CN103384309A - 图像拍摄装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像拍摄装置及控制方法。该图像拍摄装置接收由例如检测抖动的传感器检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的保持状态是手持还是固定（第一抖动确定）。此外，所述图像拍摄装置顺序获取在电荷累积型光电转换元件进行光电转换时输出的图像，并基于图像之间的图像位移确定所述保持状态是手持还是固定（第二抖动确定）。在通过第一抖动确定确定所述保持状态是固定的情况与通过第二抖动确定确定所述保持状态是手持的情况之间，改变图像拍摄时的曝光设置。

Description

图像拍摄装置及控制方法

技术领域

本发明涉及图像拍摄装置及控制方法，更具体地涉及图像拍摄装置中的曝光控制技术。

背景技术

在诸如数字照相机的图像拍摄装置中，根据被摄体的亮度进行曝光控制以改变图像拍摄时的曝光设置。更具体来说，在例如整个被摄体是明亮的白天期间进行风景图像拍摄时，图像传感器的感光度被设置为低，快门速度被设置为高（曝光时间被设置为短），并且光圈值被设置为大。另外，在例如整个被摄体是黑暗的夜景图像拍摄中，图像传感器的感光度被设置为高，快门速度被设置为低（曝光时间被设置为长），并且光圈值被设置为小。

在诸如夜景的快门速度被设置为相对低（曝光时间被设置为相对长）的条件下的图像拍摄中，期望使用三脚架以获得满意的图像拍摄结果。这是因为例如在夜景图像拍摄时的曝光时间比在白天所需的曝光时间长。即，在长曝光时间期间，由于例如紧握图像拍摄装置的摄影师的照相机抖动而发生在图像传感器上形成的光学图像的位移，所以图像拍摄成果的清晰度（sharpness）有损失。

为了解决该问题，日本专利第4046836号公报公开了如下图像拍摄装置，该图像拍摄装置基于对图像拍摄装置的振动（抖动）的检测结果，在确定图像拍摄装置被固定在例如三脚架上并且不振动的情况下，设置适于使用三脚架进行图像拍摄的图像拍摄模式。

当图像拍摄装置是例如可更换镜头式数字照相机时，抖动检测方法根据可更换镜头是否包括诸如陀螺仪的检测照相机抖动的抖动传感器而不同。即，在可更换镜头不包括抖动传感器的情况下，能够通过检测当装置振动时在图像传感器上形成的光学图像的位移作为运动向量来检测照相机抖动。

然而，使用运动向量检测抖动的方法的可靠性低于使用检测抖动的传感器检测抖动的方法的可靠性。这是因为例如难以区分被摄体运动和照相机运动（照相机抖动），并且难以将它们相互分离。

因此，优选地，在使用运动向量检测抖动的情况与使用传感器检测抖动的情况之间改变曝光设置。

发明内容

本发明是考虑到上述传统技术中的问题而做出的。本发明提供根据抖动检测方法改变曝光设置的图像拍摄装置及控制方法。

本发明的第一方面提供了一种图像拍摄装置，该图像拍摄装置包括：第一抖动确定单元，其用于接收由抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；第二抖动确定单元，其用于基于根据图像之间的图像位移而获得的运动向量来确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及曝光控制单元，其用于控制图像拍摄时的曝光，其中，所述曝光控制单元在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

本发明的第二方面提供了一种图像拍摄装置，该图像拍摄装置包括：第一抖动确定单元，其用于接收由第一抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；第二抖动确定单元，其用于接收由第二抖动检测单元以低于所述第一抖动检测单元的抖动检测精度的抖动检测精度检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及曝光控制单元，其用于控制图像拍摄时的曝光，其中，所述曝光控制单元在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

本发明的第三方面提供了一种图像拍摄装置的控制方法，所述控制方法包括：第一抖动确定步骤，其用于接收由抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；第二抖动确定步骤，其用于基于根据图像之间的图像位移而获得的运动向量来确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及曝光控制步骤，其用于控制图像拍摄时的曝光，其中，在所述曝光控制步骤中，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

通过以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的数字照相机100和可更换镜头200的结构的图；

图2是用于说明根据本发明的实施例的焦点检测传感器20的结构的图；

图3是用于说明根据本发明的实施例的测光传感器26的结构的图；

图4是示出根据本发明的实施例的数字照相机100和可更换镜头200的功能结构的框图；

图5是例示由根据本发明的实施例的数字照相机100执行的图像拍摄处理的流程图；

图6是例示由根据本发明的实施例的数字照相机100执行的曝光设置确定处理的流程图；以及

图7例示了用于确定根据本发明的实施例的数字照相机100的曝光设置的程序图。

具体实施方式

[实施例]

下面将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。请注意，在下文中将要描述的一个实施例中给出了如下的示例，在该示例中本发明应用于能够更换镜头的所谓的单镜头反光数字照相机并且该示例以图像拍摄装置为例进行说明。在该实施例中的单镜头反光照相机基于从布置在可更换镜头中的抖动检测传感器接收的抖动信息以及从布置在主体中的图像传感器获得的图像之间的运动向量信息，来检测抖动。然而，本发明也适用于在主体中包括所谓的单镜头反光抖动检测传感器的图像拍摄装置。

