CN111164963B - 摄像装置、其工作方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在进行变焦动作时能够始终获得与用户的意图一致的摄影构图的摄像装置、其工作方法及存储介质。镜头可换式数码相机(10)具备:图像传感器(19),被摄体像经由包含变焦透镜(45C)的摄像光学系统(35、102)成像于摄像面(20);及传感器移动方式的抖动校正机构(65),进行使图像传感器(19)沿消除抖动的方向移动的传感器移动动作。变焦动作判定部(95)判定是否处于变焦透镜(45C)移动的变焦动作中。通过变焦动作判定部(95)判定为处于变焦动作中时,动作确定部(96)禁止在变焦动作的停止中时容许的传感器移动动作的至少一部分即位移动作。

Description

摄像装置、其工作方法及存储介质
技术领域
本发明涉及一种摄像装置、其工作方法及工作程序。
背景技术
数码相机广泛用作具备拍摄被摄体的图像传感器的摄像装置。在图像传感器的摄像面,经由摄像光学系统成像有被摄体像。摄像光学系统容纳于透镜镜筒,例如将这些统称为透镜部。透镜部中,有配置于相机主体的透镜部,也有与相机主体分开设置且以可更换的方式安装于相机主体的安装部的透镜部(所谓的透镜单元)。
作为透镜部,已知有具有被摄体像的放大、缩小等变焦功能的透镜部。具有变焦功能的透镜部的摄像光学系统包含变焦透镜。变焦透镜根据用户的变焦命令,在望远(tele)端与广角(wide)端之间沿着光轴移动。以下,将与该变焦命令相应的变焦透镜的移动称为变焦动作。
数码相机具备将通过图像传感器拍摄的被摄体的摄影图像实时显示于液晶显示器等显示部的即时预览显示功能。并且,数码相机还具备抖动校正机构,其消除在用户未以稳定且准确的方式握持时或设置于车辆或者船等交通工具时等产生的抖动的影响。
专利文献1中记载有镜头可换式数码相机,其安装有具有变焦功能的透镜单元,且具备传感器移动方式的抖动校正机构。传感器移动方式的抖动校正机构对摄像光学系统进行使图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-034141号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
传感器移动动作中包含:旋转动作,在使摄像光学系统的光轴所通过的点(以下,光学中心)与摄像面的中心点(以下,图像中心)一致的状态下使图像传感器旋转移动;及位移动作,使图像传感器与和摄像光学系统的光轴垂直的面平行地移动。旋转动作中光学中心与图像中心不会偏离,但在位移动作中光学中心与图像中心会偏离。
考虑在变焦动作中产生了由于该位移动作引起的光学中心与图像中心的偏离的情况。在该情况下,在即时预览显示功能的摄影图像中,例如为了放大出现在图像中心的人物的脸部而进行了变焦命令,但由于光学中心位于与图像中心的人物的脸部偏离的位置,因此有时以该光学中心为基准而放大摄影图像。如此一来,会导致放大之前位于图像中心的人物的脸部在放大之后没有留在图像中心,而是移动至摄影图像的端部等。因此,若在变焦动作中产生光学中心与图像中心的偏离,则摄影构图有可能与用户的意图不一致。
本发明的目的在于提供一种在进行变焦动作时能够始终获得与用户的意图一致的摄影构图的摄像装置、其工作方法及工作程序。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题,本发明的摄像装置具备图像传感器、传感器移动方式的抖动校正机构、变焦动作判定部及动作确定部。图像传感器中,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面。传感器移动方式的抖动校正机构进行使图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作。变焦动作判定部判定是否处于变焦透镜移动的变焦动作中。动作确定部为确定抖动校正机构的动作的动作确定部,通过变焦动作判定部判定为处于变焦动作中时,限制在变焦动作的停止中时容许的传感器移动动作的至少一部分。
优选如下,即,传感器移动动作中包含图像传感器的移动方向不同的多种传感器移动动作,动作确定部限制多种传感器移动动作中的至少一种。
优选如下,即,多种传感器移动动作中包含:旋转动作,在使摄像光学系统的光轴所通过的点即光学中心与摄像面的中心点即图像中心一致的状态下使图像传感器旋转移动;及位移动作,使图像传感器与和光轴垂直的面平行地移动,通过变焦动作判定部判定为处于变焦动作中时,动作确定部至少限制位移动作。
优选如下,即,无论是变焦动作中还是停止中,动作确定部都容许旋转动作。
优选如下,即,动作确定部根据通过变焦动作而发生变化的焦距而变更限制的程度。
优选如下,即,在变焦动作中由动作确定部执行的限制中包含禁止传感器移动动作的动作禁止,在传感器移动方式的抖动校正机构的工作中,通过变焦动作判定部判定为处于变焦动作中时,动作确定部使图像传感器移动至原点位置,之后执行动作禁止。
优选如下,即,焦距为预先设定的阈值以上时,动作确定部执行动作禁止,焦距小于阈值时,动作确定部不执行动作禁止。
优选如下,即,在变焦动作中由动作确定部执行的限制中包含范围限制,所述范围限制比变焦动作的停止中时的可移动范围更限制图像传感器的可移动范围。
优选如下,即,动作确定部比焦距短时的可移动范围更限制焦距长时的可移动范围。
优选如下,即,具备安装部,其以可更换的方式安装有多种透镜单元。
优选如下,即,在具有进行使构成摄像光学系统的多个透镜中的一部分透镜即校正透镜向消除抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构的透镜单元安装于安装部时,动作确定部使透镜移动方式的抖动校正机构进行消除使图像传感器移动至原点位置的传感器移动动作的透镜移动动作。
优选如下,即,在具有进行使构成摄像光学系统的多个透镜中的一部分透镜即校正透镜向消除抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构的透镜单元安装于安装部时,在变焦动作中,校正透镜到达可移动范围的端部且透镜移动动作中的抖动的消除达到极限时,动作确定部解除传感器移动动作的限制。
