專利名稱：攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字照相機(jī)等的攝像設(shè)備中的傳感器安裝結(jié)構(gòu)和電子水平儀 (electronic spirit level)控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，提出了具有如下功能的數(shù)字照相機(jī)等的攝像設(shè)備用于向用戶通知攝像 設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜程度和傾斜方向的功能或用于檢測(cè)拍攝的圖像的傾斜量并通過(guò) 后處理校正圖像傾斜以拍攝無(wú)傾斜圖像的功能。這些攝像設(shè)備包括用于檢測(cè)傾斜的加速度 傳感器。例如，在日本特開2004-343476號(hào)公報(bào)中，通過(guò)使一個(gè)測(cè)量軸指向水平方向并且 使另一測(cè)量軸指向垂直方向，配置具有兩個(gè)測(cè)量軸的傾斜傳感器(加速度傳感器)，從而檢 測(cè)照相機(jī)在其橫向方位和縱向方位的各方位時(shí)的傾斜程度。日本特開2004-343476號(hào)公報(bào) 所公開的技術(shù)在通過(guò)選擇使用加速度傳感器的靈敏度較高的測(cè)量軸進(jìn)行測(cè)量的思想下，根 據(jù)照相機(jī)的方位改變測(cè)量軸。例如，在橫向方位時(shí)，使用在該狀態(tài)下沿水平方向配置的第一 測(cè)量軸測(cè)量相對(duì)于水平面的傾斜程度，以確保傳感器的高靈敏度。當(dāng)照相機(jī)處于縱向方位 時(shí)，使用在該狀態(tài)下沿水平方向配置的第二測(cè)量軸測(cè)量相對(duì)于水平面的傾斜程度，以確保 傳感器的高靈敏度。這實(shí)現(xiàn)了更精確的傾斜程度檢測(cè)。然而，在日本特開2004-343476號(hào)公報(bào)所述的技術(shù)中，當(dāng)將加速度傳感器配置在 基板上時(shí)，組件裝配位置和基板上所裝配組件的安裝位置需要在圍繞攝像光軸的滾轉(zhuǎn)方向 (roll direction)上嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)。原因如下。如果不是在幾乎完全對(duì)準(zhǔn)的情況下沿水平方向 配置測(cè)量軸，則當(dāng)用戶在俯仰方向(Pitch direction)上擺動(dòng)照相機(jī)時(shí)，即使在對(duì)測(cè)量軸的 水平點(diǎn)進(jìn)行偏移調(diào)整之后，該水平點(diǎn)也會(huì)由于俯仰方向上重力的影響而移位。另外，如果加 速度傳感器的靈敏度等的特性由于溫度而改變，則水平點(diǎn)隨著環(huán)境溫度的變化而移位。此 外，由于測(cè)量軸根據(jù)照相機(jī)的方位而改變，因而如果在出廠時(shí)調(diào)整水平點(diǎn)的偏移，則對(duì)于兩 個(gè)測(cè)量軸的偏移調(diào)整，需要設(shè)置照相機(jī)處于兩個(gè)方位，結(jié)果導(dǎo)致更復(fù)雜的調(diào)整處理。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明在減少組件對(duì)準(zhǔn)和調(diào)整中的工作量的 同時(shí)，能精確地檢測(cè)攝像設(shè)備的方位。根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，包括加速度傳感器，其測(cè)量在第一測(cè)量軸方向 和第二測(cè)量軸方向上施加于所述攝像設(shè)備的加速度，其中，所述第一測(cè)量軸方向和所述第 二測(cè)量軸方向相互相交；以及計(jì)算單元，其計(jì)算按照第一測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加 速度和按照第二測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度的比的反正切，從而獲得所述攝像設(shè) 備圍繞攝像光軸的傾斜程度，其中，所述加速度傳感器被配置成當(dāng)所述攝像設(shè)備處于橫向 方位時(shí)，使所述第一測(cè)量軸和所述第二測(cè)量軸圍繞垂直方向上的軸相互對(duì)稱，并且使所述 第一測(cè)量軸和所述第二測(cè)量軸與所述攝像光軸相交。
通過(guò)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將顯而易見(jiàn)。


