帶有傾角校正和管理的攝像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種攝像裝置（600），包括：機體，能夠通過圍繞一定的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)相對于預(yù)定的參考軸自由地傾斜；光學(xué)傳感器器件（1），能夠拍攝入射的光輻射并能夠?qū)廨椛溥M行轉(zhuǎn)換以使得光輻射能夠以拍攝的圖像的形式存儲在物理介質(zhì)中，其中，所述光學(xué)傳感器器件（1）以能夠被使得能夠圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸可控地旋轉(zhuǎn)的方式機械地耦接到所述裝置（600）的機體；傾角傳感器裝置（60），適于檢測所述光學(xué)傳感器器件（1）相對于所述預(yù)定的參考軸的角偏移量；馬達裝置（64），適于當(dāng)所述光學(xué)傳感器器件通過所述馬達裝置（64）被使得能夠圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸可控地旋轉(zhuǎn)時使所述光學(xué)傳感器器件圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；處理和控制裝置（62），與所述傳感器裝置和所述馬達裝置（64）相關(guān)聯(lián)，并且適于根據(jù)由所述傾角傳感器裝置（60）所檢測的相對于所述預(yù)定的參考軸的角偏移量，來通過所述馬達裝置（64）改變所述光學(xué)傳感器器件（1）的傾角。
【專利說明】帶有傾角校正和管理的攝像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及攝像裝置。尤其是涉及照相或電影攝影裝置，并且更一般地涉及適于拍攝和存儲靜止或運動圖像的任何裝置。
[0002]現(xiàn)代攝像裝置，例如照相機和攝像機，能夠在千變?nèi)f化的環(huán)境條件下拍攝靜止和運動圖像二者，同時能夠自動適配取景、曝光長度和對焦操作參數(shù)；這對不熟練的用戶也帶來了許多優(yōu)點，他們從而能夠相對容易地在一切環(huán)境和操作條件下使用該裝置。
[0003]為了獲得高質(zhì)量和令人愉快的圖像，重要的是再現(xiàn)期間取景框內(nèi)物體的輪廓在最終照片或視頻中根據(jù)觀看者慣于看到它們或期望看到它們的特定傾角(inclination)被定位。例如，在圖像包含地平線、水天分界面、窗戶、陽臺或圖畫的情況下，通常偏愛的是獲得的照片或視頻以這些對象通常被看見的特定傾角顯示它們；所以，偏愛的是，與照片或視頻(它們一般具有帶平行相對邊的矩形形狀)的至少一條大體上筆直的邊緣相比，獲得的照片或視頻把地平線表現(xiàn)為精確地水平(即以觀看者可以忽略或無論如何難以察覺的傾角進行表現(xiàn))。
[0004]觀看者總是以相同的傾角看到場景中的地平線或者水平地或垂直地布置的物體的任何輪廓即外形，而與他的/她的頭從而觀看該場景的他的/她的眼睛的傾角無關(guān)。地平線將總是被理解為水平的，與觀看者頭部的位置無關(guān)。相反，如果照相機或攝像機相對于場景中的物體傾斜，則后者將被視為“歪斜的”，也就是有著拍攝此場景時照相機或攝像機所具有的傾角；在這種情況下，取景框內(nèi)的物體將被顯示為相對于水平取景參考軸傾斜，它通常由限制在大體上矩形框架之內(nèi)的圖像構(gòu)成。
【背景技術(shù)】
[0005]為了避免攝取不受歡迎地表現(xiàn)物體歪斜的圖像或視頻，已經(jīng)設(shè)想了多種系統(tǒng)，它們多少有些效果。