<<数字照相机100和可更换镜头200的结构>>

图1是示出根据本发明的实施例的数字照相机100和可更换镜头200的结构的图。请注意，在图1中的数字照相机100和可更换镜头200的结构中，未示出包括用于驱动光学部件的电路和电机的部件。

<数字照相机100的结构>

如图1所示，经由可更换镜头200入射在数字照相机100上的光经由机械快门10和光学低通滤波器11在图像传感器12上形成图像。图像传感器12是例如CCD或CMOS传感器，并通过二维布置电荷累积型光电转换元件而形成。

此外，主镜13和第一反射镜14被布置在光轴上。当在图像传感器12上形成光学图像时，移动这些光学部件离开光轴。

主镜13是半透明的所谓的半反射镜。由主镜13反射的光被聚焦板21散射，并到达五棱镜22。五棱镜22反射散射的入射光束，并将其导向至充当光学取景器的目镜23、以及测量要拍摄的亮度分布的测光传感器26。请注意，使用即没有主镜13也没有第一反射镜14的图像拍摄装置不影响本发明的实施。

测光传感器26是例如CCD或CMOS传感器，并通过二维布置电荷累积型光电转换元件（如图像传感器12）而形成。在该实施例中，如图3所示，测光传感器26布置有彩色滤波器以将光接收单元划分为多个部分，使得各电荷累积型光电转换元件具有不同的光谱感光度。即，通过以上述结构布置彩色滤波器，测光传感器26能够输出被摄体的亮度信息和颜色信息。请注意，在图3所示的示例中，所谓的原色滤波器：R（红色）、G（绿色）和B（蓝色）被布置为条纹图案。根据运动向量检测（稍后描述）所需的分辨率确定测光传感器26的像素数，例如约数千至数万。此外，测光传感器26不仅包括光电转换元件，还包括例如在作为集成电路的、同一芯片上的信号放大器电路和信号处理电路。请注意，入射在测光传感器26的光束被第三反射镜24折射，被聚光透镜25聚光，并入射到测光传感器26。

此外，由第一反射镜14反射的光被比与图像传感器12光学共轭的位置的近轴成象平面15更远的第二反射镜16折射，并经由红外截止滤波器17、光阑18以及二次成像透镜19在焦点检测传感器20上形成图像。

焦点检测传感器20是例如CCD或CMOS传感器，并且通过二维布置电荷累积型光电转换元件（如图像传感器12和测光传感器26）而形成。在该实施例中，如图2所示，焦点检测传感器20由两种类型的光电转换元件组20A和20B构成。光阑18具有两个光圈，经过各光圈的光束经由二次成像透镜19分别在光电转换元件组20A和20B上形成图像。焦点检测传感器20基于从光电转换元件组20A和20B输出的图像之间的相对位移量来检测在任意位置处的聚焦程度。焦点检测传感器20不仅包括光电转换元件，而且还包括例如在作为集成电路的同一芯片上的信号累积部和信号处理电路。

此外，数字照相机100还包括安装有可更换镜头200的安装部27和用于与可更换镜头200中布置的电路进行信息通信的接触点28。

<可更换镜头200的结构>

如图1所示，可更换镜头200包括各种光学透镜30a至30g。在该实施例中，可更换镜头200是具有所谓的照相机抖动校正功能的镜头，光学透镜30包括充当用于图像模糊校正的校正组件的图像模糊校正透镜30f（移轴透镜）。通过根据检测到的照相机抖动在与图像拍摄光轴垂直的两个轴方向（即垂直方向和水平方向）上移位图像模糊校正透镜30f来减少由于照相机抖动而引起的图像模糊。

可更换镜头200不仅包括光学透镜30，而且还包括光阑31、用于与布置在数字照相机100中的电路进行信息通信的接触点32、以及在与数字照相机100的安装部27相对应的可更换镜头200侧的安装部33。

<<数字照相机100和可更换镜头200的功能结构>>

下面将参照图4更详细地描述数字照相机100和可更换镜头200的功能结构。

<数字照相机100的功能结构>

控制单元101是包括例如ALU、ROM、RAM、A/D转换器、定时器以及串行通信端口（SPI）的单片机，并控制数字照相机100的各块的操作。更具体来说，控制单元101读出存储在内部ROM中的用于图像拍摄处理（稍后描述）的操作程序，将其展开到内部RAM，并执行该程序，从而控制各块的操作。在该实施例中，焦点检测传感器20和测光传感器26连接到控制单元101的A/D转换器，并且从各传感器输出的信号被A/D转换器转换为数字数据。测光传感器26根据定时生成器110在控制单元101的控制下生成的定时信号来控制电荷累积操作和读出操作。此外，接触点28连接到控制单元101的SPI，并且控制单元101使用串行通信进行与经由接触点28和32连接到控制单元101的可更换镜头200（稍后描述）的镜头控制单元201的信息通信。

信号处理单元102进行数字照相机100中的各种类型的信号处理。更具体来说，信号处理单元102对图像传感器12通过将光学图像进行光电转换而输出的模拟图像信号应用A/D转换处理，并输出数字图像信号。此外，信号处理单元102响应于图像信号记录指令应用例如与预设的编码方案相对应的编码处理，并输出编码后的图像数据信号。此外，信号处理单元102将一个帧划分成多个区域，基于各区域中的色差信号提取被摄体的白色区域，并基于所提取的区域中的信号进行整个帧中的红色和蓝色信道的增益校正，从而进行白平衡调整处理。

