CN112135037B - 稳定控制设备、摄像设备和稳定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供稳定控制设备、摄像设备和稳定控制方法。稳定控制设备支持包括第一拍摄模式和第二拍摄模式的多个拍摄模式。第一拍摄模式和第二拍摄模式具有不同的、图像传感器的有效区域的对角线长度。稳定控制设备根据设置了第一拍摄模式和第二拍摄模式中的哪一个来设置图像传感器的不同基准位置。基准位置是为了图像稳定而移动图像传感器的区域的中心。

Description

稳定控制设备、摄像设备和稳定控制方法

技术领域

本发明涉及稳定控制设备、摄像设备和稳定控制方法。更具体地，本发明涉及移动图像传感器的摄像面以进行拍摄期间的稳定的稳定控制设备、包括稳定控制设备的摄像设备、以及稳定控制方法。

背景技术

近年来，随着摄像设备的性能的增加，越来越多的摄像设备配备有用于使图像传感器在与摄像光学系统垂直的平面中移动的图像稳定机构(摄像面稳定机构)。为了实现更高的图像稳定性能，提出了包括具有大操作范围的图像稳定机构的大量机构。

一般来说，图像传感器可以输出诸如静止图像和视频等的多种格式的图像。根据格式，图像传感器的有效区域(用于形成记录图像的区域，其也可被称为有效像素区域)通常不同，并且在同一摄像设备中，图像传感器的有效区域通常发生改变。

日本特开2007-034141公开了基于像圈直径来限制图像稳定机构的可移动范围的技术。

日本特开2010-117591公开了如下的技术，该技术在用户选择了倾斜-移位拍摄的情况下，通过使用摄像面稳定机构使图像传感器移位的同时进行拍摄，以进行倾斜-移位拍摄。

利用这些技术，可以使照相机能够基于像圈直径来适当地限制图像稳定机构的可移动范围，并且使摄像面稳定机构能够在基于用户操作而偏移的位置处进行操作。然而，日本特开2007-034141和2010-117591都没有描述考虑到图像传感器的有效区域改变的事实来进行摄像面稳定。

本发明是针对上述背景做出的，并且提供可以处理图像传感器的有效区域的改变的稳定控制设备以及包括该稳定控制设备的摄像设备。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种稳定控制设备，用于控制图像稳定，所述稳定控制设备包括：模式设置部件，用于从包括第一拍摄模式和第二拍摄模式的多个拍摄模式中设置拍摄模式，所述第一拍摄模式是图像传感器的有效区域的对角线长度为第一值的模式，所述第二拍摄模式是所述图像传感器的有效区域的对角线长度为比所述第一值小的第二值的模式，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；基准位置设置部件，用于设置作为不进行图像稳定时的所述图像传感器的位置的基准位置；以及控制部件，用于基于抖动，使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动，其中，所述基准位置设置部件所设置的基准位置在所述第一拍摄模式和所述第二拍摄模式之间是不同的。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像设备，包括：图像传感器：根据本发明的稳定控制设备；以及摄像控制部件，用于控制所述图像传感器的摄像，其中，所述摄像控制部件基于所述稳定控制设备的模式设置部件所设置的拍摄模式来控制所述图像传感器的摄像。

根据本发明的其它方面，提供一种摄像设备，包括：获取部件，用于获取表示图像传感器的有效区域的大小的信息，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；设置部件，用于基于所述获取部件所获取的表示所述图像传感器的有效区域的大小的信息来设置基准位置，所述基准位置是不进行图像稳定时的所述图像传感器的位置；以及控制部件，用于基于抖动，使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动。

根据本发明的另一方面，提供一种稳定控制方法，包括：从包括第一拍摄模式和第二拍摄模式的多个拍摄模式中设置拍摄模式，所述第一拍摄模式是图像传感器的有效区域的对角线长度为第一值的模式，所述第二拍摄模式是所述图像传感器的有效区域的对角线长度为比所述第一值小的第二值的模式，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；设置作为不进行图像稳定时的所述图像传感器的位置的基准位置；以及进行控制，以基于抖动使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动，其中，所述基准位置的设置中所设置的基准位置在所述第一拍摄模式和所述第二拍摄模式之间是不同的。

根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据实施例的稳定控制处理的流程图；

图2A是根据本实施例的摄像系统的中央截面图；

图2B是示出根据本实施例的摄像系统的电气结构的框图；

图3是根据本实施例的稳定机构的分解透视图；

图4A至4C示出在根据本实施例的稳定机构操作的情况下的渐晕与拍摄模式之间的关系；

图5A至5D示出在摄像光学系统的光轴偏移的情况下的拍摄模式的适当中心位置；以及

图6A至6C示出参考摄像光学系统的光轴的效果与有效区域之间的关系。

具体实施方式

以下，将参考附图来详细说明实施例。注意，以下实施例不旨在限制所要求保护的本发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但是不限制本发明需要所有这样的特征，并且可以适当地组合多个这样的特征。以下说明的本发明的各实施例可以单独地、或者在必要的情况下或者在单个实施例中组合来自各实施例的元素或特征具有益处的情况下作为多个实施例或其特征的组合而实现。此外，在附图中，为相同或相似的结构赋予相同的附图标记，并且省略其重复说明。

在以下说明的实施例中，将说明本发明适用于具有可更换镜头的数字照相机的示例，该数字照相机可以通过将镜头单元附接至照相机来进行拍摄。然而，本发明可适用于允许摄像光学系统(镜头单元)被更换并且可以通过使图像传感器在与摄像光学系统的光轴垂直的平面中旋转或平移来减小由于摄像设备中发生的抖动而引起的对所拍摄图像的影响的任何设备。这些设备的示例包括具有可更换镜头的摄像机。此后，参考图1至6C，将说明根据本实施例的摄像设备。在各图中，相同的构件将由相同的附图标记表示，并且将省略重复说明。