[0006]根據(jù)第一種解決方案，拍攝裝置的取景器和/或顯示器(例如LCD)配備了向用戶表明水平和/或垂直參考軸的一個或多個圖形標記(例如線段或矩形)，疊加在取景框內(nèi)的場景上的水平和/或垂直參考軸允許受關(guān)注對象與圖像框架對齊(align)。這種解決方案具有的缺點在于，光線太強或太弱時，取景框內(nèi)的場景變得看不清楚，因為強光使得LCD變暗或者黑暗場景在IXD上不可見；在這些條件下，用戶不再能夠使要拍攝的物體與圖形標記對齊從而與框架邊緣對齊。此外，尤其在配備著小型光學(xué)取景器的小型拍攝裝置中，在一定的環(huán)境情形中，用戶變得難以用足夠的準確度估計取景器中被取景物體的傾角。同樣，必須在受關(guān)注事件期間的特定時刻非?？焖俚嘏臄z圖像時，沒有有效的補救，因為用戶沒有時間以所期望的方向使得攝影裝置對齊。
[0007]第二種可能性是使用照片修飾或視頻編輯軟件程序，它們允許對拍攝的圖像后驗地校直(straighten up),方式為將其或者順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)任意角度,或者以該場景將不再相對于圖像的至少一條邊緣出現(xiàn)傾斜的方式切割圖像。這個解決方案要求用戶對專用軟件程序具有深度的了解，這不是照相機或攝像機的大多數(shù)用戶的情況，那么他們被迫求助于專門中心，從而花費金錢和時間。此外，必需在旋轉(zhuǎn)了圖像之后進行以使其筆直的切割導(dǎo)致該圖像某些周邊區(qū)域的損失，切割的尺寸取決于影響該圖像的不受歡迎傾角的程度，這引起已拍攝場景的若干部分可能的不受歡迎的損失，這些部分有可能包含重要的細節(jié)。
[0008]例如，從US-2009/219402-A1中已知用于照相裝置的圖像穩(wěn)定系統(tǒng)，它包括對于三個笛卡爾軸的旋轉(zhuǎn)傳感器。由用戶給予的相對于這三個軸的角運動受到測量，并且每種運動都由穩(wěn)定器器件產(chǎn)生的相等且相反的運動補償，這降低了在獲取的圖像中的假象、模糊和運動模糊，它們是因為攝影時用戶給予的這樣的不受歡迎的運動造成的。簡而言之，使用所述系統(tǒng)是為了試圖保持照相裝置的傳感器在其激勵期間，也就是在獲取由通過鏡頭進入的發(fā)光信號產(chǎn)生的圖像的過程期間，盡可能地靜止，其中進行所述保持的方式為補償在所述激勵期間由用戶給予的不受歡迎的一切微小的角運動。如在這份文檔中介紹的穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定系統(tǒng)既不面對也不解決對(由用戶不正確地放置裝置而不受歡迎地引入的)攝影裝置相對于水平軸或至少相對于預(yù)定軸的傾角進行補償?shù)膯栴}。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目標是提供免受現(xiàn)有技術(shù)缺點的攝像裝置。確切地說，它提供自動避免了獲得不受歡迎地傾斜的照片或視頻、而在拍攝步驟之前、期間或之后不需要用戶的任何干預(yù)的裝置。不僅如此，根據(jù)本發(fā)明的自動對齊機構(gòu)在任何拍攝條件下都精確運行，尤其在任何場景光照條件下；用戶不必把取景框與場景中的物體對齊，所以能夠在更加實用且使用便利的情況下專注于必須被取景的對象，即使對于取景框與要拍攝的對象的正確對齊與所拍攝圖像的質(zhì)量和結(jié)果同樣重要的特定攝影也是如此。
[0010]本文介紹的本發(fā)明所提供的進一步優(yōu)點在于，它允許用戶在拍攝發(fā)生的瞬間以舒適和實用的方式把正被取景的任何物體與圖像的邊緣對齊，從而不再需要后期使用復(fù)雜的照片或視頻編輯軟件應(yīng)用來以用戶所期望的特定方向使圖像傾斜。
[0011]基于本發(fā)明的一般思路是提供靜止或運動圖像拍攝裝置，其具有能夠測量光學(xué)傳感器器件相對于預(yù)定的筆直軸的角偏移量的傾角傳感器，以及與光學(xué)傳感器器件相關(guān)聯(lián)的、用于使光學(xué)傳感器器件相對于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)運動致動器(actuator )裝置。設(shè)置處理和控制裝置用于根據(jù)由傾角傳感器所檢測的角偏移量，通過旋轉(zhuǎn)運動致動器裝置旋轉(zhuǎn)光學(xué)傳感器器件。
