CN104038688A - 具备光学变焦机构的摄像装置和其视角修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备光学变焦机构的摄像装置和其视角修正方法。在无效行程控制动作中的情况下，将拍摄时的变焦透镜的位置与摄像图像建立对应地进行存储。图像处理部对应于目标位置(短焦端)的焦距以及与摄像图像建立了对应的变焦透镜的位置处的焦距，来修剪摄像图像的周围，将该修剪后的图像放大处理到通常的尺寸(在实时取景使用的尺寸或者修剪前的图像尺寸)。显示部对图像处理后的图像进行实时取景显示。

Description

具备光学变焦机构的摄像装置和其视角修正方法

技术领域

本申请涉及具备光学变焦机构的摄像装置、视角修正方法。

关于本申请，主张以2013年3月7日申请的日本专利申请特愿2013—045399为基础的优先权，并该基础申请的内容全部引入到本申请中。

背景技术

在搭载有光学变焦机构的数码相机中，在将变焦透镜的动作范围定义为短焦(WIDE)端至长焦(TELE)端时，若要使变焦透镜动作至短焦端或长焦端，则在两端或任意一方的端点处存在难以在不超出定义的动作范围的前提下停止的情况(无效行程，backlash)。此时，需要执行如下的无效行程控制动作：先较之于端点向短焦侧或者长焦侧过度地移动，再从所在之处返回至端点。

在向短焦侧过度地移动了的情况下，在该移动中，视角比本来的透镜广角端的视角更宽的影像将入射，变焦动作成为回跳(bounce)那样的运动。

若将此时曝光的图像直接输出到显示设备，则变焦动作的回跳也就这样被显示，或者还会在比短焦端更广角域中映入透镜周边的噪声或暗角等。为此，提出降低因无效行程控制动作所引起的变焦动作的回跳、以及广角域中的透镜周边的噪声或暗角等的映入的技术。

但是，在例如日本特开2004—023580号公报的技术中，由于无效行程时停止显示的更新，其间(1秒程度)实时取景图像会冻结，让用户产生不协调感。

另外，在日本特开平05—103243号公报的技术中，是用于无缝进行光学变焦和数字变焦的技术，虽然能消除无效行程引起的动作延迟，但不能降低无效行程控制动作引起的变焦动作的回跳、以及广角域中的透镜周边的噪声或暗角等的映入。

发明内容

本发明的第1观点所涉及的摄像装置是具备光学变焦机构的摄像装置，具备：摄像部；修正部，其在针对以所述光学变焦机构进行变焦动作时产生的无效行程的无效行程控制时，修正由所述摄像部摄像的图像的视角；以及显示部，其显示由所述修正部修正后的图像。

本发明的第2观点所涉及的视角修正方法是具备光学变焦机构的摄像装置所执行的视角修正方法，包含：在给定的定时对被摄体进行摄像的步骤；在针对以所述光学变焦机构进行变焦动作时产生的无效行程的无效行程控制时，修正所摄像的图像的视角的步骤；以及显示修正后的所述图像的步骤。

附图说明

以下的详细记述若配合以下的附图来考虑，则能进一步深入理解本申请。

图1是表示本发明的实施方式的数码相机的构成的框图。

图2是用于说明本实施方式的数码相机的动作(变焦动作)的流程图。

图3是用于说明本实施方式的数码相机的实时取景动作的流程图。

图4是用于说明本实施方式的数码相机的动作(变焦动作时、以及无效行程控制动作时的实时取景)的次序图。

图5是表示本实施方式的数码相机的无效行程控制动作时的显示例的示意图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

A.实施方式的构成

图1是表示本发明的实施方式的数码相机1的构成的框图。在图1中，数码相机1具备：摄像透镜2、光圈兼用快门4、CCD5、TG(TimingGenerator，定时发生器)6、单元电路7、图像处理部8、透镜驱动部10、CPUl3、DRAM14、内存15、闪速存储器16、显示部17、键输入部18、卡I／F19、以及存储卡20。

