TWI240567B - Image pickup apparatus - Google Patents

Description

1240567 (i) -…—...........- 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所 孜u細技*、内容、實施方式及圖式簡單說明） 技術領域 本發明係關於攝像裝置像電子靜止照相機，數 機，影晋電影攝夺嬙签：甘 …相 機寺寺，其合併用於位置和方向之量、、0,丨 的磁性感測器。 s 4 先前技術

通常，攝像裝置俊雪+ Μ μM 罝像私子靜止照相機和影音攝影機合 日期功此用以為此自動計笪睡 力寸异時間和日期。為了產生一特a 水平度的角度，攝像奘w直 疋 砰像裝置母一個都與一為此外部安排之 一水平連接。 日本未檢查專利出版口雜u · , 版口口唬碼Hei 9-247512揭露一合併地磁 感測器（或一方位咸坪丨哭、—兩 心刈詻）又黾子照相機的例子，其允許一被 顯示或記錄的角位置。 此慣常的攝像裝置借用 .. 使用一，例如所謂的“接點開關，，的 快門。 此前述合併日期功能的攝像裝置僅能夠與影像一起記錄 時間和日期。因為慣常的攝像裝置可以要求為此外部地提 供位準，為了產生水平声如 卞度相對於被攝取的影像，當同時看 觀景窗時使用者不能換作世班、，城甘 知作裝置以“取影像。此可能惡化掌 握攝像裝置之工具的多樣性。 此揭硌糸日本未杈查專利出版品號碼W 9-247512的電子 照相機合併-地磁感測器，其只用於為此方位的測量。 此外，*用接‘點開關型式之快門的攝像裝置具#由於接 觸問題而快門可能很容易失效的問題。 80423-930922.doc

發明内容 本發明的一個目的在於提供一攝像裝置其快門不容易因 為接觸問題而失效，並提供一工具的多樣性給使用者。 一種本發明的攝像裝置包含一攝像設備（例如，透鏡，CCD 寺）用以攝取一物體的影像，一快門按鈕具有一磁性元件在 其下，一 XY軸的地磁感測器，一解碼器用以將此χγ軸地磁 感測器的輸出解碼以產生基於一水平面的方位角和傾斜 角’一觀景窗顯示器用以顯示此方位角和傾斜角在一觀景 窗的螢幕上。 當使用者按下快門按鈕時，此磁性元件相當地向下移動 以靠近地磁感測器，使得規定磁場的大小（1 0e以上），其足 夠地比地球的地磁大，外加於此地磁感測器上。在此時， 此攝像設備被自動地控制以完成一攝像操作。 觀景顯示器顯示方位角使用字母和數字一起和一表示目 前位置和水平面之水平度之偏差的動畫影像在螢幕上。 此外，其可能更合併一記憶體（例如，R0M)其適合於解碼 器以儲存地磁，方位角和傾斜角相對於一指定之地球上位 置之間的關係。 實施方式 本發明將藉由例子及參考隨附的圖式來更詳細地描述。 圖！顯示-數位相機的外貌之部分截面圖作為本發明的 一應用。亦即，一數位相機i具有一機體la，其中一透鏡（例 士 物在兄）2和觀，τ、窗3被安排在前面。一XY軸地磁感測 器5併入此數位相機1的機體la中，用於機體la的一角位置 80423-930922.doc -6 -