[0012]優(yōu)選情況下，處理和控制裝置改變光學(xué)傳感器器件的角位置，以便大體上補償相對于預(yù)定的筆直軸的角偏移量。
[0013]本發(fā)明的具體目標是提供如在旨在作為本說明書的組成部分的附帶的權(quán)利要求中詳細介紹的帶有傾角校正和管理的攝像裝置。
[0014]根據(jù)作為非限定實例提供的本發(fā)明的一個實施例的以下說明，本發(fā)明進一步的目的和優(yōu)點將變得更加清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]所述實施例將參考附圖介紹，其中:
[0016]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的照相機100的相對詳細的圖示。[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的多個操作狀態(tài)的示意表示。
[0018]圖3示出圖2所示的操作狀態(tài)下能夠拍攝的一些圖像。
[0019]圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的其他操作狀態(tài)。
[0020]圖5示出圖4所示的操作狀態(tài)下能夠拍攝的一些圖像。
[0021]圖6是根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置的一個實施例的框圖。
[0022]圖7和圖8示出通過本發(fā)明的兩個特定實現(xiàn)方式變型而能夠拍攝的其他圖像。
[0023]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置中光學(xué)傳感器器件、馬達設(shè)備與機器機體之間機械耦接的一個可能配置。
[0024]適當(dāng)時，類似的結(jié)構(gòu)、組件、材料和/或元件被利用類似的附圖標記指定。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出普通反光照相機(即配備有允許用戶以高保真預(yù)先看到如果拍照則所拍攝的圖像將看起來什么樣的光學(xué)系統(tǒng)的照相機)的結(jié)構(gòu)圖。利用透鏡系統(tǒng)2，入射光線9通過反射鏡3、3’和其他光學(xué)器件的系統(tǒng)朝向取景器偏移量，用戶在取景器處能夠看到被取景場景的預(yù)覽，該被取景場景能夠被此裝置利用其光學(xué)傳感器器件I (后文也稱其為拍攝器件)拍攝。一般來說，在取景器中顯示的場景被校直了，因為由于透鏡系統(tǒng)2產(chǎn)生的物理暗室效應(yīng)，圖像上下顛倒地到達光學(xué)傳感器器件。所以，例如，圖3c和圖5c所示的實際場景中的物體上下顛倒地到達拍攝器件1，分別如圖3a和圖5a所示。通常，使用這樣的光學(xué)傳感器器件時電子光學(xué)傳感器的電路提供了圖像的校直。
[0026]然而，用于校直取景器中圖像的系統(tǒng)、替代LCD用于以或多或少的保真度顯示被取景的場景的光學(xué)取景器、以及甚至用于顯示被取景的場景的任何器件對于實現(xiàn)本發(fā)明都不是必不可少的，因為本發(fā)明等同地可應(yīng)用于任何攝像裝置，無論圖像是單獨拍攝的還是作為視頻序列的一部分拍攝的。