VRAM103是例如DRAM，并且用作在信号处理单元102中进行信号处理的工作存储器，或用作在显示单元104上显示的图像信号的临时存储区域。

显示单元104是诸如LCD的、布置在数字照相机100中的显示器。显示单元104显示通过图像拍摄而获得的图像、或实时取景模式（电子取景器功能）下的图像拍摄信号。

记录介质105是布置在数字照相机100中的非易失性内部存储器，或可拆卸地连接到数字照相机100的记录设备（诸如快闪存储器、存储卡、或HDD）。记录介质105以图像文件的格式存储通过在信号处理单元102中应用编码处理而获得的图像数据。

第一电机驱动单元106在控制单元101的控制下控制第一电机107的驱动。第一电机107用于进行与使主镜13和第一反射镜14布置在光轴上以及使他们从光轴移除的相关联的移动，或将机械快门10设置为快门充电状态（shutter charge state）。

操作输入单元108是布置在数字照相机100中的用户接口（诸如释放开关或实时取景开始开关）。当操作输入单元108检测到用户操作了用户接口时，操作输入单元108将相应的控制信号输出到控制单元101。

快门驱动单元109根据从控制单元101输出的控制信号打开/关闭由第一电机107设置为快门充电状态的机械快门10，并将图像传感器12曝光由快门速度限定的时间。

<可更换镜头200的功能结构>

如同控制单元101，镜头控制单元201是包括例如ALU、ROM、RAM、A/D转换器、定时器以及串行通信端口（SPI）的单芯片微型计算机，并控制可更换镜头200的各块的操作。更具体来说，镜头控制单元201读出存储在内部ROM中的各块的操作程序（稍后描述），将其展开到内部RAM，并执行该程序，从而控制该块的操作。在本实施例中，距离编码器206连接到镜头控制单元201的A/D转换器，从距离编码器206输出的信号被A/D转换器转换为数字数据。请注意，从距离编码器206输出的信号可以是诸如灰度码图案信号的数字信号。此外，接触点32连接到镜头控制单元201的SPI，镜头控制单元201使用串行通信进行与经由接触点28和32连接到镜头控制单元201的数字照相机100的控制单元101的信息通信。

第二电机驱动单元202控制第二电机203的驱动。第二电机203驱动光学透镜30中的、与聚焦操作相关联的聚焦透镜。当镜头控制单元201从控制单元101接收到聚焦操作指令时，响应于所接收到的指令向第二电机驱动单元202发出聚焦透镜驱动指令以驱动第二电机203。由距离编码器206检测聚焦透镜的当前位置的信息。距离编码器206向镜头控制单元201输出聚焦透镜的进给量。

第三电机驱动单元204控制第三电机205的驱动。第三电机205打开/关闭光阑31。当镜头控制单元201接收到由控制单元101设置的光圈值的信息时，响应于所接收到的指令向第三电机驱动单元204发出光阑开/关指令以驱动第三电机205。

抖动检测单元207是诸如包括振动陀螺仪传感器的角速度检测传感器或加速度传感器的抖动检测传感器。抖动检测单元207包括检测器207a和检测器207b，检测器207a检测安装在数字照相机100上的可更换镜头200在垂直方向（俯仰方向）上的角速度，以及检测器207b检测安装在数字照相机100的可更换镜头200在水平方向（偏航方向）上的角速度。抖动检测单元207连接到控制单元101的A/D转换器。从抖动检测单元207输出的信号被转换为数字信号，并进一步通过积分计算被转换为可更换镜头200的角位移，即，可更换镜头200在垂直和水平方向上的倾斜角。

第四电机驱动单元208控制第四电机209和第五电机210的驱动。第四电机209和第五电机210在与图像拍摄光轴垂直的平面内在垂直和水平方向上驱动光学透镜30的图像模糊校正透镜30f。第四电机209和第五电机210的驱动量（移位量）由镜头控制单元201根据通过镜头控制单元201对从抖动检测单元207输出的信号进行转换而获得的、可更换镜头200的倾斜角的信息来确定，并且被发送到第四电机驱动单元208。

<数字照相机100和可更换镜头200之间的串行通信>

如上所述，在该实施例中，当可更换镜头200被安装在数字照相机100上时，数字照相机100和可更换镜头200使用串行通信经由接触点28和32进行数据通信。

可更换镜头200的镜头控制单元201将包括数字照相机100中焦点检测和曝光计算所需的、可更换镜头200固有的光学信息（透镜信息）以及基于距离编码器206的被摄体距离信息的各种信息发送到数字照相机100。此外，数字照相机100的控制单元101将作为焦点检测和曝光计算的结果而获得的光阑信息和焦点调节信息发送到可更换镜头200。此时，镜头控制单元201根据焦点调节信息控制第二电机驱动单元202以驱动聚焦透镜，并根据光阑信息控制第三电机驱动单元204以驱动光阑31。

此外，当可更换镜头200的镜头控制单元201从数字照相机100接收到抖动信息获取请求时，将来自抖动检测单元207的检测信号作为抖动信息发送到数字照相机100。请注意，该实施例假定从抖动检测单元207输出的信号被作为抖动信息从可更换镜头200发送到数字照相机100，并且控制单元101基于所接收到的信息确定数字照相机100的抖动的有/无。本发明的实施并不限于此，控制单元101可以被配置为接收数字照相机100的抖动的有/无的确定结果。

