CN101924877B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摄像设备及其控制方法。该摄像设备能够在剪切出并记录摄像区域的一部分的变焦模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域。该摄像设备包括图像处理单元。该图像处理单元在所剪切出的记录区域的大小相对于摄像区域逐渐变得更小时使显示区域与所剪切出的记录区域的比率保持恒定或增大，以及在所剪切出的记录区域的大小相对于摄像区域逐渐变得更大时使显示区域与所剪切出的记录区域的比率保持恒定或减小。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够在显示比要记录的区域更宽的区域时进行取景(framing)的摄像设备。

背景技术

在传统的数字照相机中，在照相机主体上的取景器的显示屏幕上显示图像传感器上所形成的图像时，在用户期望的时刻所拍摄的静止图像被一个场景接着一个场景地记录到例如存储卡中。

大部分数字照相机具有光学变焦功能，用以响应于用户的操作而在对光学部中的透镜系统进行控制时将被摄体的摄像区域放大或缩小到期望的倍率。另外，数字照相机还具有电子变焦功能，用以通过执行预定的图像处理来对图像传感器上所形成的图像的一部分进行插值和放大。

在用户通过使用上述的电子变焦功能来拍摄照片时，如果被摄体静止，则能够通过期望倍率的放大而容易地在摄像区域中拍摄被摄体。在用户尝试对例如运动会或体育比赛中的相对快速运动的被摄体进行放大时，难以在摄像区域中保持跟踪该被摄体。

为了解决该问题，日本特开2006-14221提出了如下技术：利用图像传感器的光接收区域中不用于记录图像的外围区域，并将该外围区域与要记录的图像一起显示在取景器的显示屏幕上(以下称为宽景(Wide View))。

根据日本特开2006-14221，可以根据用户的指示来改变宽景上所显示的记录区域的外围区域。然而，由于在该技术中没考虑到与变焦操作的连动，因而需要麻烦的操作，例如，在放大操作之后扩大宽景中的外围区域以及在缩小操作之后减小宽景中的外围区域。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种摄像设备，包括：摄像单元，用于拍摄被摄体的图像；显示单元，用于显示所拍摄的图像；以及控制单元，用于在剪切出并记录摄像区域的一部分的变焦模式中，在所述显示单元上显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，其中，所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的第一剪切区域的比率大于所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的第二剪切区域的比率，所述第二剪切区域大于所述第一剪切区域。

根据本发明的第二方面，一种摄像设备，用于在剪切出并记录摄像区域的一部分的变距模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，所述摄像设备包括：摄像单元，用于拍摄被摄体的图像；显示单元，用于显示所拍摄的图像；以及控制单元，用于控制所述显示单元，以使得变焦状态越接近远摄侧，所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的剪切区域的比率越大。

根据本发明的第三方面，一种用于控制摄像设备的方法，包括：拍摄被摄体的图像；控制所述摄像设备中的显示单元，以在剪切出并记录摄像区域的一部分的变焦模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，其中，所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的第一剪切区域的比率大于所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的第二剪切区域的比率，所述第二剪切区域大于所述第一剪切区域。

根据本发明的第四方面，一种用于控制摄像设备的方法，所述摄像设备能够在剪切出并记录摄像区域的一部分的变距模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，所述方法包括：拍摄被摄体的图像；显示所拍摄的图像，以使得变焦状态越接近远摄侧，所述显示区域与从所述摄像区域剪切出的剪切区域的比率越大。

从以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的特征和方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用于说明本发明的原理。

图1是示出根据本发明的典型实施例的摄像设备的结构的框图。

图2是示出根据本发明的典型实施例的电子变焦处理中的操作的流程图。

图3示出根据本发明的典型实施例的电子变焦处理中的记录区域和显示区域。

图4是示出根据本发明的典型实施例的电子远摄变距镜(teleconverter)处理中的操作的流程图。

图5示出根据本发明的典型实施例的电子远摄变距镜处理中的记录区域和显示区域。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。

图1是示出根据本发明的典型实施例的摄像设备的结构的框图。在图1中，摄像设备100包括拍摄透镜10、具有光圈功能的快门12、图像传感器14和A/D转换器16。定时生成单元18由下面将说明的存储控制单元22和系统控制单元50进行控制，其中，定时生成单元18用于将时钟信号和控制信号提供给图像传感器14、A/D转换器16和D/A转换器26。