图2A是根据本实施例的摄像系统的中央截面图，以及图2B是示出摄像系统的电气结构的框图。在图2A和2B中由相同的附图标记表示的组件彼此对应。

图2A和2B所示的摄像系统包括照相机1以及附接至照相机1的镜头单元2。镜头单元2经由安装件(未示出)可移除地附接至照相机1，并且经由电触点11在镜头单元2和照相机1之间进行信息的通信。

镜头单元2包括由多个透镜组成的摄像光学系统3、使摄像光学系统3的透镜移动的透镜驱动单元13、控制透镜驱动单元13所进行的透镜的移动的镜头系统控制电路12、以及镜头存储器17。镜头存储器17存储镜头信息并存储经由电触点11获取的来自照相机1的信息。摄像光学系统3的光轴由附图标记4表示。透镜驱动单元13可以由诸如任何适当马达等的致动器构成，并且可以驱动构成摄像光学系统的调焦透镜、图像稳定透镜和光圈等。镜头系统控制电路12可以通过组合电路和诸如CPU等的处理器而配置成。

照相机1包括控制整个照相机的操作的照相机系统控制电路5。照相机1包括对来自摄像光学系统的光进行光电转换并输出图像信号的图像传感器6、通过对图像信号进行图像处理来生成记录用的图像的图像处理器7、以及记录该记录用的图像的存储器单元8。照相机1包括作为显示单元9的背面显示装置9a和电子取景器(EVF)9b，并且允许用户在检查摄像范围的同时进行拍摄。背面显示装置9a是触摸面板，并连接至操作检测单元10。照相机系统控制电路5可以通过组合电路和诸如CPU等的处理器而配置成。

照相机1包括操作构件(未示出)。在检测到操作构件的操作时，操作检测单元10向照相机系统控制电路5输出操作信号。照相机系统控制电路5可以通过基于输入操作信号控制照相机1的各个部分的操作来进行摄像控制，从而拍摄静止图像和视频。即，操作检测单元10用作从用户接收拍摄准备指示和拍摄指示的拍摄指示输入单元。

此外，照相机1包括可以使图像传感器在与摄像光学系统3的光轴垂直的平面(xy平面)中平移和旋转的稳定机构14、检测施加到照相机1的抖动的抖动检测器15、以及快门机构16。稳定机构14是包括诸如任何适当马达等的致动器的机构，该稳定机构14可以使图像传感器6在xy平面中从基准位置平移、并且可以使图像传感器6围绕z轴(与光轴平行的方向)旋转。以下将说明稳定机构14的结构的详情。

抖动检测器15可以检测装置的旋转抖动。在本实施例中，假定抖动检测器15检测围绕与光轴4垂直的轴(x轴、y轴)和与光轴4平行的轴(z轴)的旋转抖动(俯仰、横摆和侧倾)。作为抖动检测器15，可以使用检测角速度等的振动陀螺仪传感器。图2B是示出摄像系统的电气结构的框图。摄像系统由照相机1和镜头单元2组成，并且构成摄像单元、图像处理单元、记录/再现单元和控制单元。摄像单元包括摄像光学系统3、图像传感器6和快门机构16。图像处理单元包括图像处理器7。记录/再现单元包括存储器单元8和显示单元9(背面显示装置9a和EVF 9b)。控制单元包括照相机系统控制电路5、操作检测单元10、镜头系统控制电路12、透镜驱动单元13、稳定机构14和抖动检测器15。

摄像单元是光学处理系统，其经由摄像光学系统3在图像传感器6的摄像面上形成来自物体的光的图像。由于可以从图像传感器6获得焦点评价值/适当曝光值，因此基于信号对摄像光学系统3进行适当调整。因此，图像传感器6暴露于具有适当光量的物体光，并且在图像传感器6附近形成被摄体图像。

图像传感器6可以输出诸如静止图像和视频等的多种格式的图像。视频还具有多种格式，并且图像传感器上的有效区域(用于生成要记录的图像的区域)的大小根据纵横比等而改变。对于静止图像，可以进行裁剪拍摄，该裁剪拍摄仅根据图像传感器上的部分区域的信号来生成图像。另外在裁剪拍摄中，可以认为，与不进行裁剪的情况相比，图像传感器上的有效区域发生改变。因此，照相机1可以基于照相机系统控制电路5的控制来进行诸如视频、静止图像和裁剪拍摄等的、在图像传感器6的有效区域的大小方面彼此不同的多个拍摄操作。这些拍摄操作将被称为“拍摄模式”。随着有效区域的改变，来自图像传感器6的读出区域可能改变；或者，在不改变来自图像传感器的读出区域的情况下，可以通过使图像处理器7选择输入信号的一部分来改变有效区域。如在后一种情况中，即使在来自图像传感器的读出区域不改变的情况下，由于用于生成记录用的图像的区域不同，因此以在图像传感器的有效区域方面彼此不同的拍摄模式来进行摄像。照相机系统控制电路5还可以用作用于设置拍摄模式的设置单元。快门机构16通过移动快门帘来控制被摄体图像是否到达图像传感器6。根据本实施例的快门机构16包括用于至少遮挡被摄体图像的帘(机械后帘)，并且曝光的完成由快门机构16进行。在本实施例中，图像传感器6具有如下的模式(电子前帘)，该模式通过在快门机构16移动后帘之前针对各线使电荷复位来控制开始曝光的定时。在电子前帘模式中，通过同步操作图像传感器6的电荷复位(电子前帘)和快门机构16的后帘来进行曝光控制。