圖1是示出用作根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的數(shù)字單鏡頭反光照相機(jī)的 結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的照相機(jī)機(jī)體中的加速度傳感器的配置的透視圖；圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的加速度傳感器的輸出特性的圖；圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的電子水平儀的顯示例子的透視圖；圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的操作的流程圖；圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是示出在設(shè)置照相機(jī)機(jī)體處于橫向方位時(shí)根據(jù)第二實(shí)施例的加速度傳感器 的配置的透視圖；圖8是示出在設(shè)置照相機(jī)機(jī)體處于縱向方位時(shí)根據(jù)第二實(shí)施例的加速度傳感器 的配置的透視圖；圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施例的加速度傳感器的輸出特性的圖；圖10是示出當(dāng)設(shè)置成處于縱向方位的照相機(jī)在俯仰方向上傾斜時(shí)根據(jù)第二實(shí)施 例的加速度傳感器的輸出特性的圖；圖11是示出根據(jù)第二實(shí)施例的電子水平儀在橫向方位時(shí)的顯示例子的透視圖；圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施例的電子水平儀在縱向方位時(shí)的顯示例子的透視圖； 以及圖13是示出根據(jù)第二實(shí)施例的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖1是示出用作根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的數(shù)字單鏡頭反光照相機(jī)的 結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖1，附圖標(biāo)記1表示照相機(jī)機(jī)體。攝像鏡頭2在照相機(jī)機(jī)體1中的圖像傳感 器12上形成被攝體圖像。MPU (微處理單元)3是控制整個(gè)照相機(jī)機(jī)體1的微處理器。MPU 3控制AF傳感器4以使被攝體聚焦，基于從AF傳感器4獲得的圖像進(jìn)行計(jì)算以設(shè)置焦點(diǎn)， 并且基于該計(jì)算結(jié)果與鏡頭MPU 20通信，以驅(qū)動(dòng)攝像鏡頭2的調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21。MPU 3還 控制AE傳感器5以對(duì)被攝體進(jìn)行光度測(cè)量，并且基于從AE傳感器5獲得的信息，控制曝光 計(jì)算程序，以根據(jù)所設(shè)置的ISO感光度確定快門速度和光圈值的組合。另外，MPU 3從用作 用戶接口的包括釋放按鈕和電子撥盤等的SW操作系統(tǒng)(開關(guān)操作系統(tǒng))7接收信息。MPU 3還控制用于驅(qū)動(dòng)主鏡(未示出)的鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，以將由攝像鏡頭2形成的被攝體圖像分 開進(jìn)入取景器系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)。MPU 3還使用從AE傳感器5所獲得的信息，根據(jù)通過(guò)照相 機(jī)中的程序所確定的快門速度，控制用于驅(qū)動(dòng)具有前簾幕和后簾幕的焦平面快門的快門驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)9。加速度傳感器26檢測(cè)照相機(jī)機(jī)體1在圍繞攝像光軸的滾轉(zhuǎn)方向(rolling direction)上的傾斜角度。加速度傳感器26與MPU 3連接。MPU 3使用從加速度傳感器26所獲得的信息計(jì)算滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜角度，并且經(jīng)由DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)10使顯示單 元15顯示照相機(jī)機(jī)體的傾斜程度。接著說(shuō)明攝像鏡頭2的操作。攝像鏡頭2的鏡頭MPU 20從MPU 3接收由MPU 3 計(jì)算出的焦點(diǎn)信息，并且基于該結(jié)果，控制用于驅(qū)動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)節(jié)透鏡的調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21，以設(shè) 置焦點(diǎn)。鏡頭MPU 20還從MPU 3接收由MPU 3計(jì)算出的光圈值，并且基于該結(jié)果，控制用 于控制光圈葉片的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22，以獲得預(yù)定曝光值。接著說(shuō)明照相機(jī)機(jī)體1中的數(shù)字單元10 15。圖像傳感器12光電轉(zhuǎn)換被攝體 光，并且輸出模擬圖像信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器13將從圖像傳感器12輸出的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換 成數(shù)字圖像信號(hào)。TG(時(shí)序發(fā)生器)14控制對(duì)圖像傳感器12的驅(qū)動(dòng)，并且還與從圖像傳感 器12輸出的模擬圖像信號(hào)同步地向A/D轉(zhuǎn)換器13發(fā)送A/D轉(zhuǎn)換用同步時(shí)鐘。