专利名称：摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及配备有焦点调节单元的诸如单镜头反光(SLR)照相机等的摄像设备。
背景技术：
到目前为止，针对具有焦点调 节单元的照相机，广泛地已知以下控制方法与被摄体的移动同时地驱动摄像镜头以保持聚焦于移动的被摄体。拍摄者通过在(在取景器上观察的)拍摄画面上配置的焦点检测区域中拍摄(包括)被摄体来进行焦点调节。焦点调节对于在通过进行平摇拍摄来拍摄移动被摄体时保持聚焦于被摄体是有益的。如本领域普通技术人员一般所理解的，平摇指静态照相机或摄像机为了实时跟踪移动被摄体而进行的在预定平面中的转动。在静止拍摄时，平摇用于表示快速运动。即，拍摄图片通常表示为以下在背景在与被摄体的行进明显相反的方向上快速移动和/或扭曲的同时，处在运动中的前景被摄体看上去静止(例如，以迈步中的状态定格的跑步者)。在视频显示技术中，平摇指比显示器宽的图像的水平滚动。然而，当拍摄者进行平摇拍摄吋，将被摄体拍摄入焦点检测区域是不容易的。拍摄者可能未跟踪上被摄体的情况可能经常发生。在该情况下，当进行焦点检测操作和焦点调节操作时，在对不是主被摄体的对象聚焦的同时，实际期望拍摄的主被摄体可能未聚焦。之前已经提出了解决以上问题的尝试。日本特开平09-105970公开了如下方法使用检测照相机抖动的抖动检测单元，并且如果即使利用具有在光学系统中设置的可移位光学元件的抖动校正部件也可能未完全校正照相机抖动，则禁止进行焦点调节操作。日本特开平11-326743公开了如下方法使用用于检测照相机的抖动的抖动检测单元来检测预定值以上的速度或加速度的抖动，并且如果检测到这样的抖动，则判断为拍摄者未能跟踪上被摄体的可能性高，并禁止焦点调节操作。然而，根据日本特开平09-105970和11-326743中所公开的现有技术，当拍摄者利用过度急剧的移动进行平摇或者以延长的时间段进行平摇时，可能未将被摄体保持在焦点检测区域内。更具体地，即使拍摄者安全地在焦点检测区域中拍摄到主被摄体，如果照相机的抖动量等于或高于预定值，则也不进行使用焦点检测单元的检测结果的焦点调节操作。结果，可能获得未聚焦于主被摄体的图像。
发明内容
根据本发明的至少ー个方面，这里公开了以下摄像设备即使由平摇引起的抖动量等于或高于预定值，如果判断为焦点检测区域具有主被摄体，也能够对主被摄体进行焦点调节。根据至少一个实施例，本发明提供ー种摄像设备，包括焦点检测部件，用于检测摄像镜头的焦点状态；焦点调节部件，用于根据所述焦点状态对所述摄像镜头进行焦点调节操作；平摇检测部件，用于检测所述摄像镜头或所述摄像设备的平摇状态；以及控制器，用于根据所述平摇检测部件所检测到的平摇状态和所述焦点检测部件所检测到的焦点状态来改变所述焦点调节部件的焦点调节操作。通过以下參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。
图I是示出根据本发明实施例的摄像设备的概念功能块的框图。图2是示出作为本发明实施例的单镜头反光照相机的典型结构的框图。图3A和3B是举例说明根据本发明实施例的自动焦点调节操作的流程处理的流程图。 图4A和4B示出利用典型摄像设备的平摇检测単元检测到的在横摆方向上的抖动量。图5A和5B示出利用典型摄像设备的平摇检测単元检测到的在俯仰方向上的抖动量。图6示出作为摄像设备的例子的照相机的多个转动方向。图7是示出用于判断像面位置连续性的处理在利用分散时的典型步骤的流程图。图8是示出用于判断像面位置连续性的处理在计算时利用像面变化量的情况下的典型步骤的流程图。图9A和9B示出像面位置连续性判断中的分散的大小。