图像处理单元的图像处理器7包括A/D转换器、白平衡调整电路、伽马校正电路和插值计算电路等，并且可以生成记录用的图像。包括在图像处理器7中的颜色插值处理单元通过根据Bayer图案的信号进行颜色插值(去马赛克)来生成彩色图像。图像处理器7通过使用预定方法来压缩图像、视频和音频等。

记录/再现单元记录并再现图像处理器7所生成的记录用的图像。存储器单元8包括非易失性存储器，并控制将图像存储在作为非易失性存储器的图像存储单元(未示出)中。作为图像存储单元，可以使用可相对于照相机1插入和移除的记录介质。照相机系统控制电路5进行向存储器单元8的图像存储单元的输出，并且在显示单元9上显示用户要看的图像。

镜头存储器17和存储器单元8具有分别存储镜头单元2的信息和照相机1的信息的非易失性存储器。镜头单元2的镜头存储器17可以具有光学信息，诸如与摄像光学系统3的光轴和光束的有效区域(＝光足以到达的范围)有关的信息等。如果镜头存储器17例如基于服务中心的测量或现场的测量而没有该信息，则与摄像光学系统的光轴和光束的有效区域有关的信息被预先保存在摄像设备的存储器单元8中。使用与这些有关的光学信息来代替从镜头存储器17获取的光学信息。例如，在用户正通过使用固定到三脚架的照相机拍摄接近于均匀亮度面的物体(诸如天空等)的图像的状态下，进行现场的测量。更具体地，可以在稳定机构14改变图像传感器6的位置的同时拍摄多个图像，并且可以决定使得与透镜的光量分布相比光量变得最佳的中心(＝可被视为光轴的位置)以及光束的有效区域。通过这样做，可以从镜头存储器17和存储器单元8中的任一个获得与透镜光轴和光束的有效区域有关的信息。也就是说，镜头存储器17和存储器单元8中的任一个用作存储表示摄像光学系统3的光轴的信息的光轴信息存储单元。

根据用户的操作，控制单元控制整个摄像系统，并控制包括图像稳定的拍摄操作。照相机系统控制电路5生成并输出摄像等期间的定时信号。响应于外部操作，照相机系统控制电路5控制摄像系统、图像处理系统和记录/再现系统中的每一个。例如，当操作检测单元10检测到按下快门释放按钮(未示出)时，照相机系统控制电路5控制图像传感器6的摄像处理、利用稳定机构14的图像传感器的移动、以及图像处理器7的压缩，从而控制包括图像稳定的拍摄操作。此外，照相机系统控制电路5控制通过使用显示单元9进行信息显示的信息显示装置的各段的状态。

将说明由控制系统进行以调整光学系统的调整操作。图像处理器7连接至照相机系统控制电路5，并且图像处理器7基于来自图像传感器6的信号来获得适当的焦点位置和光圈值。即，照相机系统控制电路5基于图像传感器6的信号来进行测光和测距操作，并决定曝光条件(光圈值和快门速度等)。即，照相机系统控制电路5用作照相机1的曝光控制器和焦点检测器。照相机系统控制电路5经由电触点11向镜头系统控制电路12发出命令，并且镜头系统控制电路12适当地控制透镜驱动单元13。因此，调整焦点位置以聚焦在主被摄体图像上。

此外，在通过移动图像稳定透镜来进行图像稳定的模式中，图像稳定透镜可以经由透镜驱动单元13基于从后述的图像传感器6获得的信号以及抖动检测器15所检测到的抖动信号来被适当地控制。镜头单元2可以具有抖动检测器，并且可以基于抖动检测器所检测到的抖动信号来控制图像稳定透镜。

照相机系统控制电路5用作校正量获取单元，该校正量获取单元基于来自抖动检测器15的检测信号获取用于校正由施加到照相机1的抖动所产生的图像模糊的校正量。此外，照相机系统控制电路5基于所获取的校正量来控制稳定机构14所进行的图像传感器6的移动。即，照相机系统控制电路5控制稳定机构14，并通过使图像传感器6从图像传感器的基准位置移动校正量来进行稳定控制。基准位置是图像传感器的移动范围的中心，并且是在校正量为0时(即，当图像传感器固定并且图像稳定停止时)的图像传感器的位置。

当操作检测单元10检测到由用户进行以将快门释放按钮(未示出)半按下并准备拍摄的操作时，照相机系统控制电路5通过控制稳定机构14来进行图像稳定，以使用户更容易确定构图。即，照相机系统控制电路5基于来自抖动检测器15的信号来获取校正量，并通过基于所获取的校正量控制稳定机构14来进行图像稳定。随后，当操作检测单元10检测到快门释放按钮被全按下时，照相机系统控制电路5通过使用稳定机构14来进行图像稳定，以使通过进行主曝光而获得的被摄体图像稳定。当曝光后经过了预定时间时，停止图像稳定。因此，图像稳定由抖动检测器15、使图像传感器移动的稳定机构14、以及基于抖动检测器15的信号来生成稳定机构14的目标值并进行图像传感器的移动控制的照相机系统控制电路5来进行。

参考图3，将说明根据本实施例的稳定机构14的结构。图3是稳定机构14的分解透视图。为简单起见，未示出用于进行控制的电气机构。在图3中，垂直线是与摄像光学系统3的光轴4平行的线。在图3中，由附图标记101至110表示的构件是不移动的构件(固定构件)，并且由附图标记201至206表示的构件是移动的构件(可移动构件)。由附图标记301a至301c表示的构件是夹在固定构件和可移动构件之间的滚珠。