本发明的摄像装置的工作方法具备变焦动作判定步骤及动作确定步骤。摄像装置具备:图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;及传感器移动方式的抖动校正机构,进行使图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作。变焦动作判定步骤判定是否处于变焦透镜移动的变焦动作中。动作确定步骤为确定抖动校正机构的动作的动作确定步骤,通过变焦动作判定步骤判定为处于变焦动作中时,限制在变焦动作的停止中时容许的传感器移动动作的至少一部分。
本发明的摄像装置的工作程序使计算机执行变焦动作判定功能及动作确定功能。摄像装置具备:图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;及传感器移动方式的抖动校正机构,进行使图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作。变焦动作判定功能判定是否处于变焦透镜移动的变焦动作中。动作确定功能为确定抖动校正机构的动作的动作确定功能,通过变焦动作判定功能判定为处于变焦动作中时,限制在变焦动作的停止中时容许的传感器移动动作的至少一部分。
发明效果
本发明能够提供一种摄像装置、其工作方法及工作程序,所述摄像装置中,在变焦动作中限制在变焦动作的停止中时容许的使图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作的至少一部分,因此进行变焦动作时,能够始终获得与用户的意图一致的摄影构图。
附图说明
图1是安装有透镜单元的镜头可换式数码相机的正面外观立体图。
图2是拆卸了透镜单元的镜头可换式数码相机的正面外观立体图。
图3是安装有透镜单元的镜头可换式数码相机的背面外观立体图。
图4是透镜单元的框图。
图5是镜头可换式数码相机的框图。
图6是表示抖动校正机构及传感器移动动作的详细内容的图。
图7是镜头可换式数码相机的CPU的框图。
图8是表示针对判定结果信息的动作确定结果信息的图。
图9是表示镜头可换式数码相机的处理步骤的流程图。
图10是表示在变焦动作中时还禁止旋转动作的动作确定结果信息的图。
图11是表示在变焦动作中时仅容许滚动动作的动作确定结果信息的图。
图12是表示在变焦动作中时对位移动作进行范围限制的动作确定结果信息的图。
图13是表示根据焦距而禁止位移动作的例的图。
图14是表示根据焦距而禁止位移动作的例的处理步骤的流程图。
图15是表示根据焦距而变更位移动作的范围限制的程度的例的图。
图16是表示根据焦距而变更位移动作的范围限制的程度的例的处理步骤的流程图。
图17是表示根据焦距而变更位移动作的范围限制的程度的例的处理步骤的流程图。
图18是表示在广角摄影中进行了位移动作的情况的图。
图19是表示在望远摄影中进行了位移动作的情况的图。
图20是表示根据焦距而变更位移动作的范围限制的程度且禁止位移动作的例的图。
图21是具有透镜移动方式的抖动校正机构的透镜单元的框图。
图22是表示透镜移动方式的抖动校正机构的详细内容的图。
图23是表示从动作确定部至透镜移动方式的抖动校正机构为止的信息的流向的图。
图24是表示通过透镜移动方式的抖动校正机构消除通过传感器移动方式的抖动校正机构使图像传感器移动至原点位置的传感器移动动作的情况的图。
图25是表示第4实施方式的镜头可换式数码相机的处理步骤的流程图。
图26是表示第4实施方式的镜头可换式数码相机的处理步骤的流程图。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1至图3中,在作为摄像装置的镜头可换式数码相机(以下,简称为相机)10以可更换的方式安装有透镜单元11。在相机10的前表面设置有圆形开口即安装部15。另一方面,在透镜单元11的后端设置有与安装部15卡合的卡合部16。通过卡合部16卡合于安装部15,透镜单元11安装于相机10。另外,图1和图3表示透镜单元11安装于相机10的状态,图2表示从相机10拆卸了透镜单元11的状态。
在安装部15配设有多个信号接点17。同样地,在卡合部16也配设有多个信号接点18。透镜单元11安装于相机10时,信号接点17及信号接点18接触而电连接。通过该信号接点17、18的连接,能够进行相机10与透镜单元11之间的通信。
在相机10搭载有图像传感器19。图像传感器19配置于安装部15的里侧。图像传感器19例如为CCD(电荷耦合器件,Charge Coupled Device)型或者CMOS(互补金属氧化物半导体,Complementary Metal Oxide Semiconductor)型,具有矩形的摄像面20。在摄像面20,以矩阵状排列有多个像素。像素对成像于摄像面20的被摄体像进行光电转换,并输出成为被摄体的图像数据源的摄像信号。
在相机10的上表面设置有电源杆21、释放开关22、曝光校正转盘23、快门速度/ISO(国际标准化组织,International Organization for Standardization)灵敏度转盘24、热靴25等。
电源杆21在打开/关闭相机10的电源时被操作。释放开关22在指示静止图像摄影时或者指示动态图像摄影的开始、结束时被操作。释放开关22为二级按压型。释放开关22被按至第一级(半按)时,进行自动调焦或自动曝光控制等周知的摄影准备处理。释放开关22被按至第二级(全按)时,使图像传感器19执行正式摄影动作(在像素积蓄电荷并输出与积蓄电荷相应的摄像信号的动作),由此执行将从图像传感器19输出的图像数据记录为摄影图像的摄影处理。以下,将释放开关22的全按称为释放操作。
曝光校正转盘23在对曝光值进行校正时被操作。快门速度/ISO灵敏度转盘24在设定快门速度和ISO感度时被操作。在热靴25以装卸自如的方式安装有外置的闪光装置。
