[发明专利]具有改善的自动对焦性能的成像设备

说明书

本发明描述了一种成像设备（1），其包括：图像传感器（2）、成像透镜（3）、用来照射场景（SC）的红外光源（5）、以及用于提供自动对焦功能的红外自动对焦系统（6），其中图像传感器（2）包括传感器像素的阵列（21），每个所述传感器像素被布置为双像素（22），每个双像素（22）包括两个独立的像素传感器（22a、22b）以记录作为来自两个像素传感器（22a、22b）的加总信号的图像数据（D1），并且提供作为来自两个像素传感器（22a、22b）中的每一个的单独信号的红外数据（D2）以用于相位对比（PC）自动对焦，其中红外滤光器（7）被布置在成像设备（1）的光圈（4）和成像传感器（2）之间，并且被适配成通过包括被布置为红外阻挡区域的至少一个第一区域（71）和被布置为红外带通区域的至少一个第二区域（72）来将红外光（IR）的仅一部分局部地透射到成像传感器（2）。本发明还涉及一种用来使该设备（1）自动对焦的方法（100）。

技术领域

本发明涉及一种具有改善的自动对焦性能的成像设备以及一种使成像设备自动对焦的方法。

背景技术

由于经良好曝光、对焦和白平衡的图片需要的3A算法（自动对焦、自动曝光、自动白平衡）的原因，拍摄图片的“前导时间（lead time）”可能会令人讨厌地长（尤其对于移动的儿童或动物）。由于任何系统都需要光子才能工作，在黑暗中或在低光条件下，自动对焦系统可能需要附加的光。然而，通常不想要长时间或连续的预闪光。针对这些情况，已经开发了IR自动对焦。不幸的是，这样的IR自动对焦系统需要附加的传感器，并且一般地仅在图像的一个点或选择的点处工作，而不是在完整的图像上工作。将合乎期望的是获得具有减少数量的组件的紧凑的自动对焦系统，该自动对焦系统即使考虑完整图像在低光条件下也提供可靠的自动对焦功能。

发明内容

本发明的一目的是提供一种具有减少数量的组件的紧凑的自动对焦系统，其即使不限于所选择的点在低光条件下也提供可靠的自动对焦功能。对红外光敏感的自动对焦系统避免了长时间或连续的预闪光。由于任何系统都需要光子才能工作，在黑暗中或在低光条件下，自动对焦系统配备有附加的光源，即使在低光条件下也提供可靠的自动对焦功能。

本发明由独立权利要求定义。从属权利要求定义有利的实施例。

根据第一方面，提供了一种成像设备。该成像设备包括：用来记录来自场景的图像数据的图像传感器、被布置在成像设备的光圈和图像传感器之间的光路径中的成像透镜、用来照射场景的红外光源、以及用于将图像传感器自动设定在成像透镜的焦点处的红外自动对焦系统，其中图像传感器包括传感器像素的阵列，每个传感器像素被布置为双像素，每个双像素包括两个独立的像素传感器以由图像传感器记录作为来自两个像素传感器的加总信号的图像数据，并且将作为来自两个像素传感器中的每一个的单独信号的红外数据提供到自动对焦系统以用于相位对比（phase contrast）自动对焦，其中红外滤光器被布置在光圈和成像传感器之间的光路径中，并且被适配成沿着光路径将红外光的仅一部分或更少局部地透射到成像传感器。

术语“成像设备”表示适合于在存储图像数据的存储设备上将图像或图像序列记录为图片或电影的所有设备，或者包括适合于在存储图像数据的存储设备上将图像或图像序列记录为图片或电影的组件的设备。

术语“成像透镜”表示形成透镜系统的所有透镜或多个子透镜的组合，该透镜系统用于对进入成像设备的可见光和红外光的束进行整形，以便记录由所检测到的经整形的束的光得到的对应图像数据。光圈表示成像设备的开口，在该开口处来自场景的光束进入成像设备以被成像透镜进一步整形。光束表示从场景发射或反射的可见光和红外光。场景表示成像设备应当记录的内容。

术语“红外光源”表示提供具有长于750nm的波长的红外光的任何合适的光源。红外光源可以被布置在成像设备的壳体处的适合于照射要被成像设备记录的场景的任何位置处，或者在光学设备内的一位置处，在该位置处光学构件将红外光引导到外部。