[0027]照相機100通常安裝著電源8，其例如由一組電池組成；印刷電路板4，包括裝置的操作所需的電子控制和處理電路；以及用于控制裝置的操作的多個控制元件。典型情況下也包括存儲器件，其可以以不同的形式(例如半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)以及以不同的容量(從幾百萬字節(jié)到幾十億字節(jié)或更多)實現(xiàn)，從而以非易失性方式保存已拍攝的圖像和/或視頻。在任何情況下，照相機都包括在裝置的正常操作期間不能去除的多個組件(例如小鍵盤、開關(guān)、外殼、電子電路、光學(xué)取景器、取景框顯示器、帶有集成電路和其他電子組件的印刷電路板、會聚和對焦光學(xué)系統(tǒng)、光圈等)，它們剛性地連接在一起形成裝置的機體。它們還包括用于啟動攝像過程的元件6 (按壓按鈕、開關(guān)、觸摸屏表面等)，以及帶有兩個或更多位置的開關(guān)7，開關(guān)7用于改變操作模式，例如從觀看已拍攝的圖像切換到拍攝新圖像，或者從攝取單幅圖像到拍攝一系列視頻圖像，等等。
[0028]典型情況下，由圖1所示類型的照相機按以下步驟拍攝圖像。當(dāng)用戶已經(jīng)決定當(dāng)前被取景的場景必須拍攝時，他/她輸入拍攝設(shè)置命令，例如方式為按壓拍攝啟動按鈕6。取決于當(dāng)前有效的設(shè)置，照相機100將執(zhí)行一項或多項初始操作使其自身準備拍攝該場景，比如調(diào)整曝光長度、打開光圈、對焦、在必要時設(shè)置閃光器件等。在某些情況下，可以由特定的光學(xué)和/或聽覺報警裝置告知用戶該拍攝設(shè)置步驟已經(jīng)結(jié)束。
[0029]隨后，例如在用戶保持按壓該啟動按鈕6時，照相機100將實際拍攝已取景的圖像。在反光裝置的情況下，用于顯示進入透鏡2的圖像的反光鏡3抬起，(圖1未顯示的)快門如果存在則從其覆蓋著空閑的光學(xué)傳感器器件I的位置移開，并且允許入射的光線9擊中所述傳感器器件，持續(xù)對于剛剛設(shè)置的光圈孔徑而言被認為適合的曝光時間。
[0030]本說明也適合于那些非反光照相機，它們?nèi)鄙僭试S用戶事先看到攝取照片時將被拍攝的圖像的反光鏡系統(tǒng)。代替允許反光特征存在的光學(xué)系統(tǒng)，將存在替代的系統(tǒng)，它允許用戶在LCD上并還可能在光學(xué)取景器上看到將被拍攝的圖像，盡管沒有由反光系統(tǒng)所確保的保真度那么高。不過，在任何情況下，在通過致動元件6而啟動的可能的拍攝設(shè)置步驟結(jié)束時，都將確保在透鏡系統(tǒng)2上入射的光線9能夠到達光學(xué)傳感器器件I并允許拍攝該圖像。
[0031]當(dāng)拍攝圖像序列即視頻或電影時采用了類似機制，在此情況下主要差異是:取決于元件6的啟動和/或通過啟動其他控制設(shè)備或其他調(diào)整設(shè)備(如切換元件7，它將被設(shè)置為與啟動單幅圖像拍攝所需要的位置不同的位置)，允許光學(xué)傳感器器件只要在需要時都被光線擊中。
[0032]現(xiàn)在參考圖2至圖6介紹根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置。
[0033]圖6的攝像設(shè)備600包括能夠測量光學(xué)傳感器器件I相對于預(yù)定參考軸的傾角的傾角傳感器60。利用MEMS (微型機電系統(tǒng))技術(shù)并以如下集成電路的形式制造的傾角計器件已面市，所述集成電路具有使得它們能夠被用作本發(fā)明的傾角傳感器的特征(尺寸、準確度、敏感度、電源電壓等)。所以傾角傳感器60可以由這樣的傾角計組成，其被設(shè)計為在裝置內(nèi)部能夠容納的集成的小型單元。典型情況下，光學(xué)傳感器器件I的形狀為矩形，所以傾角傳感器可以例如被機械地耦接到傳感器器件的邊緣之一，以便能夠檢測傳感器器件相對于預(yù)定軸的傾角，在這種情況下預(yù)定軸將平行于所述耦接的邊。
[0034]不過，這對以下情況并非嚴格必要:光學(xué)傳感器器件的安裝方式使得在檢測期間，其一側(cè)邊與攝像裝置600的機體的一個表面平行；在已經(jīng)建立所述側(cè)邊以及因而與該表面平行的軸以后，傾角傳感器就能夠被固定到該表面以測量所期望的傾角。事實上，檢測裝置的機體的這個表面的傾角等同于檢測拍攝器件I的傾角。