<图像拍摄序列>

下面将描述在具有上述结构的根据该实施例的数字照相机100中，当控制单元101从操作输入单元108接收到表示用户发出了图像拍摄指令的控制信号时执行的一系列图像拍摄序列。

首先，控制单元101将控制信号输出到第一电机驱动单元106以使第一电机驱动单元106控制第一电机107的驱动，从而翻转主镜13和第一反射镜14并将他们从光路上移除。

控制单元101还经由接触点28发送在可更换镜头200的镜头控制单元201中确定的曝光设置的光圈值的信息。镜头控制单元201根据所接收到的光圈值的信息使第三电机驱动单元204驱动第三电机205来控制光阑31的打开/关闭状态。

当检测到图像拍摄指令时，控制单元101将控制信号发送到快门驱动单元109以打开机械快门10，并将图像传感器12曝光由所确定的曝光设置的快门速度限定的时间（电荷累积时间）。此时，控制单元101控制信号处理单元102的操作，使得图像传感器12使用由所确定的曝光设置的感光度限定的读出增益将电荷累积电荷累积时间。当图像拍摄处理完成时，控制单元101将控制信号发送到快门驱动单元109以关闭机械快门10。然后，机械快门10保护图像传感器12免受经过光学透镜30的光线。

电荷累积时间之后，控制单元101将光阑最大打开指令经由接触点28发送到镜头控制单元201，使得光阑31从光阑缩小状态变为光阑全开状态。当镜头控制单元201接收到光阑最大打开指令时，将与光阑最大打开指令相对应的控制信号输出到第三电机驱动单元204以驱动第三电机205，使得光阑31被设置为光阑全开状态。此外，控制单元101将控制信号输出到第一电机驱动单元106以控制第一电机107的驱动，从而再次将主镜13和第一反射镜14布置在光路中，并进行机械快门10的机械充电。

请注意，在电荷累积时间之后，信号处理单元102读出在图像传感器12上累积的电荷，并对电荷应用上述A/D转换处理以及各种校正或插值处理。

控制单元101使信号处理单元102将记录文件格式的编码处理应用于经历了白平衡调整处理的图像信号，并将所获得的图像数据以图像文件的格式存储在记录介质105上。

<<图像拍摄处理>>

将参照图5所示的流程图描述由控制单元101执行的具有上述结构的根据该实施例的数字照相机100的图像拍摄处理的详情。请注意，当在例如静止图像拍摄模式下启动数字照相机100时，该图像拍摄处理开始。

在步骤S501中，控制单元101获取在距离测量操作和测光操作中需要的、可更换镜头200的当前设置信息（透镜信息）。更具体来说，控制单元101将透镜信息获取请求经由接触点28发送到可更换镜头200的镜头控制单元201。当镜头控制单元201接收到透镜信息获取请求时，获取例如焦距信息、最大打开F数、以及距离编码器206的聚焦透镜信息，并将这些信息作为透镜信息经由接触点32发送到控制单元101。当控制单元101接收到透镜信息时，将其存储在RAM中。

在步骤S502中，控制单元101确定是否设置了在显示单元104显示实时取景画面（电子取景器图像）的状态（LV显示状态）。更具体来说，控制单元101确定是否已经开始显示单元104上的LV显示。如果尚未开始LV显示，则控制单元101根据是否从操作输入单元108接收到表示用户发出了LV显示指令的控制信号来确定LV显示状态/非LV显示状态。如果控制单元101确定设置了LV显示状态，则使处理进行到步骤S507；否则，使处理进行到步骤S503。

请注意，如果控制单元101已经从操作输入单元108接收到表示用户发出了LV显示指令的控制信号，则进行LV显示准备操作。更具体来说，控制单元101控制第一电机驱动单元106和快门驱动单元109以从光路中移除主镜13和第一反射镜14，并将机械快门10设置为最大打开状态。

在步骤S503中，控制单元101从焦点检测传感器20读出用于焦点检测的数据（例如，应用了A/D转换处理以及包括阴影的校正处理的两种二维图像数据）。更具体来说，控制单元101将控制信号输出到焦点检测传感器20以使焦点检测传感器20开始信号累积操作，并在电荷累积时间段之后读出用于焦点检测的数据。

在步骤S504中，控制单元101确定要聚焦的区域，并移动可更换镜头200的聚焦透镜以对该区域中包括的被摄体进行聚焦操作。请注意，要聚焦的区域可以是例如预先针对图像拍摄模式设置的或由用户任意设置的。

控制单元101从要聚焦的区域中用于焦点检测的数据获取该区域中包括的图像的散焦量，并基于散焦量的信息计算聚焦透镜的移动量。控制单元101不仅将聚焦透镜驱动指令而且将聚焦透镜的移动量经由接触点28发送到可更换镜头200的镜头控制单元201。当镜头控制单元201接收到聚焦透镜驱动指令时，将与聚焦透镜驱动指令一起接收到的聚焦透镜的移动量信息发送到第二电机驱动单元202。当第二电机驱动单元202接收到聚焦透镜的移动量时，控制第二电机203的驱动以将聚焦透镜移动该移动量。