具体实施例方式现在将參考附图详细说明本发明的优选实施例，其中相同的附图标记指相同的部件。图I是示出根据本发明实施例的摄像设备的概念功能块的框图。图I中的摄像设备包括焦点检测单元101、焦点调节单元105、平摇检测单元102、平摇判断单元103和像面位置连续性判断単元104。焦点检测单元101检测摄像镜头201 (在图2中)的焦点状态，即，焦点检测单元101检测摄像镜头的焦点状态(例如，散焦量)。焦点调节单元105根据所检测到的摄像镜头的焦点状态对摄像镜头进行焦点调节，即，焦点调节单元105控制散焦量的调节。平摇检测単元102利用陀螺仪传感器(角速度传感器)检测镜头或照相机的平摇。平摇判断単元103判断平摇检测単元102是否检测到预定时间段(诸如Is)的平摇状态。在平摇判断単元103判断为平摇状态持续预定时间段以上的情况下，像面位置连续性判断単元104判断焦点检测单元101在过去多次获取的像面位置是否具有连续性。如此处所使用的，术语“连续性”通常可以表示某物在一段时间内基本上一致并且实质上未中断的运作。在数学术语中，例如，函数的连续性可以被理解为非离散。例如，针对在a附近的区间所定义的函数f(x)，如果等式(I)为真，则函数f(x)是连续的，否则f(x)在a处不连续。Iim/(X) = /⑷等式⑴在等式⑴中，f(x)在a处连续意思是f(x)在a处的极限存在，并且该极限是f(a)。因此，在本说明书中，如果判断为像面位置具有连续性，则焦点调节单元105进行焦点调节。如果判断为像面位置不具有连续性，则焦点调节单元105停止焦点调节。接着，将说明作为根据本发明实施例的摄像设备的例子的单镜头反光照相机。图2是示出单镜头反光照相机的结构的框图。单镜头反光照相机包括摄像镜头201和设置在镜头内并用于检测抖动状态的抖动检测単元202。更具体地，可以通过用于检测转动的角动量的陀螺仪传感器(角速度传感器)来实现抖动检测単元202。抖动检测单元202 —般可以用于校正镜头的抖动。根据本实施例，抖动检测单元202还用作用于检测镜头的平摇状态的平摇检测単元。单镜头反光照相机还包括镜头驱动单元203。镜头驱动单元203可以由例如DC马 达或超声波马达构成，并且在微计算机223 (微处理器)的控制下改变摄像镜头201的调焦透镜位置来进行调焦。单镜头反光照相机还包括光圈204和光圈驱动単元205。光圈驱动単元205驱动光圈204。要驱动的量由微计算机223计算并改变光学光圈值。单镜头反光照相机还包括用于使经由摄像镜头201入射的光束在取景器侧和摄像元件侧之间切換的主镜206。配置主镜206以反射光束，从而总是将光束引导至取景器侦U。然而，在拍摄操作期间，主镜206向上移动并且相对于光束退避以向摄像装置215引导光束。主镜206是半镜，用于即使在主镜206不退避的情况下也允许入射到其上的光的一部分在其中心处穿过。单镜头反光照相机还包括副镜207，副镜207反射穿过主镜206的光并将反射光引导至ー对AF传感器(设置在焦点检测单元212内)来用于焦点检测。单镜头反光照相机还包括取景器中所包括的五棱镜208。取景器还包括聚焦屏209和目镜210等。单镜头反光照相机还包括用于检测照相机的平摇状态的平摇检测単元211 ;平摇检测单元可以由陀螺仪(角速度传感器)来实现。单镜头反光照相机还包括焦点检测单元212。穿过主镜206的中心并由副镜207反射的光束到达焦点检测单元212内所设置的ー对AF传感器来进行光电转换。通过计算ー对AF传感器的输出来获取表示摄像镜头201相对于被摄体的焦点状态的散焦量。微计算机223评价计算结果并指示镜头驱动单元203驱动摄像镜头201的调焦透镜。单镜头反光照相机还包括帘幕快门213和驱动帘幕快门213的快门驱动単元214。通过微计算机223控制快门的光圈时间。单镜头反光照相机还包括摄像装置215。摄像装置215可以是例如C⑶或CMO S传感器，并将利用摄像镜头201形成的被摄体图像转换成电信号。单镜头反光照相机还包括箝位电路216和AGC电路217。箝位电路216和AGC电路217进行A/D转换之前的基本的模拟信号处理，并且微计算机223改变箝位电平和/或 AGC基准电平。单镜头反光照相机还包括A/D转换器218。A/D转换器218将摄像装置215中的模拟输出信号转换成数字信号。单镜头反光照相机还包括可以通过诸如门阵列等的逻辑装置实现的图像信号处理电路219、存储器控制器220、存储器221和缓冲存储器222 (临时存储)。图像信号处理电路219对数字化后的图像数据进行滤波处理、顔色转换处理、伽玛处理，以及诸如JPEG等的压缩处理，并将结果输出至存储器控制器220。图像信号处理电路219可以根据需要将摄像装置215中的信号的曝光信息和白平衡信息等输出至微计算机223。