[0035]例如，在圖1表示的攝像裝置100的情況下，光學(xué)傳感器器件I具有矩形形狀和普遍地平面延伸；它由裝置100的機體剛性地包圍，裝置100在沿著光線9的傳播軸(即透鏡系統(tǒng)2的光軸)的相當(dāng)長的長度上同樣具有大體上矩形的斷面；機體邊緣的至少一部分至少部分地平行于在機體中心放置的光學(xué)傳感器器件I的邊緣，所以在這種情況下，把傾角傳感器60耦接到平行于拍攝器件I的一側(cè)邊的邊緣部件以便檢測其傾角就將足夠了。
[0036]有許多等同的可能方式把傾角傳感器機械地耦接到傳感器器件，以便測量后者相對于預(yù)定參考軸承受的傾斜，而完全不影響為了本發(fā)明的目的所得到的結(jié)果。
[0037]傾角傳感器可能經(jīng)由信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61向處理和控制單元62發(fā)送測量數(shù)據(jù)，處理和控制單元62在后文也稱為管控單元，它控制裝置600的操作，信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61無論何時只要需要就把測出的傾角數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整到適于單元62的特性，例如通過進行比例改變、模數(shù)轉(zhuǎn)換、阻抗自適應(yīng)、放大、信號動態(tài)變化、電流至電壓轉(zhuǎn)換運算等。自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61甚至可以不存在或完全被集成到傾角傳感器60中或單元62中，或者其功能可以以任何方式分布在傳感器60與單元62之間。
[0038]圖6包括顯示設(shè)備67，例如IXD，它在拍攝過程啟動時能夠顯示在由光學(xué)傳感器器件I當(dāng)前能夠拍攝的被取景圖像上疊加的和/或在其旁邊疊加的或者以其他方式與之結(jié)合的圖形元素。根據(jù)能夠由與單元62交互的設(shè)備(比如但是不限于圖6所示的那些設(shè)備)檢測出的、用戶定義的設(shè)置和拍攝裝置的操作條件，這樣的圖形元素的可視化在單元62的控制下發(fā)生。
[0039]拍攝器件I也被機械地耦接到能夠?qū)ζ浣o予旋轉(zhuǎn)運動的馬達設(shè)備64，所述旋轉(zhuǎn)運動能夠減小或增大由傾角傳感器60所測出的傾角，此傾角來自拍攝器件I由于外部原因旋轉(zhuǎn)的后果，比如由裝置600的用戶給出的不受歡迎的旋轉(zhuǎn)動作。這種馬達設(shè)備可以由例如非常小的低消耗、高精度馬達組成，其能夠按預(yù)定角度順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)光學(xué)傳感器器件I及其可能被剛性約束到的任何支撐，當(dāng)然在預(yù)定的角度準確度水平之內(nèi)。如果必要，可以采用多個馬達設(shè)備，一個用于在一個方向上旋轉(zhuǎn)而另一個用于在另一方向旋轉(zhuǎn)，以及/或者一個用于更寬的旋轉(zhuǎn)而另一個，更準確的，用于更小的旋轉(zhuǎn)，這對本發(fā)明無論如何都沒有任何影響。
[0040]光學(xué)傳感器器件I及其可能被剛性約束到的任何支撐能夠相對于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸相對于拍攝裝置被固定:例如，旋轉(zhuǎn)軸可以或者與由光線9的方向界定的透鏡系統(tǒng)2的光軸一致或者與其平行。因此光學(xué)傳感器器件位于大體上與旋轉(zhuǎn)軸垂直的位置。
