CN105939454A - 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。在摄像设备(100)中，控制器(132)在摄像设备的运动跟随被摄体的运动的情况下，通过使用从用以检测摄像设备的运动的第一检测器(107)获得的第一运动信息和从用以检测被摄体的运动的第二检测器(135)获得的第二运动信息，来控制光学元件(104)。计算部通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与曝光时间期间的被摄体的运动有关的预测信息。控制器在曝光时间期间，使用预测信息来控制光学元件。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及减少所谓的“跟随拍摄(follow shot)”中的图像模糊的技术。

背景技术

使得能够表现运动中的被摄体的速度感的跟随拍摄是通过使摄像设备(照相机)平摇以跟随被摄体的运动来获取被摄体静止且背景流动的所拍摄图像的摄影技术。在这种跟随拍摄中，比被摄体的运动速度相比更快或更慢的平摇速度会产生包括模糊的被摄体图像的所拍摄图像。

日本特开平4-163535公开了如下的照相机，其中该照相机基于在摄像之前计算出的被摄体相对于照相机的角速度和从角速度传感器获得的摄像(曝光)期间的照相机的角速度，通过在摄像期间使光学系统或图像传感器的一部分移动来对这种被摄体图像模糊进行校正。该照相机通过使用来自角速度传感器的输出和被摄体图像在摄像面上的位移量来计算相对于照相机的角速度(以下称为“相对被摄体角速度”)；该位移量是根据在时间上连续的所拍摄图像所检测到的。

日本特开平4-163535所公开的照相机以在对图像模糊进行校正的摄像期间均一地维持相对被摄体角速度为前提。然而，即使运动中的被摄体(例如，列车)处于匀速直线运动，从位于与被摄体的运动方向垂直的方向上的照相机所测量到的相对被摄体角速度也发生变化(加速或减速)。在这种情况下，在相对被摄体角速度的测量时刻和实际摄像的时刻存在时滞的情况下，无视时滞期间的相对被摄体角速度的变化会使得不能充分地校正摄像期间的图像模糊。

发明内容

本发明提供即使在从照相机检测到的被摄体速度改变的情况下、也能够进行被摄体图像模糊减少的良好跟随拍摄的摄像设备。

本发明提供以下作为其一个方面：一种摄像设备，用于对被摄体进行摄像，所述摄像设备包括：控制器，用于在所述摄像设备的运动跟随所述被摄体的运动的情况下，通过使用从用于检测所述摄像设备的运动的第一检测器获得的第一运动信息以及从用于检测所述被摄体的运动的第二检测器获得的第二运动信息，来控制光学元件；以及计算部，用于通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与所述曝光时间期间的所述被摄体的运动有关的预测信息，其特征在于，所述控制器被配置为在所述曝光时间期间使用所述预测信息来控制所述光学元件。

本发明提供以下作为其另一方面：一种摄像设备，用于对被摄体进行摄像，所述摄像设备包括：控制器，用于在所述摄像设备的运动跟随所述被摄体的运动的情况下，通过使用从用于检测所述摄像设备的运动的第一检测器获得的第一运动信息以及从用于检测所述被摄体的运动的第二检测器获得的第二运动信息，来控制光学元件；以及计算部，用于通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与所述曝光时间期间的所述被摄体的运动有关的预测信息，其中，所述控制器被配置为在所述曝光时间期间，使用所述预测信息和在所述曝光时间期间所获得的所述第一运动信息来控制所述光学元件。

本发明提供以下作为其另一方面：一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备用于对被摄体进行摄像，所述控制方法包括以下步骤：在所述摄像设备的运动跟随所述被摄体的运动的情况下，通过使用从用于检测所述摄像设备的运动的第一检测器获得的第一运动信息和从用于检测所述被摄体的运动的第二检测器获得的第二运动信息，来控制光学元件；以及通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与所述曝光时间期间的所述被摄体的运动有关的预测信息，其特征在于，所述控制方法在所述曝光时间期间通过使用所述预测信息来控制所述光学元件。

本发明提供以下作为其又一方面的计算机程序或存储用于控制摄像设备中的上述光学元件的控制程序的非瞬态计算机可读存储介质。

通过以下参考附图所述的实施例，本发明的其它方面将变得明显。

附图说明

图1是示出作为本发明的实施例1的照相机中的角速度设置处理的流程图。

图2是示出实施例1的照相机中的跟随拍摄辅助处理的流程图。

图3是示出实施例1的照相机的结构的框图。

图4是示出实施例1的照相机中的图像稳定系统的结构的框图。

图5是示出实施例1的照相机中的平摇控制的流程图。

图6是示出实施例1的照相机中的跟随拍摄辅助模式下的移位驱动控制系统的结构的框图。

图7示出实施例1的照相机中的平摇判断阈值。

图8是示出实施例1中的相对被摄体角速度及其变化(角加速度)的图。

图9示出实施例1中的相对被摄体角速度。

图10示出实施例1中的特异点。

图11示出实施例1中的0°特异点的判断。

图12是示出本发明的实施例2的照相机中的角速度设置处理的流程图。

图13A～13D各自示出实施例2中的两个点之间的距离和这两个点之间的角度。

图14是示出实施例3的照相机中的跟随拍摄辅助处理的流程图。

图15是示出作为本发明的实施例4的镜头可更换型照相机系统的结构的框图。

图16是示出实施例4的可更换镜头中的跟随拍摄辅助控制系统的结构的框图。

图17是示出实施例4中的照相机侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

图18是示出实施例4中的镜头侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

图19是示出作为本发明的实施例5的镜头可更换型照相机系统中的照相机侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

图20是示出实施例5中的可更换镜头侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

图21是示出实施例5的变形例中的照相机侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

图22是示出实施例5的变形例中的镜头侧跟随拍摄辅助处理的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图来说明本发明的典型实施例。

实施例1

图3示出作为用作本发明的第一实施例(实施例1)的摄像设备的镜头可更换型照相机(以下简称为“照相机”)100的结构。

照相机100配备有作为使来自被摄体的光形成光学图像(被摄体图像)的摄像光学系统的摄像镜头单元101。摄像镜头单元101包括主透镜系统102、在摄像镜头单元101的光轴延伸的光轴方向上可移动以改变摄像镜头单元101的焦距的变焦透镜103、以及在光轴方向上可移动以进行调焦的调焦透镜(未示出)。摄像镜头单元101还包括作为构成摄像镜头单元101的一部分的光学元件的移位透镜104。

移位透镜104是在与光轴垂直的方向(以下统称为“移位方向”)上可移动(或可移位)以进行跟随拍摄辅助的移位元件。在用以在用户通过使照相机100平摇来改变照相机100的方向的同时对运动中的被摄体的被摄体图像进行拍摄的跟随拍摄中进行该跟随拍摄辅助，以减少被摄体图像的模糊。移位透镜104还具有图像稳定功能，其中该图像稳定功能用以通过使移位透镜104在与光轴垂直的方向上移位，来光学地校正由于用户的手抖动所引起的照相机100的抖动(以下将抖动称为“照相机抖动”)而产生的被摄体图像的模糊。

照相机100配备有变焦编码器105、移位位置传感器106、角速度传感器107、角速度放大器108、照相机控制微计算机130、移位驱动器109和移位位置放大器110。

变焦编码器105检测变焦透镜103在光轴方向上的位置。移位位置传感器106检测移位透镜104在移位方向上的位置。作为第一检测器的角速度传感器107检测作为照相机100在与光轴垂直的方向(俯仰方向和横摆方向)上的运动速度的角速度(角速度信息)。角速度放大器108放大来自角速度传感器107的输出。