图像处理单元20对来自A/D转换器的数据和来自存储控制单元22的数据进行如像素插值和颜色转换等的预定处理。图像处理单元20剪切出图像的一部分，并对剪切出的图像进行变倍处理以实现电子变焦功能。图像处理单元20通过使用所拍摄的图像数据来进行预定的算术处理。基于该算术处理所获得的结果，系统控制单元50使曝光控制单元40和自动调焦(AF)控制单元42进行如通过镜头(TTL)系统自动调焦(AF)处理、自动曝光(AE)处理、自动白平衡(AWB)处理和闪光灯预发光(EF)处理等的处理。

存储控制单元22控制A/D转换器16、定时生成单元18、图像处理单元20、图像显示存储器24、D/A转换器26、存储器30和压缩/解压缩单元32。来自A/D转换器16的数据传送通过图像处理单元20和存储控制单元22或者直接通过存储控制单元22，并写入下面将说明的图像显示存储器24或存储器30中。

显示用的图像数据从图像显示存储器24输出，被D/A转换器26转换，并显示在包括TFT LCD的图像显示单元28上。可以通过将所拍摄的图像数据顺序地显示在图像显示单元28上来实现电子取景器。可以通过来自系统控制单元50的指示而任意地开启或关闭图像显示单元28，并且通过关闭显示，可以显著减少摄像设备100的电力消耗。

存储器30存储所拍摄的静止图像和运动图像。存储器30可以用作系统控制单元50用的工作区域。

压缩/解压缩单元32通过例如自适应离散余弦变换(ADCT)或小波变换来压缩或解压缩图像数据。压缩/解压缩单元32从存储器30读取图像，对该图像进行压缩或解压缩处理，并将处理后的数据写入存储器30中。曝光控制单元40控制具有光圈功能的快门12。AF控制单元42控制拍摄透镜10的调焦，变焦控制单元44控制拍摄透镜10的光学变焦，以及挡板控制单元46控制作为保护镜头挡板的保护构件102的操作。闪光灯48具有AF辅助光照射功能和闪光灯预发光功能。

系统控制单元50控制整个摄像设备100，以及存储器52存储系统控制单元50用的常量、变量和程序。显示单元54是例如液晶显示器，用以根据系统控制单元50执行程序的结果、通过使用字符或图像来表示操作状态或消息。通过LCD和LED的组合来形成显示单元54，并且显示单元54布置在摄像设备100的操作单元附近的、容易观看的一个位置或多个位置。显示单元54的一部分功能设置在光学取景器104内。

可以电记录和擦除的非易失性存储器56是例如EEPROM。系统控制单元50包括如电源开关(主开关)60、开关(SW1)62、开关(SW2)64、模式拨盘66、操作单元70和变焦开关72等的操作构件，用户通过这些操作构件输入各种操作指示。这些操作构件包括开关、拨盘、触摸面板、利用视线检测的指示装置以及声音识别装置中的一个或组合。

操作单元70包括电子远摄变距镜设置按钮。变焦开关72包括用以进行变焦至远摄侧的远摄开关，以及包括用以进行变焦至广角侧的广角开关。通过使用该变焦开关72，用户可以指示变焦控制单元44对拍摄透镜10进行变焦从而进行光学变焦操作，或者通过图像处理单元20剪切图像并进行变倍处理从而进行电子变焦操作。

电源控制单元80通过连接器82和连接器84连接至电源单元86，电源单元86包括例如一次电源、二次电源或AC适配器。接口90是经由连接器92连接至例如存储卡和硬盘的记录介质的接口。

保护构件102是保护挡板，用以覆盖包括摄像设备的透镜10的摄像部，并防止摄像部变脏或损坏。光学取景器104使得能够通过仅使用光学取景器104而不使用图像显示单元28的电子取景器功能来进行拍摄。

通信单元110具有如RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、调制解调器、LAN和无线通信等的各种通信功能。连接器112通过使用通信单元110将摄像设备100连接至外部装置，并且连接器112还用作无线通信中的天线。

存储单元200包括例如存储卡或硬盘等。存储单元200包括由例如半导体存储器或磁盘形成的记录单元202，并且还包括与摄像设备100的接口(I/F)204以及将存储单元200连接到摄像设备100的连接器206。

