CN101788743B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。所述摄像设备具有摄像单元，该摄像单元用于输出与通过包括变焦透镜的光学系统的入射光相应的图像信号。所述摄像设备在驱动所述变焦透镜时，通过曝光所述摄像单元来进行拍摄，并且在拍摄期间在驱动所述变焦透镜之后，存储与预定时刻的拍摄有关的附加信息。在结束所述摄像单元的曝光之后，与所存储的附加信息相关联地记录从所述摄像单元输出的图像信号。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法，尤其涉及一种具有在曝光期间能够进行变焦驱动的缩放机构的摄像设备及其控制方法。

背景技术

众所周知，曝光期间变焦拍摄是一种用于获得图像的外围呈放射状流动的特殊效果的拍摄技术。然而，在曝光期间进行变焦操作需要极高水平的技术，并且还需要熟练。

由于这种情况，如在日本特开平07-23949中所述，存在一种以与曝光定时同步的方式利用电力来移动变焦透镜的技术。

传统地，将除图像数据以外的各种信息作为附加信息记录在图像文件中，并且当处理图像数据时广泛使用所记录的附加信息。例如，可以将诸如照相机的型号、拍摄日期和时间、缩略图信息等的各种信息记录在符合Exif(可交换图像格式)的图像文件中。日本特开2007-221723公开了与其记录方法和使用方法有关的技术。

通常，当将诸如焦距或F数(F-number)的与镜筒有关的信息记录为Exif信息时，将在进行拍摄准备时通过焦点调节控制或曝光控制所确定的焦距或F数记录为Exif信息。然而，在曝光期间变焦拍摄的情况下，由于焦距和F数因曝光期间的变焦驱动而变动，因而存在出现了不希望的以下情况的问题：在实际拍摄得到的图像和相关的Exif信息之间，焦距和F数存在差异。

发明内容

考虑到上述情况而作出了本发明，并且本发明旨在记录相对于通过曝光期间变焦拍摄时的拍摄所获得的图像数据不存在差异的附加信息。

根据本发明，提供一种摄像设备，包括：摄像单元，用于输出与通过包括变焦透镜的光学系统的入射光相应的图像信号；曝光控制单元，用于控制所述摄像单元的曝光；变焦拍摄单元，用于进行控制以在驱动所述变焦透镜时，利用所述曝光控制单元曝光所述摄像单元；存储单元，用于在所述变焦拍摄单元开始驱动所述变焦透镜之后，存储与在开始所述摄像单元的曝光和结束所述摄像单元的曝光之间的预定时刻的拍摄有关的附加信息；以及记录单元，用于在结束所述摄像单元的曝光之后，与所述存储单元中存储的所述附加信息相关联地记录从所述摄像单元输出的所述图像信号。

根据本发明，提供一种控制摄像设备的方法，所述摄像设备包括输出与通过包括变焦透镜的光学系统的入射光相应的图像信号的摄像单元，所述方法包括：拍摄步骤，用于在驱动所述变焦透镜时，通过曝光所述摄像单元来进行拍摄；存储步骤，用于在所述拍摄步骤中开始驱动所述变焦透镜之后，存储与在开始所述摄像单元的曝光和结束所述摄像单元的曝光之间的预定时刻的拍摄有关的附加信息；以及记录步骤，用于在结束所述摄像单元的曝光之后，与所存储的所述附加信息相关联地记录从所述摄像单元输出的图像信号。

根据以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的摄像设备的简要结构的框图；

图2是示出图1中所示的变焦驱动控制单元109和调焦驱动控制单元112的详细结构的框图；

图3是示出根据本发明实施例的曝光期间变焦拍摄处理的流程图；

图4是根据本发明实施例的曝光期间变焦拍摄处理的时序图；

图5是示出根据本发明实施例的Exif的与镜筒信息相关的标签的结构的图；以及

图6是说明根据本发明实施例的驱动变焦透镜的开始时刻和结束时刻以及曝光图像传感器的开始时刻和结束时刻。

具体实施方式

下面将参考附图详细说明本发明的典型实施例。

附图标记101表示作为变焦透镜的第一透镜组(下文中称之为“变焦透镜”)，该变焦透镜进行缩放并且能够改变其在光轴方向上的位置。附图标记109表示对变焦透镜101的驱动进行控制的变焦驱动控制单元。