1240567 ； / 93. ϋ. 22 (3) 或方向（例如，方位）和一傾斜角（例如，水平度）的測量和偵 測。此XY軸地磁感測器5埋入接近快門按鈕4之機體la的指 定位置處，其被投影在機體1 a的上表面之上。特別地，此 XY軸地磁感測器5測量一關於此機體1 a之指定轴方向（或一 攝像方向）的方位角，其中一物體的影像被攝取，和一傾斜 角（或在攝像方向之水平度）其形成在此機體la之指定轴和 水平面之間。 快門按鈕4具有一磁性元件6，其位於其下且實際上被安 排在機體la中與XY軸地磁感測器5相對立。也就是$，此手 動按下和放開的快門按紐4被安排在接近被埋入機體u的 XY軸地磁感測器5，以至於當按下時，此磁性元件6靠近χγ 軸地磁感測器5。 前述的快門按鈕4和XY軸地磁感測器5結合在一起以建構 一開關單元10(見圖2)，其為一快門機構功能如同一非接觸 型式的開關。 此磁性元件6用一指定的磁性材料製成，其被選擇以至於 當壓下快門按紐4時，設於該快門按鈕4下之該磁性元件6 相對地向下移動和靠近在機體la中的χγ軸地磁感測器5 時’大小疋1 〇e或更咼且充分大於一般地磁之相當大的 磁場被加於此XY軸地磁感測器5。 其次，此數位相機1的電子組成將參考圖2來描述。如上 所述’此數位相機1具有開關單元1〇，其具有伴隨磁性元件 6於其下的快門按叙4，和XY軸地磁感測器5。此外，此數位 相機1具有一類比/數位（A/D)轉換器12，一解碼器16，一 R〇M 18，一控制電路20，一手動操作者部分22，一觀景窗顯示電 80423-930922.doc

|24Θ567Ϊ1 ⑻丨 路24，和一攝像電路26。 圖3顯示此XY軸地磁感測器5的詳細組成，其由一 GMR(巨 大磁致電阻）電路50和一電壓磁場轉換電路5 1所構成。 此GMR電路50包含定電流偏壓電路500接收ΟΝ/OFF控制 信號，一 X軸GMR元件501用於此地磁之X軸分量的偵測，和 一 Y軸GMR元件502用於此地磁之Y軸分量的偵測。 一 ON控制信號的接收上，定電流偏壓電路500供給一定電 流給X軸GMR元件501和Y軸GMR元件502二者。此GMR元件 501和502的每一個都相應於一磁場變化而變化。藉由使用定 電流偏差這些元件501和502,其可以電壓變化的形式來偵測 磁場變化。在此XY軸地磁感測器5中，當X軸GMR元件501 和Y軸GMR元件502各自地旋轉時，發生在地磁之X軸分量和 Y軸分量的變化，其被偵測為電壓的變化。 當一具有1 Oe大小的磁場在‘正’ X軸方向中外加於此 數位相機1的機體la時，此X軸GMR元件501輸出‘1’而Y軸 GMR元件502輸出‘0’ 。當一具有1 Oe大小的磁場在‘負’ X軸方向中外加於此數位相機1的機體la時，此X軸GMR元件 501輸出‘ -1’而Y軸GMR元件502輸出‘0’ 。此外，當一具 有1 Oe大小的磁場在‘正’ Y軸方向中外加於此數位相機1 的機體la時，此X軸GMR元件501輸出‘0’ 而Y軸GMR元件 502輸出‘ Γ 。當一具有1 Oe大小的磁場在‘負’ Y軸方向 中夕卜力u於此數位相機1的機體la時，此X軸GMR元件501輸出 ‘0’而Y軸GMR元件502輸出‘-1’ 。也就是說，此GMR電 路50產生一特定電壓相應於此外加於此數位相機1的機體 la之磁場，使得電壓/磁場轉換電路51轉換此GMR電路50的 80423-930922.doc

1240567 / 93. U. 2 2'^5^ :::」々 輸出電塵成為一磁場值。 此XY抽地磁感測器5的前述輸出經由A/d轉換器12供給解 碼器16。此解碼器16由三個解碼器構成，稱為，解碼器ι6Α 用以偵測一方位角於攝取影像中相應於此χγ軸地磁感測 器5的輸出，解碼器16B用以偵測一傾斜角相應於此χγ軸地 磁感測器5的輸出，和解碼器16C造成是否快門按鈕4相應於 此XY軸地磁感測器5的輸出被壓下的偵測。 此XY軸地磁感測器5產生輸出信號Vx和，其值以

