摄像设备及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种摄像设备， 尤其涉及一种具有检测其姿势倾斜的功能的摄像设备。 背景技术
近年来， 诸如数字照相机等的摄像设备可以通过使用例如加速度传感器检测重力 的方向来检测摄像设备的倾斜角度。因此， 可以通过将摄像设备的倾斜通知给拍摄者来拍 摄没有倾斜的照片。 还可以通过将诸如加速度传感器等的重力传感器安装在摄像设备中来 检测摄像设备在重力方向上的姿势， 因此， 实现电子水准仪功能的摄像设备的数量正在增 加。
例如， 日本特开 2009-261030 公开了一种通过使用摄像设备的针对重力方向的 倾斜信息而在显示画面上显示该摄像设备相对水平的倾斜状态的技术。而且， 日本特开 2009-92526 公开了一种通过以 180°对使用加速度传感器的电子水准仪的主体进行转动 来调整零点的技术。 然而， 在倾斜检测时使用的诸如加速度传感器等的传感器的输出值响应于诸如温 度等的环境变化而变化， 由此产生了表示水平的零点位置可能根据使用环境而偏移的问 题。
作为解决该问题的一种方法， 已知由用户进行的零点位置校正。水平地固定摄像 设备， 并且通过使用此时的加速度传感器的输出值来校正电子水准仪的零点位置。然而， 在零点位置校正期间， 如果检测倾斜的传感器的输出值由于振动或除重力加速度以外的加 速度的影响而变化， 则该方法在没有检测到正确的零点的情况下导致了错误的零点位置校 正。
发明内容 考虑到上述问题做出本发明， 并且在包括传感器的摄像设备中的零点位置校正期 间， 如果检测倾斜的传感器的输出值由于振动或除重力加速度以外的加速度的影响而变 化， 则本发明防止在没有检测到正确的零点的情况下的错误的零点位置校正。
根据本发明的第一方面， 提供一种摄像设备， 包括 ： 倾斜检测单元， 用于检测所述 摄像设备的倾斜 ； 显示单元， 用于显示所述摄像设备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预 定的基准姿势 ； 静止状态判断单元， 用于在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下， 判断 为所述摄像设备处于静止状态 ； 以及基准姿势设置单元， 用于设置所述摄像设备的所述基 准姿势， 其中， 在所述静止状态判断单元判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下， 所 述基准姿势设置单元不设置所述基准姿势。
根据本发明的第二方面， 提供一种摄像设备的控制方法， 包括 ： 倾斜检测步骤， 用 于使倾斜检测单元检测所述摄像设备的倾斜 ； 显示步骤， 用于使显示单元显示所述摄像设 备的倾斜和针对所述摄像设备设置的预定的基准姿势 ； 静止状态判断步骤， 用于使静止状
态判断单元在所述倾斜的变化落入预定范围内的情况下， 判断为所述摄像设备处于静止状 态； 以及基准姿势设置步骤， 用于使基准姿势设置单元设置所述摄像设备的所述基准姿势， 其中， 在所述静止状态判断步骤中判断为所述摄像设备不处于静止状态的情况下， 在所述 基准姿势设置步骤中不设置所述基准姿势。
通过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 是示出根据本发明实施例的摄像设备的示意结构的框图 ；
图 2A 和 2B 是用于说明由图 1 所示的摄像设备接受的加速度的状态的图 ；
图 3 是示出图 1 所示的摄像设备中的电子水准仪的处理的过程的流程图 ；
图 4 是用于说明图 1 所示的摄像设备中的图像传感器和加速度传感器之间的相对 角度的图 ；
图 5 是示出图 1 所示的摄像设备中的电子水准仪的零点位置校正的处理的过程的 流程图 ； 以及