照相机控制微计算机(以下简称为“照相机微计算机”)130控制照相机100整体的操作。移位驱动器109包括诸如音圈马达等的移位致动器及其驱动器电路，并且通过驱动该移位致动器来使移位透镜104移位。移位位置放大器110放大来自移位位置传感器106的输出。

照相机100还配备有快门111、图像传感器112、模拟信号处理电路113、照相机信号处理电路114、时序发生器115、操作开关116、快门马达117和快门驱动器118。

图像传感器112包括诸如CMOS传感器或CCD传感器等的光电转换元件，并且对摄像镜头单元101所形成的被摄体图像进行光电转换以输出模拟电信号。快门111控制图像传感器112的曝光时间(换句话说，曝光的时间长度)。

模拟信号处理电路(AFE)113放大从图像传感器112输出的模拟信号，并且将放大后的模拟信号转换成作为数字信号的摄像信号以将该摄像信号输出至照相机信号处理电路114。

照相机信号处理电路114通过对摄像信号进行各种图像处理来产生视频信号(所拍摄视频图像)。将所拍摄视频(或从该所拍摄视频中所提取的所拍摄静止图像)记录至可拆卸地安装至照相机100的存储卡119或者显示在包括诸如液晶面板等的显示元件的监视器(以下称为“LCD”)120上。

时序发生器115设置图像传感器112和模拟信号处理电路113的操作时刻。

操作开关116包括诸如电源开关、释放开关和模式选择开关等的各种开关以及拨盘。本实施例中的照相机100通过模式选择开关的操作在跟随拍摄辅助模式和正常摄像模式之间可切换。快门马达117由快门驱动器118驱动以使快门111进行充电操作(闭合操作)。

照相机信号处理电路114包括作为第二检测器的运动矢量检测器135，其中该运动矢量检测器135从构成所拍摄视频图像的帧图像中检测运动矢量。

照相机微计算机130还包括图像稳定控制器131、跟随拍摄控制器132、快门控制器133和被摄体角速度计算部134。被摄体角速度计算部134与计算部相对应，并且跟随拍摄控制器132与控制器相对应。

图像稳定控制器131进行用以控制移位透镜104的移位驱动以校正(减少)被摄体图像的模糊、换句话说由于照相机抖动所引起的图像模糊的图像模糊校正控制(图像稳定控制)。

跟随拍摄控制器132控制移位透镜104的移位驱动以进行跟随拍摄辅助。

快门控制器133经由快门驱动器118停止释放电磁磁体(未示出)的通电以使快门111从其充电状态起进行打开操作，并且控制快门马达117以使快门111进行充电操作。

被摄体角速度计算部134计算作为所测量到的被摄体(主被摄体)相对于照相机100的角速度的相对被摄体角速度。主被摄体表示摄像对象。照相机微计算机130进行调焦透镜控制和光圈控制等。

响应于操作开关116中的电源开关的用以接通照相机100的电源的ON(接通)操作，照相机微计算机130开始向照相机100中的上述各部件的供电并且进行所需的初始设置。

在不是跟随拍摄辅助模式的正常摄像模式中，角速度传感器107检测照相机抖动，并且图像稳定控制器131基于该检测结果来使移位透镜104移位以校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。

图4示出照相机100的图像稳定系统的结构。在图4中，利用与图3中的附图标记相同的附图标记来表示与图3中的组件共通的组件，并且省略了针对这些组件的说明。尽管实际的图像稳定系统具有使移位透镜104在两个方向(俯仰方向和横摆方向)上移位的两个系统，但由于这些系统的结构彼此相同，因此图4示出这两个系统其中之一。

角速度A/D转换器401将从角速度传感器107(角速度放大器108)输出的角速度信号(模拟信号)转换成作为数字信号的角速度数据以将该角速度数据输出至滤波器计算部402。以与照相机抖动的频率相对应的约1～10kHz的频率对角速度数据进行采样。

包括高通滤波器(HPF)的滤波器计算部402去除角速度数据中所包含的偏移成分，并且响应于来自以下所述的平摇控制器407的指示来改变HPF的截止频率。第一积分器403将角速度数据转换成角位移数据，以产生作为移位透镜104的目标移位位置的目标位置数据。

移位位置A/D转换器406将从移位位置传感器106(移位位置放大器110)输出的移位位置信号(模拟信号)转换成作为数字信号的移位位置数据。第一加法器404从移位透镜104的目标位置数据中减去移位位置数据(当前移位位置数据)以计算移位透镜104的驱动量数据。

PWM输出部405将所计算出的驱动量数据输出至移位驱动器109。移位驱动器109基于该驱动量数据来驱动移位致动器以使移位透镜104移位至目标移位位置。

平摇控制器407根据从角速度传感器107(角速度A/D转换器401)获得的角速度数据来判断是否正进行照相机100的平摇。如果判断为正进行照相机100的平摇，则平摇控制器407改变滤波器计算部(HPF)402的截止频率并且调整第一积分器403的输出。

图5示出平摇控制器407所进行的平摇控制的示例。平摇控制器407(即，照相机微计算机130)根据作为计算机程序的平摇控制程序来进行该平摇控制。

在步骤S501中，平摇控制器407判断从角速度A/D转换器401获取到的角速度数据的平均值是否大于预定值a。该平均值(以下称为“角速度平均值”)是进行了预定次数的采样后的角速度数据的平均值。如果角速度平均值等于或低于预定值a，则平摇控制器407判断为没有正进行平摇并且进入步骤S507。另一方面，在角速度平均值大于预定值a的情况下，平摇控制器407进入步骤S502以判断角速度平均值是否大于预定值b(>a)。如果角速度平均值等于或低于预定值b，则平摇控制器407判断为正进行低速平摇并且进入步骤S506。如果角速度平均值大于预定值b，则平摇控制器407判断为正进行高速平摇并且进入步骤S503。

在步骤S503中，平摇控制器407将滤波器计算部(HPF)402的截止频率设置为最大值。接着，在步骤S504中，平摇控制器407关闭图像稳定控制(即，变为非工作状态)。在正进行高速平摇时关闭图像稳定控制的原因是：通过将高速平摇视为大的照相机抖动来使移位透镜104移位，这会使得在移位透镜104到达其移位端时使所拍摄图像明显移动，这样给用户带来不适感。其另一原因是：高速平摇使所拍摄图像大幅移动，因此由于照相机抖动所引起的图像模糊给用户带来的不适感较少。此外，在将HPF的截止频率设置为最大值之后逐渐停止移位透镜104的移位，这使得能够防止响应于图像稳定控制的关闭而突然出现由于照相机抖动所引起的图像模糊，并防止由此给用户带来不适感。

关闭了图像稳定控制的平摇控制器407在步骤S505中将第一积分器403的输出从当前角位移数据逐渐改变为初始位置数据。第一积分器403的输出的该逐渐变化使移位透镜104逐渐返回至移位透镜104的光轴与摄像镜头单元101的光轴一致的初始位置。

判断为正进行低速平摇的平摇控制器407在步骤S506中根据角速度数据来设置滤波器计算部(HPF)402的截止频率。这是因为在低速平摇期间由于照相机抖动所引起的图像模糊有可能明显，并且需要校正这种图像模糊。截止频率被设置成可以在平摇期间防止所拍摄图像的不自然变化的同时校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。然后，在步骤S508中，平摇控制器407开启图像稳定控制(即，变为工作状态)。

判断为角速度平均值等于或低于预定值a(即，没有正进行平摇)并由此进入步骤S507的平摇控制器407将滤波器计算部(HPF)402的截止频率设置为正常值。然后，平摇控制器407进入步骤S508以开启图像稳定控制。