TG 14還向 DSP 10發(fā)送時(shí)序時(shí)鐘信號(hào)以鎖存從A/D轉(zhuǎn)換器13輸出的數(shù)據(jù)，從而控制從A/D轉(zhuǎn)換器13 向DSPlO的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送。存儲(chǔ)器組11包括能夠臨時(shí)存儲(chǔ)處理用數(shù)據(jù)的RAM和能夠記錄 由DSP 10處理后的圖像數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。顯示單元15由用以顯示圖像或拍攝信息的液晶 面板構(gòu)成。接著參考圖2和3說(shuō)明加速度傳感器配置和根據(jù)照相機(jī)方位的加速度傳感器的輸出。首先參考圖2說(shuō)明加速度傳感器26在照相機(jī)機(jī)體1中的配置。加速度傳感器26 具有兩個(gè)測(cè)量軸，并且可以測(cè)量第一測(cè)量軸方向上的加速度和第二測(cè)量軸方向上的加速 度。將加速度傳感器26的第一測(cè)量軸27定義為X軸。將加速度傳感器26的第二測(cè)量軸 28定義為Y軸，其中，在本實(shí)施例中，第二測(cè)量軸與第一測(cè)量軸垂直相交。將加速度傳感器 26配置成由X軸和Y軸即加速度傳感器的兩個(gè)測(cè)量軸所形成的平面位于與照相機(jī)的光軸垂 直的平面上，并且X軸相對(duì)于重力方向(垂直方向)傾斜預(yù)定角度A 29。在本實(shí)施例中，預(yù) 定角度A 29為45°。Y軸與X軸垂直相交。為此，Y軸與X軸圍繞重力方向(垂直方向) 對(duì)稱，并且這兩個(gè)軸相對(duì)于重力方向(垂直方向)均傾斜45°。接著參考圖3說(shuō)明當(dāng)圖2的照相機(jī)機(jī)體1在滾轉(zhuǎn)方向上傾斜時(shí)的加速度傳感器26 的輸出特性。圖3中的圖的橫坐標(biāo)表示作為滾轉(zhuǎn)方向上即圍繞照相機(jī)的攝像光軸的傾斜角 度的滾轉(zhuǎn)角度，并且縱坐標(biāo)表示由加速度傳感器測(cè)量出的由重力引起的加速度。當(dāng)加速度 傳感器的測(cè)量軸指向與重力方向相同(與重力方向平行)的方向時(shí)，加速度傳感器的輸出 為l.Og。當(dāng)加速度傳感器的測(cè)量軸指向水平面的方向時(shí)，加速度傳感器的輸出為O.Og。注 意，g是由重力引起的加速度。附圖標(biāo)記32表示第一測(cè)量軸即加速度傳感器的X軸的輸出， 并且附圖標(biāo)記33表示第二測(cè)量軸即加速度傳感器的Y軸的輸出。另外，附圖標(biāo)記34 37 表示與照相機(jī)(加速度傳感器26)在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜角度相對(duì)應(yīng)的加速度傳感器輸出。當(dāng)設(shè)置照相機(jī)機(jī)體1處于橫向方位時(shí)，X軸和Y軸相對(duì)于重力方向傾斜45°，如附 圖標(biāo)記34所示。X軸和Y軸的輸出均為cos (45° ) 0.7g。通過(guò)如下公式計(jì)算傾斜程 度傾斜程度=arctan(X軸數(shù)據(jù)/Y軸數(shù)據(jù))...(1)其中，arctan是反正切，并且X軸數(shù)據(jù)和Y軸數(shù)據(jù)是作為通過(guò)加速度傳感器測(cè)量 出的由重力引起的加速度的X軸的輸出和Y軸的輸出。因此，計(jì)算在狀態(tài)34下的傾斜程度 為 arctan(0. 7g/0. 7g) = 45°。
當(dāng)照相機(jī)機(jī)體1的握持部(grip) 24朝下時(shí)，設(shè)置照相機(jī)處于縱向方位35。計(jì)算方 位 35 下的傾斜程度為 arctan(-0. 7g/0. 7g) = 135°。當(dāng)顛倒設(shè)置照相機(jī)機(jī)體時(shí)，設(shè)置照相機(jī)機(jī)體處于方位36。計(jì)算方位36下的傾斜程 度為 arctan(-0. 7g/-0. 7g) = 225°。當(dāng)照相機(jī)機(jī)體1的握持部朝上時(shí)，設(shè)置照相機(jī)處于縱向方位37。計(jì)算方位37下的 傾斜程度為 arctan(0. 7g/-0. 7g) = 315°。至于照相機(jī)的傾斜程度，當(dāng)將正常橫向方位定義為0°時(shí)，通過(guò)從上述計(jì)算結(jié)果減 去45°所獲得的角度就是照相機(jī)的傾斜角度。在方位34、35、36和37下，加速度傳感器的 兩個(gè)測(cè)量軸均使用與最大靈敏度的約70%相對(duì)應(yīng)的靈敏度。因此可以在各方位時(shí)獲得足夠 高的水平點(diǎn)檢測(cè)精度。在本實(shí)施例中，即使當(dāng)由于加速度傳感器26的安裝精度的變化而使第一測(cè)量軸 27相對(duì)于重力方向從45°的位置稍微移位時(shí)，在檢測(cè)滾轉(zhuǎn)角度時(shí)也不受俯仰方向上的擺 動(dòng)的影響。即使當(dāng)用戶在俯仰方向上擺動(dòng)照相機(jī)機(jī)體1時(shí)，測(cè)量軸27和28也同樣測(cè)量與 俯仰角度相對(duì)應(yīng)的由重力引起的加速度。因此，可以通過(guò)反正切計(jì)算抵消俯仰角度的影響。 