基于所述信息，微计算机223控制白平衡和/或增益调整。在连续拍摄操作中，一旦将未处理图像的拍摄数据存储在缓冲存储器222中，就经由存储器控制器220读取未处理的图像数据。然后，图像信号处理电路219进行用于连续拍摄的图像处理和/或压缩处理。连续拍摄次数可以取决于缓冲存储器222的容量。存储器控制器220将从图像信号处理电路219输入的未处理的数字图像数据存储在缓冲存储器222中，并将处理后的数字图像数据存储在存储器221中。相反，从缓冲存储器222和/或存储器221将图像数据输出至图像信号处理电路219。存储器221可以是可移除的。单镜头反光照相机还包括可操作地连接至微计算机223的操纵构件(操作构件)224。操纵构件224向微计算机223通知其状态(例如，位置)，并且微计算机223根据操纵构件224的状态变化来控制相应的组件。操纵构件224可以进行将照相机切換至以下模式的操作适于拍摄静止被摄体的单拍模式、适于拍摄至被摄体的距离连续改变的被摄体的人工智能伺服模式、和根据被摄体的状态自动将照相机从单拍切換至人工智能伺服的人工智能调焦模式。 单镜头反光照相机还包括开关SWl 225和开关SW2 226。根据对释放按钮的操作来接通和断开开关SWl和开关SW2，并且在操纵构件224的输入开关中包括开关SWl和开关SW2。当仅开关SWl具有接通状态时，释放按钮具有半按下状态。在该状态下，可以进行自动调焦操作或测光操作。当开关SWl和SW2都具有接通状态时，释放按钮具有全按下状态，全按下状态是用于记录图像的释放按钮接通状态。在该状态下进行拍摄。当开关SWl和SW2保持接通状态时，进行连续拍摄操作。将未示出的诸如ISO设置按钮、图像大小设置按钮、图像质量设置按钮和信息显示按钮等的其它开关连接至操纵构件224，并检测开关的状态。单镜头反光照相机还包括电源单元227。电源单元227对IC和驱动单元供电。接着，将參考图3A和3B的流程图说明自动焦点调节操作。当在步骤#101中接通开关SWl吋，自动焦点调节操作开始。在步骤#102中，首先检测焦点，并且从被摄体信号检测散焦量。在散焦量的检测结束之后，在下ー步骤#103中进行预测自动调焦。预测自动调焦指使用被摄体的多个过去像面位置及其检测时刻以通过进行统计运算来获取被摄体的将来像面位置的方法。通过使用统计上作为函数的与多个过去像面位置和检测时刻相一致的回归曲线作为预测表达式，获取考虑释放时间延迟的被摄体的像面位置。预测表达式可以通过y(t)=a+i3t+Yt2来表示。这被认为是线性回归模型，其中y是目标变量，以及t和t2是说明变量，并且进行多重回归分析以在统计上确定系数α、β和Y，从而使预测表达式能够最大程度上拟合过去的多个焦点检测结果(像面位置及其检测时刻)的组。接着，考虑释放时间延迟而将时间设置为所获取的预测表达式中的t，并获取预测值。从预测值减去镜头的当前像面位置的结果是最終所需的镜头驱动量。在下ー步骤#104中，安装到镜头的抖动检测单元202或安装到照相机的平摇检测单元211检测照相机的抖动量。将參考图4A和图4B说明表示步骤#104中检测到的照相机的平摇的输出值。图4A示出当拍摄者用手拿住照相机以拍摄静止被摄体并且照相机中所设置的平摇检测単元211检测到横摆方向上的照相机抖动量时的输出結果。横摆方向指如图6所示关于Y轴转动照相机的方向。横摆方向上的照相机抖动量主要是平摇照相机时所检测到的量。横轴表示时刻，以及纵轴表示角速度(度/秒)。一般地，用手拿住照相机以拍摄静止被摄体时的输出值大约是-3 3度/秒。最大抖动宽度大约是6度/秒。另ー方面，图4B示出当拍摄者用手拿住照相机并抖动镜头以拍摄移动被摄体并且照相机中所设置的平摇检测単元211检测到横摆方向上的照相机抖动量时的输出結果。在该情况下输出值的最大抖动宽度大约是90，并且输出值比照相机未平摇的情况下的输出值高。图5A和5B示出照相机内设置的平摇检测単元211检测到俯仰方向上的照相机抖动量时的输出結果。俯仰方向指如图6所示关于X轴转动照相机的方向。俯仰方向上的照相机抖动量比平摇横摆方向上的输出值低。由此，针对平摇检测，在将照相机保持在正常位置时可以使用关于Y轴的检測量，以及在向一侧转 动照相机时可以使用关于X轴的检測量。