附图标记102表示快门/光圈单元。附图标记110表示对快门/光圈单元102的驱动进行控制的快门/光圈驱动控制单元。

附图标记103表示作为偏移透镜的第二透镜组(下文中称之为“偏移透镜”)，该偏移透镜为能够改变其在与光轴近似垂直的平面上的位置的照相机振动校正光学系统。附图标记111表示对偏移透镜103的驱动进行控制的偏移透镜驱动控制单元。

附图标记104表示作为调焦透镜的第三透镜组(下文中称之为“调焦透镜”)，该调焦透镜调节焦点并且能够改变其在光轴方向上的位置。附图标记112表示对调焦透镜104的驱动进行控制的调焦驱动控制单元。

附图标记105表示图像传感器，该图像传感器将穿过各透镜组和快门/光圈单元102的入射光学图像转换成电信号。附图标记106表示图像信号处理单元，该图像信号处理单元对从图像传感器105输出的电信号进行转换处理，以获得图像信号。附图标记107表示图像处理单元，该图像处理单元根据期望的目的，对从图像信号处理单元106输出的图像信号进行处理，并输出处理后的图像数据。附图标记108表示显示单元，该显示单元基于从图像处理单元107输出的图像数据来在需要时显示图像。

附图标记113表示控制整个系统的系统控制单元。附图标记114表示用于操作该系统的操作单元。操作单元114具有快门释放按钮，该快门释放按钮被配置为根据快门释放按钮被按下的量来依次接通第一开关(下文中称之为“SW1”)和第二开关(下文中称之为“SW2”)。当快门释放按钮被按下约一半时SW1接通，而当快门释放按钮被全部按下时SW2接通。

附图标记115表示外部输入/输出终端单元，该外部输入/输出终端单元从外部输入通信信号和图像数据，以及将通信信号和图像数据输出至外部。附图标记116表示存储单元，该存储单元存储诸如图像信息的各种数据。附图标记117表示记录单元，该记录单元将图像数据和附加信息等记录在记录介质上。附图标记118表示电源单元，该电源单元根据使用目的来向摄像设备的各个部件提供电力。

接着，将说明具有上述结构的摄像设备在进行普通摄像时的操作的概要。

当通过按下操作单元114的快门释放按钮来接通SW1时，系统控制单元113基于自动调焦功能(AF)，通过使调焦驱动控制单元112驱动调焦透镜104来调节焦点。另外，系统控制单元113基于自动曝光功能(AE)，通过使快门/光圈驱动控制单元110驱动快门/光圈单元102来设置适当的曝光量。

另外，当接通SW2时，系统控制单元113在图像信号处理单元106处将根据图像传感器105上形成的光学图像而获得的电信号转换成图像信号。在图像处理单元107处再对转换后的图像信号进行图像处理之后，系统控制单元113将由此得到的数据存储在存储单元116中，并且还在记录单元117处将图像数据记录在记录介质上。此时，系统控制单元113将包括焦距和F数的镜筒信息、以及拍摄信息等与图像数据相关联地记录为Exif格式的附加信息。

另外，当存在来自操作单元114的缩放指示时，系统控制单元113利用变焦驱动控制单元109，来驱动变焦透镜101，从而将变焦透镜101移动至所指示的变焦位置。另外，系统控制单元113基于已从图像传感器105输出并且已由图像信号处理单元106和图像处理单元107进行处理的图像数据，通过利用调焦驱动控制单元112驱动调焦透镜104来调节焦点。

系统控制单元113还通过利用偏移透镜驱动控制单元111驱动偏移透镜103，来进行照相机振动校正操作。

如果在一定时间段内未操作操作单元114，则系统控制单元113切断对显示单元108的供电以节省电力。

图2是示出图1中所示的变焦驱动控制单元109和调焦驱动控制单元112的详细结构的框图。

附图标记201表示变焦马达，该变焦马达包括通过在光轴方向上移动变焦透镜101来进行变焦操作的DC马达等。附图标记202表示作为模拟电路的变焦马达驱动电路，该变焦马达驱动电路驱动变焦马达201。附图标记203表示检测变焦透镜101的复位位置的变焦复位位置检测单元。

附图标记204表示将变焦透镜101的位置转换为脉冲信息的编码器。附图标记205表示变焦位置检测单元，该变焦位置检测单元利用从编码器204获得的脉冲信息来检测变焦透镜101的绝对位置。附图标记206表示变焦速度检测单元，该变焦速度检测单元利用从编码器204获得的脉冲信息来检测变焦透镜101的移动速度。