Oe的指疋單位表示。解碼器16結合一 ROM以儲存一轉 換表（見圖4)，其顯示輸出信號乂义和Vy，以及方位角（deg) 和傾斜角（deg)之間的關係。參考圖4顯示的轉換表，這三個 解碼器16A，16B和16C的每一個都偵測一方位角及一傾斜角 和一由使用者手動操作之快門按鈕4的狀態。 根據已知相應的值相對於在日本的地磁，例如，此χγ軸 地磁感測為5之輸出值Vx和Vy的每一個範圍自-0.35 Oe至 + 0.35 Oe。因此，解碼器16A和16B產生解碼的值表示此方位 角和傾斜角於XY軸地磁感測器5之輸出值Vx* ”在前述範 圍内一致。順道一提，此產生自解碼器16A和16B的方位角 是一基於特定方向（例如，南向）以一順時鐘方向或一逆順時 鐘方向測量的角度。 解碼器16C產生另一解碼的值表示一影像攝取的開啟（0N) 仏號’其顯示此快門按紐4被使用者操作，當不是此χγ軸地 磁感測器5之輸出值Vx或Vy等於1 〇e就是更高時。 ROM 18儲存各種控制程式和固定的數據於其中。此控制 電路20執行儲存於ROM 1 8中的控制程式以控制此數位相機 80423-930922.doc -9- 1的不同部分和電路。 手動操作部分22接供τ 像一電源開關和其他用认π 货不同的開關， 不同功能的設定。此顴旦、 電路24顯示一方位角—一 此硯景窗顯示 ^ 知1像方向）和一在ip α 硯景窗的螢幕上之主撫触，α 長數位相機1之 ,, 幾mla的水平度。此外，复|古 出表示-方位角之方位數據至攝像 能、具有-送 置），其中其驅動-包括透像—咖(電荷輕合裝 遗叙2的攝像光學系絲一 成自動對焦控制以控制與 ^ 不出）使％ 物體）上，攝像條件的設定 心（次數個 預定的攝像平面上，和在枘制不々 &制女排在一 ^ ^ 在拴制电路20控制下的攝像操作。

其次，基於控制程式夕者WJL 卜 數位相機1的整個操作，其儲存於 ROM 18中且藉由控制電路^ ^ . 电谷Μ木執仃，將參考顯示於圖5和6 中的流程圖來描述。當此數位相機1的使用者操作此手動操 作者部分22的電源開關（未示出）以開始控制程式，其内容顯 示於圖5和6中。在圖5中，流程首先進行至步驟ι〇〇，其中控 制電路20完成一自動對焦控制以至於驅動此光學系統自動 地聚焦在一物體（或數個物體）上，其中的一影像被拍攝。在 步驟101中，攝像電路26偵測和輸入物體資訊，換言之，物 體亮度（或光度）資訊，經由觀景窗3。 在步驟102中’攝像電路26在控制電路20的控制下計算和 設定攝像的條件，像快門速度和光圈（或薄膜）。在步驟1〇3 中，ΧΥ軸地磁感測器5被打開相應於一輸出自控制電路2〇 的控制信號。特別地，此顯示於圖3中之ΧΥ軸地磁感測器的 定電流偏壓電路500供給一定電流至X軸GMR成分501和Υ軸 GMR成分502。因此GMR 501和502產生和輸出電壓至此電壓_ 80423-930922.doc -10-

L -¾.'場%賓^各51，其在地磁的影#下依次產生由—χ轴分量 Vx和一 γ軸分量Vy組成的磁場。 在步騍104中，控制電路2〇讀取由χ軸分量和γ軸分量％ 組成的磁場輸出自XY軸地磁感測器5。然後，此流程進行至 ^ 其中A/D轉換器12轉換前述磁場的分量化和Vy成 為數位值’然後其被供給解碼器16。$考前述儲存於 中《圖4的轉換表，解碼器16八和i6B解讀數位值成為一方位 角（顯示一攝像方向）和—傾斜角（顯示此數位相機工之主機 U的水平度），然後其被供給控制電路2〇。 其次，關於方位角和傾斜角的計算將參考圖來描 述0 通常，地磁具有一有—相對於水平面之預定角度的預定 方向，而此地磁的角度相對於地球上陸地的位置而改變。 當數位相機丨實際上維持在與水平面平行且在一特定陸地 的位置旋轉時，例如，此XY轴地磁感測器5之輸出的X轴分 量Vx與一正弦波曲線一起改變，而γ軸分量vy也盥另一正 弦波曲線-起改變，其與X軸分量νχ的正弦波曲線相位差 90。。也就是說’前述分量Wy可以沿相同的軌跡改變， 其近似匹配於以—原點畫的真實圓形，其在圖9中用 -實線表示。&此，地磁方向不完全與水平面吻合，而是 相對於地球上陸地的位置傾斜—特定角度。當數位相機i 傾斜-角度β時，-形成在地磁方向和數位相機i的正Y軸方 向之間的角度被改變’使得Y轴分量職該相應地改變。例 如，當數位相機i如圖輯示相對於水平面傾斜—角度_ 繞垂直線‘J’㈣時，前述的分量v_Vy可以沿相同的軌 80423-930922.doc -11 - 1240567 :