[0041]馬達設(shè)備64可以由能夠給予拍攝器件I由處理和控制單元62算出的所期望角旋轉(zhuǎn)的任何設(shè)備組成。典型情況下，它可以由伺服馬達(即能夠使其自身軸從而與其連接的任何物體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)馬達)組成，以根據(jù)對本發(fā)明適宜的寬度和分辨率，按預(yù)定角度產(chǎn)生受控的順時針和/或逆時針的旋轉(zhuǎn)運動。它包括直流或交流馬達、比較器和用于控制馬達的運轉(zhuǎn)并用于使其按照要達到的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度和最終位置給予馬達軸所期望的旋轉(zhuǎn)的其他單元。這些伺服馬達配備著適于檢測旋轉(zhuǎn)軸當(dāng)前角位置的裝置，并且能夠通過反饋機構(gòu)驗證所期望的位置實際上已經(jīng)到達，反饋機構(gòu)使得這些設(shè)備非常準確但是也相對復(fù)雜和昂
蟲
貝ο
[0042]可替代地，可以使用所謂的步進馬達，即離散運動的馬達設(shè)備，它們能夠根據(jù)收到的數(shù)字控制信號，在命令時以預(yù)定的固定值產(chǎn)生多個微小角運動。這種類型的馬達設(shè)備提供了更簡單和更小型構(gòu)造的優(yōu)點；此外，只要向它提供了電力，它就能夠輸出使馬達軸保持在所期望位置的轉(zhuǎn)矩。由于制造技術(shù)的最新進展，這種類型的馬達現(xiàn)在已經(jīng)達到了對于大多數(shù)應(yīng)用足夠的準確度和分辨率水平。一般來說，這種類型的馬達不裝備用于自動驗證和校正所達到角位置的內(nèi)部機構(gòu)，所以需要附加設(shè)備進行這樣的驗證并允許由于馬達軸位置誤差而可能需要的任何校正。
[0043]應(yīng)當(dāng)注意，旋轉(zhuǎn)被定義為小于平角(360° )的整數(shù)倍；所以，通過多次順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)也能夠達到馬達軸的任何角位置。不僅如此，帶有一定的寬度的旋轉(zhuǎn)角(a)，例如逆時針或正向的，將對應(yīng)于在相反方向(360-a)六十進制度的角旋轉(zhuǎn)。事實上，這些數(shù)據(jù)用在由于其自身運轉(zhuǎn)限制，在用馬達設(shè)備無法執(zhí)行一定的閾值以下的角運動，但是被強制行進更寬的角的情況下，例如為了能夠在足夠短的時間內(nèi)以更高的速度執(zhí)行旋轉(zhuǎn)。
[0044]如果馬達設(shè)備64能夠以足夠的速度、準確度和分辨率執(zhí)行對實施本發(fā)明所需要的旋轉(zhuǎn)，在最簡單的情況下，馬達設(shè)備64可通過與光學(xué)傳感器器件I自身的旋轉(zhuǎn)軸直接相關(guān)聯(lián)而與其耦接?？商娲兀笋罱涌梢酝ㄟ^齒輪或其他微型機械設(shè)備以非直接方式起作用，所述齒輪或其他微型機械設(shè)備允許以預(yù)定義的比例增大或減小對應(yīng)于馬達設(shè)備64的軸所承受的旋轉(zhuǎn)的、拍攝器件I所承受的旋轉(zhuǎn)運動的角寬度。以這種方式，能夠增大或減小由馬達設(shè)備64給予拍攝器件I的運動的角分辨率。也能夠?qū)崿F(xiàn)混合機械耦接，其中所述耦接可以是直接地或間接地，甚至為特征可變修整，其中根據(jù)瞬時要求(要給出的角旋轉(zhuǎn)的寬度和方向，要達到的角旋轉(zhuǎn)速度，多種旋轉(zhuǎn)的分辨率和準確度等)能夠啟動不同的角比例。