另外，此时，当移动聚焦透镜时更新可更换镜头200的设置信息，使得控制单元101经由接触点28从可更换镜头200接收在聚焦透镜移动之后获得的透镜信息。

在步骤S505中，控制单元101将要拍摄的测光数据划分为预定数量的区域，并且获取各区域的对数压缩系统（logarithmic compression system）中的被摄体亮度信息B。更具体来说，首先，控制单元101控制定时发生器110以开始针对测光传感器26的信号累积操作，并在电荷累积时间段之后输出累积信号。控制单元101对输出的累积信号应用A/D转换处理，并将所获得的数据作为测光数据（二维图像数据）存储在RAM中。

接下来，控制单元101将测光数据划分为预定数量的区域，并且对各区域中的R、G和B各色的信号值进行相加以计算R（i）、G（i）和B(i)。请注意，i是区域识别号，在该实施例中，控制单元101将测光数据划分为256（16×16）个区域。控制单元101通过使用所获得的各区域的和信号值根据以下公式（1）进行矩阵计算，来计算各区域的线性系统中的被摄体亮度信息Br(i)以及被摄体颜色信息Cx(i)和Cy(i)：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Rr}\left(i\right)\\ \mathrm{Cx}\left(i\right)\\ \mathrm{Cy}\left(i\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}M11& M12& M13\\ M21& M22& M23\\ M31& M32& M33\end{array}\right]\&times;\left[\begin{array}{c}R\left(i\right)\\ G\left(i\right)\\ B\left(i\right)\end{array}\right]$ i＝1,2,3,...,256

...（1）

控制单元101还通过根据以下公式（2）针对所获得的线性系统中的被摄体亮度信息Br(i)执行算术运算，来获取基于可更换镜头200的光学特性经历了各区域的亮度校正的对数压缩系统中的被摄体亮度信息B(i)：

B(i)＝log₂{Br(i)}×S(i)    i＝1,2,3,...,256          ...(2)

其中，S（i）是针对各区域设置的、用于基于可更换镜头200的光学特性进行亮度校正的校正系数。校正系数的信息被包括在例如步骤S501中获取的透镜信息中。

控制单元101使用定时器控制定时发生器110，从而以预定的时间间隔周期性地进行该步骤中的测光传感器26的累积信号输出及信号累积操作。即，以预定的时间间隔将测光数据或被摄体亮度信息B(i)顺序存储在ROM中。

在步骤S506中，控制单元101针对在步骤S505中获得的、要拍摄的被摄体亮度信息B(i)执行曝光设置确定处理，从而确定在根据图像拍摄指令的曝光控制中使用的包括快门速度、光圈值和感光度的曝光设置。

<曝光设置确定处理>

这里将参照图6所示的流程图详细描述由根据该实施例的数字照相机100执行的曝光设置确定处理。

在步骤S601中，控制单元101使用以下公式根据要拍摄的被摄体亮度信息B(i)计算加权平均亮度信息：

$\mathrm{Be}=\underset{i=1}{\overset{256}{\mathrm{\&Sigma;}}}\{w\left(i\right)\&times;B\left(i\right)\}$

其中，W（i）是加权系数。在该实施例中，在主被摄体更可能存在的图像中心部以及焦点检测区域（对焦被摄体的区域）中加权系数被设置为大值，在其余部分中加权系数被设置为比前者值小的值。此外，加权系数W（i）的总和被设置为1以计算加权平均值。

在步骤S602中，控制单元101经由接触点28发送用于获取表示可更换镜头200的与图像拍摄相关的当前状态的图像拍摄信息的请求，以从可更换镜头200接收图像拍摄信息。图像拍摄信息包括可更换镜头200的焦距信息、以及基于来自距离编码器206的输出的对焦被摄体距离信息。此外，当可更换镜头200具有抖动检测单元207时，图像拍摄信息包括用作抖动检测单元207的检测信号的抖动信息。请注意，抖动信息包括作为时序数据的抖动检测单元207的多个检测信号。

在步骤S603中，控制单元101确定在步骤S602中接收到的图像拍摄信息是否包括抖动信息。如果控制单元101确定图像拍摄信息包括抖动信息，则使处理进行到步骤S604；否则，使处理进行到步骤S607。

在步骤S604中，控制单元101针对包括在抖动信息中的作为抖动检测单元207的检测信号的时序数据执行预定信号处理（使用HPF或LPF的算术运算）来计算抖动量。请注意，当使用包括振动陀螺仪的角速度检测器或加速度传感器计算抖动量时，优选去除瞬时干扰噪声的影响以及包括在时序数据中的低频漂移分量。由于已知使用传感器和使用运动向量的两种抖动量计算方法，因此将不给出其详细描述。

在步骤S605中，控制单元101确定在步骤S604中计算出的垂直及水平方向上的抖动幅度和频率或抖动量是否落入预定范围。更具体来说，控制单元101确定垂直方向上的抖动量和水平方向上的抖动量两者是否都小于预先针对各方向设置的阈值，从而确定它们是否落入预定范围。如果控制单元101确定抖动量落入预定范围，则确定数字照相机100被固定在例如三脚架上，并且使处理进行到步骤S606。