以下将参考图2～5说明本发明的典型实施例中的主要部分的操作。

图2是示出根据本典型实施例的摄像设备100中的电子变焦处理中的操作的流程图。

在操作变焦开关72时，系统控制单元50开始电子变焦处理。在电子变焦处理中，系统控制单元50通过使用图像处理单元20剪切出图像传感器14上所形成的图像的部分区域，并通过例如像素插值进行放大处理或通过例如像素间隔剔除来进行缩小处理。可以通过使用压缩/解压缩单元32压缩图像，然后将压缩后的静止图像记录在存储单元200的记录单元202中，来获得变焦效果。

响应于变焦开关72的操作，通过对使用图像处理单元20从图像传感器14上所形成的图像剪切出的区域进行放大或缩小来改变记录视角。此时，按如下所述，控制图像显示单元28的电子取景器中的显示。结果，可以提供具有如下改进功能的摄像设备：对快速运动的被摄体进行取景而不管变焦倍率如何并且无需进行任何麻烦操作。

在图2中，在步骤S201，系统控制单元50检查变焦开关72的状态。如果远摄开关是ON(步骤S201的“远摄”)，则处理进入到步骤S202。在步骤S202中，缩小记录区域、即在记录时要由图像处理单元20从图像剪切出的区域，并且增大电子变焦倍率。这样，视角改变为远摄侧，并且显示区域减小。

此时，如果将电子变焦位置n处的记录区域大小指定为S(n)，并将显示区域大小指定为V(n)，则将记录区域和显示区域设置为满足等式(1)。

S(n+1)＝S(n)×α (α＜1)

V(n+1)＝V(n)×β (β≤1)          (1)

α和β是系数。随着电子变焦倍率变得越大，被摄体越有可能从屏幕上消失。因此，需要满足不等式α＜β，以使得随着电子变焦倍率逐渐增大，记录区域的外侧所显示的区域变得更大，换句话说，使得记录区域与显示区域的比率变得更小。此时，由等式(2)来表示在电子变焦位置n处的电子变焦倍率M(n)。S(0)是在电子变焦倍率为1的电子变焦位置0处的记录区域大小。

M(n)＝S(0)/S(n)                    (2)

另一方面，如果在步骤S201广角开关是ON(步骤S201中的“广角”)，则系统控制单元50使处理从步骤S201进入到步骤S203。增大记录区域、即要由图像处理单元20从图像剪切出的区域，并且减小电子变焦倍率。这样，视角改变至广角侧，并且显示区域变得更大。

在该处理中，在将电子变焦位置n处的记录区域大小指定为S(n)并且将显示区域大小指定为V(n)时，将记录区域和显示区域设置为满足等式(3)。

S(n-1)＝S(n)×α(α＞1)

V(n-1)＝V(n)×β(β≥1)        (3)

α和β是系数。需要满足不等式α＞β，以使得随着电子变焦倍率逐渐减小，记录区域的外侧所显示的区域变得更小，换句话说，使得记录区域与显示区域的比率变得更大。

至此，通过等式(1)和(3)来设置记录区域大小和显示区域大小。然而，可以准备表以存储在各个电子变焦位置处的记录区域大小和显示区域大小，并且可以在需要时通过参考该表来设置各记录区域大小和各显示区域大小。

通过进行如上所述的配置，可以控制摄像设备100使得在宽景中的外围区域随着电子变焦倍率增大而变得更大，并且可以控制摄像设备100以防止出现外围区域变得过大和显示屏幕中的记录区域变得过小的问题。因此，能够在容易进行取景而无需麻烦的操作的情况下显示图像。

在步骤S204中，系统控制单元50判断电子变焦倍率是否是最大，并且如果判断为电子变焦倍率是最大(步骤S204中的“是”)，则结束电子变焦处理。如果电子变焦倍率不是最大(步骤S204中的“否”)，则处理进入步骤S205。在步骤S205，系统控制单元50判断电子变焦倍率是否是1×，换句话说，是否未使用电子变焦。如果判断为电子变焦倍率是1×(步骤S205中的“是”)，则结束电子变焦处理。

如果电子变焦倍率不是1×(步骤S205中的“否”)，则系统控制单元50使处理从步骤S205进入步骤S206，并且检查变焦开关72的状态。如果变焦开关是OFF(步骤S206中的“是”)，则结束电子变焦处理。如果变焦开关是ON(步骤S206中的“否”)，则处理返回步骤S201，并且系统控制单元50重复如上所述的相同的操作。