图7示出平摇期间横摆方向上的角速度数据与预定值a和b之间的关系。图7中的附图标记701表示采样后的角速度数据。角速度数据在进行照相机100的右方向平摇时具有正(+)值，并且在进行照相机100的左方向平摇时具有负(-)值。在图7中，检测到右方向的高速(陡峭)平摇、右方向的低速平摇和左方向的低速平摇。

如图7所示，在平摇期间角速度数据大大偏离其初始值(0)。用于对该角速度数据进行积分以计算移位透镜104的目标位置数据的第一积分器403的输出由于DC状的偏移成分而极大增加，这样使得移位透镜104不可控制。因此，在检测到平摇的情况下，需要将HPF的截止频率设置得高以截除该偏移成分。

特别地，在正进行高速平摇的情况下，有可能出现这种不可控制状态，由此有必要将HPF的截止频率设置得高以防止第一积分器403的输出增加。

上述的平摇控制使得即使在平摇期间也能够产生给用户带来的不适感较少的所拍摄图像。

在图3中，响应于通过对操作开关116中的模式选择开关进行操作而设置了跟随拍摄辅助模式，照相机信号处理电路114中的运动矢量检测器135从连续的帧图像中检测被摄体图像的运动矢量。将所检测到的运动矢量输入至照相机微计算机130内的跟随拍摄控制器132。与此同时，跟随拍摄控制器132从角速度传感器107(角速度放大器108)接收到角速度信号(第一运动信息)。

跟随拍摄期间从运动矢量检测器135输出的运动矢量包括作为拍摄对象图像的主被摄体图像的运动矢量和在主被摄体图像的后方流动的背景图像的运动矢量。这些运动矢量中示出比其它运动矢量所示的运动量更小的运动量的运动矢量是主被摄体图像的运动矢量。主被摄体图像的该运动矢量(第二运动信息)示出一个帧时间段内在摄像面上即在图像传感器112上主被摄体图像的位移(运动)。

另一方面，从角速度传感器107输出的角速度数据与照相机100的平摇速度(跟随拍摄速度)相对应。计算该角速度数据与根据一个帧时间段内主被摄体图像在摄像面上的位移量和摄像镜头单元101的焦距所计算出的角速度之间的差，这提供了主被摄体相对于照相机100的角速度(即，相对被摄体角速度)。

被摄体角速度计算部134在生成帧图像的各时刻、即按帧周期来计算(获取)相对被摄体角速度。被摄体角速度计算部134将与所计算出的相对被摄体角速度和计算出该相对被摄体角速度的计算时刻(获取时刻)的组有关的信息发送至跟随拍摄控制器132。

图6示出以跟随拍摄辅助模式进行移位透镜104的移位驱动控制的移位驱动控制系统的结构。在图6中，利用与图3和4中的附图标记相同的附图标记来表示与图3和4中的组件相同的组件，并且省略了针对这些组件的说明。

跟随拍摄控制器132包括照相机信息获取部601、角速度数据输出部602、被摄体角速度设置部603、第二加法器604、第二积分器605和设置改变部606。

照相机信息获取部601从操作开关116获取示出通过对模式选择开关进行操作来设置跟随拍摄辅助模式的跟随拍摄设置信息以及示出通过对释放开关进行操作而指示了摄像的释放信息。角速度数据输出部602按预定时刻对角速度数据进行采样并且将采样后的数据输出至被摄体角速度计算部134。

被摄体角速度设置部603在记录所用的摄像之前(即，在图像传感器112的用于记录所拍摄到的静止图像的曝光之前)获取与被摄体角速度计算部134所计算出的相对被摄体角速度及其计算时刻的组(多个组)有关的信息。被摄体角速度设置部603保持(累积)所获取到的信息作为角速度历史。在以下说明中，曝光表示记录所用的摄像。被摄体角速度设置部603使用曝光之前的角速度历史通过计算等来获取相对于照相机100的相对被摄体角速度作为曝光时间期间的预测被摄体角速度(预测信息)。以下将曝光之前的被摄体角速度计算部134所计算出的相对被摄体角速度称为“曝光前相对被摄体角速度”，以下将曝光之前的角速度历史称为“曝光前角速度历史”，并且将曝光时间期间的相对被摄体角速度称为“曝光中相对被摄体角速度”。被摄体角速度设置部603将所获取到的曝光中相对被摄体角速度设置为在跟随拍摄辅助中对曝光时间期间的移位透镜104的移位驱动进行控制所要使用的相对被摄体角速度。

第二加法器604计算来自角速度传感器107的角速度数据和被摄体角速度设置部603所设置的曝光中相对被摄体角速度之间的差。第二积分器605仅在曝光时间期间进行积分操作。设置改变部606响应于从照相机信息获取部601获取到跟随拍摄设置信息这一通知来改变平摇控制器407的设置。响应于通过对操作开关116中的模式选择开关进行操作而设置了跟随拍摄辅助模式，照相机信息获取部601将跟随拍摄设置信息通知至设置改变部606。设置改变部606响应于通知了跟随拍摄设置信息来改变平摇控制器407中的预定值a和b，使得不会对用户所进行的高速平摇进行限制。

此外，第二加法器604计算来自角速度传感器107的角速度数据和来自被摄体角速度设置部603的曝光中相对被摄体角速度之间的差，并且将该差发送至第二积分器605。

第二积分器605响应于来自照相机信息获取部601的释放信息而在曝光时间期间开始上述差的积分操作并且输出其结果。第二积分器605在除曝光时间以外的时间输出移位透镜104位于其初始位置的值。在曝光时间结束时移位透镜104从其当前位置到初始位置的短时间的移位是不存在问题的。也就是说，紧挨在曝光时间结束之后读出来自图像传感器112的模拟信号，因此LCD 120没有显示所拍摄图像，使得由于移位透镜104的移位所引起的所拍摄图像的运动不会成为问题。

利用第一加法器40将第二积分器605的输出与第一积分器403的输出相加。然后，从相加结果中减去来自移位位置传感器106(移位位置A/D转换器406)的移位透镜104的移位位置数据，由此计算移位透镜104的驱动量数据。

在跟随拍摄辅助模式中，在用户实际进行高速平摇的情况下，平摇控制器407立即开始平摇控制并且如图5的步骤S504所述关闭图像稳定控制。经过了平摇控制的移位透镜104校正了被摄体图像在摄像面上的位移量；该位移量与照相机100的平摇的角速度和作为主被摄体(以下简称为“被摄体”)相对于照相机100的角速度的相对被摄体角速度之间的差相对应。通过该平摇控制，曝光时间期间的照相机100的平摇速度和被摄体的运动速度之间的导致不成功的跟随拍摄的差通过移位透镜104的移位驱动而被抵消，这样得到成功的跟随拍摄。

被摄体角速度设置部603在通过使用曝光之前从被摄体角速度计算部134所获得并累积的曝光前角速度历史来设置曝光中相对被摄体角速度的情况下，考虑到释放时滞和曝光时间。

例如，在照相机100位于与被摄体的运动方向垂直的方向上的状态下、针对处于匀速直线运动的被摄体进行跟随拍摄的情况下，从照相机100测量到的角速度连续地改变。由于该原因，所测量到的被摄体的角速度和曝光时间期间的实际角速度没有变得彼此相等。因此，不考虑角速度的该变化(即，角加速度)会使得无法通过移位透镜104的移位驱动来实现充分的校正。

图8示出如图9所示的处于匀速直线运动的被摄体(列车)的角速度ω的变化。该角速度ω是从位于与被摄体的运动方向垂直的方向上的照相机100测量到的。在图9中，被摄体处于以速度v的从右向左的匀速直线运动。点(以下称为“原点”)A示出在处于匀速直线运动的被摄体的运动轨迹上从照相机100到被摄体的距离变为最短的位置。L表示从照相机100到原点A的距离(即，从照相机100到运动轨迹的最短距离)。另外，θ表示由从照相机100向被摄体的方向(即，照相机100的方向)相对于从照相机100向原点A的方向(换句话说，相对于与被摄体的运动方向垂直的方向)所形成的角度。以下将角度θ称为“平摇角度”。平摇角度θ在与原点A相比的右侧上具有正(+)值，并且在与原点A相比的左侧上具有负(-)值。