在步骤S606中，控制单元101针对曝光设置的快门速度、光圈值以及感光度中的各个选择由图7中的交替长短虚线表示的Tv3、Av3或Sv3。控制单元101针对在步骤S601中计算出的加权平均亮度信息Be确定曝光设置。请注意，图7示出表示用于调节以适当曝光针对加权平均亮度信息Be设置的主被摄体的快门速度Tv、光圈值Av、感光度Sv的值的程序图线。

如图7所示，在由交替长短虚线表示的Tv3、Av3和Sv3的加权平均亮度信息Be大于4的发光条件下，感光度保持恒定在100，而快门速度和光圈值改变，如实线所示。此外，在加权平均亮度信息Be从4到1的条件下，快门速度（曝光时间，即Tv值）保持恒定在1/60秒，光圈值保持恒定在4.0，感光度在100到800之间变化。此外，在加权平均亮度信息Be小于1的条件下，光圈值保持恒定在4.0，感光度保持恒定在800，快门速度，即Tv值变为低于1/60秒。

请注意，通常需要针对快门速度（Tv值）设置最小速度值，因此快门速度（Tv值）选自2秒或更小的值。

当抖动量落入预定范围，即，数字照相机100很可能固定在例如三脚架上时，在该步骤中使用来自包括可更换镜头200的抖动检测单元207的传感器的输出来确定曝光设置。因此，特别地，基于Tv3的程序图线确定曝光设置的快门速度（Tv值）。即，在上述曝光设置中，抖动不太可能作用于数字照相机100上，使得在诸如夜景图像拍摄的低亮度被摄体的图像拍摄中，当为了使图像拍摄结果中包括的噪声保持较低而将感光度设置为例如800那样低时，被摄体被曝光长时间并因此获得被摄体的适当曝光，从而能够输出高图像质量的图像拍摄结果。

另一方面，如果控制单元101确定抖动量未落在预定范围内，则确定例如因为摄影师使用手紧握照相机所以抖动很可能作用于数字照相机100，并使处理进行到步骤S607。如果在步骤S603中控制单元101确定从可更换镜头200接收到的图像拍摄信息也不包括抖动信息，则使处理进行到步骤S607。在步骤S607中，控制单元101检测在图像拍摄处理中顺序获得的、要拍摄的被摄体的多个运动向量作为抖动量。基于检测到的运动向量来量化表示摄影师是否使用手紧握数字照相机100的信息。

请注意，在使用运动向量计算抖动量中，即使数字照相机100被固定在例如三脚架上，当被摄体移动时，也可以检测到运动向量。因此，数字照相机100被固定在例如三脚架上并且不经历抖动，然而数字照相机100可能被错误地识别为用手紧握。为了避免该问题，在该实施例中，使用被视为背景的区域的运动向量来计算抖动量。

在步骤S608中，控制单元101使用步骤S607中计算出的基于运动向量的照相机抖动量，确定抖动量是否落在预定范围内。更具体来说，控制单元101确定例如运动向量的标量，即抖动量是否小于预定阈值，从而确定抖动量是否落入预定范围。如果控制单元101确定抖动量落入预定范围，则使处理进行到步骤S609。

在步骤S609中，控制单元101针对曝光设置的快门速度（Tv值）、光圈值（Av值）以及感光度（Sv值）中的各个选择由图7中的虚线表示的Tv2、Av2或Sv2。控制单元101针对步骤S601中计算出的加权平均亮度信息Be确定曝光设置。

如图7所示，在所选择的程序图线中，在加权平均亮度信息Be大于1的条件下，Tv、Av和Sv值分别类于Tv3、Av3和Sv3变化。另外，在加权平均亮度信息Be为1到0的条件下，快门速度（Tv值）保持恒定在1/60秒，感光度保持恒定在800，并且光圈值在4.0到2.8之间变化。此外，在加权平均亮度信息Be为0到-1的条件下，快门速度（Tv值）保持恒定在1/60秒，光圈值保持恒定在2.8，并且感光度在800到1600之间变化。此外，在加权平均亮度信息Be为-1至-3的条件下，光圈值保持恒定在2.8，感光度保持恒定在1600，快门速度（Tv值）在1/60秒到1/15秒之间变化。换言之，与Tv3、Av3和Sv3相比，对于Tv2、Av2和Sv2，快门速度（Tv值）被设置为较低，光圈值（Av值）被设置为较小，ISO感光度（Sv值）被设置为较高。

在该步骤中，据以确定无抖动作用于数字照相机100的信息的可靠性低于据以基于传感器输出进行该确定操作的信息的可靠性，因此，图像拍摄条件能够被估计为数字照相机100不太可能固定在例如三脚架上。然而，通过图像分析确定无抖动作用于数字照相机100，因此图像拍摄条件能够被估计为摄影师使用手紧握数字照相机100（手持状态），尽管是手握但是摄影师握得相对稳定。

因此，特别地，基于预先设置的三条程序图线中的、设置与短于Tv3的曝光时间（第二曝光时间）相对应的快门速度（Tv2）的程序图线来确定曝光设置的快门速度（Tv值）。通过该操作，在诸如夜景图像拍摄的低亮度被摄体的图像拍摄中，由于为了将图像拍摄结果中包括的噪声保持较低而将感光度设置为中间值，例如1600，并且将快门速度（Tv值）设置为1/15秒，因此能够输出具有相对高质量的图像拍摄结果。