在相机10的背面设置有显示部27、光学取景器28、操作键组29等。显示部27例如由液晶显示器构成。显示部27进行所谓的即时预览显示,即,实时显示由来自图像传感器19的图像数据表示的被摄体的摄影图像。该即时预览显示功能在伴随释放操作的摄影处理中暂时停止工作,并在摄影处理结束之后重新开始工作。除了即时预览显示以外,显示部27还进行所记录的摄影图像的播放显示或各种设定画面的显示。在光学取景器28映有经由透镜单元11及未图示的五棱镜成像的被摄体像。操作键组29在各种设定画面中进行各种设定时被操作。另外,图1~图3中以符号30表示的部分为覆盖存储卡槽的盖,存储卡77(参考图5)以能够装卸的方式安装于该存储卡槽。
在透镜单元11中内置有摄像光学系统35。摄像光学系统35使被摄体像成像于图像传感器19的摄像面20。并且,在透镜单元11的外周安装有聚焦环36、变焦环37、锁光圈环(iris ring)38之类的各种操作环。它们能够沿着周向旋转。聚焦环36在手动调焦时被操作,变焦环37在变焦时被操作,锁光圈环38在设定光圈机构46(参考图4)所形成的光圈开口的开度时被操作。
如图4所示,摄像光学系统35例如具备多个透镜45A、45B、45C、45D及光圈机构46。透镜45A为配置于摄像光学系统35的最前方(被摄体侧)的透镜,透镜45D为配置于摄像光学系统35的最后方(图像传感器19侧)的透镜。在这些透镜45A与透镜45D之间,配置有调焦用的聚焦透镜45B及变焦用的变焦透镜45C。如周知,光圈机构46具有多个光圈叶片。光圈叶片形成大致圆形的光圈开口,通过改变该光圈开口的大小来限制入射光量。
聚焦透镜45B根据聚焦环36的操作而沿着光轴OA移动。变焦透镜45C根据变焦环37的操作而沿着光轴OA移动。
在聚焦透镜45B连接有马达等致动器47、检测光轴OA上的位置的位置检测传感器48。在自动调焦时,光学系统控制部49一边根据位置检测传感器48的检测结果确认聚焦透镜45B在光轴OA上的位置一边使致动器47动作来使聚焦透镜45B沿着光轴OA移动。
在光圈机构46也连接有打开和关闭光圈叶片的马达等致动器50及检测光圈开口的开度的开度检测传感器51。光学系统控制部49一边根据开度检测传感器51的检测结果确认开度一边使致动器50动作来使光圈叶片打开和关闭。在自动曝光控制时,光学系统控制部49以成为在相机10侧运算的开度的方式使光圈叶片打开和关闭。在自动曝光控制时以外,以成为锁光圈环38中设定的开度的方式使光圈叶片开闭。
在变焦透镜45C连接有检测光轴OA上的位置的位置检测传感器52,但未连接有马达等致动器。即,仅在变焦环37的手动操作时变焦透镜45C沿着光轴OA移动。另外,也可以构成为在变焦透镜45C也连接马达等致动器并能够通过光学系统控制部49进行电动控制。
通信控制部53控制经由卡合部16的信号接点18的与相机10之间的通信。在通信控制部53连接有光学系统控制部49。通信控制部53将从相机10侧发送的自动调焦中的聚焦透镜45B的位置或自动曝光控制中的光圈开口的开度的运算结果之类的各种信息输出至光学系统控制部49。光学系统控制部49根据来自通信控制部53的各种信息,使致动器47、50动作来调节聚焦透镜45B的位置或光圈开口的开度。
并且,通信控制部53中从光学系统控制部49输入有变焦动作信息。在通过位置检测传感器52检测到变焦环37被操作而变焦透镜45C沿着光轴OA移动,变焦透镜45C在光轴OA上的位置发生变化的情况时,即,处于变焦动作中时,变焦动作信息从光学系统控制部49输出至通信控制部53。通信控制部53将来自光学系统控制部49的变焦动作信息发送至相机10。
在图5中,相机10具备抖动校正机构65、模拟处理部(AFE;模拟前端,Analog FrontEnd)66及数字信号处理部(DSP;数字信号处理器,Digital Signal Processor)67、传感器控制部68、中央控制部(CPU;中央处理单元,Central Processing Unit)69、通信控制部70、帧存储器71、显示控制部72、卡控制部73及存储部74。这些通过数据总线75彼此连接。
抖动校正机构65实施抖动校正,其消除用户未以稳定且准确的方式握持相机10时或将相机10设置于车辆或者船等交通工具时产生的抖动的影响。抖动校正机构65为进行使图像传感器19向消除抖动的方向移动的传感器移动动作的传感器移动方式。
AFE66对来自图像传感器19的模拟摄像信号实施相关双采样处理、放大处理或模拟/数字转换处理,转换为具有与规定的位数相应的灰度值的图像数据并输出至DSP67。DSP67对来自AFE66的图像数据实施伽马校正处理、缺陷像素校正处理、白平衡校正处理、同步化处理等周知的信号处理。
传感器控制部68控制图像传感器19的动作。具体而言,传感器控制部68将与从CPU69输出的基准时钟信号同步的传感器控制信号输出至图像传感器19,使图像传感器19以规定的帧速率输出摄像信号。
CPU69根据存储于存储部74的工作程序76,总括控制相机10的各部的动作。例如,CPU69与释放开关22的半按相应而执行摄影准备处理,与释放操作(释放开关22的全按)相应而执行摄影处理。并且,CPU69执行与来自操作键组29的各种设定信号相应的处理。另外,在图5中,仅图示了释放开关22及操作键组29,但前述电源杆21、曝光校正转盘23、快门速度/ISO灵敏度转盘24等也与数据总线75连接,由CPU69执行与这些操作信号相应的处理。
通信控制部70控制经由安装部15的信号接点17的与透镜单元11之间的通信。例如,通信控制部70接收从通信控制部53发送的变焦动作信息。
帧存储器71存储通过DSP67实施了各种信号处理的一帧量的图像数据。存储于帧存储器71的图像数据以规定的帧速率随时被更新。
显示控制部72将图像数据转换为复合(composite)信号或分量(component)信号等视频信号,并作为摄影图像而输出至显示部27。更详细而言,显示控制部72从帧存储器71读出以规定的帧速率随时被更新的图像数据,并根据此使显示部27进行即时预览显示。并且,显示控制部72将记录于存储卡77的摄影图像播放显示于显示部27。此外,显示控制部72将各种设定画面显示于显示部27。