在图8中，横轴示出在图9中的被摄体位于原点A的情况下变为0的平摇角度θ，并且中央的纵轴示出被摄体的角速度ω。实线示出角速度ω的变化。此外，右侧的纵轴示出角加速度α，并且虚线的图示出角加速度α的变化。

这里，角加速度α的变化是依赖于相对于照相机100的位置的被摄体的位置的被摄体的角加速度的变化。图8示出在从照相机100到原点A的最短距离是20m并且被摄体以60km/h的速度处于匀速直线运动的情况下的角速度ω和角加速度α的示例。

在图8中，在被摄体通过原点A(θ＝0°)的情况下，角速度ω变为最大并且角加速度α变为0。在被摄体通过θ＝+30°的位置的情况下，角加速度α变为最大。在被摄体通过θ＝-30°的位置的情况下，角加速度α变为最小。平摇角度θ与角速度ω和角加速度α之间的该关系不依赖于上述的最短距离以及被摄体的运动速度。

图2是示出照相机微计算机130在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。照相机微计算机130根据作为计算机程序的跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。用户进行照相机100的平摇以跟随运动被摄体。

在步骤S201中，照相机微计算机130判断是否进行了释放开关的半按下操作(SW1ON(SW1接通))。在进行了SW1ON的情况下，照相机微计算机130进入步骤S202以使时间测量计数器递增，然后进入步骤S204。如果没有进行SW1ON，则照相机微计算机130进入步骤S203以重置时间测量计数器，然后返回至步骤S201。

在步骤S204中，照相机微计算机130确认被摄体角速度计算部134是否已计算出曝光前相对被摄体角速度(在图2中简写为“曝光前的被摄体角速度”)。在已计算出曝光前相对被摄体角速度的情况下，照相机微计算机130进入步骤S205以确认时间测量计数器是否已达到预定时间T。如果尚未计算出曝光前相对被摄体角速度、或者尽管已计算出曝光前相对被摄体角速度但时间测量计数器达到了预定时间T(即，在进行SW1ON的时间长于预定时间T)，则照相机微计算机130进入步骤S206。

在步骤S206中，照相机微计算机130使被摄体角速度计算部134计算曝光前相对被摄体角速度。作为第一处理的该处理使被摄体角速度计算部134在响应于以下所述的SW2ON而开始的曝光之前计算相对被摄体角速度，并且使被摄体角速度设置部603获取曝光前角速度历史。

在时间测量计数器达到了预定时间段T时重新计算曝光前相对被摄体角速度的原因是考虑到被摄体速度在预定时间段T内改变的可能性。将被摄体角速度计算部134所计算出的曝光前相对被摄体角速度在其各次计算时发送至跟随拍摄控制器132中的被摄体角速度设置部603。如果在步骤S205中时间测量计数器尚未达到预定时间段T，则照相机微计算机130进入步骤S208。

在步骤S206之后的步骤S207中，照相机微计算机130使被摄体角速度设置部603设置曝光中的相对被摄体角速度(在图2中简写为“曝光中被摄体角速度”)。以下将详细说明作为第二处理的该处理(角速度设置处理)。然后，照相机微计算机130进入步骤S208。

在步骤S208中，照相机微计算机130判断是否进行了释放开关的全按下操作(SW2ON)。如果没有进行SW2ON，则照相机微计算机130返回至步骤S201。另一方面，如果进行了SW2ON，则照相机微计算机130进入步骤S209，以通过快门控制器133使快门111打开来开始曝光。

此外，在步骤S210中，照相机微计算机130使跟随拍摄控制器132根据步骤S207中所设置的曝光中相对被摄体角速度来控制移位透镜104的移位驱动，由此进行用以校正被摄体图像在摄像面上的位移量的跟随拍摄辅助。在移位驱动的该控制时，如果在图5的步骤S502中判断为正进行高速平摇，则照相机微计算机130进行移位透镜104的移位驱动以经由图像稳定控制器131校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。

接着，在步骤S211中，照相机微计算机130判断曝光是否完成。如果曝光完成，则照相机微计算机130进入步骤S212。如果曝光尚未完成，则照相机微计算机130返回至步骤S210。

在步骤S212中，照相机微计算机130再次判断是否进行了SW2ON。如果进行了SW2ON，则照相机微计算机130返回至步骤S209以进行下次曝光(即，进行连拍中的下一图像的摄像)。另一方面，如果没有进行SW2ON，则照相机微计算机130返回至步骤S201。

图1是示出图2的步骤S207中被摄体角速度设置部603所进行的角速度设置处理的流程图。被摄体角速度设置部603(即，照相机微计算机130)根据跟随拍摄辅助控制程序的一部分来执行该处理。

在步骤S101中，接收到来自照相机微计算机130的用于设置曝光中相对被摄体角速度的指示的被摄体角速度设置部603读出被摄体角速度设置部603先前从被摄体角速度计算部134获取到并且累积的曝光前角速度历史。

然后，在步骤S102中，被摄体角速度设置部603从所读出的曝光前角速度历史中所包含的曝光前相对被摄体角速度和计算时刻的多个组中检测角速度的特异点。在图8中，在平摇角度θ是0°、+30°和-30°的角速度的三个特异点处，生成作为该角速度的时间变化率的角加速度的三个类型的特定变化。

被摄体角速度设置部603通过将曝光前角速度历史中相互邻接的两个计算时刻处的相对被摄体角速度的差除以相互邻接的这两个计算时刻之间的时间间隔来计算角加速度(角加速度信息)。被摄体角速度设置部603针对相互邻接的两个计算时刻的多个组进行该角加速度计算以计算角加速度的时间变化。然后，被摄体角速度设置部603进行用以在从时间上改变的角加速度中检测正的极大值(即，θ＝+30°处的从增加向减少的变化)和负的极大值(即，θ＝-30°处的从减少增加向增加的变化)的处理。被摄体角速度设置部603还在角加速度中检测正负之间的变化(即，θ＝0°处的从正负其中之一向另一个的变化)。

在步骤S103中，被摄体角速度设置部603判断通过上述的特异点检测处理所检测到的特异点的数量是否是两个以上。也就是说，被摄体角速度设置部603判断是否检测到与平摇角度θ＝0°、+30°和-30°中的“0°、+30°和-30°”、“+30°和0°”或“0°和-30°”相对应的特异点。如果检测到两个或更多个特异点，则被摄体角速度设置部603进入步骤S104，否则进入步骤S105。

在步骤S104中，被摄体角速度设置部603通过使用以下的表达式(1)来计算(设置)曝光中相对被摄体角速度ω。

$\mathrm{\ω}=\frac{\sqrt{3}{t}_{30}}{3t_{30}^2+{(t_c+t_{lag})}^2}---\left(1\right)$

在表达式(1)中，t₃₀表示被摄体从与平摇角度θ＝+30°和-30°中的检测到特异点的平摇角度相对应的位置移动至与平摇角度θ＝0°相对应的位置所需的时间长度。此外，t_c表示从被摄体通过与平摇角度θ＝0°相对应的位置的时间点起直到检测到曝光前相对被摄体角速度中的最后一个曝光前相对被摄体角速度的时间点(即，到紧挨输入释放信息之前的时间点)为止的时间长度。另外，t_lag表示从检测到曝光前相对被摄体角速度中的最后一个曝光前相对被摄体角速度的时间点起直到曝光时间的中间点为止的时间长度。尽管在以下说明中曝光时间的中间点与曝光时间的一半的时间点相对应，但该中间点可以是除曝光时间的一半的时间点以外的时间点，只要该中间点在曝光时间内即可。