图 6A 和 6B 是用于说明能够进行图 1 所示的摄像设备的零点位置校正的姿势范围 的图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的实施例。图 1 是示出根据本发明实施例的摄像 设备的示意结构的框图。
参考图 1， 摄像设备 100 包括变倍透镜 ( 以下称为变焦透镜 )10、 振动校正透镜 ( 以 下称为移位透镜 )11、 焦点透镜 ( 以下称为调焦透镜 )12、 包括光圈和快门的光圈 / 快门单 元 13、 以及将光学图像转换成电信号的图像传感器 14。移位透镜 11 被设置为可以在与光 轴垂直的方向上移动， 并且可以通过根据作用于设备上的振动或抖动来进行驱动以减少经 由光学系统所形成的光学图像的模糊。摄像设备 100 还包括增益放大器 120 和 A/D 转换器 16， 其中， 增益放大器 120 对来自图像传感器 14 的模拟输出信号进行放大以设置给定的照 相机感光度， A/D 转换器 16 将来自图像传感器 14 的模拟输出信号转换成数字信号。
摄像设备 100 还包括定时生成单元 18， 定时生成单元 18 用于将时钟信号和控制信 号供给至图像传感器 14、 A/D 转换器 16 和 D/A 转换器 26。通过存储器控制单元 22 和系统 控制单元 50 来控制定时生成单元 18。
摄像设备 100 还包括图像处理单元 20。图像处理单元 20 对来自 A/D 转换器 16 的 数据或来自存储器控制单元 22 的数据进行预定的像素插值处理和颜色转换处理。图像处 理单元 20 还使用所拍摄的图像数据进行预定的运算处理。基于所获得的运算结果， 系统控 制单元 50 进行 TTL( 通过镜头 ) 类型的 AF( 自动调焦 ) 处理、 AE( 自动曝光 ) 处理和 EF( 电 子闪光灯预发光 ) 处理以控制曝光控制单元 40 和焦点控制单元 42。此外， 图像处理单元 20 使用所拍摄的图像数据进行预定的运算处理， 并基于所获得的运算结果进行 TTL 类型的 AWB( 自动白平衡 ) 处理。
存储器控制单元 22 控制 A/D 转换器 16、 定时生成单元 18、 图像处理单元 20、 图像 显示存储器 24、 D/A 转换器 26、 存储器 30 和压缩 / 扩展单元 32。经由图像处理单元 20 和存储器控制单元 22 或直接经由存储器控制单元 22 将来自 A/D 转换器 16 的数据写在图像 显示存储器 24 或存储器 30 中。
控制整个摄像设备 100 的系统控制单元 50 基于经由存储器控制单元 22 通过 TTL 测光所获得的亮度级别来计算正确的曝光值， 并控制曝光控制单元 40。 使用例如 TFT 或 LCD 的图像显示单元 28 经由 D/A 转换器 26 显示在图像显示存储器 24 中所写的显示用的图像 数据。可以通过使用图像显示单元 28 顺次显示所拍摄的图像数据来实现电子取景器功能。
存储器 30 用于存储所拍摄的静止图像和运动图像， 并具有足以存储预定数量的 静止图像和预定时间的运动图像的存储容量。 这使得即使在连续拍摄多个静止图像的全景 拍摄或连续拍摄的情况下， 也以高速并且大量地将图像写在存储器 30 中。存储器 30 还可 以用作系统控制单元 50 的工作区域。此外， 存储器 30 可以用作用于存储相对于变焦控制 单元 44 的操作的焦点控制单元 42 的信息的存储单元， 其中， 变焦控制单元 44 用作对被摄 体图像进行变倍的变倍单元。