摄像透镜2包含变焦透镜2a、聚焦透镜2b，并连接着透镜驱动部10。透镜驱动部10由驱动变焦透镜2a的变焦透镜驱动部10a以及驱动聚焦透镜2b的聚焦透镜驱动部10b构成。变焦透镜驱动部10a由遵循来自CPU13的控制信号在光轴方向上驱动变焦透镜2a的变焦电动机、驱动变焦电动机的变焦电动机驱动器构成。另外，聚焦透镜驱动部10b由遵循来自CPU13控制信号在光轴方向上驱动聚焦透镜2b的聚焦电动机、驱动该聚焦电动机的聚焦电动机驱动器构成。

上述聚焦电动机以及变焦电动机(图示略)是步进电动机，根据从CPU13送来的控制信号来进行步进驱动，从而使变焦透镜2a、聚焦透镜2b在光轴上精密移动。另外，在上述聚焦电动机以及变焦电动机(图示略)、或变焦透镜2a、聚焦透镜2b的驱动机构中设置有检测变焦透镜2a、聚焦透镜2b的位置的检测机构(编码器等)，始终反馈变焦透镜2a、聚焦透镜2b的位置。

光圈兼用快门4包括未图示的驱动电路，通过驱动电路并遵循从CPU13送来的控制信号而动作。该光圈兼用快门4控制从变焦透镜2a以及聚焦透镜2b进入的光的量。CCD(摄像元件)5将经由变焦透镜2a、聚焦透镜2b、以及光圈兼用快门4而投影的被摄体的光变换成电信号，作为摄像信号输出给单元电路7。该CCD5遵循由TG6生成的给定频率的定时信号而被驱动。

单元电路7由对从CCD5输出的摄像信号进行相关双采样并保持的CDS(Correlated Double Sampling，相关双采样)电路、进行该采样后的摄像信号的自动增益调整的AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)电路、以及将该自动增益调整后的模拟的摄像信号变换为数字信号的A／D变换器构成。该单元电路7遵循由TG6生成的给定频率的定时信号而被驱动。CCD5的摄像信号经过单元电路7，作为数字信号被送往图像处理部8。

图像处理部8进行从单元电路7送来的图像数据的图像处理(像素内插处理、γ修正、亮度色差信号的生成、白平衡处理、曝光修正处理等)、图像数据的压缩、解压(例如JPEG格式、M—JPEG格式或MPEG格式的压缩、解压)的处理、摄像图像的修剪和摄像图像的数字变焦等的处理等。该图像处理部8遵循由TG6生成的给定频率的定时信号而被驱动。

CPU13是控制数码相机1的各部的单片机。特别在本实施方式中CPU13为了降低变焦操作时的无效行程控制动作引起的变焦动作的回跳、广角域中的透镜周边的噪声或暗角等的映入，控制由图像处理部8进行的广角端的摄像图像的修剪、以及修剪后的摄像图像的放大(数字变焦)、图像处理后的摄像图像向显示部17的显示(实时取景显示)等。

DRAM14作为临时存储由CCD5摄像后送来CPU13的图像数据的缓冲存储器而使用，并作为CPU13的工作内存而使用。上述CPU13进行控制，来对保存在DRAM14中的摄像图像施予上述的处理。内存15记录CPU13进行的数码相机1的各部的控制所需要的程序、以及各部的控制所需要的数据，CPU13遵循该程序来进行处理。闪速存储器16、存储卡20是保存由CCD5摄像的图像数据等的记录介质。

显示部17包含彩色液晶显示器和其驱动电路，在处于摄像待机状态时显示由CCD5摄像的摄像图像作为实时取景图像，在记录图像的再现时，显示从闪速存储器16、存储卡20读出并解压的记录图像。键输入部18包含快门开关、变焦开关、模式键、设置(SET)键、十字键等多个操作键，将与用户的键操作相应的操作信号输出给CPU13。在卡I／F19经由数码相机1本体的未图示的卡槽拆装自由地安装存储卡20。