在图3中，上部磁轭101、上部磁体103a、103b、103c、103d、103e和103f、下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f、以及下部磁轭108形成磁回路并构成闭合磁路。上部磁体103a、103b、103c、103d、103e和103f用粘合剂固定成吸附于上部磁轭101的状态。下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f用粘合剂固定成吸附于下部磁轭108的状态。上部磁体103a、103b、103c、103d、103e和103f以及下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f各自沿光轴方向(图3中的上下方向)磁化。相邻磁体(例如，上部磁体103a和103b)沿相反方向磁化。对向磁体(例如，上部磁体103a和下部磁体107a)沿相同方向磁化。因此，沿光轴方向在上部磁轭101和下部磁轭108之间产生强磁束密度。

由于在上部磁轭101和下部磁轭108之间发生强吸引力，因此主间隔件105a、105b和105c以及辅间隔件104a和104b被设置成使得上部磁轭101和下部磁轭108分开适当的距离。该适当的距离是在线圈205a、205b和205c以及FPC 201被设置在上部磁体和下部磁体之间时可以在上部磁体和下部磁体之间提供适当间隔的距离。主间隔件105a、105b和105c各自具有螺钉孔，并且上部磁轭101通过使用螺钉102a、102b、102c固定到主间隔件105a、105b和105c。在主间隔件105a、105b和105c的躯干部上，设置了可移动构件的形成机械端部的橡胶构件，其中橡胶构件是止动件。磁轭108经由螺钉109a、109b和109c固定到基板110。在基板110中，形成孔以避开下部磁体107a至107f。下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f从基板110中所形成的孔中突出，其中下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f各自具有大于基板110的厚度的厚度。

可移动框206由压铸镁合金或压铸铝合金制成，并且具有轻重量和高刚性。可移动单元的各元件固定到可移动框206。位置传感器附接到FPC 201的位置202a、202b和202c。在本实施例中，例如，霍尔元件用作位置传感器，使得可以通过使用上述的磁路来检测位置。由于霍尔元件较小，因此霍尔元件被设置成嵌套在线圈205a、205b和205c的绕线中。图像传感器6、线圈205a、205b和205c以及霍尔元件连接至可移动PCB 203。这些构件经由可移动PCB203上的连接器来与外部交换电信号。

固定部转动板106a、106b和106c用粘合剂固定到基板110。可移动构件转动板204a、204b和204c用粘合剂固定到可移动框206。固定部转动板106a、106b和106c以及可移动构件转动板204a、204b和204c形成滚珠301a、301b和301c的转动面。因此，通过独立地提供转动板，可以容易地将表面粗糙度和硬度设计成期望状态。

利用上述结构，通过向线圈205a、205b和205c供给电流，产生了符合弗莱明左手定则的力，使得可移动构件可以移动。反馈控制可以通过使用霍尔元件的信号来进行。通过适当地控制霍尔元件的信号的值，可移动框206可以在与摄像光学系统3的光轴4垂直的平面中沿侧倾方向平移和旋转。通过在使附接至位置202a的霍尔元件的信号保持恒定的同时以相反的相位驱动附接至位置202b和202c的霍尔元件的信号，可以产生围绕摄像光学系统3的光轴4的旋转运动。因此，可移动框206可以围绕摄像光学系统3的光轴4旋转。

在位置202a、202b和202c处，检测光轴方向上的磁束密度。由上部磁体103a、103b、103c、103d、103e和103f以及下部磁体107a、107b、107c、107d、107e和107f等形成的磁路的特性一般是非线性的。因此，在位置202a、202b和202c处检测到的磁束密度不必在整个移动范围内具有恒定的分辨率(检测分辨率变化)。具体地，存在磁束密度的变化急剧的位置以及磁束密度的变化平稳的位置，并且在变化越急剧的位置处，检测分辨率越高(磁束密度相对于移动量的变化越大)。在上述的磁路中，在磁体之间的边界位置(例如，上部磁体103a和103b之间的边界位置)处，磁束密度的变化最大，并且检测分辨率高。

参考图4A至4C，将说明在稳定机构14操作的情况下的渐晕与图像传感器的有效区域之间的关系。图4A至4C示出在图像传感器6被设置在第一基准位置、并且安装件中心404、图像传感器的有效区域的中心405和光轴4在与光轴垂直的平面(xy平面)中一致的情况下的图像传感器的有效区域与渐晕之间的关系。

图4A示出图像传感器6不被稳定机构14移动的状态，即图像传感器被设置在第一基准位置的状态。图4B示出图像传感器6已被稳定机构14移动的状态，以及图4C示出图像传感器的有效区域411已随着与图4B中相同的图像传感器6的移动而改变的状态。图4A至4C各自示出一组两个投影图。在左侧，示出与图2A中相同方向(即，与光轴垂直的方向)上的投影图；并且在右侧，示出从光轴方向看的投影图(即，第一角度投影图)。在图4A至4C中，摄像光学系统3示意性地示出具有一个凸透镜。

如图4A所示，在图像传感器被设置在基准位置的情况下，图像传感器的有效区域411被设计成设置在表示从摄像光学系统3到达的光束的有效区域的轮廓线401和402内。因此，图像传感器的有效区域411被设置在表示光束的有效区域的像圈403中。即，只要摄像光学系统3适合于具有被称为全尺寸的24mm×36mm的大小的图像传感器6，像圈403的半径就被设计成大于全尺寸图像的最大像高、即21.63mm(＝(12²+18²)^1/2)。在这种状态下，不会发生不适当的渐晕等。

这里，将考虑图像传感器6已被稳定机构14移动了大距离的情况。图4B示出这种情况。与图4A相对，在图4B中图像传感器6已经沿着纸面向上移动。尽管在图4A中图像传感器的有效区域的中心405与光轴4和安装件中心404一致，但是在图4B中中心405向上移位。此时，如图4B中的右侧的投影图所示，根据移动量，图像传感器的有效区域411可能移动到像圈403的外部。在有效区域的在像圈外部的区域410中发生大的渐晕。因此，如日本特开2007-034141中所述，为了防止产生区域410，期望图像传感器(有效区域)的移动范围基于像圈的直径而改变。

