CN101472075B

CN101472075B - 摄像设备及其控制方法

Info

Publication number: CN101472075B
Application number: CN2008101894805A
Authority: CN
Inventors: 饭岛龙之介
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2028-12-29
Also published as: US20090167898A1; US8154624B2; JP2009159549A; JP5089372B2; CN101472075A

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。具有光学变焦单元和电子变焦单元的该摄像设备包括：温度检测器，用于检测该摄像设备的温度；以及控制器，用于随着光学变焦单元的动作移动电子变焦单元，并根据由温度检测器检测到的温度，将光学变焦单元的控制用远摄端向广角侧移动。随着控制光学变焦单元的远摄端向广角侧移动，该控制器将与第一变焦区域相邻并且比第一变焦区域更靠近远摄端的第二变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率设置为小于第一变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像机和数字静止照相机等的摄像设备，尤其涉及一种伴随光学变焦提供电子变焦的摄像设备。

背景技术

摄像机等的摄像设备具有通过移动光学系统中的变倍透镜来提供变倍的光学变焦功能和通过使用经由对被摄体图像的光电转换而生成的原始图像来提供电子变倍的电子(或数字)变焦功能。光学变焦功能和电子变焦功能的结合可以提供非常高的变焦倍率。

此外，在这种类型的摄像设备中，有一种可以具有随着(或结合)光学变焦倍率的变化而改变电子变焦倍率的变焦功能的摄像设备，在下文中将其称为“光学/电子合成变焦功能”。参见日本特开2002-314868号公报。

图6示出传统光学/电子合成变焦功能中的作为来自原始图像的切出像素行数量的存储器切出行数量的变化相对于光学变焦倍率的变化。实线表示与电子变焦倍率相对应的存储器切出行数量。存储器切出行数量越小，电子变焦倍率越高。另外，虚线表示光学变焦倍率。

在从倍率A(广角端)到倍率B的广角侧变焦区域中，存储器切出行数量(或者电子变焦倍率)固定为恒定值，以使得仅提供光学变焦。另一方面，在从倍率B到倍率C(远摄端(telephoto end))的远摄侧变焦区域中，电子变焦随着(或伴随)光学变焦而动作。更具体地，通过从倍率B到倍率C线性增加电子变焦倍率，可以获得放大率比仅使用光学变焦的放大率更高的图像。

此外，在远摄侧变焦区域中，进行光学变焦以降低更靠近远摄端的位置的光学变焦倍率的变化率。这是因为该控制使得能够移动用于校正由光学变焦引起的图像面波动的调焦透镜以跟随变焦。

然而，当摄像机(特别地，容纳光学系统的镜筒部)的温度升高时，光学系统中透镜的位置由于变形(镜筒部的伸长或收缩)而改变，并且可能使光学系统的焦距更长。在这种情况下，如图6中所示，当电子变焦倍率在远摄端变焦区域中从倍率B到倍率C线性增加时，出现视角的变化由于电子变焦而显著的问题。

发明内容

本发明涉及一种具有光学/电子合成变焦功能并且使得即使当温度升高时由电子变焦引起的视角变化也不显著的摄像设备。

根据本发明的一个方面的摄像设备包括：光学变焦单元，用于提供光学变倍；电子变焦单元，用于提供电子变倍；温度检测器，用于检测所述摄像设备的温度；以及控制器，用于随着所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并根据由所述温度检测器检测到的温度，将所述光学变焦单元的控制用远摄端向广角侧移动，其中，随着控制所述光学变焦单元的远摄端向广角侧移动，所述控制器将与第一变焦区域相邻并且比所述第一变焦区域更靠近所述远摄端的第二变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率设置为小于所述第一变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率。