图10示出在t₃₀是被摄体从θ＝+30°的位置移动至θ＝0°的位置所需的时间长度的情况下的t₃₀、t_c和t_lag。

将参考图9来说明表达式(1)的推导。在图9中，v表示被摄体的运动速度(以下称为“被摄体速度”)，L表示被摄体的运动轨迹(原点A)和照相机100之间的最短距离，并且t表示被摄体从θ的位置移动至原点A所需的时间长度。如下所述计算作为θ的时间微分的被摄体的角速度ω。

$\mathrm{\ω}=\frac{d\mathrm{\θ}}{dt}$

$tan\mathrm{\θ}=\frac{vt}{L}$

$\mathrm{\θ}=arctan\left(\frac{vt}{L}\right)$

在如下所述定义u的情况下：

$u=\frac{vt}{L},$

利用u对arctan(u)进行微分并且利用u再次展开微分结果得出以下表达式。

$\begin{array}{c}\frac{d\mathrm{\θ}}{du}=\frac{1}{1+u^2}\\ =\frac{L^2}{L^2+{\left(vt\right)}^2}\end{array}$

利用t对u进行微分得出以下：

并且

将上述表达式应用于微分的连锁律得出以下表达式。

$\begin{array}{c}\mathrm{\ω}=\frac{d\mathrm{\θ}}{dt}=\frac{d\mathrm{\θ}}{du}\·\frac{du}{dt}\\ =\frac{Lv}{L^2+{\left(vt\right)}^2}\end{array}$

在图10中计算L得出以下：

并且

将该L和t＝t_c+t_lag应用于上述ω的表达式得出表达式(1)。

在步骤S105中，被摄体角速度设置部603判断是否检测到与θ＝+30°相对应的特异点。如果检测到该特异点，则被摄体角速度设置部603进入步骤S106，否则进入步骤S107。

在步骤S106中，被摄体角速度设置部603通过使用以下的表达式(2)来计算曝光中相对被摄体角速度ω。具体地，被摄体角速度设置部603首先计算曝光前角速度历史中的在最新的两个计算时刻所计算出的曝光前相对被摄体角速度的差(ω_n-ω_n-1)。接着，被摄体角速度设置部603通过使用在从检测到最后一个曝光前相对被摄体角速度的时间点起直到曝光时间的中间点为止被摄体移动所需的时间长度t_lag，来计算相对被摄体角速度(ω_n-ω_n-1)t_lag/t_f。之后，被摄体角速度设置部603通过利用1以下的权重W对所计算出的相对被摄体角速度(ω_n-ω_n-1)t_lag/t_f进行加权来计算(设置)作为最终值的曝光中相对被摄体角速度ω。

$\mathrm{\ω}=\frac{W({\mathrm{\ω}}_n-{\mathrm{\ω}}_{n-1})t_{lag}}{tf}---\left(2\right)$

在表达式(2)中，ω_n表示在两个最新的计算时刻中的最新计算时刻所计算出的角速度，并且ω_n-1表示在相对于该最新计算时刻的前一计算时刻所计算出的角速度。此外，t_f表示与ω_n相对应的最新计算时刻和与ω_n-1相对应的前一计算时刻之间的时间长度。

在步骤S107中，被摄体角速度设置部603判断是否检测到与θ＝0°相对应的特异点。如果检测到该特异点，则被摄体角速度设置部603进入步骤S108，否则进入步骤S111。

在步骤S108中，被摄体角速度设置部603判断曝光前角速度历史是否包括相对于作为对称的中心点的θ＝0°而与曝光时间的中间点处的相对被摄体角速度相对称的相对被摄体角速度(以下称为“对称历史角速度”)。如果角速度历史包括对称历史角速度，则被摄体角速度设置部603进入步骤S109，否则进入步骤S110。

图11示出对称历史角速度。将累积角速度历史的时间称为“历史累积时间”。图11所示的历史累积时间1短于与原点A相比靠右侧的t_lag+t_c，使得角速度历史不包括对称历史角速度。另一方面，历史累积时间2长于与原点A相比靠右侧的t_lag+t_c，使得角速度历史包括对称历史角速度。

在步骤S109中，被摄体角速度设置部603将对称历史角速度设置为曝光中相对被摄体角速度ω。

在步骤S110中，被摄体角速度设置部603通过使用权重W是1以上的表达式(2)来设置曝光中相对被摄体角速度ω。

在步骤S111中，被摄体角速度设置部603判断是否检测到与θ＝-30°相对应的特异点。如果检测到该特异点，则被摄体角速度设置部603进入步骤S112，否则进入步骤S113。

在步骤S112中，被摄体角速度设置部603通过使用权重W是1以下的表达式(2)来设置曝光中相对被摄体角速度ω。

在步骤S113中，被摄体角速度设置部603通过使用权重W是1的表达式(2)来设置曝光中相对被摄体角速度ω。

本实施例使得即使在从照相机100测量到的被摄体的角速度改变的情况下、也能够进行允许被摄体图像模糊减少的良好跟随拍摄的跟随拍摄辅助。

实施例2

接着，将说明作为用作本发明的第二实施例(实施例2)的摄像设备的照相机。本实施例的照相机的结构与实施例1的照相机100的结构是共通的，因此利用与实施例1中的附图标记相同的附图标记来表示本实施例中的照相机的组件。

实施例1说明了如下情况：被摄体角速度计算部134将曝光前相对被摄体角速度和计算该曝光前相对被摄体角速度的计算时刻发送至跟随拍摄控制器132，并且跟随拍摄控制器132累积该曝光前相对被摄体角速度和计算时刻的组作为曝光前角速度历史。实施例2将说明如下情况：除曝光前相对被摄体角速度和计算时刻外，被摄体角速度计算部134还将该计算时刻的被摄体距离(距离信息)和相对于前次的相对被摄体角速度的计算时刻的图9所示的平摇角度θ的变化量发送至跟随拍摄控制器132，并且跟随拍摄控制器132累积曝光前相对被摄体角速度、计算时刻、被摄体距离和平摇角度θ的变化量的组作为曝光前角速度历史。可以根据与例如摄像镜头单元101中的变焦透镜103和调焦透镜(未示出)的位置有关的信息来计算被摄体距离。可以通过对角速度数据进行积分来计算平摇角度θ的变化量。在本实施例中，进行自动调焦操作以获取被摄体距离，由此维持针对运动中的被摄体的摄像镜头单元101的聚焦状态，使得可以计算出运动中的被摄体的正确被摄体距离。此外，可以根据从被摄体和照相机这两者所配备的GPS获取到的位置信息来获取被摄体距离。

图12是示出被摄体角速度设置部603所进行的角速度设置处理(第二处理)的流程图。被摄体角速度设置部603(即，照相机微计算机130)根据实施例1所述的跟随拍摄辅助控制程序的一部分来执行该处理。

在步骤S601中，接收到来自照相机微计算机130的用于设置曝光中相对被摄体角速度的指示的被摄体角速度设置部603读出被摄体角速度设置部603先前从被摄体角速度计算部134获得并且累积的曝光前角速度历史。

在步骤S602中，被摄体角速度设置部603根据所读出的曝光前角速度历史中所包含的曝光前相对被摄体角速度和计算时刻的多个组来计算作为被摄体的角速度的时间变化率的被摄体的角加速度，并且根据该计算结果来判断被摄体是否处于匀速直线运动。具体地，被摄体角速度设置部603判断角加速度的时间变化是否等同于图8所示的角加速度的图中的角加速度的时间变化。如果被摄体处于匀速直线运动，则被摄体角速度设置部603进入步骤S603。如果被摄体不是处于匀速直线运动，则被摄体角速度设置部603进入步骤S604。