接着，将考虑图像传感器6的有效区域411已改变的情况。图4C示出这种情况。与图4B相对，在图4C中，图像传感器6的有效区域411已经从图像传感器的整体改变为图像传感器的部分区域，并且相应地，有效区域411的对角线长度已经减小。图4A和4B中的有效区域411的对角线长度将被称为“第一值”，并且图4C中的有效区域411的对角线长度将被称为“第二值”。使用图像传感器6上的部分区域的静止图像拍摄模式(裁剪拍摄模式)和视频拍摄模式处于这样的状态。这是因为，由于视频拍摄中的纵横比一般是16:9，因此格式可以不同于静止图像的格式(对于全尺寸来说是3:2)，或者可以根据分辨率(HD、FHD或4K等)和数据速率将适当的范围设置为有效区域411。因此，在视频拍摄期间，一般使用图像传感器6上的比静止图像拍摄(并非裁剪拍摄)中的区域小的区域。通过比较图4B和图4C可以清楚地看出，由于有效区域411较小，因此即使图像传感器6的移动量相同，也不会存在发生大的渐晕的区域410，并且不会发生大的渐晕。即，渐晕的状态根据图像传感器6的有效区域411而改变。

参考图5A至5D，将考虑摄像光学系统3的光轴4由于镜头单元中的制造误差等而偏移的情况。图5A至5D各自示出在光轴4沿纸面中的右上方向偏移并且光轴4与安装件中心404不一致的情况下的图像传感器的有效区域与渐晕之间的关系。图5A至5D以与图4A至4C相同的方式示出。

图5A示出图像传感器6被设置成使得有效区域411的中心405与安装件中心404一致的状态，即图像传感器6被设置在如图4A中的第一基准位置的状态。图5B示出图像传感器6的有效区域411从图5A所示的状态移动以使得渐晕消退的状态。图5C示出图像传感器6的有效区域411已从图5B所示的状态改变的状态。图5D示出图像传感器6的位置是如图5A中的第一基准位置并且图像传感器6的有效区域411已改变的状态。

在图5A至5D中，在没有制造误差等的情况(光轴不偏移的情况)下的摄像光学系统3a由凸透镜示意性地示出。在光轴不偏移的情况下的摄像光学系统3a的光轴4a、表示光束的有效区域的轮廓线401a和402a、以及像圈403a分别独立于在光轴偏移的情况下的摄像光学系统3、光轴4、轮廓线401和402、以及像圈403示出。

在图5A所示的示例中，图像传感器6的有效区域位于第一基准位置；并且所设计的光轴4a、图像传感器的有效区域的中心405和安装件中心404在xy平面上一致。另一方面，当从光轴方向观察时，实际光轴4向右上方偏移，并且图像传感器6的一部分(区域410)已经移动到像圈403的外部。因此，发生大的渐晕。在图5A的示例中为了便于说明而示出光轴极端偏移，并且实际的制造误差小得多。然而，可能发生周边图像较暗的现象或图像中的亮度不均匀的现象。

这里，将考虑图像传感器6被稳定机构14移动的情况。图5B示出通过使用稳定机构14移动图像传感器、图像传感器的有效区域411已从第一基准位置移动到第二基准位置的情况。与图5A相对，在图5B中，图像传感器6的有效区域411沿右上方向移动。即，图像传感器6的有效区域411移动以追随光轴4，使得光轴4和图像传感器的有效区域的中心405一致。因此，图像传感器6的所有有效区域411可以位于像圈403内。此外，图像传感器6的有效区域411和像圈403之间的差可被用于稳定。以下将参考图6A至6C来说明这些之间的关系。

接着，将考虑图像传感器6的有效区域411已改变的情况。在图5C中，与图5B相比，图像传感器6的有效区域411较小。此时，由于图5B所示的状态是基准，因此图像传感器的有效区域的中心405与光轴4一致。

另一方面，在有效区域411小的情况下，图像传感器的有效区域的中心405不必与光轴4一致(或不必更靠近光轴4)。图5D示出图像传感器的有效区域的中心405维持在安装件中心404处的情况。换句话说，在图5D中，与图5A相比，图像传感器6的有效区域411较小。从图5D可以清楚地看出，由于有效区域411小，因此图像传感器6的所有有效区域411都位于像圈403内。另一方面，考虑到照相机的一些功能，存在更期望除图5C的状态以外的状态的情况。这种情况的示例是在通过使用利用电气复位的前帘(电子前帘)和利用机械遮光的后帘(机械后帘)的组合来进行摄像的情况下通过稳定机构14使图像传感器6移动时发生的不均匀曝光或曝光精度。术语“不均匀曝光”是指图像的面内亮度的不均匀性，并且术语“曝光精度”是指图像中的整体亮度的偏差。在通过使用电子前帘和机械后帘进行拍摄的情况下，为了减少不均匀曝光，将电子前帘的移动特性调整为机械后帘的移动特性。然而，这种调整是在图像传感器6的有效区域411位于预定位置时针对机械后帘的移动特性进行的。因此，例如，如果预定位置是使得有效区域的中心与安装件中心一致的位置(即，第一基准位置)，则电子前帘的移动特性和机械后帘的移动特性彼此不同，这是因为有效区域的中心在快门移动方向上移动，并且特别是在高速快门期间发生不均匀曝光。移动量越大，移动特性的偏差就越大。因此，通过将稳定控制的基准位置设置在与作为调整快门的移动特性时的基准的预定位置一致的第一基准位置、而不是图像传感器的有效区域的中心405与光轴4一致的第二基准位置，可以减少不均匀曝光。通过将不是第一基准位置的位置设置为基准位置(只要该位置比第二基准位置更接近预定位置即可)，可以减少不均匀曝光。