[0045]例如，圖9示出把光學(xué)傳感器器件I機械地耦接到馬達設(shè)備64和攝像裝置機體的一種可能方式。圖9a以完全示意的方式展示了盤形軸承支撐92，其上固定著光學(xué)傳感器器件I (可能具有相關(guān)聯(lián)的電子控制和采集電路)；器件可以被一體地耦接到機器機體或馬達設(shè)備64的軸。確切地說，在圖9a中，軸承支撐92被利用兩個齒板(jaw) 90’和90’ ’剛性地約束到機器機體，齒板90’和90’’通過從機器機體伸出的兩根插銷被鎖定到機器機體，兩根插銷在從管控單元收到命令后與軸承支撐92嚙合，從而使得支撐與機器機體成一體。通過使用有凸邊的、波紋狀或鋸齒狀的接觸表面可以進一步地改進所述機械耦接，以便提高鎖定位置中的最終耦接范圍和附著力。相反，馬達設(shè)備64的旋轉(zhuǎn)軸從軸承支撐92分離從而從拍攝器件I分離。在這種配置中，拍攝器件I與拍攝裝置100 —體地移動。
[0046]為了本發(fā)明目的，無論何時只要需要，為了使光學(xué)傳感器器件I從攝像裝置分離，以便使之在馬達設(shè)備64的控制下可以轉(zhuǎn)動，(圖9中未示出的)管控單元62命令設(shè)備64的馬達軸插入到軸承支撐92中心的適合的腔或凹陷中，此腔在圖9中不可見，因為它位于隱藏的圓形表面上。當(dāng)馬達軸被機械地耦接到支撐92時，管控單元62命令兩個齒板90從軸承支撐92離開，使得拍攝器件變?yōu)樵隈R達設(shè)備64的控制下可轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，必須把光學(xué)傳感器器件I約束到攝像裝置時將執(zhí)行反向操作，在分離馬達軸之前把支撐92耦接到齒板90，以避免支撐92未被鎖定?？商娲?，可以只有一個能夠鎖住支撐92的齒板。
[0047]很清楚，本文介紹的結(jié)構(gòu)僅僅是示范性的并且僅僅表示軸承支撐和光學(xué)傳感器器件I可以根據(jù)本發(fā)明的需要彼此約束的無數(shù)方式之一。例如，在可能的變型中可以有兩個齒板90，每一個都包括按命令打開和關(guān)閉的兩條臂，正如鉗子(plier)的臂，而不是在圖9所示的插銷的動作下直線移動。應(yīng)當(dāng)指出，為了簡潔，圖9沒有示出為了系統(tǒng)正確操作所需要的全部其他物品(例如用于機械致動器的位置傳感器、電源、信號和控制耦接電纜等)。
[0048]處理和控制單元62可能通過附加的信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61’向馬達設(shè)備64發(fā)送旋轉(zhuǎn)命令，這些旋轉(zhuǎn)命令指定旋轉(zhuǎn)的角絕對值和方向，信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61’在必要時執(zhí)行類似于由單元61所執(zhí)行的操作，但是這次應(yīng)用到由管控單元62向馬達設(shè)備64發(fā)送的控制信號以及由后者設(shè)備朝向單元62發(fā)出的類似控制和反饋信號。在這種情況下，由單元61’執(zhí)行的功能也可以部分地或全部地分布在處理和控制單元62與馬達設(shè)備64之間。可替代地，單元62根據(jù)馬達設(shè)備64的類型(由直流或交流電流供電，步進馬達或伺服馬達等)計算使它旋轉(zhuǎn)所需要的控制信號，并把它們例如通過信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61發(fā)送到所述設(shè)備，該信號自適應(yīng)和調(diào)節(jié)單元61可以通過從單元62所獲得的期望角位置的值開始部分地或全部地產(chǎn)生必要的控制信號。
[0049]處理和控制單元62能夠接收來自攝像啟動元件6的控制信號，它的啟動向單元62指明了以單幅圖像模式或者作為組成視頻流的一系列圖像進行攝像的必要性。
[0050]這個元件6可以包括例如釋放按壓按鈕，它的致動被單元62檢測出，在這樣的情況下，單元62將管控以所選定模式拍攝圖像所需要的操作的執(zhí)行。單元62通常由借助于存儲著用戶設(shè)置和微程序自身的存儲器以及裝置的使其正確運行所必需的多個組件(包括圖6所示的那些組件)來執(zhí)行由若干指令組成的特定微程序的微處理器組成，所述指令允許管控裝置的操作。