B.实施方式的动作

接下来，说明上述的实施方式的动作。

图2是用于说明本实施方式的数码相机1的动作(变焦动作)的流程图。首先，CPU13判断是否已操作键输入部18的变焦开关(步骤S10)。然后，在未操作变焦开关的情况下(步骤S10的“否”)，结束该处理。另一方面，在已操作键输入部18的变焦开关的情况下(步骤S10的“是”)，CPU13判断是否是向短焦侧的操作(步骤S12)。然后，在是向短焦侧的操作的情况下(步骤S12的“是”)，CPU13对变焦透镜驱动部10a指示向短焦侧的移动、以及目标位置(在操作变焦开关的期间被更新)，使变焦透镜2a向短焦侧移动(步骤S14)。

接下来，CPU13根据所反馈的变焦透镜2a的位置来判断变焦透镜2a是否已越过短焦端(步骤S16)。然后，在未越过短焦端的情况下(步骤S16的“否”)，判断键输入部18的变焦开关所执行的变焦操作是否已停止(步骤S18)。然后，在变焦操作未停止的情况下(步骤S18的“否”)，返回至步骤S14，继续变焦透镜2a向短焦侧的移动。另一方面，在变焦操作已停止的情况下(步骤S18的“是”)，结束该处理。

另外，在变焦动作的过程中，在变焦透镜2a已越过短焦端的情况下(步骤S16的“是”)，CPU13进行用于使走过头的变焦透镜2a返回至目标位置的无效行程控制动作(步骤S20)。

如上述那样，在变焦透镜2a向短焦侧的移动中产生无效行程。即，变焦透镜2a即使到达短焦端(例如将在短焦端的焦距设为28mm)也不在短焦端停止，而是越过短焦端后再停止(将该位置称作最大短焦端，例如将在最大短焦端处的焦距设为25mm)。为此，变焦透镜2a的控制系统为了使变焦透镜2a从最大短焦端返回到短焦端，执行无效行程控制动作。另外，无效行程控制自身例如由变焦透镜驱动部10a在控制系统内进行处理。

另一方面，在是向长焦侧的操作的情况下(步骤S12的“否”)，CPU13对变焦透镜驱动部10a指示向长焦侧的移动、以及目标位置(在操作变焦开关期间被更新)，使变焦透镜2a向长焦侧移动(步骤S22)。接下来，CPU13根据所反馈的变焦透镜2a的位置来判断变焦透镜2a是否已到达长焦端(步骤S24)。

然后，在未到达长焦端的情况下(步骤S24的“否”)，判断键输入部18的变焦开关所执行的变焦操作是否已停止(步骤S26)。然后，在变焦操作未停止的情况下(步骤S26的“否”)，返回至步骤S22，继续变焦透镜2a向长焦侧的移动。另一方面，在已停止变焦操作的情况下(步骤S26的“是”)、或在变焦透镜2a已到达长焦端的情况下(步骤S24的“是”)，结束该处理。

图3是用于说明本实施方式的数码相机1的实时取景动作的流程图。首先，CPU13取得变焦透镜2a的位置(步骤S40)。接下来，判断变焦透镜2a的位置是否为短焦端以上、即是否未越过短焦端(步骤S42)。另外，也可以单纯基于来自透镜驱动系统的反馈来判断是否处于无效行程控制动作中。