例如，如果在移位約3°的情況下配置測(cè)量軸27，則通過(guò)如下公式檢測(cè)滾轉(zhuǎn)角度arctan{cos(42° )'g/cos(_48° ) · g} = 48°通過(guò)偏移調(diào)整將水平點(diǎn)定義在48°處。當(dāng)用戶在這種狀態(tài)下將照相機(jī)在水平方向 上擺動(dòng)10°時(shí)，arctan[{cos(42° )*g*sin(10° )}/{cos(_48° )*g*sin(10° )}]= arctan{cos(42° ) · g/cos(-48° ) · g} = 48° 因此抵消了俯仰方向上的影 響。在本實(shí)施例中，即使當(dāng)加速度傳感器26的靈敏度根據(jù)溫度而變化時(shí)，測(cè)量軸27和 28的靈敏度的溫度特性Tx和Ty也保持Tx ^ Ty,并且可以利用如下公式通過(guò)對(duì)測(cè)量軸27 和28的反正切計(jì)算抵消溫度變化的影響arctan[{cos(45° ) · g · Tx}/cos (-45° ) · g · Ty}] arctan{cos(45° ) g/cos(_45° ) · g} 45°在本實(shí)施例中，總是通過(guò)測(cè)量軸27和28的兩個(gè)結(jié)果的反正切來(lái)進(jìn)行角度計(jì)算。由 于該原因，僅對(duì)一個(gè)點(diǎn)的方位執(zhí)行偏移調(diào)整，這使得能夠?qū)@兩個(gè)軸進(jìn)行偏移調(diào)整。接著參考圖4和5說(shuō)明攝像設(shè)備的水平儀的操作。圖4是示出將拍攝的直通圖像 (through image)和水平儀顯示在裝配到照相機(jī)機(jī)體背面的顯示單元上的例子的透視圖。 顯示單元15由TFT液晶等構(gòu)成。水平指示器41顯示照相機(jī)的傾斜程度。指示器條42表 示傾斜程度。當(dāng)照相機(jī)機(jī)體1在滾轉(zhuǎn)方向上傾斜時(shí)，指示器條和水平指示器的標(biāo)尺之間的 相對(duì)位置改變，以顯示傾斜量。使用按鈕SW(開關(guān))44來(lái)設(shè)置直通圖像模式。MPU 3檢測(cè) 對(duì)按鈕SW 44的按下，并且照相機(jī)轉(zhuǎn)變成直通圖像模式(實(shí)時(shí)取景模式)。使用按鈕SW 43 來(lái)設(shè)置水平儀顯示模式。MPU 3檢測(cè)對(duì)按鈕SW 43的按下，并且照相機(jī)向直通圖像顯示添加 水平儀顯示。接著參考圖5說(shuō)明該操作。當(dāng)用戶打開照相機(jī)機(jī)體1的SW操作系統(tǒng)7中所包括 的主SW時(shí)(步驟Si)，啟動(dòng)MPU 3 (步驟S2)，并且臨時(shí)設(shè)置照相機(jī)處于利用光學(xué)取景器的 拍攝待機(jī)模式(步驟Sll)。當(dāng)用戶按下用作直通圖像模式按鈕的按鈕SW 44時(shí)(步驟S3為“是”)，MPU 3操作鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，以設(shè)置鏡處于鏡上升狀態(tài)，并且還操作快門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9， 以打開快門。同時(shí)，MPU 3指示DSP 10輸出直通圖像。DSP 10控制TG 14以操作圖像傳感器12和A/D轉(zhuǎn)換器13，在內(nèi)部對(duì)從圖像傳感器 順次輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行預(yù)定圖像處理，并且使顯示單元15進(jìn)行直通圖像顯示(步驟S4)。 通過(guò)直通圖像顯示設(shè)置照相機(jī)處于拍攝待機(jī)模式(步驟S10)。然后，當(dāng)用戶按下用于水平 儀顯示的按鈕SW 43 (Sff操作系統(tǒng)7的一部分)時(shí)(步驟S5為“是”)，MPU 3驅(qū)動(dòng)加速度傳 感器26，并且以預(yù)定時(shí)間間隔讀出該加速度傳感器的X軸和Y軸的輸出(步驟S6)。通過(guò) 公式(1)的arctan(X軸數(shù)據(jù)/Y軸數(shù)據(jù))計(jì)算照相機(jī)在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度(步驟S7)。 以預(yù)定間隔將該結(jié)果發(fā)送給DSP 10?；谠摻Y(jié)果，DSP 10向顯示單元15上的直通圖像添 加水平儀顯示(步驟S8)。結(jié)果，照相機(jī)轉(zhuǎn)變成包括水平儀顯示的直通圖像拍攝模式(步驟 S9)。用戶可以在判斷拍攝的圖像有無(wú)傾斜的同時(shí)來(lái)拍攝圖像。第二實(shí)施例圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字照相機(jī)的結(jié)構(gòu)的框圖。在第二實(shí)施例 中，不僅檢測(cè)根據(jù)第一實(shí)施例在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度，而且還檢測(cè)照相機(jī)在俯仰方向上 的傾斜程度。圖6的結(jié)構(gòu)包括許多與圖1所示的第一實(shí)施例相同的部分，并且將僅說(shuō)明不 同的部分。