附图标记207表示变焦控制单元，该变焦控制单元根据变焦位置检测单元205和变焦速度检测单元206的检测结果来控制变焦驱动量，并且基于变焦驱动量，通过经由变焦马达驱动电路202驱动变焦马达201来移动变焦透镜101。另外，变焦控制单元207根据变焦复位位置检测单元203的检测结果来确定变焦透镜101的基准位置。

附图标记208表示曝光期间变焦控制单元，该曝光期间变焦控制单元与变焦控制单元207和快门/光圈驱动控制单元110协作地工作，以在曝光期间进行变焦驱动控制。附图标记209表示变焦开始位置存储单元，该变焦开始位置存储单元为曝光期间变焦控制单元208的一部分。该变焦开始位置存储单元209存储曝光期间变焦拍摄时的变焦开始位置。

附图标记210表示调焦马达，该调焦马达包括步进马达等。调焦马达210通过在光轴方向上移动调焦透镜104来进行焦点调节控制。附图标记211表示作为模拟电路的调焦马达驱动电路，该调焦马达驱动电路驱动调焦马达210。附图标记212表示调焦复位位置检测单元，该调焦复位位置检测单元检测调焦透镜104的复位位置。

附图标记213表示调焦控制单元，该调焦控制单元控制调焦驱动量。附图标记214表示聚焦位置检测单元，该聚焦位置检测单元在移动调焦透镜104时，根据从图像传感器105获得的图像来检测被摄体的聚焦位置。

附图标记215表示曝光开始时间存储单元，该曝光开始时间存储单元是系统控制单元113的一部分。曝光开始时间存储单元215存储在进行曝光期间变焦拍摄时从开始变焦起直到开始曝光为止的时间。

接着，利用图3～6来说明曝光期间变焦拍摄处理。

图3是说明根据本实施例的曝光期间变焦拍摄处理的过程的流程图。图4是示出在曝光期间变焦拍摄中拍摄的定时的图。曝光期间变焦拍摄是通过在曝光期间连续地改变焦距来获得使图像从该图像的中心向其外围呈放射状流动的特殊效果的拍摄模式。

当开始曝光期间变焦拍摄时，系统控制单元113将变焦透镜101移动至在变焦开始位置存储单元209中所存储的预定变焦开始位置(步骤S100)。接着，当按下快门释放按钮并且接通SW1时(步骤S101为“是”)，系统控制单元113进行拍摄准备处理(步骤S102)。在拍摄准备处理中，系统控制单元113将调焦透镜104移动至透镜被聚焦在被摄体上的位置作为AF处理，并且确定曝光量以实现合适的曝光作为AE处理。由光圈值和快门速度(曝光时间)来确定曝光量。在曝光期间变焦拍摄的情况下，由于在变焦透镜101的驱动期间进行曝光，因而认为设置慢的快门速度比较合适。因此，在这种情况下，设置尽可能长的曝光时间，并且确定光圈值以获得适当的曝光。此处，将镜筒信息中所包含的各种信息中的包括曝光时间和光圈值的曝光信息更新为通过该拍摄准备处理所确定的信息(图4中的300)。

然后，当操作快门释放按钮来接通SW2时(步骤S103为“是”)，系统控制单元113开始驱动变焦透镜101(步骤S104)。连续驱动变焦透镜101，直到变焦透镜101到达能够适当地获得曝光期间变焦的图像效果的位置为止。接着，当从开始驱动变焦透镜101起经过了在曝光开始时间存储单元215中存储的曝光开始时间时(步骤S105为“是”)，操作进入步骤S106。在步骤S106中，在镜筒信息中，系统控制单元113根据变焦透镜101的当前位置，更新F数、透镜的最小光圈值和焦距(焦距信息)等(图4中的301)，之后在步骤S107中开始曝光。

接着，系统控制单元113驱动快门/光圈单元102以阻挡光进入图像传感器105，从而获得在步骤S102中的拍摄准备处理中确定的曝光时间(步骤S108)，并且结束电荷的累积以结束曝光(步骤S109)。当曝光结束时，系统控制单元113停止变焦透镜101(步骤S110)。系统控制单元113读出在图像传感器105中累积的电荷并对该电荷进行A/D转换，之后通过执行各种图像处理来进行生成图像数据的图像处理(步骤S111)。