然后，在变焦透镜2a的位置为短焦端以上(若以图4为例，则表现为变焦透镜2a处于大于等于28mm的位置)的情况下(步骤S42的“是”)，CPU13判断为并非处于无效行程控制动作中，将由CCD5取入的摄像图像直接转发给DRAM14(步骤S52)。接下来，CPU13判断实时取景是否已结束(步骤S54)。在此，所谓实时取景的结束相当于进行基于快门操作的拍摄操作、或调出菜单的操作等的情况。然后，在实时取景未结束的情况下(步骤S54的“否”)，返回至步骤S42，反复上述的处理。另一方面，在实时取景结束的情况下(步骤S54的“是”)，结束该处理并移转到给定的动作。

另一方面，在变焦透镜2a的位置已越过短焦端(若以图4为例，则表现为变焦透镜2a处于小于28mm的位置)的情况下(步骤S42的“否”)，由于处于无效行程控制动作中，因此CPU13将当前的变焦透镜2a的位置与由CCD5取入的摄像图像建立关联，将该摄像图像转发到DRAM14(步骤S44)。

接下来，CPU13读出保存在DRAM14中的摄像图像并提供给图像处理部8，基于目标位置(短焦端)的焦距(例如28mm)和变焦透镜2a的当前位置处的焦距(例如取25～28mm的值)来进行摄像图像的修剪和数字变焦处理(步骤S46)。另外，具体地，对应于目标位置(短焦端)的焦距和变焦透镜2a的当前位置处的焦距来修剪摄像图像的周围，并将该修剪后的图像放大处理至通常的尺寸(在实时取景中使用的尺寸或者修剪前的图像尺寸)。另外，在本实施方式中，将目标位置(短焦端)的焦距与变焦透镜2a的当前位置处的焦距的差分称作无效行程量。

接下来，CPU13在显示部17对进行了数字变焦处理的摄像图像进行实时取景显示(步骤S50)。接下来判断实时取景是否已结束(步骤S54)。然后，在实时取景未结束的情况下(步骤S54的“否”)，返回至步骤S42，反复上述的处理。另一方面，在实时取景结束的情况下(步骤S54的“是”)，移转到给定的动作。

另外，图4是用于说明本实施方式的数码相机1的动作(变焦动作时、以及无效行程控制动作时的实时取景)的次序图。在图4的上段示出变焦透镜2a的位置，用线段L表示从长焦端(例：70mm)移动到短焦端(例：28mm)、最大短焦端(例：25mm)的样子。在时刻tal位于长焦端的变焦透镜2a在时刻ta2到达短焦端，在时刻ta3到达最大短焦端。进而，在时刻ta4从最大短焦端向短焦端反方向地移动，在时刻ta5返回至短焦端。即，时刻ta2～ta5之间成为处于无效行程控制动作中。

线段L上的白圈表示CCD5的输出定时(摄像图像的取入定时)。实际为30fps等的间隔。将在时刻tal从CCD5取入的摄像图像设为f1、将接下来的摄像图像设为f2、…、f9、…。时刻tal～ta2是通常的变焦动作，不是无效行程控制动作，因此拍摄图像f1～f4在被直接保存到DRAM14后在显示部17中被实时取景显示。实际也可以由图像处理部8执行给定的缩小处理、间除处理、或颜色修正处理等。

接下来，时刻ta3～ta5是无效行程控制动作，因此其间从CCD5取入的拍摄图像f5、f6、f7与变焦透镜2a的当前位置建立关联后被转发到DRAM14。将这些DRAM14的拍摄图像f5、f6、f7在给定的定时转发到图像处理部8。图像处理部8在对应于目标位置(短焦端)的焦距以及与各摄像图像相关联的变焦透镜2a的当前位置处的焦距来对摄像图像f5、f6、f7进行了修剪后，数字变焦到在实时取景中使用的尺寸、或修剪前的图像尺寸。之后，在显示部17中对该图像进行实时取景显示。之后，在时刻ta5无效行程控制动作结束，因此这以后的摄像图像f8、f9、…在被直接保存至DRAM14后在显示部17中被实时取景显示。