根据本发明的另一方面的摄像设备包括：光学变焦单元，用于提供光学变倍；电子变焦单元，用于提供电子变倍；温度检测器，用于检测所述摄像设备的温度；以及控制器，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并根据由所述温度检测器检测到的温度，将所述第一变焦区域内的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的控制用远摄端向广角侧移动，其中，所述控制器将随着所述第二变焦区域中的所述光学变焦单元的动作而动作的处于第一温度的电子变焦单元的变焦倍率设置为小于处于比所述第一温度高的第二温度的电子变焦单元的变焦倍率。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括用于提供光学变倍的光学变焦单元和用于提供电子变倍的电子变焦单元，所述控制方法包括以下步骤：第一步骤，用于检测所述摄像设备的温度；以及第二步骤，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并根据所述第一步骤中检测到的温度，将所述第一变焦区域内的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的控制用远摄端向广角侧移动，其中，随着控制所述光学变焦单元的远摄端向广角侧移动，所述第二步骤将与所述第一变焦区域相邻并且比所述第一变焦区域更靠近所述远摄端的第二变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率设置为小于所述第一变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括用于提供光学变倍的光学变焦单元和用于提供电子变倍的电子变焦单元，所述控制方法包括以下步骤：第一步骤，用于检测所述摄像设备的温度；以及第二步骤，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并根据所述第一步骤中检测到的温度，将所述第一变焦区域内的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的控制用远摄端向广角侧移动，其中，所述第二步骤将随着所述第二变焦区域中的所述光学变焦单元的动作而动作的处于第一温度的电子变焦单元的变焦倍率设置为小于处于比所述第一温度高的第二温度的电子变焦单元的变焦倍率。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的摄像机的结构的框图。

图2是示出根据第一实施例的摄像机的照相机信号处理电路的结构的框图。

图3是示出根据第一实施例的摄像机中的光学变焦倍率和电子变焦倍率(或存储器切出行数量)之间的关系的图。

图4是示出根据第一实施例的摄像机的动作的流程图。

图5A是示出该实施例的摄像机中在温度变焦校正时的变倍透镜的移动和电子变焦控制值之间的关系的图。

图5B是示出在第一实施例的摄像机中在温度变焦校正时的变倍透镜的移动和电子变焦控制值之间的关系的图。

图6是示出传统摄像机中的光学变焦倍率和电子变焦倍率(或存储器切出行数量)之间的关系的图。

图7是示出根据本发明第二实施例的摄像机中的光学变焦倍率和电子变焦倍率(或存储器切出行数量)之间的关系的图。

具体实施方式

现在，将参考附图给出本发明的优选实施例的说明。

第一实施例

图1示出作为根据本发明第一实施例的摄像设备的摄像机100的结构。在该图中，101表示光学系统，该光学系统包括变倍透镜101a、调焦透镜101b以及用于移动变倍透镜101a以进行光学变倍的致动器101c和用于移动调焦透镜101b以进行调焦控制的致动器101d。光学变焦单元包括变倍透镜101a和用于移动变倍透镜101a的致动器101c。通过变倍透镜101a的移动进行的变倍将被称为“光学变焦”。另外，通过光学变焦获得的光学系统101的变焦倍率将被称为“光学变焦倍率”。

102表示温度传感器或检测器，其用于检测摄像机100的温度，更具体地，检测容纳光学系统101的镜筒部120的温度。

光圈103调节通过光学系统101后的来自被摄体的光量，并且由此得到的光在CCD传感器和CMOS传感器等的图像传感器104的摄像表面上形成被摄体图像。通过图像传感器104的光电转换操作将该被摄体图像转换为电信号。基于基准时钟信号从图像传感器104读出光电转换后的信号，将其采样并保持在照相机预处理电路105中，由系统控制器108适当地进行增益控制，然后进行A/D转换。

照相机信号处理电路106对已经转换为数字信号的信号进行各种处理，并生成图像或视频信号作为图像数据(原始图像)。帧存储器107用于临时存储将被用于照相机信号处理电路106的图像数据。

图2示出照相机信号处理电路106的结构。由信号处理电路106a对从照相机预处理电路105输入的图像信号进行处理，并将其输入到作为电子变焦单元的数字变焦电路106b中，以进行电子放大或缩小处理。更具体地，数字变焦电路106b从帧存储器107读取原始图像(图像信号)。接下来，从该原始图像切出像素行数量(在下文中称为“存储器切出行数量”)的区域，并且所切出的图像被放大或缩小为具有用于记录或显示的预定数量像素的图像。由此，对原始图像作为电子变倍进行电子变焦。

将已经过放大/缩小处理的图像信号传送到显示块，并将其显示在LCD面板或电子取景器(“EVF”)上。另外，图像信号被发送到图1中所示的记录器/再现器109，并记录在半导体存储器、光盘和磁带等的记录介质中。记录器/再现器109还用来读取已经记录在记录介质中的图像信号，并使该图像信号能够显示在该显示块上。