在圖6中，與圖1相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，并且不再重復(fù)對(duì)其的說(shuō)明。加速度傳感器126檢測(cè)照相機(jī)在滾轉(zhuǎn)方向(rolling direction)上的傾斜程度， 并且與MPU 3連接。MPU 3基于從加速度傳感器126所獲得的信息計(jì)算滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜 程度，并且經(jīng)由DSPlO使顯示單元15顯示照相機(jī)機(jī)體1的傾斜程度。加速度傳感器130檢 測(cè)照相機(jī)在俯仰方向(pitching direction)上的傾斜程度，并且與MPU 3連接。MPU 3基 于從加速度傳感器130 (第二加速度傳感器)所獲得的信息計(jì)算俯仰方向上的傾斜程度，并 且經(jīng)由DSP 10使顯示單元15顯示照相機(jī)機(jī)體1的傾斜程度。接著參考圖7、8、9和10說(shuō)明用于滾轉(zhuǎn)角度檢測(cè)的加速度傳感器和用于俯仰角度 檢測(cè)的加速度傳感器的配置以及與照相機(jī)的方位相對(duì)應(yīng)的加速度傳感器的輸出。首先參考圖7說(shuō)明加速度傳感器126和130在照相機(jī)機(jī)體1中的配置。圖7示出 照相機(jī)機(jī)體處于正常橫向方位的狀態(tài)。圖7中加速度傳感器126的配置與第一實(shí)施例的加 速度傳感器26的配置相同。測(cè)量軸127和128以及角度129與第一實(shí)施例的測(cè)量軸27和 28以及預(yù)定角度29相同。加速度傳感器130具有兩個(gè)測(cè)量軸，并且可以測(cè)量第三測(cè)量軸 方向上的加速度和第四測(cè)量軸方向上的加速度。將用于俯仰角度檢測(cè)的加速度傳感器130 的第一測(cè)量軸(第三測(cè)量軸)131定義為X軸。將用于俯仰角度檢測(cè)的加速度傳感器130 的第二測(cè)量軸(第四測(cè)量軸)132定義為Y軸，其中，在本實(shí)施例中，測(cè)量軸132與測(cè)量軸 131垂直相交。當(dāng)攝像設(shè)備處于正常橫向方位時(shí)，將用于俯仰角度檢測(cè)的加速度傳感器130 配置在與攝像設(shè)備的攝像光軸平行且還與重力方向平行的平面上(圖7)。第一測(cè)量軸(X 軸)相對(duì)于重力方向(垂直方向)傾斜預(yù)定角度B 133。在這種情況下，預(yù)定角度B 133為 45°。Y軸與X軸垂直相交。為此，Y軸與X軸圍繞重力方向(垂直方向)對(duì)稱，并且這兩 個(gè)軸均相對(duì)于重力方向(垂直方向)傾斜45°。圖8示出圖7中的照相機(jī)處于縱向方位(握持部124朝下)的狀態(tài)。滾轉(zhuǎn)方向上 的檢測(cè)方法與橫向方位時(shí)的檢測(cè)方法相同。然而，俯仰方向上的檢測(cè)方法與橫向方位時(shí)的 檢測(cè)方法不同。后面將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
接著參考圖9說(shuō)明圖8中的照相機(jī)機(jī)體1在滾轉(zhuǎn)方向上傾斜時(shí)的加速度傳感器 126的輸出信號(hào)特性和照相機(jī)機(jī)體1在俯仰方向上傾斜時(shí)的加速度傳感器130的輸出信號(hào) 特性。圖9的圖的橫坐標(biāo)表示在照相機(jī)處于橫向方位和縱向方位時(shí)加速度傳感器126在 滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜角度、以及在照相機(jī)處于橫向方位時(shí)加速度傳感器130在俯仰方向上的 傾斜角度?？v坐標(biāo)表示利用各加速度傳感器測(cè)量出的由重力引起的加速度。當(dāng)加速度傳感 器的測(cè)量軸指向與重力方向相同(與重力方向平行)的方向時(shí)，輸出為l.Og。當(dāng)加速度傳 感器的測(cè)量軸指向水平面的方向時(shí)，輸出為0. Ogo另外，附圖標(biāo)記145 148表示與照相機(jī) 在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜角度相對(duì)應(yīng)的加速度傳感器輸出。附圖標(biāo)記141表示第一測(cè)量軸即加速度傳感器126和130各自的X軸的信號(hào)，并 且附圖標(biāo)記142表示第二測(cè)量軸即加速度傳感器126和130各自的Y軸的信號(hào)。當(dāng)設(shè)置照相機(jī)機(jī)體1處于正常橫向方位時(shí)，加速度傳感器126和130處于X軸和 Y軸相對(duì)于重力方向傾斜45°的狀態(tài)145。X軸和Y軸的輸出均為cos (45° ) 0. 7g。 通過(guò)如下公式計(jì)算傾斜程度傾斜程度=arctan{X軸數(shù)據(jù)/Y軸數(shù)據(jù)}... (2)此時(shí)， arctan(0. 7g/0. 7g) =45°。在處于橫向方位或縱向方位的照相機(jī)在滾轉(zhuǎn)方向上傾斜時(shí)所 獲得的輸出與參考圖3所述的輸出相同，并且這里不再重復(fù)對(duì)其的說(shuō)明。當(dāng)處于正常橫向方位的照相機(jī)機(jī)體1在俯仰方向上傾斜時(shí)，例如，當(dāng)照相機(jī)傾斜 以使得攝像鏡頭指向與重力方向相同的方向時(shí)，設(shè)置用于俯仰角度檢測(cè)的加速度傳感器 130處于狀態(tài)146。