图3示出根据本典型实施例的记录区域、显示区域、显示屏幕图像、记录图像的例子。

在图3中，摄像区域300与图像传感器14的全尺寸相对应，并且记录区域301a～301e是在还称为无变焦位置和变焦位置1～4的电子变焦位置(a)～(e)处拍摄的。显示区域302a～302e是在电子变焦位置(a)～(e)处拍摄的。显示屏幕图像303a～303e表示在电子变焦位置(a)～(e)处的显示画面。框304b～304e表示在电子变焦位置(b)～(e)处拍摄的记录范围。

随着电子变焦倍率从(a)增大至(e)，相对于图像传感器14的摄像区域300，记录区域的大小从记录区域301a减小至301e。类似地，相对于摄像区域300，显示区域的大小从显示区域302a减小至显示区域302e。然而，由于显示区域的变化率小于记录区域的变化率，因而显示区域与记录区域的比率逐渐变得更大。结果，从显示屏幕图像303b～303e可以看出，随着电子变焦倍率增大，宽景的外围区域变得更大。

电子远摄变距镜模式是如下的模式：在电子变焦倍率保持恒定时，换句话说，在要从图像剪切出并记录的区域保持恒定时，可以进行光学变焦操作。可以获得与为光学透镜安装远摄变距镜类似的效果。

图4是示出在根据本典型实施例的摄像设备100中进行电子远摄变距镜处理时的操作的流程图。

通过操作单元70上的电子远摄变距镜设置按钮(未示出)或者通过利用菜单操作发出的设置电子远摄变距镜模式的指示，系统控制单元50将摄像设备100设置为电子远摄变距镜模式。如同电子变焦操作一样，在电子远摄变距镜处理中，通过使用图像处理单元20从图像传感器14上所形成的图像剪切出部分区域，并且通过像素插值来对剪切出的图像数据进行放大处理，或者通过像素间隔剔除来对剪切出的图像数据进行缩小处理，并且将该图像数据记录在记录单元202中。响应于用户对变焦开关72的操作，通过利用变焦控制单元44改变拍摄透镜10的拍摄视角的光学变焦来改变记录视角。因此，可以获得与在拍摄透镜10上安装远摄变距镜一样的效果。

在图4中，在操作变焦开关72以改变光学变焦倍率时，系统控制单元50开始电子远摄变距镜模式中的变焦处理。在步骤S401中，系统控制单元50检查变焦开关72的状态，如果远摄开关是ON(步骤S401中的“远摄”)，则处理进入步骤S402，并指示变焦控制单元44将拍摄透镜10的拍摄视角改变至远摄侧，增大光学变焦倍率，并增大显示区域。

在上述操作中，在将光学变焦位置n处的显示区域大小指定为V(n)时，将显示区域设置为满足等式(4)。β是系数。

V(n+1)＝V(n)×β(β≥1)             (4)

另一方面，如果广角开关是ON(步骤S401中的“广角”)，则系统控制单元50使处理从步骤S401进入步骤S403，并指示变焦控制单元44将拍摄透镜10的拍摄视角改变至广角侧，减小光学变焦倍率，并减小显示区域。

在上述操作中，在将光学变焦位置n处的显示区域大小指定为V(n)时，将显示区域设置为满足等式(5)。β是系数。

V(n-1)＝V(n)×β(β≤1)              (5)

至此，通过等式(4)和(5)设置显示区域大小。然而，可以准备表以存储在各个光学变焦位置处的显示区域大小，并且可以在需要时通过参考该表来设置各显示区域大小。

由于在电子远摄变距镜处理中要剪切出并记录的区域的大小保持恒定，因而通过进行上述配置，可以控制摄像设备100使得宽景的外围区域随着光学变焦倍率增大而变得更大，从而能够在容易进行取景而无需麻烦的操作的情况下显示图像。

在步骤S404中，系统控制单元50判断光学变焦是否在远摄端。如果判断为光学变焦是在远摄端(步骤S404中的“是”)，则结束电子远摄变距镜模式中的变焦处理。如果判断为光学变焦不在远摄端(步骤S404中的“否”)，则处理进入步骤S405。在步骤S405中，系统控制单元50判断光学变焦是否在广角端。如果光学变焦在广角端(步骤S405中的“是”)，则结束电子远摄变距镜模式中的变焦处理。