帧存储器107用于临时存储将被用于照相机信号处理电路106的图像数据。

系统控制器108作为控制器控制摄像机的整个动作。变焦开关110由用户操纵，并输出指示(光学和电子)变焦的信号。系统控制器108根据来自变焦开关110的信号确定光学变焦倍率(或变倍透镜101a的位置)或数字变焦电路106b的电子变焦倍率(或存储器切出行数量)。此外，系统控制器108将该信息发送到光学系统101(包括变倍透镜101a和致动器101c)以及数字变焦电路106b，并控制光学变焦和电子变焦。

图3示出当系统控制器108控制变焦时光学变焦倍率和存储器切出行数量之间的关系。在该图中，实线和左侧的纵轴表示存储器切出行数量，虚线和右侧的纵轴表示光学变焦倍率。存储器切出行数量越少，电子变焦倍率越高。横轴表示变倍透镜101a的位置，其在该图中被示出为光学变焦位置。

在实际变焦控制中，系统控制器108参考图3中所示的表示光学变焦位置和存储器切出行数量之间的关系的表数据，并确定与由透镜位置检测器(未示出)检测到的光学变焦位置相对应的存储器切出行数量。然而，可以利用使用光学变焦位置作为参数而不使用该表数据的运算方程来计算该存储器切出行数量。

在图3中，在从广角端W至光学变焦位置D的变焦区域(在下文中将其称为“广角侧变焦区域”)中，将存储器切出行数量(或电子变焦倍率)固定为恒定值而进行光学变焦的变倍。换句话说，在广角侧变焦区域中，不进行电子变焦而只进行光学变焦。

在从光学变焦位置D超出光学变焦位置E到相邻的控制用远摄端T(在远摄端侧)的变焦区域(在下文中将其称为“第一变焦区域”或“远摄侧变焦区域”)中，随着光学变焦而进行电子变焦。换句话说，随着变倍透镜101a移动和光学变焦倍率增加，存储器切出行数量逐渐减小并且电子变焦倍率增加。换句话说，这是随着光学变焦提供电子变焦的光学/电子合成变焦控制。

然而，在从光学变焦位置E到控制用远摄端T的变焦区域(在下文中将其称为“第二变焦区域”或“远摄端附近变焦区域”)中，存储器切出行数量按照如下方式进行控制：

在远摄端附近变焦区域中，将由光学变焦倍率的增加而导致的存储器切出行数量的减小率设置为小于远摄侧变焦区域内的除远摄端附近变焦区域以外的变焦区域(在下文中将其称为“变焦区域D-E”)中的存储器切出行数量的减小率。换句话说，在远摄端附近变焦区域中，将随着光学变焦的电子变焦中的电子变焦倍率的变化率设置为小于在变焦区域D-E中的电子变焦倍率的变化率。更具体地，将远摄端变焦区域中的电子变焦倍率设置成变化很小。变焦区域D-E对应于第一变焦区域内的除第二变焦区域以外的变焦区域。

当温度传感器102检测到的镜筒部120的温度高于预定值并且变倍透镜101a位于远摄端时，系统控制器108在远摄端附近变焦区域中将变倍透镜101a向广角侧移动。换句话说，当镜筒部120的温度是高于第一温度(预定值)的第二温度时，将变倍透镜101a从远摄端向广角侧移动。

这考虑到了以下现象：当温度升高时，镜筒部120在光轴方向上伸长，并且在控制用远摄端的实质焦距变长。因此，即使对于相同的控制用远摄端，焦距也变长。调焦控制不能跟随伸长的焦距。为了防止该问题和散焦状态，随着温度升高，将控制用远摄端向广角侧移动(根据温度的温度变焦校正动作)。

因此，远摄端附近变焦区域是进行光学/电子合成控制的变焦区域，并且移动变倍透镜101a以进行温度变焦校正。

通过减小远摄端附近变焦区域中的电子变焦倍率的变化率，即使当变倍透镜101a从远摄端向广角侧移动时，电子变焦倍率也不明显改变并且可以使视角变化不显著。这里所使用的“视角”意思是由记录器/再现器记录在记录介质中的图像或显示在显示块上的图像的视角。

当镜筒部120本身伸长并且视角向远摄侧改变时，消除了当变倍透镜101a向广角侧移动时引起的视角的变化。因此，可以通过限制电子变焦倍率的变化使视角的变化很小。

图4示出由系统控制器108执行的变焦控制的流程图。根据存储在系统控制器108中的计算机程序实现该控制。

当以步骤(其在该图中缩写为“S”)300开始该控制时，在步骤301，系统控制器108判断光学变焦位置(或变倍透镜101a的位置)是否为远摄端。当光学变焦位置是远摄端时，流程进入步骤302，而当光学变焦位置不是远摄端时，流程进入步骤305。