接着，系统控制单元113对图像数据进行编码并将编码后的图像数据记录在记录介质上。根据本发明，假设以符合Exif的文件格式来记录图像数据。在这种情况下，系统控制单元113将诸如拍摄日期和时间、照相机的型号ID以及镜筒信息的附加信息包括在由Exif定义的标签中，并记录该信息(步骤S112)。

图5示出在这种情况下的根据Exif的与镜筒信息有关的标签的结构。如图5所示，根据本实施例的与镜筒信息相关的标签包括诸如F数、快门速度和光圈值的曝光信息、诸如透镜的最小光圈值的透镜信息以及焦距信息等。对于曝光期间变焦拍摄，将在曝光开始时更新后的镜筒信息记录于Exif的镜筒信息标签中。结果，即使在曝光期间变焦拍摄时，也能够将相对于所记录的图像数据不存在差异的附加信息记录为Exif的镜筒信息标签。

由此，完成针对曝光期间变焦拍摄的一系列拍摄序列。当继续进行曝光期间变焦拍摄时(步骤S113为“否”)，系统控制单元113返回至步骤S100以将变焦透镜101移动至预定变焦开始位置，并等待下一个拍摄指示。

当要结束曝光期间变焦拍摄时(步骤S113为“是”)，系统控制单元113结束所述处理。

根据上述处理，即使在曝光期间变焦拍摄时，也能够将相对于所记录的图像数据不存在差异的附加信息记录为Exif的镜筒信息标签。

尽管以上说明了记录在开始图像传感器105的曝光时更新后的诸如F数、透镜的最小光圈值和焦距等镜筒信息的情况，但是本发明的镜筒信息的更新时刻不限于开始曝光时。在开始图像传感器105的曝光和结束图像传感器105的曝光之间的期间内更新信息就可以了。例如，更新时刻可以是结束曝光时、曝光期间主被摄体的聚焦程度最高时、或者拍摄视角内的主被摄体的区域处于预定的大小范围内时等。

记录镜筒信息的时刻并非必需仅一次。例如，可以采用如下配置：在从开始图像传感器105的曝光起到结束图像传感器105的曝光为止的时间段内多次存储镜筒信息，并记录由此获得的多次的量的镜筒信息。

接着，将参考图6说明如上所述在曝光期间变焦拍摄期间使驱动变焦透镜101的开始时刻和结束时刻不同于曝光图像传感器105的开始时刻和结束时刻的原因。

在图6的上部，纵坐标表示变焦透镜101的延伸量，而横坐标表示变焦透镜101的位置，其中，P1作为广角(wide)端，并且以P2、P3、P4等的顺序延续直到作为远摄(tele)端的P11，焦距相继变长。如图6所示，在很多镜筒中，变焦透镜101的延伸量在变焦过程中途的位置处暂时缩短。变焦位置P4为透镜的延伸量最小的位置，下文中将该位置称之为“变焦拐点”。

在变焦拐点P4附近，由于机械负载的增加而易于出现镜筒的偏移或透镜的偏心，并且诸如视角变化局部变小等的对所拍摄的图像的不利影响也是一个问题。因此，不希望在曝光期间进行包括变焦拐点P4的变焦驱动。

另外，由于对于曝光期间变焦拍摄，在结束曝光时需要移动快门(快门/光圈单元102)，所以还存在以下问题：由于变焦透镜101的涌入电流和快门驱动同时发生的情况下的电源电压下降的影响，电压降至摄像设备所需要的电压的下限以下。因此，在曝光期间变焦拍摄的情况下，需要进行控制以使变焦驱动的涌入电流和快门驱动的涌入电流不同时发生。

当开始曝光期间变焦拍摄时，系统控制单元113开始变焦驱动。在开始变焦驱动之后等待曝光开始时间(变焦透镜101的涌入电流时间I)之后，系统控制单元113开始曝光。系统控制单元113向快门/光圈单元102通电(快门通电时间IV)以使得曝光时间II等于在步骤S102中确定的曝光时间，并结束曝光。在曝光结束之后，系统控制单元113进行诸如从图像传感器105读取电荷的后处理(曝光结束之后的处理时间III)，并停止驱动变焦透镜101。结果，即使曝光时间短，也能够在变焦驱动的涌入电流和快门驱动的涌入电流不同时发生的情况下使电源的电压下降的影响达到最小。另外，由于能够在整个曝光期间驱动变焦透镜101，因此即使曝光时间短也容易获得曝光期间变焦的效果。