此時(shí)，arctan(_0.7g/0.7g) =135°。當(dāng)照相機(jī)在俯仰方向上進(jìn)一步 傾斜90°時(shí)，即，當(dāng)照相機(jī)機(jī)體顛倒放置時(shí)，設(shè)置加速度傳感器130處于狀態(tài)147。此時(shí)， arctan (-0.7g/-0.7g) = 225°。當(dāng)照相機(jī)在俯仰方向上進(jìn)一步傾斜90 °時(shí)，即，當(dāng)使攝 像鏡頭指向與重力方向正好相反的方向時(shí)，設(shè)置加速度傳感器130處于狀態(tài)148。此時(shí)， arctan(0. Ig/-0. Ig) =315°。至于照相機(jī)的傾斜程度，當(dāng)將攝像鏡頭2對(duì)著前面的正常 位置定義為0°時(shí)，通過(guò)從上述計(jì)算結(jié)果減去45°所獲得的值就是照相機(jī)在俯仰方向上的 傾斜角度。在上述方位時(shí)，加速度傳感器的兩個(gè)測(cè)量軸均使用與最大靈敏度的約70%相對(duì)應(yīng) 的靈敏度。因此可以在各方位時(shí)獲得足夠高的水平點(diǎn)檢測(cè)精度。接著參考圖10說(shuō)明當(dāng)處于縱向方位(圖9中的狀態(tài))的照相機(jī)機(jī)體1在俯仰方 向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)加速度傳感器130的輸出信號(hào)特性。圖10的圖的橫坐標(biāo)表示在照相機(jī)處于縱向方位時(shí)加速度傳感器130在俯仰方向 上的傾斜角度?？v坐標(biāo)表示利用加速度傳感器測(cè)量出的由重力引起的加速度。當(dāng)加速度傳 感器的測(cè)量軸指向與重力方向相同(與重力方向平行)的方向時(shí)，輸出為l.Og。當(dāng)加速度 傳感器的測(cè)量軸指向水平面的方向時(shí)，輸出為0. Ogo另外，附圖標(biāo)記153 155表示在照相 機(jī)機(jī)體處于縱向方位(圖8)的情況下從光軸側(cè)觀察加速度傳感器130的測(cè)量軸時(shí)與該圖 的橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量軸方向。附圖標(biāo)記151表示第一測(cè)量軸即加速度傳感器130的X軸 的信號(hào)，并且附圖標(biāo)記152表示第二測(cè)量軸即加速度傳感器130的Y軸的信號(hào)。當(dāng)設(shè)置照相機(jī)機(jī)體1處于圖8所示的縱向方位時(shí)，設(shè)置加速度傳感器130處于狀 態(tài)153，并且X軸和Y軸相對(duì)于重力方向傾斜90°。X軸和Y軸的輸出均為cos(90° )*g=Og。由于通過(guò)在俯仰方向上處于該轉(zhuǎn)動(dòng)角度的加速度傳感器130的測(cè)量軸測(cè)量出的由重 力引起的最大加速度為sin(45° ) · g 0. 7g，因而通過(guò)如下公式計(jì)算傾斜程度傾斜程度=arctan(X軸數(shù)據(jù)+0. 7g)/(Y軸數(shù)據(jù)+0. 7g). . . (3)因此，在與圖8所 示的縱向方位相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)153下，計(jì)算在位置153處的傾斜角度為arctanKOg+O. Ig)/ (0g+0. 7g)} =45°。由于在該圖中，輸出結(jié)果偏移了 45°，因而橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于90°。在狀態(tài)154下，照相機(jī)機(jī)體1在俯仰方向上傾斜45°，以使鏡頭指向上方。計(jì)算在狀態(tài)154 下的傾斜程度為 arctan{(0. 5g+0. 7g)/(_0. 5g+0. 7g)} =90°。 由于如上所述，該圖中的結(jié)果偏移了 45°，因而橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于135°。在狀態(tài)155下，照相機(jī)機(jī)體進(jìn)一步傾斜45°，以使得鏡頭指向上方，即，使得鏡頭 正好指向上方。計(jì)算在狀態(tài)155 下的傾斜程度為 arctan {(0. 7g+0. 7g)/(_0. 7g+0. 7g)} = 135°。 由于如上所述，該圖中的結(jié)果偏移了 45°，因而橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于180°。在上述縱向方位時(shí)(圖8)，加速度傳感器130的兩個(gè)測(cè)量軸均使用最大靈敏度。 因此可以在各方位時(shí)獲得足夠高的水平點(diǎn)檢測(cè)精度。接著參考圖11、12和13說(shuō)明攝像設(shè)備的水平儀的操作。圖11是示出將拍攝的直 通圖像和水平儀顯示在裝配到照相機(jī)機(jī)體背面的顯示單元上的例子的透視圖。圖11示出 正常橫向方位時(shí)照相機(jī)的配置。圖12示出縱向方位(在這種情況下，握持部朝下)時(shí)照相 機(jī)的配置。顯示單元15由TFT液晶等構(gòu)成。水平指示器161顯示照相機(jī)的傾斜程度。