在步骤S603中，被摄体角速度设置部603通过使用曝光前角速度历史中的最新的两个计算时刻处的被摄体距离和这些计算时刻之间的平摇角度θ的变化量并且使用以下的表达式(3)～(8)，来计算曝光中相对被摄体角速度ω。

$\mathrm{\ω}=\frac{Lv}{L^2+{\left(vt\right)}^2}---\left(3\right)$

$L=\frac{mnsin\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}}{D}---\left(4\right)$

$v=\frac{D}{t_f}---\left(5\right)$

$D=\sqrt{m^2-2mncos\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}+n^2}---\left(6\right)$

$t=|\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2-L^2}}{v}-t_{lag}|$

m<n且

$t=\frac{\sqrt{{\mathrm{\&omega;}}^2-L^2}}{v}+t_{lag}$

n＞m或者

m≤n且

将通过使用图13A～13D来说明表达式(3)～(8)中的符号。还如图9所示，L和v分别表示从本实施例的照相机100'起直到被摄体的匀速直线运动的运动轨迹(即，到原点A)为止的最短距离以及被摄体的匀速直线运动的速度(被摄体速度)。此外，t表示从被摄体通过原点A起直到曝光时间的中间点为止的时间长度，m表示特定时刻(即，计算曝光前相对被摄体角速度的计算时刻)的被摄体距离，并且n表示m之前的时刻(即，计算曝光前相对被摄体角速度的前一计算时刻)的被摄体距离。此外，Δθ表示从被摄体距离是n的时间点(以下称为“第一时间点”)起直到被摄体距离是m的时间点(以下称为“第二时间点”)为止的平摇角度θ的变化量。D表示从第一时间点起直到第二时间点为止的运动距离，并且t_f表示从第一时间点起直到第二时间点为止的时间长度。另外，t_lag表示从第二时间点起直到曝光时间的中间点为止的时间长度。

图13A示出表达式(7)中的情况，并且图13B示出表达式(7)中的情况。

图13C示出表达式(8)中m≤n的情况，并且图13D示出表达式(8)中m>n的情况。

在图13A～13D的所有图中，可以根据具有边msinθ和边D的三角形与具有边L和边n的三角形之间的相似关系(msinθ:D＝L:n)来计算通过表达式(4)所表示的最短距离L。在图13A～13D的所有图中，可以在具有边msinθ和边D的三角形中通过勾股定理来计算通过表达式(6)所表示的运动距离D。

在图13A～13C中，可以根据以下来计算运动距离D：

D²＝(m sinθ)²+(n-m cosθ)²。

在图13D中，可以根据以下来计算运动距离D：

D²＝(m sinθ)²+(m cosθ-n)²。

在步骤S604中，被摄体角速度设置部603在权重W为1的情况下，通过使用实施例1所述的表达式(2)来设置曝光中相对被摄体角速度ω。

本实施例可以通过获取任意的两个时间点处的被摄体距离和这两者之间的平摇角度θ的变化量Δθ来计算曝光中相对被摄体角速度ω。因而，本实施例使得即使在从照相机100'测量到的被摄体的角速度改变的情况下也能够进行允许被摄体图像模糊减少的良好跟随拍摄的跟随拍摄辅助。

实施例3

接着，将说明作为用作本发明的第三实施例(实施例3)的摄像设备的照相机。本实施例的照相机的结构与实施例1的照相机100的结构是共通的，因此利用与实施例1中的附图标记相同的附图标记来表示本实施例中的照相机的组件。

实施例1和2说明了在曝光之前仅进行一次曝光中相对被摄体角速度的计算并且根据其计算结果来进行跟随拍摄辅助的情况。在这种情况下，尽管短的曝光时间不会引起问题，但长的曝光时间可能使得由于在该长的曝光时间期间相对被摄体角速度发生改变因而无法进行良好的跟随拍摄。因而，本实施例顺次计算(重复地更新)曝光时间期间的曝光中相对被摄体角速度，并且根据最新的计算结果来控制移位透镜104的移位驱动，从而使得即使在曝光时间长的情况下也能够进行良好的跟随拍摄。

图14是示出本实施例中照相机微计算机130在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。照相机微计算机130根据作为计算机程序的跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。在图14中，与实施例1的图2的流程图中的步骤共通的步骤由与图2中的步骤编号相同的步骤编号来表示，并且省略了针对这些步骤的说明。

在本实施例中，与实施例1相同，照相机微计算机130在步骤S206中使被摄体角速度计算部134计算曝光前相对被摄体角速度。在该处理(第一处理)之后，照相机微计算机130在下一步骤S701中使被摄体角速度设置部603保持步骤S206中所计算出的曝光前相对被摄体角速度及其计算时刻作为曝光前角速度历史。在利用实施例2所述的方法来计算曝光中相对被摄体角速度的情况下，除所计算出的曝光前相对被摄体角速度和计算时刻外，照相机微计算机130使被摄体角速度设置部603还保持该计算时刻处的被摄体距离和从曝光前相对被摄体角速度的前一计算时刻起的平摇角度θ的变化量。

在步骤S209中开始曝光之后的曝光时间期间(记录所用的摄像期间)的步骤S702中，照相机微计算机130使被摄体角速度设置部603计算(设置)新的曝光中相对被摄体角速度。该处理与第二处理相对应。照相机微计算机130重复步骤S702的该处理，直到在步骤S211中曝光完成为止，从而重复地更新曝光中相对被摄体角速度。然后，照相机微计算机130在每次在步骤S702中更新曝光中相对被摄体角速度时，在步骤S210中使跟随拍摄控制器132根据更新后的曝光中相对被摄体角速度来控制移位透镜104的移位驱动。

本实施例还在曝光时间期间重复曝光中相对被摄体角速度的计算，并且基于新计算出的曝光中相对被摄体角速度来进行跟随拍摄辅助。也就是说，本实施例在曝光时间长于预定时间段的情况下，增加要计算的曝光中相对被摄体角速度的数量(即，增加计算预测信息的次数)。因此，本实施例使得即使在曝光时间长的情况下、也能够进行允许被摄体图像模糊减少的良好跟随拍摄的跟随拍摄辅助。

实施例4

接着，将参考图15来说明作为用作本发明的第四实施例(实施例4)的摄像设备的镜头可更换型照相机系统。可更换镜头140能够以可移除的方式安装至镜头可更换型照相机141。在图15中，利用与实施例1中的附图标记相同的附图标记来表示与实施例1中的图3所示的照相机100的组件共通的组件，并且省略了针对这些组件的说明。

在本实施例中，照相机141中所包括的照相机微计算机144和可更换镜头140中所包括的镜头微计算机142分担实施例1中的照相机微计算机130所进行的处理。镜头微计算机142和照相机微计算机144进行用于经由可更换镜头140所配备的安装接点146和照相机141所配备的安装接点147来进行信息的发送和接收的串行通信。照相机微计算机144包括快门控制器133和被摄体角速度计算部134。镜头微计算机142包括图像稳定控制器131和跟随拍摄控制器132'。跟随拍摄控制器132'与实施例1中的跟随拍摄控制器132的不同之处在于从照相机微计算机144(被摄体角速度计算部134)通过串行通信来接收信息。在本实施例中，可更换镜头140中所包括的镜头微计算机142与控制器相对应，并且作为计算部的被摄体角速度计算部134包括在照相机微计算机144中。