在步骤#105中，根据步骤#104中检测到的镜头或照相机的平摇检测结果来判断照相机是否正在平摇(以下称为平摇判断)。如果平摇量等于或高于可以判断为平摇的预定量并且照相机抖动持续预定时间段(例如Is)，则平摇判断判断为照相机正在平摇。另ー方面，如果平摇量低于可以判断为平摇的预定量以及照相机抖动未持续预定时间段(例如Is)，则判断为照相机未平摇。还可以通过使用检测镜头的平摇的抖动检测単元202来实现平摇判断。如果在步骤#105中判断为正在进行平摇(是)，则处理流程进入步骤#106。在步骤#106中，基于过去多次利用照相机观察到经过步骤#102中的焦点检测时的被摄体的像面位置，判断像面位置是否具有连续性(以下称为像面位置连续性判断)。图7是使用分散进行像面位置连续性判断时的流程图。首先，计算分散值(步骤#201)，其定量表示步骤#103中所获取的预测表达式y(t) = a+Pt+Yt2拟合多个过去像面位置及其检测时刻的组的程度。计算出的分散值可以用于判断连续性。如果如图9Α所示、过去多次检测到焦点的像面位置没有很好地拟合至利用预测表达式获取的预测曲线，则可以说过去的多个焦点检测结果是不稳定的。在该情况下的分散值高。换句话说，较高的分散值意味着因为焦点检测结果的散焦量随着散焦扩展至背景的程度而变大或者拍摄了不同被摄体，所以像面位置没有连续性。相反，如果如图9Β所示、过去多次检测到焦点的像面位置良好地拟合至利用预测表达式y(t) = a+Pt+Yt2获取的预测曲线，则可以说过去多个焦点检测结果是稳定的。在该情况下的分散值低。换句话说，较低的分散值意味着过去多次检测到焦点的像面位置具有连续性。由此，在步骤#202中，根据分散值是否等于或高于预定值来判断连续性。如果分散值等于或高于预定值，则判断为不连续(步骤#203)。如果分散值低于预定值，则判断为连续(步骤#204)。图8是使用像面变化量进行像面位置连续性判断时的流程图。首先，在步骤#301中，利用微计算机223的自推进计时器来测量预定时间段(ls)，并计算预定时间段内的像面变化量。如果步骤#302中获取的预定时间段内的像面变化量比能够判断为被摄体在预定时间段内移动所根据的像面变化量(预定值)低，则判断为像面位置具有连续性(步骤#304)。另ー方面，如果步骤#302中获取的预定时间段内的像面变化量等于或高于能够判断为被摄体在预定时间段内移动所根据的像面变化量(预定值)，则判断为像面位置不具有连续性(步骤#303)。返回參考图3A和3B，如果在步骤#106中判断为像面位置具有连续性，则处理进入步骤#107，其中，判断像面位置是否改变了预定量以上以判断被摄体是否正在移动。如果像面位置改变了预定量以上，则处理进入步骤#108，其中，以由步骤#103中的统计运算(预测自动调焦)所计算出的驱动量(预测自动调焦結果)来驱动镜头。如果像面位置未改变预定量以上，则判断为在步骤#109中不需要预测自动调焦，并且从最新的焦点检测结果通过焦点检测获取的散焦量来驱动镜头。如果在步骤#106中判断为像面位置不具有连续性，则处理进入步骤#110，其中，判断从步骤#112或步骤#119中的焦点调节的停止起是否经过了预定时间段(经过了 Is或更长的时间段)。如果经过了预定时间段 ，则处理进入步骤#111，其中，将不同的被摄体判断为拍摄者要拍摄的被摄体，并以从最新的焦点检测结果通过焦点检测获取的散焦量来驱动镜头。如果尚未经过预定时间段，则处理进入步骤#112，其中，停止焦点调节。在步骤#112中停止焦点调节是为了防止镜头跟踪除主被摄体以外的其它对象，在判断为通过平摇跟踪主被摄体的拍摄者可能没有在焦点检测区域中拍摄主被摄体、以及在焦点检测区域中拍摄除主被摄体以外的其它对象时，停止镜头。如果在步骤#105中判断为没有在进行平摇，则处理进入步骤#113，在步骤#113中，判断像面位置的连续性。如果在步骤#113中判断为像面位置具有连续性，则处理进入步骤#114，在步骤#114中，判断像面位置是否改变了预定量以上以检查被摄体是否正在移动。如果像面位置改变了预定量以上，则处理进入步骤#115，在步骤#115中，以步骤#103中的统计运算所计算出的驱动量来驱动镜头。