如图5C和图5D所示，在考虑图像传感器6的有效区域411的情况下，存在考虑光轴4的偏移和像圈403的必要性低的情况。在这种情况下，当通过使用稳定机构14使图像传感器的有效区域移动时，可以将有利于其它照相机功能的位置设置为中心。(可能存在图5D所示的位置比图5C所示的位置更有利的情况。)

参考图6A至6C，将说明参考摄像光学系统的光轴的效果与有效区域之间的关系，并且另外，将说明稳定机构14的移动范围。

图6A至6C是从光轴方向观察的图像传感器6和像圈403的投影图。图6A示出光轴4不偏移的状态，其对应于图4A所示的状态。图6B示出光轴4偏移并且图像传感器的有效区域的中心405根据光轴移动的状态，其对应于图5B所示的状态。图6C示出使图像传感器的有效区域的中心405与安装件中心404一致、并且图像传感器6的有效区域411的大小减小的示例，其对应于图5D所示的状态。

在图6A至6C中，圆420a、420b、430a、430b、430c和430d各自表示图像传感器6的有效区域411通过稳定机构14的移动可达到的范围(称为稳定机构14的可移动范围)，这是根据稳定机构14的结构所确定的。在图6A中，圆421是在图像传感器6位于第一基准位置时以图像传感器6的有效区域411的角落为中心的圆，并且是在像圈403中内切的圆。在该范围内，即使当图像传感器6移动时，有效区域411也不会从像圈403移动到外部。作为结果，圆421表示稳定期间的图像传感器6的有效区域411的角落的可移动范围(被称为“有效区域411的可移动范围”)。

在图6B中，圆422是在图像传感器6的有效区域411位于第一基准位置时以图像传感器6a的角落为中心的圆，并且是在由于制造误差而偏移的像圈403中内切的圆。圆422表示在稳定控制的基准位置是第一基准位置时的有效区域411的可移动范围。圆423a和423b是在图像传感器6的有效区域411是第二基准位置时以图像传感器6的角落为中心的圆，并且是在由于制造误差而偏移的像圈403中内切的圆。圆423a和423b表示在稳定控制的基准位置根据光轴4的偏移而被确定为第二基准位置时的有效区域411的移动范围。直线431、432、433和434分别是与圆430a和430d正切的线、与圆430a和430b正切的线、与圆430b和430c正切的线、以及与圆430c和430d正切的线。由直线431、432、433和434以及圆430a、430b、430c和430d包围的范围是图像传感器6的有效区域411可通过稳定机构14移动到的范围。

r1表示稳定期间的图像传感器6的移动范围，并且与圆420a、420b、430a、430b、430c和430d的半径相对应。r2是圆421的半径。r3是圆422的半径。r4是圆423a和423b的半径。ri是图像传感器6的有效区域411的对角线长度。rl是像圈的半径。ri'是在有效区域变化后的图像传感器6的有效区域的对角线长度。

参考图6A，将考虑光轴4不偏移、并且光轴4、图像传感器的有效区域的中心405和安装件中心404在图像传感器上一致的情况。在光轴4、图像传感器的有效区域的中心405和安装件中心404在图像传感器上一致的情况下，稳定期间的图像传感器的有效区域411的移动范围的半径r2是像圈的半径rl和有效区域411的对角线长度ri之间的差(r2＝rl-ri)。这表示像圈和图像传感器6的有效区域411之间的余裕(r2)可用于稳定。假定稳定机构被设计成可在更大范围内移动并且r1>r2。

接着，参考图6B，将考虑光轴4偏移的情况。首先，将考虑不使光轴4和图像传感器的有效区域的中心405一致的情况，即图像传感器6的基准位置是第一基准位置的情况。此时，有效区域411的可移动范围由圆422(半径：r3)表示。显然，r3<r2，并且可以看出，当有效区域移动使得有效区域411不在像圈403的外部时，可用于稳定的范围的大小由于光轴4的偏移而减小。接着，将考虑使光轴4和图像传感器6的有效区域411的中心一致的情况，即图像传感器6的基准位置是第二基准位置的情况。此时，有效区域411的可移动范围由圆423a和423b(半径：r4)表示。显然，r3<r4，并且在圆423a保持在圆420a内的条件下，r4＝r2。即，可以看出，通过使光轴4与图像传感器6的有效区域411的中心一致，可以增大可用于稳定的范围的大小。这使得稳定性能提高。即，在不进行裁剪(图像传感器6的整体是有效区域)的情况下，期望参考表示光轴4的位置的信息，有效区域411的中心更接近光轴位置。

接着，参考图6C，将考虑有效区域的大小减小的情况。图像传感器的有效区域的中心405与光轴4的位置无关，并且保持在安装件中心404处，即，图像传感器6参考第一基准位置进行稳定控制。此外，图像传感器6的有效区域411改变为图像传感器6的仅一部分(＝被剪裁)。此时，由直线431、432、433和434以及圆430a、430b、430c和430d包围的范围被包括在偏移像圈403中。即，当稳定机构14在保持图像传感器的有效区域的中心405与安装件中心404一致的同时在稳定机构的可移动范围内自由操作时，不会产生有效区域411的位于像圈403外部的区域410。在这样的条件下，不必根据光轴4的位置来设置基准位置，并且如上所述，可以将有利于其它照相机功能的位置等设置为基准位置。