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_ ________」 i 4 J 一〜、其貝際上匹配於-橢圓形，其在圖9中用一點線表 二。與顯示於圖9中之‘實線，真圓形的原點比較， 、、泉橢圓形的原點關於Yu八曰 二山 ‘、、、 、Y車由分I Vy在負Y軸方向中移動。去 數位相機1傾斜一大於β】 两 、+、 、131的角度β2且繞垂直線J旋轉時，箭 ^的分量Vx和Vy可以、;儿刼门 一 ^ 丫」以/口相同的軌跡改變，其實際上匹配於 -橢圓形，其在圖9中用—虛線表示，其中短軸被縮小了且 :相較於‘點線’橢圓形更移向負γ軸方向。 當數位相機!維持在相同位置(亦即，在地球上相同的緯 Γ和經度），在高處地磁的方向保持具有-相對於水平面的 θ角度此XY轴地磁感測器5之輸出的X抽分量&和Y細分 量Vy沿相同的‘余，u , 軌跡改變；因此，其可能基於前述的 X和Vy扣明此數位相機丨的一方位角和一傾斜角。本實施 “在此數位相機i維持在一預定範圍位置的假設下設計 的’在該處地磁的方向保持具有一相對於水平面實際上常 數的角度。因此，前述併入解碼器16的ROM儲存-轉換表 〜、π Vx和Vy的值，方位角，及傾斜角之間的關係，其在前 述的假設下預先被測量。 隨附地，此前述併入解碼器16的ROM不需要儲存一用來 儲存關於一預定陸地位置（亦即，緯度和經度）之測量數據的 單轉換表，因此，前述的ROM可以儲存各種用來儲存關 於許多預疋陸地位置（亦即，緯度和經度）之各種測量數據的 轉換表此外，其可能合併一發報機和一可寫入記憶體（例 如Ram)土數位相機1中，使得使用者可以自由地操作數位 相機1以下載一任意選擇之轉換表的内容相應於一任意的 地位置（亦即’緯度和經度）來使用數位相機1。此外，一 80423-930922.doc -12 -

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/ (U • r..i 指疋的商店或倉庫可以賣具有儲存相應於各種陸地位置的 轉換表之内各的ROMs。另外，其可能合併一 gps(全球定位 系、、充）模組進入此數位相機1，其可以接收緯度資訊和經度 貝Λ自一 GPS基地台關於目前的位置。在此，數位相機j可 以1U正或最佳化此轉換表的内容，其讀取自相應於緯度資 汛和經度資訊的R〇M，因此，由此精確地偵測一方位角和 一傾斜角。 在步驟106中，解碼器16C決定關於是否不是一不等式νχ 2 1 (〇e)就是一不等式Vy.丨（〇幻被建立。 如果‘YES‘在步.驟106中，其可以決定此快門按鈕4被使用 者“作。在咸情況中，解碼器16C輸出攝像的ON信號允許一

