图3A-3E中所示的五种情况中的任何一种，并且按照其结果设置合适的聚焦步长，使得：按照测量的相对于该目标的距离的值清楚地拍摄照片。

作为第一种情况，照相调整装置40确定测量到的距左边或右边的目标的距离的值是否超出拍摄范围。这一范围是紫外线的有效到达距离，该紫外线是从光发射装置发射出，从目标反射，并且被光接收装置检测到的。

图3A表示满足第一种情况的状态(S170)。测量到的距左边或右边的目标的距离值超出拍摄范围。在这种情况下，照相调整装置40，按照测量到的位于中间的目标的距离，设置预定的AF步长，并且进行AF计算，按照位于中间的目标调整焦距(S180)。

如果当前测量的距目标的距离不满足第一种情况，那么，照相调整装置40确定它是否满足第二种情况(S190)。图3B表示满足第二种情况的状态。在第二种情况中，右边和左边的目标是在拍摄范围内，并且，位于中间的目标也在该范围以内，而且，比位于右边和左边的目标更接近于照相机。如果第二种情况被满足，那么，按照测量到的距位于中间的目标的距离，进行AF计算(S180)。这就是即使位于右边和左边的目标之一是在可能的拍摄范围以内，并且位于中间的目标比位于右边和左边的目标更接近于照相机，如果聚焦于位于中间的目标，那么，周围的目标可以同位于中间的目标一样，被清楚地拍摄下来的原因。

图3C表示满足第三种情况的状态。三个点都在景深范围a到b以内。第一个预定值具有四步长。如果按照位于左边和右边的目标的AF步长和按照位于中间的目标的AF步长之间的差小于四步长，那么，按照距位于中间的目标的距离执行AF计算(S180)。

如果当前测量的距目标的距离不满足第三种情况，那么，照相调整装置40确定它是否满足第四种情况。在第四种情况中，测量的距位于右边、左边和中间的目标的每一个距离完全在该范围以内。然而，该位于中间的目标是在范围的最远处，并且，按照距位于右边和左边的目标的距离的AF步长和按照距位于中间的目标的距离的AF步长之间的差，大于第一个预定值，并且小于第二个预定值。

按照本实施例，该预定值有9步长。

图3D表示第四种情况被满足的例子。如果第四种情况被满足，那么，照相调整装置40按照下列公式进行AF计算：

预定值=(A+B)／2+C，其中：

A是按照测量到的距在范围的最远处的位于中间的目标的距离的AF步长；

B是按照测量到的距相对于照相机的位于左边和右边的在范围最近处的目标的距离的AF步长；以及，

C是校正值。

如果当前测量的距目标的距离不满足第四种情况，那么，照相调整装置40确定它是否满足第五种情况(S240)。在第五种情况中，每一个测量的距位于右边、左边和中间的目标的距离完全在该范围以内。然而，位于中间的目标是在范围的最远处，而且，按照距位于右边和左边目标的距离的AF步长和按照距位于中间目标的距离的AF步长之间的差大于第二个预定值。因此，在本实施例中，如果按照位于右边和左边的目标的AF步长和按照位于中间的目标的AF步长之间的差大于9步长，那么，满足第五种情况。

图3E表示第五种情况被满足的例子，当第五种情况被满足时，用位于中间的目标对焦距，不可能把位于右边和左边的目标拍摄得清楚。在图3E中，位于中间的目标是在范围的远处，而位于右边和左边的目标是在范围的近处。

于是，当测量的距多个目标的距离满足第五种情况时，照相调整装置40，按照测量的距最接近于照相机的目标的距离，进行AF计算(S250)。

如果当前测量的距目标的距离不满足于这五种情况中的任何一种，那么，照相调整装置40按照位于中间的目标进行AF计算。

在按照如上面所述的测量的距目标的距离进行AF计算的结果的基础上，设置驱动步长以后，照相调整装置40用亮度测量装置20测量目标周围的环境亮度。

接着，在步骤S270中照相调整装置40，以测量到的距目标的距离和在目标周围的环境亮度为基础，确定适当的值，并且在步骤S280中确定第二级快门开关S2是否被操作。

然后，在步骤S290中照相调整装置40操作镜头驱动装置50，并且按照AF计算结果将镜头移动一个预定的步长，按照预定的曝光值操作快门驱动装置60，并且在步骤S300中进行拍摄。

在拍摄以后，照相调整装置40启动胶卷电机驱动装置70，把曝过光的胶片绕出，完成拍摄程序，如在S310到S320所说明的那样。

本领域的技术人员，通过参考在这里公开的说明书及实施例，将会明白本发明的其他的实施例。说明书和实施例仅仅是示范性的，关于本发明的真正的保护范围和精神，在下面的权利要求书中指明。