指示 器條162表示滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度。當(dāng)照相機(jī)機(jī)體在滾轉(zhuǎn)方向上傾斜時(shí)，指示器條和水 平指示器在滾轉(zhuǎn)方向上的標(biāo)尺之間的關(guān)系相應(yīng)地改變。指示器條163表示俯仰方向上的傾 斜程度。當(dāng)照相機(jī)機(jī)體在俯仰方向上傾斜時(shí)，指示器條和水平指示器在俯仰方向上的標(biāo)尺 之間的關(guān)系相應(yīng)地改變。使用按鈕SW 44設(shè)置直通圖像模式。MPU 3檢測(cè)對(duì)按鈕SW 44的 按下，并且照相機(jī)轉(zhuǎn)變成直通圖像模式。使用按鈕SW 43設(shè)置水平儀顯示模式。MPU 3檢測(cè) 對(duì)按鈕SW 43的按下，并且照相機(jī)向直通圖像顯示添加水平儀顯示。接著參考圖13說(shuō)明該操作。步驟SlOl 步驟S105的處理與第一實(shí)施例中的相 同，并且不再重復(fù)對(duì)其的說(shuō)明。當(dāng)用戶按下用于水平儀顯示的按鈕SW 43(SW操作系統(tǒng)107 的一部分)時(shí)(步驟S105為“是”)，MPU 3首先基于來(lái)自加速度傳感器126的數(shù)據(jù)，判斷 照相機(jī)的方位，即判斷照相機(jī)的方位是正常橫向方位還是縱向方位(步驟S106)。更具體 地，在圖10所示的加速度傳感器126的輸出數(shù)據(jù)特性中，將位置145士45°識(shí)別為橫向方 位，將位置146士45°識(shí)別為握持部朝下的方位，并且將位置148士45°識(shí)別為握持部朝上 的方位。當(dāng)將照相機(jī)方位識(shí)別為橫向方位時(shí)，MPU 3驅(qū)動(dòng)加速度傳感器126，并且以預(yù)定時(shí) 間間隔讀出該加速度傳感器的X軸和Y軸的測(cè)量值(步驟S107)。通過(guò)arctan (X軸數(shù)據(jù)/ Y軸數(shù)據(jù))計(jì)算照相機(jī)在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度(步驟S108)。接著，MPU 3驅(qū)動(dòng)加速度傳 感器130，以預(yù)定時(shí)間間隔讀出該加速度傳感器的X軸和Y軸的測(cè)量值(步驟S109)，并且 通過(guò)arctan (X軸數(shù)據(jù)/Y軸數(shù)據(jù))計(jì)算照相機(jī)在俯仰方向上的傾斜程度(步驟S110)。以 預(yù)定間隔將該結(jié)果發(fā)送給DSP 10。基于該結(jié)果，DSP 10將水平儀顯示添加到顯示單元15 上的直通圖像(步驟S111)。結(jié)果，照相機(jī)轉(zhuǎn)變成包括水平儀顯示的直通圖像拍攝模式(步驟S112)。用戶可以在判斷拍攝的圖像在滾轉(zhuǎn)方向和俯仰方向上有無(wú)傾斜的同時(shí)拍攝圖像。當(dāng)在步驟S106將照相機(jī)方位識(shí)別為縱向方位時(shí)，MPU 3驅(qū)動(dòng)加速度傳感器126，并 且以預(yù)定時(shí)間間隔讀出該加速度傳感器的X軸和Y軸的測(cè)量值(步驟S115)。通過(guò)arctan(X 軸數(shù)據(jù)/Y軸數(shù)據(jù))計(jì)算照相機(jī)在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度(步驟S116)。接著，MPU 3驅(qū)動(dòng)加 速度傳感器130，以預(yù)定時(shí)間間隔讀出該加速度傳感器的X軸和Y軸的測(cè)量值(步驟S117)， 并且通過(guò)arctanKX軸數(shù)據(jù)+0. 7g)/(Y軸數(shù)據(jù)+0. 7g)}計(jì)算照相機(jī)在俯仰方向上的傾斜程 度(步驟S118)。以預(yù)定間隔將該結(jié)果發(fā)送給DSP 10?；谠摻Y(jié)果，DSP 10將水平儀顯示 添加到顯示單元15上的直通圖像(步驟S119)。結(jié)果，照相機(jī)轉(zhuǎn)變成包括水平儀顯示的直 通圖像拍攝模式(步驟S120)。用戶可以在判斷拍攝的圖像在滾轉(zhuǎn)方向和俯仰方向上有無(wú) 傾斜的同時(shí)拍攝圖像。注意，第一和第二實(shí)施例均使用加速度傳感器來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)軸方向上的加速度?？?以使用兩個(gè)單軸加速度傳感器來(lái)檢測(cè)實(shí)施例中所述的測(cè)量軸方向上的加速度。在實(shí)施例 中，Y軸和X軸垂直相交。然而，它們無(wú)需總是垂直相交，只要Y軸與χ軸圍繞重力方向(垂 直方向)上的軸對(duì)稱并且可以獲得本發(fā)明的效果即可。如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例，攝像設(shè)備包括具有被配置成圍繞垂直方向上的軸相 互對(duì)稱的第一和第二測(cè)量軸的加速度傳感器，并且測(cè)量第一測(cè)量軸方向上的加速度和與第 一測(cè)量軸方向相交的第二測(cè)量軸方向上的加速度。計(jì)算按照第一測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引 起的加速度和按照第二測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度的比的反正切，從而獲得攝像 設(shè)備圍繞攝像光軸的傾斜程度。