另一方面，如果光学变焦不在广角端(步骤S405中的“否”)，则系统控制单元50使处理进行步骤S406，检查变焦开关72的状态。如果变焦开关是OFF(步骤S406中的“是”)，则结束电子远摄变距镜模式中的变焦处理。如果变焦开关是ON(步骤S406中的“否”)，则处理返回至步骤S401，并重复相同的操作。

图5示出电子远摄变距镜处理中的记录区域、显示区域、显示屏幕图像和记录图像的例子。

在图5中，摄像区域500与图像传感器14的全尺寸相对应，记录区域501a～501e是在还称为光学变焦广角端和光学变焦位置1～4的光学变焦位置(a)～(e)处拍摄的。显示区域502a～502e是在光学变焦位置(a)～(e)处拍摄的。显示屏幕图像503a～503e是在光学变焦位置(a)～(e)处的显示画面的例子。框504b～504e表示在光学变焦位置(b)～(e)处拍摄的记录区域。

与电子变焦不同，在电子远摄变距镜处理中，即使光学变焦倍率从(a)增大至(e)，相对于图像传感器14的摄像区域500，记录区域501a～501e保持恒定。另一方面，显示区域502a～502e保持等于或变得大于记录区域501a～501e。因此，在显示屏幕图像503b～503e中，随着光学变焦倍率增大，宽景中的外围区域变得更大。

由于宽景中的外围区域可以与变焦操作连动地，随着变焦倍率增大而变得更大，因而可以提供用户友好的改进的摄像设备，该摄像设备能够在容易进行取景而不依赖变焦倍率并无需麻烦的操作的情况下显示图像。简单地说，上述实施例可以提供能够容易地对快速运动的被摄体进行取景而不必担心变焦倍率和复杂的操作的摄像设备。

尽管参考典型的实施例说明了本发明，但是本领域的技术人员知道，本发明不限于所公开的典型的实施例。所附权利要求书符合最宽的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。

Claims (4)

1.一种摄像设备，包括：

摄像单元，用于拍摄被摄体的图像；

显示单元，用于显示所拍摄的图像；

指示单元，用于给出用以使得所述摄像单元的摄像区域中要记录图像的记录区域的大小更小的指示；以及

控制单元，用于在记录所述摄像单元的摄像区域的一部分的变焦模式中，控制所述显示单元以显示所述摄像单元的摄像区域中的显示区域的图像，所述显示区域比所述记录区域更宽并且包括所述记录区域，

其中，所述显示区域和所述记录区域的大小响应于所述指示而变得更小，以及

其中，通过所述指示单元指示的记录区域的大小越小，则所述显示区域与所述记录区域的比率增大得越多。

2.一种摄像设备，用于在剪切出并记录摄像区域的一部分的变距模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，所述摄像设备包括：

摄像单元，用于拍摄被摄体的图像；

显示单元，用于显示所拍摄的图像；

指示单元，用于给出用以使得变焦状态更接近远摄侧的指示；以及

控制单元，用于控制所述显示单元以显示所述摄像单元的所述摄像区域中的显示区域的图像，所述显示区域比所述记录区域更宽并且包括所述记录区域；

其中，所述指示单元指示所述变焦状态越接近远摄侧，则所述显示区域的大小变得越大。

3.一种用于控制摄像设备的方法，包括：

拍摄被摄体的图像；

给出用以使得所述摄像设备中的摄像单元的摄像区域中要记录图像的记录区域的大小更小的指示；

在记录所述摄像单元的摄像区域的一部分的变焦模式中，控制所述摄像设备中的显示单元以显示所述摄像单元的摄像区域中的显示区域的图像，所述显示区域比所述记录区域更宽并且包括所述记录区域，

其中，所述显示区域和所述记录区域的大小响应于所述指示而变得更小，以及

其中，所指示的记录区域的大小越小，则所述显示区域与所述记录区域的比率增大得越多。

4.一种用于控制摄像设备的方法，所述摄像设备能够在剪切出并记录摄像区域的一部分的变距模式中，显示比记录区域更宽的区域作为显示区域，所述方法包括：

拍摄被摄体的图像；

给出用以使得变焦状态更接近远摄侧的指示；以及

显示所拍摄的图像，以使得显示所述摄像区域中的显示区域的图像，所述显示区域比所述记录区域更宽并且包括所述记录区域，

其中，指示所述变焦状态越接近远摄侧，则所述显示区域的大小变得越大。

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