图16示出可更换镜头140所配备的移位驱动控制系统的结构；该系统在本实施例中进行跟随拍摄辅助模式下的移位透镜104的移位驱动控制。在图16中，利用与实施例1中的附图标记相同的附图标记来表示与实施例1中的图6所示的组件相同的组件，并且省略了针对这些组件的说明。

跟随拍摄控制器132'包括照相机信息获取部611、角速度数据输出部612、被摄体角速度设置部613、第二加法器604和第二积分器605。

照相机信息获取部611经由通信控制器614从照相机微计算机144获取实施例1所述的跟随拍摄设置信息和释放信息。角速度数据输出部612在预定时刻对实施例1所述的角速度数据进行采样，并且将采样后的角速度数据经由通信控制器614发送至照相机微计算机144中的被摄体角速度计算部134。

被摄体角速度设置部613经由通信控制器614接收从照相机微计算机144中的被摄体角速度计算部134发送来的信息。所发送的信息包括如下的组(或多个组)：在曝光之前被摄体角速度计算部134所计算出的曝光前相对被摄体角速度以及从曝光前相对被摄体角速度的计算时刻(获取时刻)起直到将该信息发送至被摄体角速度设置部613的通信时刻为止的延迟时间。被摄体角速度设置部613将所接收到的延迟时间转换成作为镜头微计算机142的内部时刻的镜头侧计算时刻，并且保持(累积)包括该计算时刻和所接收到的曝光前相对被摄体角速度的多个组的信息作为曝光前角速度历史。然后，被摄体角速度设置部613通过使用曝光前角速度历史来设置(估计)曝光中相对被摄体角速度。

图17是示出照相机微计算机144在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。照相机微计算机144根据作为计算机程序的照相机侧跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。在图17中，与实施例1的图2的流程图中的步骤共通的步骤由与图2的步骤编号相同的步骤编号来表示，并且省略了针对这些步骤的说明。

在步骤S206中，照相机微计算机144使被摄体角速度计算部134计算曝光前相对被摄体角速度。在该步骤(第一步骤)之后，照相机微计算机144在步骤S801中将包括所计算出的曝光前相对被摄体角速度和从其计算时刻起直到作为通信时刻的当前时间点为止的延迟时间的组的信息发送至镜头微计算机142。

之后，如果在步骤S208中进行SW2ON，则照相机微计算机144在步骤S802中将曝光开始时刻信息发送至镜头微计算机142并且在步骤S803进行图像传感器112的曝光。此外，在曝光完成之后，照相机微计算机144在步骤S804中将曝光结束时刻信息发送至镜头微计算机142。然后，照相机微计算机144进入步骤S212。

图18是示出镜头微计算机142在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。镜头微计算机142根据作为计算机程序的镜头侧跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。

在步骤S901中，镜头微计算机142判断是否从照相机微计算机144接收到包括曝光前相对被摄体角速度和延迟时间的组的信息。如果接收到该信息，则镜头微计算机142进入步骤S902，否则重复该步骤的处理。

在步骤S902中，镜头微计算机142保持所接收到的曝光前相对被摄体角速度。

接着，在步骤S903中，镜头微计算机142根据步骤S901中所接收到的延迟时间来计算曝光前相对被摄体角速度的镜头侧计算时刻，并且保持包括所计算出的计算时刻和曝光前相对被摄体角速度的组的信息作为曝光前角速度历史。

在步骤S904中，镜头微计算机142设置曝光时间的中间点的相对被摄体角速度(曝光中相对被摄体角速度)。镜头微计算机142通过使用图1所示的流程图，通过实施例1所述的角速度设置处理(第二处理)来进行该设置。可选地，镜头微计算机142可以通过从照相机微计算机144接收与被摄体距离和平摇角度θ的变化量有关的信息并且通过使用图12进行实施例2所述的角速度设置处理，来进行上述设置。

接着，在步骤S905中，镜头微计算机142判断是否从照相机微计算机144接收到曝光开始时刻信息。如果接收到曝光开始时刻信息，则镜头微计算机142进入步骤S906，否则返回至步骤S901。

在步骤S906中，与实施例1中的图2所示的步骤S210相同，镜头微计算机142经由跟随拍摄控制器132来控制移位透镜104的移位驱动，以校正被摄体图像在摄像面上的位移量。同时，如果与实施例1中的图5所示的步骤S502相同判断为正进行高速平摇，则镜头微计算机142控制移位透镜104的移位驱动以通过图像稳定控制器131来校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。

然后，在步骤S907中，镜头微计算机142判断是否从照相机微计算机144接收到曝光结束时刻信息。如果接收到曝光结束时刻信息，则镜头微计算机142返回至步骤S901，否则返回至步骤S906以继续跟随拍摄辅助处理。

本实施例使得镜头可更换型照相机系统能够进行与实施例1或2所述的跟随拍摄辅助相同的跟随拍摄辅助。

在允许可更换镜头140进行与实施例3所述的跟随拍摄辅助相同的跟随拍摄辅助的情况下，镜头微计算机142在步骤S906之前进行图18中的步骤S904的处理，并且在步骤S907中没有接收到曝光结束时刻信息的情况下返回至步骤S904。

本实施例说明了如下情况：照相机微计算机144将从曝光前相对被摄体角速度的计算时刻起直到其通信时刻为止的延迟时间发送至镜头微计算机142，并且镜头微计算机142根据该延迟时间来计算镜头侧计算时刻。然而，可以采用预先使镜头微计算机142的内部时刻与照相机微计算机144的内部时刻相匹配并且照相机微计算机144将曝光前相对被摄体角速度及其计算时刻发送至镜头微计算机142的结构。

实施例5

接着，将说明作为用作本发明的第五实施例(实施例5)的摄像设备的镜头可更换型照相机系统。利用与实施例4中的附图标记相同的附图标记来表示与实施例4中的图15和16所示的可更换镜头140和照相机141的组件共通的组件，并且省略了针对这些组件的说明。

尽管实施例4说明了镜头微计算机142计算曝光中相对被摄体角速度的情况，但实施例5将说明照相机微计算机144计算曝光中相对被摄体角速度的情况。具体地，照相机微计算机144生成考虑了直到曝光开始时刻为止的时滞的并且数量与移位透镜104的移位驱动时刻的数量相对应的曝光中相对被摄体角速度的列表。照相机微计算机144将该列表发送至镜头微计算机142。

图19是示出本实施例中的照相机微计算机144在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。照相机微计算机144根据作为计算机程序的照相机侧跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。在图19中，利用与图17中的步骤编号相同的步骤编号来表示与实施例4的图17的流程图中的步骤共通的步骤，并且省略了针对这些步骤的说明。

在步骤S1001中，照相机微计算机144保持步骤S206(第一处理)中所计算出的曝光前相对被摄体角速度。

接着，在步骤S1002中，照相机微计算机144通过使用图2来进行与实施例1所述的步骤S207中所进行的处理相同的处理(第二处理)，以计算曝光中相对被摄体角速度。然而，在该步骤中，照相机微计算机144生成包括针对移位透镜104的预定周期的移位驱动时刻的多个曝光中相对被摄体角速度的列表，并且将该列表发送至镜头微计算机142。

例如，在曝光时间是1/100秒并且移位透镜104的移位驱动的周期是1kHz的情况下，在该曝光时间期间进行10次移位透镜104的驱动。因而，照相机微计算机144针对10个移位驱动时刻各自计算曝光中相对被摄体角速度，并且将包括所计算出的10个曝光中相对被摄体角速度的列表发送至镜头微计算机142。

在本实施例中，照相机微计算机144中的被摄体角速度计算部134计算曝光中相对被摄体角速度并且产生其列表。也就是说，照相机微计算机144与计算部相对应，并且镜头微计算机142与控制器相对应。