攝像操作至控制電路2〇。直到自解碼器i6c收到攝像的ON 龙此捡制私路20經由一數據匯流排30將其送至攝像電 路26。 ’己是獍〃,ϋ私進行至步驟108，其中攝像電路26攝取一 在攝像裝置上經由透鏡2安排在聚焦平面上之物體的影 像。在此時’指定的攝像數據像時間和日自，以及方位同 時地與此物體的影像一起被記錄。 如果‘NO‘在步驟1〇6中，、、六 一 0 T 机私進仃至步驟1 〇7，其中觀景器 顯示電路24接收方位和倾4 L、斜角的數據自控制電路2〇，使得 其控制此觀景器以顯示一 知f像万向和水平度在螢幕上，其 一例子顯示於圖7中。 圖7顯示在一指定條件 — 、 ，、件下顯不在硯景器螢幕上影像的例 子’在該處數位相機1去私 、 碼1未維持水平，其中一表示此數位相機 1與水平面之位置偏差 e 白勺*冗疋在一平面上之參考點範圍 80423-930922.doc -13- 《外。在此’使用者可以調整數位相機i的傾斜度和位置使 得此標記向在觀景窗中之平面上的參考點範園移動。圖8 ^另-個顯示在觀景器螢幕上影像的例子，其中此標記 貫際上吻合在平面上的參考點範圍。因此，使用者可以容 易地藉由控制此標記實際上吻合在顯示於觀景器勞幕上之 平面亡的參考點範園來調整數位相機ι的賴斜度和位置。 在前述步‘^〇7iU〇8完成後’流程進行至顯示於圖6中的 步驟其中關於是否攝像操作結束被決定。此決定可以 猎由一關於是否快門按紐4在一指定的時間週期以上未被 操作的決足來機械地實現。 如果’‘在步驟109中’使用者可能沒有打算結束攝像操 ，使仵流程進行回到前述步驟1〇4。因此，前述的操作被 ^位相機i重覆。如果观‘在步驟贈，其決定使用者想 要結束攝像操作，使得流程進行至圖6以下面的步驟η。至 112。在步驟110中’攝像電路26清除在前面步驟輯設定 的攝像條件。在步驟⑴中，一 〇FF控制信號供給此卿地 磁感測器5。在步驟112中，在手動操作者部分Μ中的電源開 1被關閉因此，其可能完全地結束此攝像操作。 本實施例被描述關於此數位相機i，其為本發明之攝像裝 個例子。也就是說，本發明不需要局限於本實施例 且因此可應用於其他形式的攝像裝置，例如，像一電子靜 止照相機和一影音電影照相機。 曰後本I明具有各種各樣的效果和技術特徵，其將描 述於下。 ”’田 ⑴本*明的攝像裝置合併一地磁感測器用於關於攝像操 80423-930922.doc -14- Γ240567

(ii) 作之各種功能的實現，例如，像攝像方向的量測，攝像操 作中水平度的量測，和一快門按鈕的切換控制。因此，此 數位相機的使用者，其為本發明之攝像裝置的一個例子， 當在一觀景窗中看一物體時能夠確認一攝像方向（或一方 位角）和-水平度。此外，其可能記錄各種攝像數據像時= 和日期，攝像方向，和與一物體之影像一起的種種。因此， 本發明可以實現在攝像裝置中使用的寬廣多樣性。 (2)本發明的攝像裝置使用一非接觸開關型式的快門機構 與地磁感測器連結。也就是說，本發明的快門機構可以用 一簡單的結構製成而不需要使用不必要的零件，像彈箬和 金屬接點，其可能造成失誤。因此，本發明可以實現高产 不易因接點問題而失誤的攝像裝置。 雖然本發明可以若干不偏離由此之精神和實質特徵的形 式來具體化，但本實施例因此是說明的且非限制的，因為 本發明的範疇是由隨附的申請專利範圍來定 我叩非无雨描 述的，而所有落在申請專利範圍之界限和邊界内的改變， 或等同於此界限和邊界的’因此都意指被此申請專利範圍 所包含。 圖式簡單說明 本發明的這些目@,容貌，及實施例將參考以下的圖來 更詳細地描述，其中： 圖1是一透視圖顯示根據本發明的一較佳實施例之數位 相機的外貌之部分截面圖； 圖2為一方塊圖顯示此數位相機的電子組成； 圖3為一方塊圖顯示一 χγ軸地磁感測器的電子組成，其被 80423-930922.doc -15- 1240567：- / 93. ϋ12)1 ' - 1 * s *·、*2«*··· ^ -t·· W s、 ><cs, i - ' " ^ ,r'mmmm, ? V 、粆 i ^ <· ^ ；r>- s.'S,v' - 甘戈入位相機的機體中靠近一快H按鈕； 圖4顯示一轉換表之内容的例子，其儲存於一 ROM中併入 顯示於圖2中之數位相機的解碼器中； 圖5是一流程圖顯示此數位相機之整體操作的一部分； 圖6是一流程圖顯示此數位相機之整體操作的另一部分； 圖7顯示一顯示在此數位相機之觀景窗的螢幕上之影像 的例子，其並非維持水平的； 圖8顯示一顯示在此數位相機之觀景窗的螢幕上之影像 的例子，其維持水平的； 圖9圖表地顯示一 XY軸地磁感測器關於此數位相機之不 同傾斜狀態的輸出之間的關係；以及 圖10圖表地顯示此數位相機的一傾斜狀態。 圖式代表符號說明 1 數位相機 la 機體 2 透鏡 3 觀景窗 4 快門按紐 5 地磁感測器 6 磁性元件 10 開關單元 12 類比/數位轉換器 16 解碼器 1 6 A 第二解碼器 1 6B 第三解碼器 80423-930922.doc -16-