另一方面，如果在步骤S608中控制单元101基于根据运动向量而获得的抖动量确定摄影师使用手紧握数字照相机100，则在步骤S610中选择由图7中的实线表示的Tv1、Av1和Sv1。控制单元101针对在步骤S601中计算出的加权平均亮度信息Be确定曝光设置。

如图7所示，在所选择的程序图线中，在加权平均亮度信息Be大于-1的条件下，Tv、Av和Sv值分别类似于Tv2、Av2和Sv2变化。此外，在加权平均亮度信息Be为-1到-3的条件下，光圈值保持恒定在2.8，快门速度（Tv值）保持恒定在1/60秒，感光度在1600到6400之间变化。换言之，与Tv2和Sv2相比，对于Tv1和Sv1，快门速度（Tv值）被设置为较低，感光度（Sv值）被设置为较高。另一方面，Av2和Av1被设置为相同值。

在该步骤中，图像拍摄条件能够被估计为图像拍摄结果可能受到例如摄影师的照相机抖动的影响。因此，特别地，基于预先设置的三条程序图线中的、通过优先防止图像拍摄结果受到抖动的影响而设置与最小曝光时间（第三曝光时间）相对应的快门速度（Tv1）的程序图线来确定曝光设置的快门速度（Tv值）。请注意，设置相对高的感光度（Sv1）来补偿由于与此时确定的快门速度（Tv1）相关联的因素而引起的短曝光时间，即使抖动发生，也能够进行夜景图像拍摄。

针对上述步骤S606、S609和S610之间的差异，特别地在加权平均亮度信息Be较低（尤其是Be≤-1）的范围内确定程序图线如下：

·高快门速度（短曝光时间）Tv1≤Tv2<Tv3低快门速度（长曝光时间）

·小光圈值Av1=Av2<Av3大光圈值

·低感光度Sv3<Sv2<Sv1高感光度

在步骤S611中，控制单元101将针对加权平均亮度信息Be确定的曝光设置（快门速度Tv、光圈值Av和感光度Sv）的信息发送到信号处理单元102，将信息显示在显示单元104上，并完成该曝光设置确定处理。

通过以这种方式执行曝光设置确定处理，控制单元101能够确定与确定数字照相机100的抖动的有/无的方法相对应的曝光设置。

另一方面，如果控制单元101在步骤S502中确定LV显示状态，则在步骤S507中使图像传感器12输出拍摄图像。更具体地，控制单元101将控制信号输出到信号处理单元102，从而使图像传感器12在预定的累积时间间隔累积信号，并利用与预定感光度相对应的增益从图像传感器12读出模拟信号。信号处理单元102将A/D转换处理应用于所读出的模拟图像信号以生成数字图像信号（拍摄图像）。

在步骤S508中，控制单元101将拍摄图像划分为预定数量的区域，并且获取各区域的对数压缩系统中的被摄体亮度信息B。更具体来说，首先，控制单元101针对R、G和B各色将在步骤S502中获得的拍摄图像的各划分区域的信号值进行相加来计算R(i)、G(i)和B(i)。控制单元101使用等式（1）和（2）针对所获得的各区域的和信号值获取各区域的对数压缩系统中的被摄体亮度信息B(i)，如同步骤S505。

使用这种结构，在根据该实施例的图像拍摄处理中，使用在LV画面显示状态下由图像传感器12拍摄的图像信号以及在非LV画面显示状态下由测光传感器26拍摄的图像信号来生成被摄体亮度信息B(i)。即，用于在图像分析中确定上述曝光设置确定处理中数字照相机100的抖动的有/无的图像可以是从由图像传感器12和测光传感器26中的任一者拍摄的图像信号获得的被摄体亮度信息B(i)。

在步骤S509中，控制单元101针对步骤S508中获得的要拍摄的被摄体亮度信息B(i)执行曝光设置确定处理，并确定在根据图像拍摄指令的曝光控制中使用的、包括快门速度（Tv值）、光圈值和感光度的曝光设置。此外，控制单元101将所确定的光圈值的信息经由接触点28发送到可更换镜头200的镜头控制单元201。当镜头控制单元201接收到光圈值的信息时，使第三电机驱动单元204根据该信息驱动第三电机205，从而控制光阑31的开/关状态。

在步骤S510中，控制单元101在显示单元104上显示在步骤S507中获得的拍摄图像。更具体来说，控制单元101控制信号处理单元102以将显影处理应用于拍摄图像，将所获得的图像信息写入VRAM103，并将其显示在显示单元104上。请注意，针对从图像传感器12顺序输出的图像信号以预定的帧速率重复进行该步骤中的处理，从而使得显示单元104用作电子取景器。

在步骤S511中，控制单元101从在步骤S507中获得的拍摄图像获取表示聚焦状态的信号，并且基于该信息使可更换镜头200进行聚焦操作。更具体来说，控制单元101分析表示聚焦状态的信号，并将聚焦透镜驱动指令经由接触点28发送到可更换镜头200。当镜头控制单元201接收到聚焦透镜驱动指令时，根据该信息使第二电机驱动单元202驱动第二电机203来改变聚焦透镜的位置。请注意，如果表示聚焦状态的信号对应于对焦状态，则控制单元101将聚焦透镜驱动停止指令经由接触点28发送到可更换镜头200。