關(guān)于加速度傳感器的配置，即使基板上的裝配位置或基板 上所裝配組件的安裝位置在攝像光軸的滾轉(zhuǎn)角度方向上稍微移位，僅執(zhí)行水平點(diǎn)偏移調(diào)整 也足夠了。即使當(dāng)用戶在俯仰角度方向上擺動(dòng)照相機(jī)時(shí)，俯仰角度方向上由重力引起的加 速度幾乎同樣地影響各測(cè)量軸。因此，在反正切計(jì)算中幾乎抵消了該影響，并且水平點(diǎn)決不 會(huì)有大的移位。也就是說(shuō)，可以精確地檢測(cè)任何方位時(shí)的水平點(diǎn)。即使當(dāng)加速度傳感器的靈敏度等具有溫度特性時(shí)，在這兩個(gè)測(cè)量軸上也發(fā)生幾乎 相同的溫度依賴變化。因此，在反正切計(jì)算中幾乎抵消了該影響，并且水平點(diǎn)在溫度環(huán)境下 決不會(huì)有大的移位。因此，即使在溫度環(huán)境下也可以精確地檢測(cè)傾斜程度。在任何照相機(jī)方位時(shí)，始終通過(guò)計(jì)算加速度傳感器的兩個(gè)測(cè)量軸即第一和第二測(cè) 量軸的測(cè)量結(jié)果的反正切來(lái)檢測(cè)傾斜程度。這消除了在各照相機(jī)方位下進(jìn)行偏移調(diào)整的需 要。盡管參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典 型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功 能。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，包括加速度傳感器，其測(cè)量在第一測(cè)量軸方向和第二測(cè)量軸方向上施加于所述攝像設(shè)備的 加速度，其中，所述第一測(cè)量軸方向和所述第二測(cè)量軸方向相互相交；以及計(jì)算單元，其計(jì)算按照第一測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度和按照第二測(cè)量軸測(cè) 量出的由重力引起的加速度的比的反正切，從而獲得所述攝像設(shè)備圍繞攝像光軸的傾斜程 度，其中，所述加速度傳感器被配置成當(dāng)所述攝像設(shè)備處于橫向方位時(shí)，使所述第一測(cè)量 軸和所述第二測(cè)量軸圍繞垂直方向上的軸相互對(duì)稱，并且使所述第一測(cè)量軸和所述第二測(cè) 量軸與所述攝像光軸相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算單元計(jì)算按照所述第一測(cè) 量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度和按照所述第二測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度 的比的反正切，從而獲得所述攝像設(shè)備圍繞與所述攝像光軸相交的軸的傾斜程度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括第二加速度傳感器，所述第二 加速度傳感器測(cè)量在第三測(cè)量軸方向和第四測(cè)量軸方向上施加于所述攝像設(shè)備的加速度， 其中，所述第三測(cè)量軸方向和所述第四測(cè)量軸方向相互相交，其中，所述第二加速度傳感器被配置成當(dāng)所述攝像設(shè)備處于橫向方位時(shí)，使第三測(cè)量 軸和第四測(cè)量軸圍繞所述垂直方向上的軸相互對(duì)稱，并且與所述攝像設(shè)備的所述攝像光軸 平行且與所述垂直方向平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算單元計(jì)算按照所述第三測(cè) 量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度和按照所述第四測(cè)量軸測(cè)量出的由重力引起的加速度 的比的反正切，從而獲得所述攝像設(shè)備圍繞與所述攝像設(shè)備的所述攝像光軸相交的軸和所 述垂直方向上的軸的傾斜程度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括顯示器，所述顯示器顯示由所 述計(jì)算單元獲得的所述攝像設(shè)備圍繞所述攝像光軸的傾斜程度。
全文摘要
一種攝像設(shè)備，包括加速度傳感器，其具有相互相交的第一測(cè)量軸和第二測(cè)量軸，并且以第一和第二測(cè)量軸在垂直方向上傾斜約45°的狀態(tài)，在與攝像設(shè)備的攝像光軸相交的平面上配置該加速度傳感器；以及計(jì)算單元，其計(jì)算按照第一測(cè)量軸由重力引起的加速度的檢測(cè)結(jié)果和按照第二測(cè)量軸由重力引起的加速度的檢測(cè)結(jié)果的比的反正切，從而獲得攝像設(shè)備在滾轉(zhuǎn)方向上的傾斜程度。
文檔編號(hào)H04N5/232GK102006411SQ201010265970
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者大塚元太 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社