用于通过例如自适应离散余弦变换 (ADCT) 对图像数据进行压缩 / 扩展的压缩 / 扩展单元 32 读取存储在存储器 30 中的图像， 对该图像进行压缩处理或扩展处理， 并将进行 了该处理的数据写在存储器 30 中。存储器 52 存储例如用于操作系统控制单元 50 的常数、 变量和程序。 曝光控制单元 40 控制具有光圈功能和快门功能的光圈 / 快门单元 13。焦点控制 单元 42 控制调焦透镜 12 的调焦。变焦控制单元 44 控制变焦透镜 10 的变焦。移位透镜控 制单元 46 控制被设置为可以在与光轴垂直的方向上移动的移位透镜 11， 并且可以通过根 据作用于设备上的振动来进行驱动以减少经由光学系统形成的光学图像的模糊。 系统控制 单元 50 使用 TTL 方式、 基于图像处理单元 20 对所拍摄的图像数据进行运算处理而获得的 运算结果， 控制曝光控制单元 40 和焦点控制单元 42。
显示单元 54 使用例如根据系统控制单元 50 的程序的执行、 通过使用例如文本、 图 像或声音显示例如操作状态或消息的扬声器或液晶显示装置。单个或多个显示单元 54 被 设置在摄像设备 100 的操作单元附近的并且可在视觉上容易地识别的单个或多个位置。
对于显示单元 54 的显示内容， 在例如 LCD 上显示的显示内容包括单拍 / 连拍图像 显示、 自拍显示、 压缩比显示、 记录像素数显示、 记录张数显示、 剩余张数显示、 快门速度显 示、 光圈值显示和曝光校正显示。在例如 LCD 上显示的显示内容还包括红眼减轻显示、 微距 拍摄显示、 蜂鸣器设置显示、 剩余电池电量显示、 错误显示和使用多个数位的数字的信息显 示。此外， 在例如 LCD 上显示的显示内容包括记录介质 200 的安装 / 拆卸的显示、 和日期 / 时间显示。电可擦除 / 可记录非易失性存储器 56 使用例如闪速 ROM。
尽管在该实施例中， 用于将各种操作指示输入系统控制单元 50 的操作构件 62、 64 和 70 使用开关或拨盘， 但可以将它们的功能设置在使用触摸面板的显示单元 54 上。这里 将详细说明这些操作构件。
快门开关 SW1 62 在快门开关构件 ( 未示出 ) 的操作过程中 ( 半按下快门开关构 件 ) 被接通， 并指示开始用于例如 AF( 自动调焦 ) 处理、 AE( 自动曝光 ) 处理、 AWB( 自动白 平衡 ) 处理和 EF( 电子闪光灯预发光 ) 处理等的摄像准备操作。
快门开关 SW264 在完成快门开关构件 ( 未示出 ) 的操作 ( 全按下快门开关构件 ) 时被接通， 并指示开始包括曝光处理的一系列处理。一系列处理在这里包括经由 A/D 转换
器 16 和存储器控制单元 22 将从图像传感器 14 读取的信号写在存储器 30 中的曝光处理、 和使用图像处理单元 20 和存储器控制单元 22 中的运算处理的显影处理。一系列处理还包 括用于从存储器 30 读出图像数据、 通过压缩 / 扩展单元 32 压缩该图像数据、 并将压缩后的 图像数据写在记录介质 200 上的记录处理。
加速度传感器 300 为检测作用于摄像设备 100 上的加速度的传感器， 并用作倾斜 检测单元。设置在系统控制单元 50 中的倾斜检测控制单元 301 进行以下处理 ： 利用加速度 传感器 300 检测重力加速度以检测摄像设备 100 的姿势。 通过使用由倾斜检测控制单元 301 检测到的摄像设备 100 的倾斜角度， 在图像显示单元 28 上显示通过使用预定姿势作为基准 位置 ( 零点位置 ) 而定义的倾斜状态。倾斜检测控制单元 301 的姿势判断处理单元 304 进 行判断摄像设备 100 是否落入预定的姿势范围的处理。姿势判断处理单元 304 可以同时用 作如诸如陀螺仪传感器等的振动检测传感器一样的振动检测单元。注意， 姿势判断处理单 元 304 还可以用于通过同时使用陀螺仪传感器和加速度传感器来检测作用于摄像设备 100 上的振动的不同成分的方法。而且， 当加速度传感器 300 用作振动检测单元时， 将加速度传 感器 300 的输出发送至移位透镜控制单元 46， 并利用移位透镜控制单元 46 将加速度传感器 300 的输出转换成移位透镜 11 的驱动量。