卡控制部73控制摄影图像向存储卡77的记录及摄影图像自存储卡77的读出。在伴随释放操作的摄影处理中,卡控制部73将此时存储于帧存储器71的图像数据作为摄影图像而记录于存储卡77。
在图6中,抖动校正机构65由陀螺仪传感器85、抖动校正控制部86、位置检测传感器87及致动器88构成。陀螺仪传感器85检测抖动,并将其检测结果输出至抖动校正控制部86。抖动校正控制部86计算消除通过陀螺仪传感器85检测出的抖动的图像传感器19的移动量。抖动校正控制部86根据来自位置检测传感器87的图像传感器19的当前位置对计算出的移动量进行微调并输出至致动器88。致动器88使图像传感器19以来自抖动校正控制部86的移动量移动。
传感器移动动作中包含图像传感器19的移动方向不同的多种传感器移动动作。多种传感器移动动作中包含旋转动作及位移动作。旋转动作为在使光轴OA所通过的点即光学中心OC与摄像面20的中心点即图像中心IC一致的状态下使图像传感器19旋转移动的动作。因此,在旋转动作中,光学中心OC与图像中心IC不会偏离。相对于此,位移动作为使图像传感器19与和光轴OA垂直的面(XY平面)平行地移动的动作。因此,在位移动作中,光学中心OC与图像中心IC会偏离。
旋转动作中有滚动动作、俯仰动作、偏转动作。如以箭头RO表示,滚动动作为使图像传感器19绕光轴OA旋转的动作。如以箭头PI表示,俯仰动作为使图像传感器19绕沿着摄像面20的长边的X轴旋转的动作。如以箭头YA表示,偏转动作为使图像传感器19绕相对于X轴垂直且沿着摄像面20的短边的Y轴旋转的动作。
位移动作中有横向位移动作及纵向位移动作。横向位移动作为使图像传感器19沿着X轴移动的动作。纵向位移动作为使图像传感器19沿着Y轴移动的动作。如此,抖动校正机构65具有进行滚动动作、俯仰动作、偏转动作、横向位移动作、纵向位移动作总计五种传感器移动动作的所谓的五轴抖动校正功能。
在图7中,若工作程序76启动,则CPU69作为变焦动作判定部95及动作确定部96发挥作用。
变焦动作判定部95担负判定是否处于变焦动作中的变焦动作判定功能。更详细而言,从通信控制部70输入有变焦动作信息时,变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中。相对于此,从通信控制部70未输入有变焦动作信息时,变焦动作判定部95判定为处于变焦动作的停止中。变焦动作判定部95将表示判定结果的判定结果信息(参考图8)输出至动作确定部96。
动作确定部96担负根据来自变焦动作判定部95的判定结果信息确定抖动校正机构65的动作的动作确定功能。通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中时,动作确定部96限制在变焦动作的停止中时容许的传感器移动动作的至少一部分。动作确定部96将表示所确定的动作的动作确定结果信息输出至抖动校正机构65。动作确定结果信息为分别针对旋转动作和位移动作设定动作的容许或限制的信息(参考图8)。
另外,虽然省略图示,但在CPU69还设置有对透镜单元11的摄像光学系统35的光学特性(周边减光、畸变像差等)进行校正的图像校正部或实施颜色增强处理或者轮廓增强处理之类的各种图像处理的图像处理部。
图8表示针对判定结果信息的动作确定结果信息的模式。首先,从变焦动作判定部95输出有表示处于变焦动作的停止中的内容的判定结果信息时,动作确定部96输出容许旋转动作及位移动作双方的内容的动作确定结果信息A。另一方面,从变焦动作判定部95输出有表示处于变焦动作中的内容的判定结果信息时,动作确定部96输出容许旋转动作但禁止位移动作来进行限制的内容的动作确定结果信息B。
即,动作确定部96至少限制位移动作,并且,无论是变焦动作中还是停止中,都容许旋转动作。而且,在变焦动作中由动作确定部96执行的限制中包含动作禁止。
并且,在抖动校正机构65的工作中,通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中,由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离时,动作确定部96使图像传感器19移动至光学中心OC与图像中心IC一致的原点位置,之后执行动作禁止。
接着,参考图9的流程图,对基于上述结构的作用进行说明。首先,在变焦动作判定部95中,判定是否处于变焦动作中(步骤ST100,变焦动作判定步骤)。
判定为处于变焦动作的停止中时(步骤ST110中为否),如图8所示,从变焦动作判定部95向动作确定部96输出表示处于变焦动作的停止中的内容的判定结果信息。并且,如动作确定结果信息A所示,通过动作确定部96进行容许旋转动作及位移动作双方的内容的确定(步骤ST120,动作确定步骤)。抖动校正机构65中,接收该确定(动作确定结果信息A),容许旋转动作及位移动作。
另一方面,判定为处于变焦动作中时(步骤ST110中为是),如图8所示,从变焦动作判定部95向动作确定部96输出表示处于变焦动作的内容的判定结果信息。该情况下,如动作确定结果信息B所示,通过动作确定部96进行容许旋转动作但禁止位移动作来进行限制的内容的确定(步骤ST130,动作确定步骤)。抖动校正机构65中,接收该确定(动作确定结果信息B),容许旋转动作且禁止位移动作。并且,此时,由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离时,图像传感器19移动至光学中心OC与图像中心IC一致的原点位置,之后执行动作禁止。持续这些一系列处理,直至电源杆21被操作而相机10的电源关闭(步骤ST140中为是)。
在变焦动作中,限制基于抖动校正机构65的传感器移动动作的至少一部分,因此能够防止在变焦动作前后人物的脸部等主要被摄体的位置偏离之类的摄影构图与用户的意图不一致的情况。因此,进行变焦动作时,能够始终获得与用户的意图一致的摄影构图。尤其,禁止光学中心OC与图像中心IC会偏离的位移动作,因此能够可靠地排除摄影构图与用户的意图不一致的可能性。