Claims (8)

1．一种具有将镜头聚焦在要被拍摄的目标上的自动聚焦系统的照相机，包括：

用于测量在目标和照相机之间的至少三个独立的距离的装置(10)；

用于测量要被拍摄的目标的亮度的装置(20)；

照相调整装置(40)，用于

计算所测量的各距离之间的差值；

计算所测量的各距离的聚焦步长，各聚焦步长取决于所测量的各距离和镜头的焦距；

根据被拍摄的目标的亮度确定曝光光圈及快门速度；以及

根据所测量的各距离，所计算的差值，所确定的曝光光圈，以及所计算的聚焦步长确定镜头的焦点位置。

2．如在权利要求1中所述的照相机，其中所述的多个测量距离包括：表示测量的在照相机和目标右边之间距离的右边距离，表示测量的在照相机和目标左边之间距离的左边距离，以及表示测量的在照相机和目标中间之间距离的中间距离，该目标的中间在目标的左边和右边之间。

3．如权利要求2所述的照相机，其中所述的照相调整装置(40)包括：用来检查右边和左边的距离是否在预定的范围以内，以及检查中间距离是否超出预定范围的装置；以及如果满足上述情况，那么根据中间距离计算自动聚焦距离的装置。

4．如权利要求2所述的照相机，其中所述的照相调整装置(40)包括：检查情况的装置，用来检查右边和左边距离之一是否在预定的范围以内，以及检查中间距离是否在该范围以内并且近于右边和左边距离；以及如果满足上述情况，那么以中间距离为依据，计算自动聚焦距离的装置。

5．如权利要求2所述的照相机，其中所述的照相调整装置(40)包括：检查情况的装置，用于检查右边、左边和中间距离是否在预定范围以内，同时中间距离在范围的远处，并检查表示右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和表示中间距离的自动聚焦步长之间的差是否小于第一个预定值；以及，以中间距离为依据计算自动聚焦距离的装置。

6．如权利要求2所述的照相机，其中所述的照相调整装置(40)包括：检查情况的装置，用于检查右边、左边和中间距离是否在预定范围以内，同时中间距离在范围的远处，并检查表示右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和表示中间距离的自动聚焦步长之间的差，是否在预定范围之内；和如果满足上述的情况，那么用于根据下面的公式计算自动聚焦距离的装置：

(A+B)／2+C，其中

A是表示中间距离的自动聚焦步长；

B是表示左边和右边距离中较近的那个自动聚焦步长；和

C是校正值。

7．如权利要求2所述的照相机，其中所述的照相调整装置(40)包括：检查情况的装置，用于检查右边、左边和中间距离是否在预定范围以内，同时中央距离在范围的远处，并检查表示右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和表示中间距离的自动聚焦步长之间的差，是否大于一预定值；和如果满足上述的情况，那么用于以右边、左边和中间距离中最近的一个为依据，计算自动聚焦距离的装置。

8．如权利要求2所述的照相机，其中，所述的照相调整装置(40)包括用于检查以下情况的装置：

第一种情况，是否左边和右边距离超出拍摄范围且中间距离在该范围中；和如果满足上述第一种情况，那么，以中间距离为依据计算自动聚焦距离的装置；

第二种情况，是否右边和左边距离在拍摄范围以内，且中间距离在拍摄范围内并近于右边和左边距离；和如果满足上述第二种情况，那么以中间距离为依据，计算自动聚焦距离的装置；

第三种情况，是否右边、左边和中间距离都在拍摄范围以内，同时中央距离在范围的远处，和代表右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和代表中间距离的自动聚焦步长之间的差，是否小于第一个预定值；和如果满足上述第三种情况，那么以中间距离为依据，计算自动聚焦距离的装置；

第四种情况，是否右边、左边和中间距离在拍摄范围以内，同时中间距离在范围的远处，和代表右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和代表中间距离的自动聚焦步长之间的差，是否大于第一个预定值并小于第二个预定值；和如果满足上述的第四种情况，那么根据下面的公式计算自动聚焦距离的装置：

(A+B)／2+C，其中

A是表示中间距离的自动聚焦步长；

B是表示相对于照相机的左边和右边距离中较近的一个的自动聚焦步长；和

C是校正值；以及：

第五种情况，右边、左边和中间距离是否在拍摄范围以内，同时中间距离在范围的远处，和代表右边和左边距离的自动聚焦步长中的每一个和代表中间距离的自动聚焦步长之间的差，是否大于第二个预定值；和如果满足上述第五种情况，以右边、左边和中间距离中最近的一个为依据，计算自动聚焦距离的装置。

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