移位透镜控制单元 46 基于所获得的驱动量来驱 动移位透镜 11 以使得减少经由光学系统形成的光学图像的模糊。 系统控制单元 50 的零点位置校正处理单元 302 是用于对摄像设备 100 的姿势的 零点位置 ( 基准姿势 ) 进行校正处理的电路。以存储在非易失性存储器 56 中的摄像设备 100 的零点位置作为基准， 将相对于任意设置的零点位置 ( 基准姿势设置 ) 的角度定义为零 点位置校正值， 并将该角度存储在存储器 52 或非易失性存储器 56 中。系统控制单元 50 还 包括静止判断处理单元 303。加速度传感器 300 检测与重力加速度不同的加速度或检测作 用于摄像设备 100 上的振动。
使用例如各种按钮或触摸面板的操作单元 70 可以切换用于进行摄像的摄像模式 和用于在图像显示单元 28 上显示所拍摄的图像的重放模式。操作单元还包括菜单按钮、 设 置按钮、 微距按钮、 多画面重放 / 新页面按钮、 电子闪光设置按钮和单拍 / 连拍 / 自拍切换 按钮。操作单元 70 还用于选择与各种摄像画面相对应的设置作为摄像模式， 例如， 摄像模 式不仅包括自动判断和设置摄像画面的自动模式、 程序模式、 光圈优先模式和快门速度优 先模式， 而且还包括夜景模式、 儿童拍摄模式、 烟花拍摄模式和水下拍摄模式。
操作单元 70 还包括 +( 正 ) 菜单移动按钮、 -( 负 ) 菜单移动按钮、 +( 正 ) 重放图 像移动按钮、 -( 负 ) 重放图像移动按钮、 拍摄质量选择按钮、 曝光校正按钮和日期 / 时间设 置按钮。
闪光灯发光单元 310 基于由使用系统控制单元 50 的测光所获得的亮度级别来计 算合适的发光量， 并进行发光控制。
电源控制单元 80 使用例如电池检测电路、 DC-DC 转换器和用于将块切换至通电的 开关电路。电源控制单元 80 检测电池安装 / 拆卸、 电池类型、 剩余的电池电量和电源电压， 基于检测结果和系统控制单元 50 的指示来控制 DC-DC 转换器， 并将所需电压在预定时间段 期间供给至包括记录介质的各单元。
电源 86 使用例如诸如碱性电池或锂电池等的一次电池、 诸如 NiMH( 镍氢 ) 电池或 锂离子电池等的二次电池、 和 AC 适配器。电源控制单元 80 和电源 86 经由连接器 82 和 84
相互连接。
可以使用诸如 SecureDigital( 安全数字， SD) 卡等的符合相关标准的接口和连接 器。 记录介质 200 包括使用半导体存储器或磁盘的记录单元 202、 用于与摄像设备 100 进行 连接的接口 (I/F)204、 和进行与摄像设备 100 的连接的连接器 206。而且， 摄像设备 100 包 括进行与记录介质 200 的连接的连接器 92、 和与记录介质 200 进行连接的接口 90。
以下将说明该实施例中的摄像设备的姿势检测操作。 首先将说明对用于摄像设备 的姿势的零点位置校正处理施加由于摄像设备从外部接受的振动或加速度的影响而在姿 势信息中生成的误差的影响。
首先将说明检测摄像设备的姿势的方法的例子。图 2A 是示出在摄像设备 100 保 持静止的情况下加速度传感器 300 所接受的加速度的状态的图。参考图 2A， 因为设备既不 接受外部振动也不接受加速度， 因此加速度传感器仅检测 -( 负 )Y 方向上的加速度 g 作为 重力加速度。图 2A 的下侧所示的标度 ( 设置结果通知单元 ) 用于表示摄像设备 100 的姿 势状态， 并且可以被显示在摄像设备 100 的图像显示单元 28 上以在视觉上将摄像设备 100 的姿势状态呈现给操作者。在这种情况下， 将标度的中心位置定义为摄像设备 100 的姿势 的零点位置。 图 2B 示出设备接受 -( 负 )Y 轴方向上的重力加速度 g 和 -( 负 )X 轴方向上的外 部加速度 b 的状态。此时， 加速度传感器错误地检测到以 a ＝ arctan(b/g) 倾斜的姿势， 如 图 2B 所示。图 2B 的下侧所示的标度表示标度的显示位置从图 2A 的下侧所示的标度的状 态偏移了与 a 相对应的量的状态。