图5是表示本实施方式的数码相机1的显示例的示意图。在图5的左侧示出因无效行程控制动作而产生的影像的回跳。变焦透镜从短焦端向最大短焦端移动，之后，在从最大短焦端返回短焦端的过程中，预览影像在一度变小(广角)后再度变大这样视角发生较大变化的回跳发生。

与此相对，如图5的右侧所述那样，若执行本发明的图像修正处理，则通过不仅对摄像图像的周围进行修剪，而且将修剪后的摄像图像数字变焦(放大)到通常的尺寸(实时取景尺寸)，从而即使在无效行程控制动作中视角也几乎不发生变化。由此可知能降低回跳。另外，可知还能使在最大短焦端产生的暗角的映入消失。另外，在本实施方式的修正处理中，由于使用实际的摄像图像，因此被摄体也不会冻结，不会有不协调感。

根据上述的实施方式，由于对应于短焦端的焦距和透镜的当前位置处的焦距来修剪摄像图像的周围，因此能降低广角域中透镜周边的噪声或暗角等的映入。另外，由于将修剪后的图像放大处理到通常的尺寸(在实时取景中使用的尺寸)，因此无效行程控制动作中的实时取景图像的视角变得恒定，能降低变焦动作的回跳。另外，由于实时取景图像不是静止图像，因此也不会临时冻结，能显示没有不协调感的非常自然的变焦图像。

另外，在上述的实施方式中，说明了在短焦端的无效行程控制动作，但在从长焦端侧向短焦端的中途产生的无效行程控制动作中，上述实施方式的图像处理也是有效的。

另外，在上述的实施方式中，在无效行程控制动作中对应于短焦端的焦距和透镜的当前位置处的焦距来修剪摄像图像的周围，将该修剪后的摄像图像数字变焦到修剪前的尺寸，但也可以在对应于短焦端的焦距和透镜的当前位置处的焦距进行数字变焦后修剪到原始的摄像图像尺寸。

另外，在上述的实施方式中，根据短焦端的焦距和透镜的当前位置处的焦距来算出图像处理所需要的参数，但并不限于此，由于短焦端的焦距是固定的，因此也可以将透镜的当前位置、以及预先算出的图像处理所需要的参数建立对应并表格化，通过参照该表格来取得图像处理所需要的参数。

以上说明了本发明的几个实施方式，但本发明并不限定于此，本发明包含在权利要求的范围内记载的发明和与其等同的范围的构成。

Claims (7)

1.一种摄像装置，具备光学变焦机构，该摄像装置具备：

摄像部；

修正部，其在针对以所述光学变焦机构进行变焦动作时产生的无效行程的无效行程控制时，修正由所述摄像部摄像的图像的视角；以及

显示部，其显示由所述修正部修正后的图像。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述摄像装置还具备：

检测部，其检测所述光学变焦机构所具有的变焦透镜的无效行程量，

所述修正部基于由所述检测部检测出的无效行程量来对由所述摄像部摄像的图像的视角进行修正，以使该图像的视角成为给定的视角。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

所述检测部基于所述变焦透镜的当前位置以及要使所述变焦透镜到达的目标位置，来检测无效行程量。

4.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

所述检测部基于所述光学变焦机构所具有的变焦透镜的当前位置处的焦距以及要使所述变焦透镜到达的目标位置处的焦距，来检测无效行程量。

5.根据权利要求2所述的摄像装置，其中，

所述修正部基于所述无效行程量来修剪所述摄像的图像的周围，并将该修剪后的图像数字变焦到修剪前的尺寸。

6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述无效行程是在所述光学变焦机构所具有的变焦透镜的短焦端产生的无效行程。

7.一种具备光学变焦机构的摄像装置所执行的视角修正方法，包含：

在给定的定时对被摄体进行摄像的步骤；

在针对以所述光学变焦机构进行变焦动作时产生的无效行程的无效行程控制时，修正所摄像的图像的视角的步骤；以及

显示修正后的所述图像的步骤。