如果像面位置未改变预定量以上，则判断为在步骤#116中不需要预测自动调焦，并且以从最新的焦点检测结果通过焦点检测获取的散焦量来驱动镜头。如果在步骤#113中判断为像面位置不具有连续性，则处理进入步骤#117，其中，判断从步骤#112或步骤#119中的焦点调节的停止起是否经过了预定时间段(经过了 Is或更长的时间段)。如果经过了预定时间段，则处理进入步骤#118，其中，将不同的被摄体判断为拍摄者要拍摄的被摄体，并以从最新的焦点检测结果通过焦点检测获取的散焦量驱动镜头。如果尚未经过预定时间段，则处理进入步骤#119，其中，停止焦点调节。之后，重复从步骤#102至步骤#119的操作直到开关SW I断开。根据本实施例，即使拍摄者正在进行快速平摇操作，只要判断为捕获到被摄体，也可以使摄像镜头跟踪被摄体，从而能够获取聚焦的图像。尽管已经说明了本发明的实施例，但本发明不限于所述实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变化。还可以利用读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法实现本发明的方面，其中，利用系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的步骤。为此，例如，通过网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。尽管已经參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。
权利要求
1.一种摄像设备，包括 焦点检测部件，用于检测摄像镜头的焦点状态； 焦点调节部件，用于根据所述焦点状态对所述摄像镜头进行焦点调节操作； 平摇检测部件，用于检测所述摄像镜头或所述摄像设备的平摇状态；以及 控制器，用于根据所述平摇检测部件所检测到的平摇状态和所述焦点检测部件所检测到的焦点状态来改变所述焦点调节部件的焦点调节操作。
2.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，如果所述平摇检测部件所检测到的平摇状态的平摇量等于或大于预定量、并且所述平摇检测部件检测到的平摇状态的时间段等于或大于预定时间段，则所述控制器改变所述焦点调节部件的焦点调节操作。
3.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述焦点检测部件基于被摄体的像面位置的变化来检测所述摄像镜头的焦点状态，以及 其中，如果所述像面位置的分散值低于预定值，则所述控制器改变所述焦点调节部件的焦点调节操作。
4.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述焦点检测部件基于被摄体的像面位置的变化来检测所述摄像镜头的焦点状态，以及 其中，如果所述像面位置的像面变化量低于预定值，则所述控制器改变所述焦点调节部件的焦点调节操作。
5.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述焦点检测部件基于被摄体的像面位置的变化来检测所述摄像镜头的焦点状态，以及 其中，如果所述像面位置的像面变化量等于或高于预定值，则所述焦点调节部件使用预测自动调焦结果来进行焦点调节，并且如果所述像面位置未改变所述预定值以上，则所述焦点调节部件使用最新的焦点检测结果来进行焦点调节。
6.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，在停止了焦点调节的情况下，如果从焦点调节的停止起经过了预定时间段，则所述焦点调节部件使用最新的焦点检测结果来进行焦点调节。
全文摘要
本发明涉及一种摄像设备。摄像设备根据平摇检测单元所检测到的平摇状态和焦点检测单元所检测到的焦点状态来改变焦点调节单元的焦点调节。
文档编号H04N5/232GK102681292SQ201210044700
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者铃木康之 申请人:佳能株式会社