一般实际上将摄像设备 100 的水平位置确定为显示上述姿势状态时的零点位置。 然而， 当例如拍摄者想要在维持期望的倾斜姿势的情况下使得摄像设备 100 拍摄图像， 或 者因为由加速度传感器 300 所检测到的加速度级别由于诸如温度等的环境变化而变化， 从 而不能正确地检测到水平位置时， 拍摄者可以根据期望校正零点位置以获得任意姿势。
将参考图 3 说明检测摄像设备 100 的姿势的方法的基本处理的例子。
当检测摄像设备 100 的姿势的处理开始时， 从加速度传感器 300 获得输出值 (S100)。根据所获得的加速度传感器 300 的输出值来计算加速度传感器 300 的倾斜角度 γ(S101)， 并且获得预先存储在例如非易失性存储器 56 中的图像传感器 14 和加速度传感 器 300 之间的相对角度 α(S102)。相对角度 α 表示如图 4 所示在组装时安装在摄像设备 100 中的图像传感器 14 和加速度传感器 300 之间的在转动方向上的相对角度差。
当设置上述零点位置校正功能时， 判断是否已经执行了零点位置校正 (S103)。如 果已经执行了零点位置校正 ( 步骤 S103 中为 “是” )， 则在步骤 S104 中获得零点位置校正 角度 β。将零点位置校正角度 β、 加速度传感器 300 的倾斜角度 γ 和图像传感器 14 与加 速度传感器 300 之间的相对角度 α 相加以计算摄像设备 100 的角度 θ(S105)。可以通过 例如在操作单元 70 的菜单模式中选择来执行该零点位置校正， 并且在该实施例中可以针 对该校正使用摄像模式或重放模式。
此时， 为了在视觉上通知拍摄者已经执行了零点位置校正， 可以在例如图像显示 单元 28 上显示文本、 图标或诸如表示摄像设备 100 的姿势的标度的颜色变化等的信息 ( 设 置通知单元 )。
如果没有执行零点位置校正 ( 步骤 S103 中为 “否” )， 则将零点位置校正角度 β 设
置为 0(S108)， 并将零点位置校正角度 β、 加速度传感器 300 的倾斜角度 γ 和图像传感器 14 与加速度传感器 300 之间的相对角度 α 相加以计算摄像设备 100 的角度 θ(S105)。
如果在步骤 S105 中计算出的摄像设备的角度 θ 不同于摄像设备 100 的紧挨着的 前一角度 θ’ ， 则更新在例如图像显示单元 28 上显示的摄像设备 100 的姿势状态 (S107)， 并且摄像设备 100 的姿势角度检测结束。如果摄像设备 100 的角度 θ 等于摄像设备 100 的紧挨着的前一角度 θ’ ， 则摄像设备 100 的姿势角度检测直接结束。
在例如显示单元 28 上显示摄像设备 100 的姿势状态的同时重复上述一系列的摄 像设备 100 的角度检测处理。
接着将参考图 5 说明用于解决从上述的零点位置校正产生的问题的处理的例子。
在步骤 S200 中， 摄像设备 100 的系统控制单元 50 中设置的静止判断处理单元 303 判断该设备的静止状态。这里将说明判断静止状态的方法的例子。静止判断处理单元 303 在预定时间段期间对加速度传感器 300 的输出值进行采样。如果采样得到的输出值 ( 所 检测到的值 ) 的变化落入在预定时间内不影响倾斜检测结果的范围内， 则判断为静止状态 ( 静止状态判断 )。
当例如摄像设备 100 位于加速中的车辆上时， 即使处于静止状态， 也不能进行正 确的姿势检测。因此， 需要判断由摄像设备 100 接受的除重力加速度以外的加速度的影响。 以下将说明判断除重力加速度以外的加速度的影响的方法的例子。