另外，为了避开变焦拐点P4，在变焦开始位置存储单元209中所存储的变焦开始位置(驱动开始位置)是以下述方式确定的位置。即，变焦开始位置是在与变焦驱动方向相反的方向上与变焦拐点P4相距如下距离的位置：该距离短于在变焦透镜101的涌入电流时间内变焦透镜101驱动的距离。此时，当在曝光开始时间存储单元215中所存储的曝光开始时间是变焦驱动的涌入电流时间时，由于开始曝光的变焦位置在变焦拐点P4之后，所以能够避免在变焦拐点附近由于机械因素而引起的对图像质量的不利影响。另外，当变焦拐点P4附近视角的变化量小时，可以忽略在变焦涌入电流时间内焦点移动的影响。

在变焦拐点P4附近视角的变化量大时，变焦开始位置可以是以下述方式确定的位置。即，变焦开始位置可以是在与变焦驱动方向相反的方向上与变焦拐点P4相距如下距离的位置：该距离短于在通过将用于校正调焦透镜104的焦点所必需的时间与变焦透镜101的涌入电流时间相加而获得的时间内变焦透镜101驱动的距离。

在本实施例中，尽管在上述描述中将针对曝光期间变焦拍摄的变焦透镜101的变焦开始位置存储在变焦开始位置存储单元209中，但是在变焦透镜101的驱动速度可变的情况下，可以根据该驱动速度来计算合适的变焦开始位置。

其它实施例

本发明的各方面也可以通过读取并执行在存储装置上记录的程序以执行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等的装置)来实现，也可以由系统或设备的计算机通过例如读取并执行在存储装置上记录的程序以执行上述实施例的功能从而执行其步骤的方法来实现。为此，例如，通过网络或从用作存储装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)来将程序提供给计算机。

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。

Claims (9)

1.一种摄像设备，包括：

摄像单元，用于输出与通过包括变焦透镜的光学系统的入射光相应的图像信号；

曝光控制单元，用于控制所述摄像单元的曝光；

变焦拍摄单元，用于进行控制以在驱动所述变焦透镜时，利用所述曝光控制单元曝光所述摄像单元；

存储单元，用于在所述变焦拍摄单元开始驱动所述变焦透镜之后，存储与在开始所述摄像单元的曝光和结束所述摄像单元的曝光之间的预定时刻的拍摄有关的附加信息；以及

记录单元，用于在结束所述摄像单元的曝光之后，与所述存储单元中存储的所述附加信息相关联地记录从所述摄像单元输出的所述图像信号。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述附加信息包括曝光信息和焦距信息。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述预定时刻是所述摄像单元的曝光开始时刻。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述预定时刻是所述摄像单元的曝光结束时刻。

5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述预定时刻是在所述摄像单元的曝光期间主被摄体的聚焦程度最高的时刻。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述预定时刻是在所述摄像单元的曝光期间视角内的主被摄体的区域处于预定的大小范围内的时刻。

7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述预定时刻包括多个时刻。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的摄像设备，其特征在于，还包括：

变焦开始位置存储单元，用于存储驱动所述变焦透镜的变焦开始位置；以及

曝光开始时间存储单元，用于存储从开始驱动所述变焦透镜起直到开始曝光所述摄像单元为止的曝光开始时间，

其中，所述变焦拍摄单元从所述变焦开始位置存储单元中存储的所述变焦开始位置开始驱动所述变焦透镜，并且在从开始驱动所述变焦透镜起经过了所述曝光开始时间存储单元中存储的所述曝光开始时间之后，所述曝光控制单元开始所述摄像单元的曝光。

9.一种控制摄像设备的方法，所述摄像设备包括输出与通过包括变焦透镜的光学系统的入射光相应的图像信号的摄像单元，所述方法包括：

拍摄步骤，用于在驱动所述变焦透镜时，通过曝光所述摄像单元来进行拍摄；

存储步骤，用于在所述拍摄步骤中开始驱动所述变焦透镜之后，存储与在开始所述摄像单元的曝光和结束所述摄像单元的曝光之间的预定时刻的拍摄有关的附加信息；以及

记录步骤，用于在结束所述摄像单元的曝光之后，与所存储的所述附加信息相关联地记录从所述摄像单元输出的图像信号。

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