在步骤302，系统控制器108判断由温度传感器102检测到的镜筒部120的温度(在下文中将其称为“镜筒温度”)是否为比作为第一温度的预定值高的第二温度。当镜筒温度高于该预定值时，流程进入步骤303，以将变倍透镜101a向能够全域对焦的广角侧的光学变焦位置移动。此时，电子变焦向广角侧移动，但是针对图3中所示的远摄端附近变焦区域设置的电子变焦倍率(存储器切出行数量)的变化率很小，以使得视角变化不明显。然后，流程进入步骤304。

在步骤304，系统控制器108通过用于调焦校正的自动调焦(autofocus，AF)移动光学系统101中的调焦透镜101b。由此，完成了远摄端的温度变焦校正。然后，流程进入步骤307。另外，当镜筒温度低于预定温度时，跳过步骤303和304，流程进入步骤307。

另一方面，在步骤305，系统控制器108判断由温度传感器102检测到的镜筒温度是否高于预定温度。当镜筒温度高于预定值时，流程进入步骤306以移动光学系统101中的调焦透镜101b，从而通过AF校正对焦。由此，在除远摄端以外的位置处完成了温度变焦校正。然后，流程进入步骤307。当镜筒温度低于预定值时，流程通过省略步骤306而进入步骤307。

在步骤307，系统控制器108判断当前光学变焦位置是否比图3中所示的光学变焦位置D更靠近远摄端或者是否位于远摄侧变焦区域内。在当前光学变焦位置处于远摄侧变焦区域内时，流程进入步骤308，而在当前光学变焦位置处于远摄侧变焦区域外(或广角侧变焦区域内)时，流程进入步骤309。

在步骤308，系统控制器108从上述表数据中读取与当前光学变焦位置相对应的存储器切出行数量。之后，随着光学变焦，根据已经读出的存储器切出行数量进行电子变焦。然后，流程进入步骤310，该处理结束。

在步骤309，系统控制器108不管光学变焦位置如何而将存储器切出行数量固定为预定值(图3中为960)。之后，即使当进行光学变焦时，也不进行电子变焦(其中，电子变焦倍率被固定)。之后，流程进入步骤310，该处理结束。

图5A和图5B是用于说明在温度变焦校正时在本实施例的摄像机中的变焦的图。在这些图中，“890个脉冲”表示输入到致动器(步进电动机)101c以将变倍透镜101a从广角端或预定基准位置驱动到图3中所示的光学变焦位置E的驱动信号的脉冲数量。远摄端是对应于“900个脉冲”的位置。另外，控制值“480”～“484”对应于电子变焦中的存储器切出行数量。

当由温度传感器102检测到的镜筒温度高于预定值或处于高温时，已经位于远摄端的变倍透镜101a向广角侧移动10个脉冲。此时，在图5A中所示的控制中，存储器切出行数量从“480”增加到“483”，并相应减小电子变焦倍率。因此，视角变化变得显著。

另一方面，根据图5B中所示的摄像机，存储器切出行数量没有从“480”改变。该情况等同于没有电子变焦。即使当检测到较高的镜筒温度并且变倍透镜101a向广角侧移动15个脉冲时，存储器切出行数量仅从“480”增加到“481”。因此，根据本实施例，即使当变倍透镜101a因温度变焦校正而移动时，电子变焦倍率也不改变或者仅改变很小。因此，视角变化不显著。

如上所述，根据本实施例，在具有光学/电子合成变焦功能的摄像机中，即使当变倍透镜101a因温度变焦校正而向广角侧移动时，电子变焦倍率也改变很小。因此，在温度变焦校正时可以避免视角的显著和明显变化。

第二实施例

第一实施例不管温度变焦校正如何都将远摄端附近变焦区域中的电子变焦倍率的变化率设置为小于远摄侧变焦区域内的除远摄端附近变焦区域以外的变焦区域D-E中的电子变焦倍率的变化率。可选地，可以根据是否进行温度变焦校正来切换远摄端附近变焦区域中的电子变焦倍率的变化率。