图20是示出镜头微计算机142在跟随拍摄辅助模式中所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。镜头微计算机142根据作为计算机程序的跟随拍摄辅助控制程序来执行该处理。在图20中，利用与图18中的步骤编号相同的步骤编号来表示与实施例4的图18的流程图中的步骤共通的步骤，并且省略了针对这些步骤的说明。

在步骤S1101中，镜头微计算机142判断是否从照相机微计算机144接收到曝光中相对被摄体角速度的列表。如果接收到该列表，则镜头微计算机142进入步骤S905，否则重复该步骤的处理。

在步骤S905中从照相机微计算机144接收到曝光开始时刻信息的镜头微计算机142在步骤S1102中从步骤S1101中所接收到的列表读出针对移位透镜104的各个移位驱动时刻的曝光中相对被摄体角速度。然后，镜头微计算机142按从最早的移位驱动时刻起的顺序依次设置各个移位驱动时刻所要使用的曝光中相对被摄体角速度。

接着，在步骤S1103中，镜头微计算机142使跟随拍摄控制器132'根据步骤S1102中所设置的曝光中相对被摄体角速度来控制移位透镜104的移位驱动。在移位驱动的控制中，镜头微计算机142按步骤S1102中所设置的顺序依次来改变移位透镜104的各个移位驱动时刻所使用的曝光中相对被摄体角速度。也就是说，顺次更新曝光中相对被摄体角速度。

此外，在移位驱动的该控制中，如果如实施例1中的图5所示的步骤S502那样判断为正进行高速平摇，则镜头微计算机142进行移位透镜104的移位驱动以经由图像稳定控制器131校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。镜头微计算机142重复上述处理，直到曝光完成为止(步骤S907)。由此，本实施例可以对曝光期间的被摄体角速度的变化作出响应。

此外，尽管在本实施例中照相机微计算机144和镜头微计算机142发送和接收曝光中相对被摄体角速度的列表作为数据，但在曝光的开始时刻发送和接收相对被摄体角速度和相对被摄体角加速度，这也使得能够对曝光中相对被摄体角速度的变化作出响应。图21是示出作为本实施例的变形例、照相机微计算机144在跟随拍摄辅助模式中所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。在图21中，利用与图19中的步骤编号相同的步骤编号来表示与图19的流程图中的步骤共通的步骤，并且省略了针对这些步骤的说明。

与图19中的步骤S1002相同，在步骤S1001中保持步骤S206中所计算出的曝光前相对被摄体角速度的照相机微计算机144在步骤S1202中计算多个曝光中相对被摄体角速度。然后，照相机微计算机144通过使用这多个曝光中相对被摄体角速度，来计算曝光的开始时刻的相对被摄体角速度和作为用作被摄体相对于照相机的运动的预测信息的估计加速度的相对被摄体角加速度。照相机微计算机144将包括曝光的开始时刻的相对被摄体角速度和相对被摄体角加速度的信息发送至照相机微计算机144。之后，照相机微计算机144进入步骤S208及其后续步骤。

图22是示出在该变形例中镜头微计算机142在跟随拍摄辅助模式下所进行的跟随拍摄辅助处理的流程图。在图22中，利用与图20中的步骤编号相同的步骤编号来表示与图20的流程图中的步骤共通的步骤，并且省略了针对这些步骤的说明。

在步骤S1301中，镜头微计算机142判断是否从照相机微计算机144接收到包括曝光的开始时刻的相对被摄体角速度和相对被摄体角加速度的信息。如果接收到该信息，则镜头微计算机142进入步骤S905，否则重复该步骤的处理。

在步骤S905中判断为曝光已开始的镜头微计算机142进入步骤S1302。在步骤S1302中，照相机微计算机144通过使用所接收到的曝光的开始时刻的相对被摄体角速度、所接收到的相对被摄体角加速度和曝光的开始时刻之后的经过时间来设置针对移位透镜104的各个预定周期的移位驱动时刻(校正时刻)的曝光中相对被摄体角速度。

然后，在步骤S1103中，镜头微计算机142在各个校正时刻使得跟随拍摄控制器132'根据步骤S1302中针对各个校正时刻所设置的曝光中相对被摄体角速度来控制移位透镜104的移位驱动。因而，顺次更新曝光中相对被摄体角速度。

在移位驱动的该控制中，如果如实施例1中的图5所示的步骤S502那样判断为正进行高速平摇，则镜头微计算机142进行移位透镜104的移位驱动以经由图像稳定控制器131来校正由于照相机抖动所引起的图像模糊。镜头微计算机142重复上述处理，直到在步骤S907中曝光完成为止。由此，本实施例可以对曝光期间的被摄体角速度的变化作出响应。

本实施例使得镜头可更换型照相机即使在曝光时间期间相对被摄体角速度发生改变的情况下也能够进行被摄体图像模糊减少的良好跟随拍摄。

尽管上述各实施例说明了通过使构成摄像镜头单元101的一部分的移位透镜104移位来进行跟随拍摄辅助和针对照相机抖动的图像模糊校正的情况，但也可以通过使摄像镜头单元整体移位或者通过使作为光学元件(可移位元件)的图像传感器112移位来进行跟随拍摄辅助和图像模糊校正。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

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。

本申请要求2015年3月3日提交的日本专利申请2015-41436和2015年12月22日提交的日本专利申请2015-250675的优先权，在此通过引用包含这些申请的全部内容。

Claims (8)

1.一种摄像设备(100)，用于对被摄体进行摄像，所述摄像设备包括：

控制器(132)，用于在所述摄像设备的运动跟随所述被摄体的运动的情况下，通过使用从用于检测所述摄像设备的运动的第一检测器(107)获得的第一运动信息以及从用于检测所述被摄体的运动的第二检测器(135)获得的第二运动信息，来控制光学元件(104)；以及

计算部(134)，用于通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与所述曝光时间期间的所述被摄体的运动有关的预测信息，

其特征在于，所述控制器被配置为在所述曝光时间期间使用所述预测信息来控制所述光学元件。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述计算部(134)被配置为通过使用以下内容来计算所述预测信息：

所述曝光时间之前的所述被摄体的角速度信息；

所述曝光时间之前的所述被摄体的角加速度信息；

计算出所述角速度信息和所述角加速度信息的计算时刻；以及

所述曝光时间开始的开始时刻。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述计算部(134)被配置为通过使用与相对于所述摄像设备的位置的所述被摄体的位置相对应的角加速度的变化来计算所述预测信息。

4.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，所述计算部(134)被配置为通过使用基于从所述摄像设备到所述被摄体的距离的距离信息，来计算相对于所述摄像设备的位置的所述被摄体的位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像设备，其中，所述计算部(134)被配置为在所述曝光时间长于预定时间的情况下，增加用于计算用以控制所述光学元件的所述预测信息的次数。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述控制器被配置为在所述曝光时间期间，使用所述预测信息和在所述曝光时间期间所获得的所述第一运动信息来控制所述光学元件。

7.一种摄像设备(100)的控制方法，所述摄像设备(100)用于对被摄体进行摄像，所述控制方法包括以下步骤：

在所述摄像设备的运动跟随所述被摄体的运动的情况下，通过使用从用于检测所述摄像设备的运动的第一检测器(107)获得的第一运动信息和从用于检测所述被摄体的运动的第二检测器(135)获得的第二运动信息，来控制光学元件(104)；以及

通过使用在曝光时间之前在多个时刻检测到的所述第二运动信息，来计算与所述曝光时间期间的所述被摄体的运动有关的预测信息，

其特征在于，所述控制方法在所述曝光时间期间通过使用所述预测信息来控制所述光学元件。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中，所述控制方法在所述曝光时间期间，通过使用所述预测信息和在所述曝光时间期间所获得的所述第一运动信息来控制所述光学元件。