当摄像设备 100 在静止状态下不受到外部加速度的影响时， 由加速度传感器 300 检测到的加速度仅包括重力加速度 g。加速度传感器 300 是使用相互垂直的 X 轴、 Y 轴和 Z 轴， 并可以检测各轴上的加速度的三轴加速度传感器。注意， 当摄像设备 100 不受除重力加 速度以外的加速度影响时， 通过合成在三个轴上检测到的加速度所获得的加速度为重力加 速度 g。
当摄像设备 100 不受除重力加速度以外的加速度影响时，
其中， αx 为 X 轴上的加速度， αy 为 Y 轴上的加速度， 以及 αz 为 Z 轴上的加速度。
相应地， 当摄像设备 100 被除重力加速度以外的加速度影响时， 合成加速度 σ ≠ 重力加速度 g。此时， 将不影响倾斜检测结果的加速度级别 S( 合成加速度和重力加速度之 间的差 ) 定义为判断标准的阈值。然而， 如果满足条件 ：合成加速度 σ ＜重力加速度 g-S， 或者
合成加速度 σ ＞重力加速度 g+S，
则判断为摄像设备 100 被除重力加速度以外的加速度影响。
静止判断处理单元 303 通过使用加速度传感器 300 的输出值的变化和除重力加速 度以外的加速度的影响之一或两者的结果来进行静止判断。
如果通过静止判断处理判断为摄像设备 100 处于静止状态 ( 步骤 S200 中为 “是” )， 则计算摄像设备 100 的倾斜角度 (S201)。如果此时的倾斜角度落入预定范围内 ( 步 )， 则将相对于零点位置的角度判断为零点位置校正角度 δ， 并将该零点 骤 S202 中为 “是” 位置校正角度 δ 存储在存储器 52 或非易失性存储器 56 中 (S203)， 并且在图像显示单元
28 上显示零点位置校正完成 (S204)。
关于针对上述步骤 S202 中判断出的预定姿势角度的判断标准， 如图 6A 所示， 如果 摄像设备 100 的姿势落入可以在例如图像显示单元 28 上显示该姿势的范围内 ( 显示范围 内 )， 则判断为摄像设备 100 的姿势落入预定姿势范围内。另一方面， 如图 6B 所示， 如果摄 像设备 100 具有落在显示范围之外的姿势， 则判断为摄像设备 100 的姿势落在预定姿势范 围之外 ( 步骤 S202 中为 “否” )。
如果步骤 S200 中的静止判断处理判断为摄像设备 100 不处于静止状态 ( 步骤 S200 中为 “否” )， 则在显示单元 28 上显示零点位置校正失败 (S205)。如果判断为姿势角 度落在预定范围之外 ( 步骤 S202 中为 “否” )， 则同样地在显示单元 28 上显示零点位置校 正失败 (S205)。
如果如上所述， 零点位置校正失败， 则在不重写零点位置校正角度 δ 的情况下使 用紧挨着的前一零点位置校正角度。
尽管在上述说明中， 在作为提供该结果的通知的单元的图像显示单元 28 上显示 零点位置校正的结果， 但可以使用声音或 LED( 两者都未示出 ) 来提供零点位置校正的结果 的通知。 在不考虑摄像设备所接受的振动或加速度的影响的传统的摄像设备中， 如已经参 考图 2B 所示， 尽管检测到摄像设备的姿势的错误， 也直接校正零点位置。然而， 根据本发 明， 因为从不在尽管零点位置校正失败、 也将摄像设备的姿势调整至校正后的零点位置时 进行摄像， 因而可能获得不期望的摄像结果的可能性减小。而且， 在摄像设备 100 具有落在 表示摄像设备的姿势状态的标度的范围之外的姿势时从不校正零点位置， 可以总是指定校 正时的零点位置的姿势。 此外， 如果针对初始位置将零点位置校正了非常小的量， 则可以防 止拍摄者在没有判断摄像设备 100 的零点位置是处于初始状态还是校正后的位置状态的 情况下拍摄图像。
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。