参考图1的流程图，将说明根据本实施例的摄像设备所进行的拍摄操作。

步骤S100是开始操作的步骤。该操作在稳定机构14的操作之前进行，并且照相机1的通电和拍摄模式的切换与该操作相对应。

步骤S110是照相机系统控制电路5从附接至照相机1的镜头单元2获取信息的步骤。术语“镜头信息”是指与镜头的类型和镜头的序列号等有关的信息。

步骤S120是基于从镜头单元获取的镜头信息来判断是否可以从镜头单元获取表示光轴的位置的信息和表示像圈直径的信息的步骤。如果判断为可以从镜头单元获取表示光轴的位置的信息和表示像圈直径的信息，则处理进入步骤S130。如果判断为不能获取该信息，则处理进入步骤S140。即，在镜头的镜头存储器17具有表示各个透镜的光轴的位置和像圈直径的信息的情况下，在步骤S130中经由通信从镜头单元2获取信息。如果镜头的镜头存储器17不具有表示各个透镜的光轴的位置和像圈直径的信息，则在步骤S140中基于照相机1中的信息来获得表示光轴位置和像圈直径的信息。表示像圈直径的信息可以是表示像圈直径(mm)本身的信息，或者可以是表示作为像高和光量之间的关系的光量分布的信息。步骤S130是从镜头存储器17获取表示光轴的位置和像圈直径的信息的步骤。每次在制造镜头单元的过程中进行调整等时，将该信息存储在镜头存储器17中。

步骤S140是从照相机的存储器单元8获取表示光轴的位置的信息和表示像圈直径的信息的步骤。在设计中提供的值或者通过进行现场校准获得的值可以预先存储在存储器单元8中，并且这些值可以用作表示光轴的位置的信息或者可以用作表示像圈直径的信息。作为在设计中提供的值，可以使用使得安装件中心是光轴的位置的信息或者使得预定值是像圈直径的信息。表示光轴的位置的信息和表示像圈直径的信息中的一个可以从镜头单元2的镜头存储器17获得，而另一个可以从照相机的存储器单元8获得。通过进行步骤S130和S140，可以从光轴信息存储单元(镜头存储器17或存储器单元8)获得表示摄像光学系统的光轴的位置和像圈直径的信息。

步骤S150是获取表示图像传感器的有效区域的大小的信息的步骤。如上所述，一般地，有效区域根据拍摄模式而变化。例如，在裁剪拍摄等中，从图像传感器上的部分区域生成图像。在这种情况下，由于有效区域变化，因此获得有效区域的信息。例如，表示拍摄模式的信息和表示有效区域的信息可以彼此关联并存储在存储器单元8中，并且照相机系统控制电路5可以从表示拍摄模式的信息中获取表示有效区域的信息。表示有效区域的大小的信息可以是有效区域的垂直宽度和水平宽度的信息、对角线长度本身(只要可以从信息获取对角线长度即可)、或表示垂直宽度和水平宽度的信息。单位可以是像素的数量或者可以是长度(mm)。

步骤S160是在以图像传感器6的基准位置为第一基准位置来操作稳定机构14时判断图像传感器的有效区域的一部分是否移动到像圈外部的步骤。如果没有产生区域410，则处理进入步骤S180。如果产生了区域410，则处理进入步骤S170。与前面的说明对应如下：在图5B所示的状态的情况下，处理进入步骤S170，并且在图5D所示的状态的情况下，处理进入步骤S180。

基于在步骤S130或S140中获取的表示摄像光学系统的光轴的位置的信息、表示像圈直径的信息以及在步骤S150中获取的表示图像传感器的有效区域的大小的信息来进行步骤S160中的判断。作为结果，根据光轴的位置、像圈直径和图像传感器的拍摄模式来设置图像传感器的移动范围的中心(即，基准位置)。

在步骤S170中，将与图像传感器被设置在第一基准位置的情况下相比使得图像传感器的有效区域的中心与光轴之间的距离变得更小的图像传感器的位置(即，第二基准位置)设置为图像传感器的基准位置。效果是可以改进稳定性能，如以上参考图6B所述。第二基准位置是基于光轴的位置而设置的位置。

在步骤S180中，将使得图像传感器的有效区域的中心与安装件中心一致的位置(即，第一基准位置)设置为图像传感器的基准位置。效果是可以改进各种照相机功能的性能，如以上参考图6C所述。第一基准位置由安装件中心的位置确定，并且不受光轴4的位置的影响。

步骤S190是设置图像传感器的有效区域的操作范围的步骤。基于在步骤S170和S180中设置的基准位置、像圈与有效区域之间的位置关系以及稳定机构14的机械可移动范围等来设置操作区域。

步骤S200是完成操作的步骤，并且通过上述的步骤，设置图像传感器的有效区域的基准位置和操作区域。

通过进行上述的处理，例如，当拍摄模式从有效区域的对角线长度是第二值的视频模式或从裁剪拍摄模式改变为图像传感器的有效区域的对角线长度是第一值的静止图像模式时，图像传感器的基准位置根据该改变而移动。如以上所说明的，利用本发明，可以提供可根据摄像光学系统的状态和拍摄模式而获得适当的稳定和照相机功能的摄像设备。

变形例

在图1所示的处理中，基于光轴的位置、像圈直径和有效区域的对角线长度来选择第一基准位置和第二基准位置中的哪一个是基准位置；并将所选择的基准位置设置为图像传感器的基准位置。然而，可以仅基于像圈直径和有效区域的对角线长度来选择要使用基准位置中的哪一个。具体地，当像圈的直径和有效区域的对角线长度之间的差大于阈值时，认为像圈相对于有效区域的余裕大，并且即使在光轴由于制造误差等而偏移时，也不产生区域410，因此将第一基准位置确定为基准位置。另一方面，当差小于或等于阈值时，像圈的余裕不大，并且根据光轴的偏移量，可能产生区域410，因此将第二基准位置确定为基准位置。在这种情况下，当差大于阈值时，无需获取表示光轴的位置的信息。