另一方面,旋转动作中光学中心OC与图像中心IC不会偏离,因此无论是变焦动作中还是停止中,都容许旋转动作。即便如此,也不存在摄影构图与用户的意图不一致的可能性。并且,由于总是实施基于旋转动作的抖动校正,因此能够将摄影图像的画质维持在一定程度的水平。
并且,由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离时,使图像传感器19移动至光学中心OC与图像中心IC一致的原点位置之后执行动作禁止,因此能够在使光学中心OC与图像中心IC确实一致的状态下进行变焦动作。
如图10中示出的动作确定结果信息C那样,当处于变焦动作中时,可以不仅禁止位移动作还禁止旋转动作来进行限制。并且,如图11中示出的动作确定结果信息D那样,当处于变焦动作中时,也可以仅容许旋转动作中的滚动动作且禁止俯仰动作及偏转动作来进行限制。总之,只要限制多种传感器移动动作中的至少一种即可。另外,对于旋转动作,在使图像传感器19移动至旋转角度的原点位置之后执行动作禁止。
而且,如图12中示出的动作确定结果信息E那样,可以比变焦动作的停止中时的可移动范围更限制变焦动作中时的位移动作的可移动范围(范围限制)。作为变焦动作中时的位移动作的可移动范围,例如设定在变焦动作前后光学中心OC与图像中心IC的偏离不那么明显的程度的范围。因此,变焦动作中时的位移动作的可移动范围与变焦动作的停止中时的可移动范围相比,为极其狭窄的范围。
如此,变焦动作中时并不完全禁止位移动作,只要在狭窄的范围容许位移动作就能够有助于提高摄影图像的画质。
更详细而言,抖动校正机构65的位移动作例如对在微距摄影时易产生的X Y方向的抖动校正是有效的,但若完全禁止抖动校正机构65的位移动作,则无法实施有效的抖动校正,因此摄影图像的画质有可能明显劣化。但是,通过如图12那样容许位移动作,能够消除这种弊病。
[第2实施方式]
图13~图20所示的第2实施方式中,根据通过变焦动作而发生变化的焦距,变更传感器移动动作的限制的程度。另外,以下,适当省略与上述第1实施方式的共同点,以与上述第1实施方式的不同点为中心来进行说明。以下实施方式也相同。
图13及图14为禁止位移动作时的例。在该情况下,变焦动作信息中包含变焦透镜45C在光轴OA上的位置。变焦动作判定部95根据变焦透镜45C在光轴OA上的位置来推断焦距。并且,除了是否处于变焦动作中的判定以外,还判定焦距是否为预先设定的阈值TH以上。焦距为阈值TH以上时,动作确定部96执行位移动作的动作禁止,焦距小于阈值TH时,动作确定部96容许位移动作。
在此,焦距在广角(wide)端最小且在望远(tele)端最大。因此,焦距为阈值TH以上表示焦距与阈值TH相同或位于比阈值TH更靠望远端侧的位置。
图14是表示图13的情况的相机10的处理步骤的流程图。在上述第1实施方式中,在通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中时(步骤ST110中为是),无条件禁止位移动作。相对于此,该情况下,在通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中且判定为焦距为阈值TH以上时(步骤ST110,步骤ST200中均为是),通过动作确定部96禁止位移动作(步骤ST130,动作确定步骤)。相对于此,焦距小于阈值TH时(步骤ST200中为否),与判定为变焦动作处于停止中时(步骤ST110中为否)相同地,通过动作确定部96容许位移动作(步骤ST120,动作确定步骤)。
图15~图17是对位移动作进行范围限制时的例。该情况与图13及图14的情况相同,变焦动作信息中包含变焦透镜45C在光轴OA上的位置,变焦动作判定部95根据变焦透镜45C在光轴OA上的位置推断焦距。并且,变焦动作判定部95除了是否处于变焦动作中的判定以外,还比较焦距与第1阈值TH1及第2阈值TH2(TH1<TH2)的大小。通过变焦动作判定部95判定为焦距为广角端以上且第1阈值TH1以下时,动作确定部96将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/2。判定为焦距大于第1阈值TH1且为第2阈值TH2以下时,将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/4。判定为焦距大于第2阈值TH2且长焦望远端以下时,将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/8。即,比焦距短时的可移动范围更限制焦距长时的位移动作的可移动范围。
图16及图17是表示图15的情况的相机10的处理步骤的流程图。即,通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中且判定为焦距为广角端以上且第1阈值TH1以下时(步骤ST110,步骤ST250中均为是),通过动作确定部96将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/2(步骤ST260,动作确定步骤)。相对于此,焦距不是广角端以上且第1阈值TH1以下时(步骤ST250中为否),转移到图17的步骤ST270。
在图17中,通过变焦动作判定部95判定为焦距大于第1阈值TH1且为第2阈值TH2以下时(步骤ST270中为是),通过动作确定部96将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/4(步骤ST280,动作确定步骤)。而且,通过变焦动作判定部95判定为焦距大于第2阈值TH2且为长焦望远端以下时(步骤ST270中为否),通过动作确定部96将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/8(步骤ST290,动作确定步骤)。
如此,焦距为阈值TH以上时,执行传感器移动动作(位移动作)的动作禁止,焦距小于阈值TH时不执行动作禁止,或者比焦距短时的可移动范围更限制焦距长时的传感器移动动作(位移动作)的可移动范围,因此能够提高用户主要想拍摄的被摄体即主要被摄体落入摄影构图内的几率。