在步骤S512中，控制单元101确定是否发出了图像拍摄指令。更具体来说，控制单元101根据是否从操作输入单元108接收到表示用户发出了图像拍摄指令的控制信号来确定图像拍摄指令的有/无。如果控制单元101确定用户发出了图像拍摄指令，则使处理进行到到步骤S513；否则，使处理返回到步骤S501。

在步骤S513中，控制单元101根据LV显示状态/非LV显示状态使用步骤S506或S509中确定的曝光设置来执行图像拍摄序列，并使信号处理单元102将记录文件格式的编码处理应用于所获得的图像。控制单元101将所获得的图像数据以图像文件的格式记录在记录介质105上，并完成该图像拍摄处理。

如上所述，根据该实施例的图像拍摄装置能够根据抖动检测方法改变曝光设置。更具体来说，图像拍摄装置接收例如由检测抖动的传感器检测到的抖动信息，并基于抖动信息确定图像拍摄装置是被手紧握还是被固定在例如三脚架上（第一抖动确定）。此外，图像拍摄装置顺序获取在电荷累积型光电转换元件进行光电转换时输出的图像，并基于图像间的图像位移确定图像拍摄装置是被手紧握还是被固定在例如三脚架上（第二抖动确定）。图像拍摄装置在如下两种情况之间改变图像拍摄时的曝光设置，即，通过第一抖动确定确定抖动量落入预定范围的情况以及通过第二抖动确定确定抖动量未落入预定范围的情况。

通过该操作，由于根据抖动检测方法的可靠性进行曝光控制，所以能够根据图像拍摄装置的状态获得期望的高图像质量的图像拍摄结果。

虽然在该实施例中已经描述了不进行电子闪光图像拍摄的模式，但本发明也可以应用于进行电子闪光图像拍摄的模式。本发明可应用于如下情况，例如，在夜景的背景下拍摄人的场景中，当使用上述预设程序图线确定曝光设置并且被摄体亮度和其他因素满足预定条件时，进行电子闪光图像拍摄。

其他实施例

本发明的各方面还可以由读出并执行记录在存储设备上的程序来执行上述实施例的功能的系统或装置的计算机（或诸如CPU或MPU等的设备），来实现；以及通过利用由例如读出并执行记录在存储设备上的程序来执行上述实施例的功能的系统或装置的计算机来执行各步骤的方法，来实现。为此，例如经由网络或从充当存储设备的各种类型的记录介质（例如，计算机可读介质）将程序提供给计算机。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有的变形例、等同结构及功能。

Claims (18)

1.一种图像拍摄装置，该图像拍摄装置包括：

第一抖动确定单元，其用于接收由抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；

第二抖动确定单元，其用于基于根据图像之间的图像位移而获得的运动向量来确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及

曝光控制单元，其用于控制图像拍摄时的曝光，

其中，所述曝光控制单元在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

2.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的曝光时间设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

3.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的最大曝光时间设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

4.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的光圈值设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下大。

5.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的感光度设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下低。

6.根据权利要求1所述的图像拍摄装置，其中，在所述第一抖动确定单元未获得确定结果的情况下，或者在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量大于所述第一预定量的情况下，所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于所述第二预定量。

7.一种图像拍摄装置，该图像拍摄装置包括：

第一抖动确定单元，其用于接收由第一抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；

第二抖动确定单元，其用于接收由抖动检测精度低于所述第一抖动检测单元的抖动检测精度的第二抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及

曝光控制单元，其用于控制图像拍摄时的曝光，

其中，所述曝光控制单元在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

8.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的曝光时间设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

9.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的最大曝光时间设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

10.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的光圈值设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下大。

11.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中，所述曝光控制单元将图像拍摄时的感光度设置为，在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下低。

12.根据权利要求7所述的图像拍摄装置，其中，在所述第一抖动确定单元未获得确定结果的情况下，或者在所述第一抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量大于所述第一预定量的情况下，所述第二抖动确定单元确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于所述第二预定量。

13.一种图像拍摄装置的控制方法，所述控制方法包括：

第一抖动确定步骤，其用于接收由抖动检测单元检测到的抖动信息，并基于所述抖动信息确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第一预定量；

第二抖动确定步骤，其用于基于根据图像之间的图像位移而获得的运动向量来确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于第二预定量；以及

曝光控制步骤，其用于控制图像拍摄时的曝光，

其中，在所述曝光控制步骤中，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况与在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况之间，改变所述图像拍摄时的曝光。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述曝光控制步骤中，将图像拍摄时的曝光时间设置为，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

15.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述曝光控制步骤中，将图像拍摄时的最大曝光时间设置为，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下长。

16.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述曝光控制步骤中，将图像拍摄时的光圈值设置为，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下大。

17.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述曝光控制步骤中，将图像拍摄时的感光度设置为，在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第一预定量的情况下比在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量小于所述第二预定量的情况下低。

18.根据权利要求13所述的控制方法，其中，在所述第一抖动确定步骤中未获得确定结果的情况下，或者在所述第一抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量大于所述第一预定量的情况下，在所述第二抖动确定步骤中确定所述图像拍摄装置的抖动量是否小于所述第二预定量。

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