❹5备7頁 16C 第一解碼器 18 唯讀記憶體 20 控制電路 22 手動操作者部分 24 觀景窗顯示電路 26 攝像電路 30 數據匯流排 50 巨大磁致電阻電路 51 電壓磁場轉換電路 500 定電流偏壓電路 501 X軸GMR元件 502 Y軸GMR元件 80423-930922.doc 17-

Claims (1)

1. 正替-換 rij 1240|6^137123號專利中請案 言ji 中文申請專利範圍替換本(94年4月)|人年 拾、申請專利範園 一 1· 一種攝像裝置，包含： 口又菏，用以攝取一物體的影像；及 一地磁感測器，用以感測地磁，其被用以實現 攝像操作的以下複數種功能之中的至少兩個，其 一功能，用以測量相對於指定軸向方向的方位角 功能，用以測量基於水平面之指定部分的水平度 三功能，用以允許一快門按鈕的操作來啟動攝像 2. —種攝像裝置，包含： 一磁感測器； 一快門按鈕，其具有磁性元件，被安排在地磁 的反側及附近’使得當愿下時，此磁性元件靠近 器以產生一足以大過地磁的磁場·， 一第一解碼器，用以在此磁感測器之輸出的基 定關於快門按鈕是否被壓下；及 一攝像没備，用以相應於此第一解碼器的輪出 物體的影像。 3·如申請專利範圍第2項的攝像裝置，更包含： 一第二解碼器，用以基於此磁感測器關於一相 向方向的輸出债測一方位角；及 一顯示器，用以顯示由第二解碼器偵測的方七 4·如申請專利範圍第3項的攝像裝置，1 1 丹〒此指定g 向實質上與一攝像設備攝取一物體之影像的攝$ 合0 80423-940413.doc 關於一 包括第 ，第二 ，和第 操作。 感剛器 礎上決 攝取― 丨定之輛 勺軸向方 ^方向吻

   5·如申請專利範圍第2項的攝像裝置，更包含· 第一解碼器，用以基於此磁感測器的輪出 形成在一指定之軸向方向和一水平面之]，偵剛〜 一顯示S，m ^ ^ ^ 。 白勺令員斜角，·及 用 以顯示基於由第三解碼器關於 備攝取一物體之影像的攝像方、攝像設 贤⑻之傾斜 度。 用的水 平 6· —種攝像裝置，包含： 攝像設備，用以攝取一物體的影像； 决門按I丑，具有一磁性元件於其下· χγ軸地磁感測器，與快門按知連結 按下時’此磁性元件靠近ΧΥ軸地磁感測 大過地磁的磁場； ’連結方式 器以產生一 為當 足以 一解碼器，用以對此ΧΥ軸地磁感測器的 铷出解碼以產 生一基於水平面的方位角和傾斜角； 一觀景窗顯示器，用以顯示此方位角和傾 、町月在^ 一觀 景窗的螢幕上；及 一控制電路，用以當此地磁感測器滿足_ — 扣疋條件的 輸出時，自動地控制此攝像設備以執行攝像操作。 7·如申請專利範圍第6項的攝像裝置，其中觀 一 规厅、囪顯不器顯 示上述方位角以及一表示目前位置與水平面的水平度之 偏差的動晝影像在螢幕上。 8·如申請專利範圍第6項的攝像裝置，更 匕s 一適合於 此解碼器的記憶體，用以儲存地磁，方 々议角，和傾斜 角相對於一指定的陸地位置之間的關係。 80423-940413.doc -2-