更详细而言,如图18所示,在焦距比较短的广角摄影的情况下,作为主要被摄体的人物的脸部MS拍摄得比较小。因此,如箭头的下侧所示,即使由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离,脸部MS也落入摄影构图内。
相对于此,如图19所示,在焦距比较长的望远摄影的情况下,脸部MS拍摄得比较大。因此,如箭头的下侧所示,在由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离时,脸部MS会超出摄影构图外。即,与图18的广角摄影相比,图19的望远摄影中,由于位移动作而主要被摄体超出摄影构图外的几率更高。
因此,在第2实施方式中,在由于位移动作而主要被摄体超出摄影构图外的几率高的望远摄影的情况下,执行传感器移动动作(位移动作)的动作禁止或限制传感器移动动作(位移动作)的可移动范围。通过如此,主要被摄体落入摄影构图内的几率提高,能够更可靠地获得与用户的意图一致的摄影构图。
范围限制的阶段不限于上述三阶段。也可以设定3个以上的阈值,以四阶段以上进行范围限制。并且,范围限制的程度并不限于上述的1/2、1/4、1/8,能够适当变更设定。
也可以组合图13及图14中示出的禁止位移动作的情况的例和图15~图17中示出的对位移动作进行范围限制的情况的例来实施。具体而言,如图20所示,通过变焦动作判定部95判定为焦距为广角端以上且为第1阈值TH1以下时,动作确定部96将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/2。判定为焦距大于第1阈值TH1且为第2阈值TH2以下时,将位移动作范围限制为变焦动作的停止中时的可移动范围的1/4。判定为焦距大于第2阈值TH2且为望远端以下时,执行位移动作的动作禁止。通过该图20的例,也能够获得与上述相同的效果。
[第3实施方式]
在图21~图24所示的第3实施方式中,具有透镜移动方式的抖动校正机构的透镜单元安装于安装部时,通过透镜移动方式的抖动校正机构,消除通过传感器移动方式的抖动校正机构65使图像传感器19移动至原点位置的传感器移动动作。
图21所示的透镜单元100中,除了上述第1实施方式的透镜45A~45D、光圈机构46以外,还具有包含校正透镜101的摄像光学系统102。并且,具有进行使该校正透镜101向消除抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构103。在抖动校正机构103连接有通信控制部53。抖动校正机构103经由通信控制部53与相机10进行各种信息的交换。
如图22所示,透镜移动方式的抖动校正机构103为基本上与图6中示出的传感器移动方式的抖动校正机构65相同的结构,具备陀螺仪传感器110、抖动校正控制部111、位置检测传感器112及致动器113。抖动校正机构103与抖动校正机构65独立而动作。
抖动校正机构103作为透镜移动动作仅进行使校正透镜101与和光轴OA垂直的XY平面平行地移动的位移动作,并不进行旋转动作。并且,抖动校正机构103通过透镜移动动作,使光学中心OC与图像中心IC对齐。因此,在透镜移动动作中,光学中心OC与图像中心IC始终一致。因此,无论是变焦动作中还是停止中,抖动校正机构103都始终进行透镜移动动作。
如图23所示,透镜单元100安装于安装部15时,在传感器移动方式的抖动校正机构65中,通过传感器移动动作使图像传感器19移动至原点位置时,动作确定部96输出传感器移动量信息和同步信号。传感器移动量信息为表示基于传感器移动动作的图像传感器19移动至原点位置的移动量的信息。同步信号为用于使传感器移动动作与透镜移动动作同步的信号,所述传感器移动动作使图像传感器19移动至原点位置,所述透镜移动动作消除该传感器移动动作。同步信号例如为进行使图像传感器19移动至原点位置的传感器移动动作的预定的时刻。
动作确定部96将传感器移动量信息和同步信号输出至相机10的通信控制部70。通信控制部70将传感器移动量信息和同步信号发送至透镜单元100的通信控制部53。通信控制部53将传感器移动量信息和同步信号输出至透镜移动方式的抖动校正机构103。
如图24所示,透镜单元100的抖动校正机构103根据传感器移动量信息和同步信号,与使图像传感器19移动至原点位置的传感器移动方式的抖动校正机构65的传感器移动动作同步而进行消除该传感器移动动作的透镜移动动作。
如此,使透镜移动方式的抖动校正机构103进行消除使图像传感器19移动至原点位置的传感器移动方式的抖动校正机构65的传感器移动动作的透镜移动动作,因此能够消除由于使图像传感器19移动至原点位置的传感器移动动作引起的摄影图像的抖动。因此,通过即时预览显示观察摄影图像时,不会给用户带来违和感。
[第4实施方式]
在图25及图26所示的第4实施方式中,透镜单元100安装于安装部15时,在变焦动作中,校正透镜101到达可移动范围的端部,且透镜移动动作中的抖动的消除达到极限时,解除传感器移动动作的限制。
在第4实施方式中,透镜移动方式的抖动校正机构103将基于位置检测传感器112的校正透镜101的位置检测结果输出至通信控制部53。校正透镜101的位置检测结果从通信控制部53发送至相机10的通信控制部70,进一步从通信控制部70输出至变焦动作判定部95。
变焦动作判定部95根据校正透镜101的位置检测结果,判定校正透镜101是否到达可移动范围的端部且透镜移动动作中的抖动的消除是否达到极限。另外,校正透镜101的可移动范围例如在安装透镜单元100时从透镜单元100发送而存储于存储部74。
通过变焦动作判定部95判定为透镜移动动作中的抖动的消除达到极限时,动作确定部96解除传感器移动方式的抖动校正机构65的传感器移动动作的限制。
图25及图26是表示第4实施方式的相机10的处理步骤的流程图。通过变焦动作判定部95判定为处于变焦动作中,且判定为透镜移动动作中的抖动的消除未达到极限时(步骤ST110中为是,步骤ST400中为否),与上述第1实施方式的判定为处于变焦动作中的情况相同地,通过动作确定部96禁止传感器移动方式的抖动校正机构65的位移动作(步骤ST130,动作确定步骤)。