将参考图7说明本实施例。与图3类似，图7示出当系统控制器108控制变焦时光学变焦倍率和存储器切出行数量之间的关系。

当不进行温度变焦校正时，如该图中的实线所示，将远摄端附近变焦区域中随着变倍透镜101a的移动的存储器切出行数量的变化率设置为等于变焦区域D-E中的变化率。另一方面，当进行温度变焦校正时，如由点划线所示，将远摄端附近变焦区域中随着变倍透镜101a的移动的存储器切出行数量的变化率设置为小于变焦区域D-E中的变化率。

换句话说，对远摄端附近变焦区域中随着变倍透镜101a的移动的存储器切出行数量的变化率进行切换，以使得当不存在温度变焦校正时，该变化率可以等于变焦区域D-E的电子变焦倍率的变化率，而当存在温度变焦校正时，该变化率小于变焦区域D-E的电子变焦倍率的变化率。

即便在电子变焦倍率的变化率的该切换中，即使当具有光学/电子合成变焦功能的摄像机中变倍透镜101a为了温度变焦校正而向广角侧移动时，电子变焦倍率也几乎没有改变。因此，在温度变焦校正时可以避免视角的显著和明显变化。

由于本实施例的系统控制器108的操作流程与第一实施例的操作流程(图4)基本相似，因此将省略对其的说明。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

例如，上述实施例说明了选择是否进行温度变焦校正，但是也可以随着温度升高时逐渐减小电子变焦倍率。镜筒随着温度升高的变形(变大和缩小)是线性变形，并且该配置符合其线性。在这种情况下，光学变焦单元的远摄端根据由温度检测器检测到的温度向广角侧移动，并且使处于第一温度的电子变焦单元的变焦倍率的变化率小于处于比第一温度高的第二温度的变焦倍率的变化率。

尽管上述每个实施例都说明了摄像机，但是本发明还可应用于数字静止照相机等的其它摄像设备。

Claims

1.一种摄像设备，包括：

光学变焦单元，用于提供光学变倍；

电子变焦单元，用于提供电子变倍；

温度检测器，用于检测所述摄像设备的温度；以及

控制器，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并且当所述温度检测器检测到的温度高于预定值时，将所述第一变焦区域内的更靠近远摄端的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的所述远摄端向广角侧移动，

其中，随着控制所述光学变焦单元的远摄端向广角侧移动，所述控制器将所述第一变焦区域内的更靠近所述远摄端的第二变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率设置为小于所述第一变焦区域内的除所述第二变焦区域以外的变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述控制器对越靠近所述远摄端的位置的所述变焦倍率的变化率设置越小的值。

3.一种摄像设备，包括：

光学变焦单元，用于提供光学变倍；

电子变焦单元，用于提供电子变倍；

温度检测器，用于检测所述摄像设备的温度；以及

控制器，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并且当所述温度检测器检测到的温度高于第一温度时，将所述第一变焦区域内的更靠近远摄端的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的所述远摄端向广角侧移动，

其中，所述控制器将随着所述第二变焦区域中的所述光学变焦单元的动作而动作的处于所述第一温度的电子变焦单元的变焦倍率设置为小于处于比所述第一温度高的第二温度的电子变焦单元的变焦倍率。

4.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括用于提供光学变倍的光学变焦单元和用于提供电子变倍的电子变焦单元，所述控制方法包括以下步骤：

第一步骤，用于检测所述摄像设备的温度；以及

第二步骤，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并且当在所述第一步骤中检测到的温度高于预定值时，将所述第一变焦区域内的更靠近远摄端的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的所述远摄端向广角侧移动，

其中，随着控制所述光学变焦单元的远摄端向广角侧移动，所述第二步骤将所述第一变焦区域内的更靠近所述远摄端的第二变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率设置为小于所述第一变焦区域内的除所述第二变焦区域以外的变焦区域中的电子变焦单元的变焦倍率的变化率。

5.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括用于提供光学变倍的光学变焦单元和用于提供电子变倍的电子变焦单元，所述控制方法包括以下步骤：

第一步骤，用于检测所述摄像设备的温度；以及

第二步骤，用于随着第一变焦区域中的所述光学变焦单元的动作移动所述电子变焦单元，并且当在所述第一步骤中检测到的温度高于第一温度时，将所述第一变焦区域内的更靠近远摄端的第二变焦区域中的所述光学变焦单元的所述远摄端向广角侧移动，

其中，所述第二步骤将随着所述第二变焦区域中的所述光学变焦单元的动作而动作的处于所述第一温度的电子变焦单元的变焦倍率设置为小于处于比所述第一温度高的第二温度的电子变焦单元的变焦倍率。