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。

虽然已经参考典型实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以包括所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种稳定控制设备，用于控制图像稳定，所述稳定控制设备包括：

模式设置部件，用于从包括第一拍摄模式和第二拍摄模式的多个拍摄模式中设置拍摄模式，所述第一拍摄模式是图像传感器的有效区域为第一区域的模式，所述第二拍摄模式是所述图像传感器的有效区域为大小比所述第一区域的大小小的第二区域的模式，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；

基准位置设置部件，用于设置作为抖动校正量为0时的所述图像传感器的位置的基准位置；以及

控制部件，用于基于抖动，使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动，

其中，所述第一区域的对角线长度为第一值，并且所述第二区域的对角线长度为比所述第一值小的第二值，以及

其中，所述基准位置设置部件设置所述基准位置，使得：与所述图像传感器的有效区域是所述第二区域的情况相比，在所述图像传感器的有效区域是所述第一区域的情况下，基于所述摄像光学系统的光学信息的光轴的位置和所述基准位置之间的距离变短。

2.根据权利要求1所述的稳定控制设备，其中，在所述模式设置部件所设置的拍摄模式从所述第二拍摄模式改变为所述第一拍摄模式的情况下，所述基准位置设置部件改变所述图像传感器的基准位置。

3.根据权利要求1所述的稳定控制设备，还包括：

获取部件，用于获取所述摄像光学系统的所述光学信息，

其中，所述基准位置设置部件基于所述模式设置部件所设置的拍摄模式和所述摄像光学系统的光学信息来设置所述基准位置。

4.根据权利要求3所述的稳定控制设备，其中，所述基准位置设置部件基于所述模式设置部件所设置的拍摄模式来判断是否要基于所述摄像光学系统的光学信息来设置所述基准位置。

5.根据权利要求4所述的稳定控制设备，其中，所述摄像光学系统的光学信息包括表示所述摄像光学系统的光轴的信息，以及

其中，所述基准位置设置部件基于所述模式设置部件所设置的拍摄模式来判断是否要基于表示所述光轴的信息来设置所述基准位置。

6.根据权利要求5所述的稳定控制设备，其中，所述基准位置设置部件基于所述图像传感器的有效区域的信息和表示所述摄像光学系统的光轴的信息来判断是否要基于表示所述光轴的信息来设置所述基准位置。

7.根据权利要求3所述的稳定控制设备，其中，所述基准位置设置部件设置所述基准位置，使得：与所述图像传感器的有效区域的对角线长度和所述摄像光学系统的像圈的直径之间的差大于阈值的情况相比，在所述图像传感器的有效区域的对角线长度和所述摄像光学系统的像圈的直径之间的差小于或等于所述阈值的情况下，基于所述摄像光学系统的光学信息的光轴的位置和所述基准位置之间的距离变短。

8.根据权利要求1所述的稳定控制设备，其中，所述基准位置设置部件基于所述模式设置部件所设置的拍摄模式来设置所述图像传感器的移动范围。

9.根据权利要求1所述的稳定控制设备，其中，所述图像传感器的有效区域是用于生成要记录的图像信号的区域。

10.根据权利要求1所述的稳定控制设备，其中，所述第一拍摄模式是静止图像拍摄模式，以及

其中，所述第二拍摄模式是视频拍摄模式。

11.根据权利要求1所述的稳定控制设备，其中，所述第一拍摄模式是用于记录与所述图像传感器上的所述第一区域相对应的图像的静止图像拍摄模式，以及

其中，所述第二拍摄模式是用于记录与所述图像传感器上的所述第二区域相对应的图像的静止图像拍摄模式。

12.一种摄像设备，包括：

图像传感器：

根据权利要求1至11中任一项所述的稳定控制设备；以及

摄像控制部件，用于控制利用所述图像传感器的摄像，

其中，所述摄像控制部件基于所述稳定控制设备的所述模式设置部件所设置的拍摄模式来控制利用所述图像传感器的摄像。

13.一种摄像设备，包括：

获取部件，用于获取表示图像传感器的有效区域的大小的信息，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；

设置部件，用于基于所述获取部件所获取的表示所述图像传感器的有效区域的大小的信息来设置基准位置，所述基准位置是抖动校正量为0时的所述图像传感器的位置；以及

控制部件，用于基于抖动，使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动，

其中，所述设置部件设置所述基准位置，使得：与所述信息表示所述图像传感器的有效区域的大小是比第一大小小的第二大小的情况相比，在所述信息表示所述图像传感器的有效区域的大小是所述第一大小的情况下，基于所述摄像光学系统的光学信息的光轴的位置和所述基准位置之间的距离变短。

14.一种稳定控制方法，包括：

从包括第一拍摄模式和第二拍摄模式的多个拍摄模式中设置拍摄模式，所述第一拍摄模式是图像传感器的有效区域为第一区域的模式，所述第二拍摄模式是所述图像传感器的有效区域为大小比所述第一区域的大小小的第二区域的模式，所述图像传感器用于对摄像光学系统所形成的被摄体图像进行光电转换并输出图像信号；

设置作为抖动校正量为0时的所述图像传感器的位置的基准位置；以及

进行控制，以基于抖动使所述图像传感器在与所述摄像光学系统的光轴垂直的平面中从所述基准位置移动，

其中，所述第一区域的对角线长度为第一值，并且所述第二区域的对角线长度为比所述第一值小的第二值，以及

其中，设置所述基准位置，使得：与所述图像传感器的有效区域是所述第二区域的情况相比，在所述图像传感器的有效区域是所述第一区域的情况下，基于所述摄像光学系统的光学信息的光轴的位置和所述基准位置之间的距离变短。