另一方面,判定为透镜移动动作中的抖动的消除达到极限时(步骤ST400中为是),如图26所示,通过动作确定部96解除传感器移动方式的抖动校正机构65的位移动作的禁止(步骤ST410,动作确定步骤)。此时,由于位移动作而光学中心OC与图像中心IC偏离时,图像传感器19移动至光学中心OC与图像中心IC一致的原点位置。
校正透镜101到达可移动范围的端部,且透镜移动动作中的抖动的消除达到极限的情况为产生了大量的抖动的状态。在该状态下,与由于光学中心OC与图像中心IC的偏离而引起的变焦动作中的摄影构图的偏离相比,首先要抑制由于抖动引起的摄影图像的画质劣化。因此,在第4实施方式中,透镜移动动作中的抖动的消除达到极限时,即使处于变焦动作中,也解除传感器移动动作的限制。如此一来,能够抑制由于抖动引起的摄影图像的画质劣化。并且,图像传感器19总是成为自原点位置的移动,因此还能够极力减小光学中心OC与图像中心IC的偏离。
上述各实施方式中,例如,变焦动作判定部95、动作确定部96之类的执行各种处理的处理部(处理单元,processing unit)的硬件结构为如下示出的各种处理器(processor)。
各种处理器中包含CPU、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device:PLD)、专用电路等。如周知,CPU为执行软件(程序)来作为各种处理部发挥作用的通用的处理器。PLD为FPGA(现场可编程门阵列,Field Programmable Gate Array)等能够在制造后变更电路结构的处理器。专用电路为具有ASIC(专用集成电路,Application Specific IntegratedCircuit)等为了执行特定处理而专门设计的电路结构的处理器。
1个处理部可由这些各种处理器中的1个构成,也可以通过相同种类或不同种类的2个以上的处理器的组合(例如,多个FPGA或CPU和FPGA的组合)构成。并且,也可以由1个处理器构成多个处理部。作为由1个处理器构成多个处理部的例子,第1,有由1个以上的CPU和软件的组合构成1个处理器,该处理器作为多个处理部发挥作用的方式。第2,有如系统芯片(System On Chip:SoC)等为代表,使用通过1个IC芯片实现包含多个处理部的整个系统的功能的处理器的方式。如此,各种处理部作为硬件结构利用上述各种处理器的1个以上来构成。
而且,作为这些各种处理器的硬件结构,更具体而言,能够利用组合了半导体元件等电路元件的电路(circuitry)。
根据上述记载,能够掌握以下附记项1中记载的摄像装置。
[附记项1]
一种摄像装置,其具备:图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;及传感器移动方式的抖动校正机构,进行使所述图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作,所述摄像装置具备:
变焦动作判定处理器,判定是否处于所述变焦透镜移动的变焦动作中;及
动作确定处理器,根据所述变焦动作判定处理器的判定结果确定所述抖动校正机构的动作,通过所述变焦动作判定处理器判定为处于所述变焦动作中时,限制在所述变焦动作的停止中时容许的所述传感器移动动作的至少一部分。
在上述各实施方式中,作为摄像装置例示了镜头可换式数码相机10,但本发明并不限于此。本发明还能够适用于透镜部一体地配置于相机主体的数码相机。并且,本发明还能够适用于摄像机或附带相机的移动电话等。
本发明并不限于上述各实施方式,只要不脱离本发明的主旨,则可采用各种结构是理所当然的。
符号说明
10-镜头可换式数码相机(相机),11、100-透镜单元,15-安装部,16-卡合部,17、18-信号接点,19-图像传感器,20-摄像面,21-电源杆,22-释放开关,23-曝光校正转盘,24-快门速度/ISO灵敏度转盘,25-热靴,27-显示部,28-光学取景器,29-操作键组,30-盖,35、102-摄像光学系统,36-聚焦环,37-变焦环,38-锁光圈环,45A、45D-透镜,45B-聚焦透镜,45C-变焦透镜,46-光圈机构,47、50-致动器,48、52-位置检测传感器,49-光学系统控制部,51-开度检测传感器,53-通信控制部,65-抖动校正机构(传感器移动方式的抖动校正机构),66-模拟处理部(AFE),67-数字信号处理部(DSP),68-传感器控制部,69-中央控制部(CPU),70-通信控制部,71-帧存储器,72-显示控制部,73-卡控制部,74-存储部,75-数据总线,76-工作程序,77-存储卡,85、110-陀螺仪传感器,86、111-抖动校正控制部,87、112-位置检测传感器,88、113-致动器,95-变焦动作判定部,96-动作确定部,101-校正透镜,103-抖动校正机构(透镜移动方式的抖动校正机构),OA-光轴,OC-光学中心,IC-图像中心,X-沿着摄像面的长边的轴,Y-沿着摄像面的短边的轴,RO-表示滚动动作的箭头,PI-表示俯仰动作的箭头,YA-表示偏转动作的箭头,ST100~ST140、ST200、ST250~ST290、ST400、ST410-步骤,MS-人物的脸部(主要被摄体)。

Claims (16)

1.一种摄像装置,其具备:
图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;
传感器移动方式的抖动校正机构,进行使所述图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作;
变焦动作判定部,判定是否处于所述变焦透镜移动的变焦动作中;及
动作确定部,确定所述抖动校正机构的动作,通过所述变焦动作判定部判定为处于所述变焦动作中时,限制在所述变焦动作的停止中容许的所述传感器移动动作的至少一部分,
所述传感器移动动作中包含:旋转动作,在使所述摄像光学系统的光轴所通过的点即光学中心与所述摄像面的中心点即图像中心一致的状态下使所述图像传感器旋转移动;及位移动作,使所述图像传感器与和所述光轴垂直的面平行地移动,
通过所述变焦动作判定部判定为处于所述变焦动作中时,所述动作确定部至少限制所述位移动作,
无论是所述变焦动作中还是所述停止中,所述动作确定部都容许所述旋转动作。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,
所述动作确定部根据通过所述变焦动作而发生变化的焦距,变更所述限制的程度。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,
在所述变焦动作中由所述动作确定部执行的所述限制中包含禁止所述传感器移动动作的动作禁止,
在所述传感器移动方式的抖动校正机构的工作中,通过所述变焦动作判定部判定为处于所述变焦动作中时,所述动作确定部使所述图像传感器移动至原点位置,之后执行所述动作禁止。
4.根据权利要求2所述的摄像装置,其中,
在所述变焦动作中由所述动作确定部执行的所述限制中包含禁止所述传感器移动动作的动作禁止,
在所述传感器移动方式的抖动校正机构的工作中,通过所述变焦动作判定部判定为处于所述变焦动作中时,所述动作确定部使所述图像传感器移动至原点位置,之后执行所述动作禁止。
5.根据权利要求4所述的摄像装置,其中,
所述焦距为预先设定的阈值以上时,所述动作确定部执行所述动作禁止,所述焦距小于所述阈值时,所述动作确定部不执行所述动作禁止。
6.根据权利要求1所述的摄像装置,其中,
在所述变焦动作中由所述动作确定部执行的所述限制中包含范围限制,所述范围限制相比所述变焦动作的停止中的所述图像传感器的可移动范围进一步限制所述可移动范围。
7.根据权利要求2所述的摄像装置,其中,
在所述变焦动作中由所述动作确定部执行的所述限制中包含范围限制,所述范围限制相比所述变焦动作的停止中的所述图像传感器的可移动范围进一步限制所述可移动范围。
8.根据权利要求7所述的摄像装置,其中,
所述动作确定部相比所述焦距短时的所述可移动范围进一步限制所述焦距长时的所述可移动范围。
9.根据权利要求1所述的摄像装置,其具备:
安装部,以可更换的方式安装有多种透镜单元。
10.根据权利要求2所述的摄像装置,其具备:
安装部,以可更换的方式安装有多种透镜单元。
11.根据权利要求3所述的摄像装置,其具备:
安装部,以可更换的方式安装有多种透镜单元。
12.根据权利要求11所述的摄像装置,其中,
在具有进行使构成摄像光学系统的多个透镜中的一部分透镜即校正透镜向消除所述抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构的所述透镜单元安装于所述安装部时,所述动作确定部使所述透镜移动方式的抖动校正机构进行消除使所述图像传感器移动至所述原点位置的所述传感器移动动作的所述透镜移动动作。
13.根据权利要求9所述的摄像装置,其中,
在具有进行使构成摄像光学系统的多个透镜中的一部分透镜即校正透镜向消除所述抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构的所述透镜单元安装于所述安装部时,在所述变焦动作中,所述校正透镜到达可移动范围的端部且所述透镜移动动作中的所述抖动的消除达到极限时,所述动作确定部解除所述传感器移动动作的限制。
14.根据权利要求12所述的摄像装置,其中,
在具有进行使构成摄像光学系统的多个透镜中的一部分透镜即校正透镜向消除所述抖动的方向移动的透镜移动动作的透镜移动方式的抖动校正机构的所述透镜单元安装于所述安装部时,在所述变焦动作中,所述校正透镜到达可移动范围的端部且所述透镜移动动作中的所述抖动的消除达到极限时,所述动作确定部解除所述传感器移动动作的限制。
15.一种摄像装置的工作方法,所述摄像装置具备:图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;及传感器移动方式的抖动校正机构,进行使所述图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作,所述摄像装置的工作方法具备:
变焦动作判定步骤,判定是否处于所述变焦透镜移动的变焦动作中;及
动作确定步骤,确定所述抖动校正机构的动作,通过所述变焦动作判定步骤判定为处于所述变焦动作中时,限制在所述变焦动作的停止中容许的所述传感器移动动作的至少一部分,
所述传感器移动动作中包含:旋转动作,在使所述摄像光学系统的光轴所通过的点即光学中心与所述摄像面的中心点即图像中心一致的状态下使所述图像传感器旋转移动;及位移动作,使所述图像传感器与和所述光轴垂直的面平行地移动,
在所述变焦动作判定步骤中判定为处于所述变焦动作中时,至少限制所述位移动作,
无论是所述变焦动作中还是所述停止中,都容许所述旋转动作。
16.一种存储有计算机可执行的程序的非易失性的计算机可读的存储介质,所述计算机可执行的程序使摄像装置工作,所述摄像装置具备:图像传感器,被摄体像经由包含变焦透镜的摄像光学系统成像于摄像面;及传感器移动方式的抖动校正机构,进行使所述图像传感器向消除抖动的方向移动的传感器移动动作,所述计算机可执行的程序使计算机执行如下功能:
变焦动作判定功能,判定是否处于所述变焦透镜移动的变焦动作中;及
动作确定功能,确定所述抖动校正机构的动作,通过所述变焦动作判定功能判定为处于所述变焦动作中时,限制在所述变焦动作的停止中容许的所述传感器移动动作的至少一部分,
所述传感器移动动作中包含:旋转动作,在使所述摄像光学系统的光轴所通过的点即光学中心与所述摄像面的中心点即图像中心一致的状态下使所述图像传感器旋转移动;及位移动作,使所述图像传感器与和所述光轴垂直的面平行地移动,
在所述变焦动作判定功能判定为处于所述变焦动作中时,至少限制所述位移动作,
无论是所述变焦动作中还是所述停止中,都容许所述旋转动作。
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