[0051]下面將介紹根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置600的操作。
[0052]圖2示意地展示了根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置600的第一種操作模式。它裝備著啟動元件6，當(dāng)其被致動時，允許光線9經(jīng)由透鏡系統(tǒng)2擊中光學(xué)傳感器器件I。應(yīng)當(dāng)指出，為了更好地展示裝置600的操作，與實際的光學(xué)傳感器器件相比，圖2和圖4有意地放大了它的尺度。
[0053]在空閑條件下，即當(dāng)裝置關(guān)閉、在待機或無論如何不正在執(zhí)行拍攝操作時(圖2a)，光學(xué)傳感器器件I被剛性地約束到拍攝裝置600的機體。典型情況下，裝置外殼的至少一個表面的一定的部分平行于光學(xué)傳感器器件I的一條邊緣。例如見圖1的照相機100，其中形狀為矩形的光學(xué)傳感器器件I的水平軸15-15’平行于外殼的頂和底表面的大部分，在平行于包含光學(xué)傳感器器件I (其普遍是平面的)的平面的這些剖面中，外殼也具有大體上矩形的截面。這種空間結(jié)構(gòu)允許用戶在開始拍攝過程以前，對拍攝器件I的對齊具有直接而清楚的感覺。相同的情況可以發(fā)生在根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置600中。不僅如此，器件I位于與入射光線9垂直的平面中，并且其重心在透鏡系統(tǒng)2的中心。在這種操作狀態(tài)下，傳感器器件I通常被剛性地約束到拍攝裝置，所以無法進行其獨立的任何運動，如圖2a所示。
[0054]現(xiàn)在讓我們假設(shè)，裝置的用戶在圖2b所示的情形中致動了啟動元件6，其中預(yù)定的水平參考軸與光學(xué)傳感器器件的水平軸方向20-20’形成非零角。首先將假設(shè)，該預(yù)定的參考軸對應(yīng)于與用戶所在處垂線垂直的軸，因為假設(shè)用戶希望獲得與其自身邊緣對齊的拍攝的圖像，這是最普通的情況?，F(xiàn)在讓我們假設(shè)，由裝置600瞄準的場景是一段海洋，同時在幾乎為晴空的背景前方有航行的小船；通常用戶將希望拍攝圖像看起來像圖3c的圖像，其中物體相對于照片的或圖像文件的邊緣不傾斜，不像圖3b2那樣。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置600允許自動地實現(xiàn)這種結(jié)果而無須任何用戶干預(yù)。處理和控制單元62檢測出元件6已經(jīng)被指定并且管控編程操作的執(zhí)行，使得該裝置準備以當(dāng)前有效的模式(光圈孔徑、曝光時間、對焦、穩(wěn)定系統(tǒng)等的調(diào)整結(jié)果)拍攝圖像。在設(shè)置步驟期間，處理和控制單元62還從傾角傳感器60獲取由光學(xué)傳感器器件I承受的以角偏移量計的傾角的值，該傾角對應(yīng)于軸20-20’相對于預(yù)定的參考軸所承受的傾斜；在這種情況下，它將是軸20-20’相對于由水平軸表示的預(yù)定的參考軸的傾角。例如傾角可以表示為由于光學(xué)傳感器器件I沿著由光線9方向所定義的旋轉(zhuǎn)軸所承受的旋轉(zhuǎn)，軸20-20’從與水平參考軸一致的方向移動到在圖2b所示情況下所取的方向所需要由軸20-20’跨過的相對于頂點相對的最小凸角的值。由于必須考慮旋轉(zhuǎn)的方向，所以它是有符號的角度。根據(jù)本文遵循的慣例，正角度是從包含它們的平面上方觀察時逆時針行進的那些角度。在圖2b所示的情況下，由光學(xué)傳感器器件I的水平對稱軸20-20’所行進的角度是正的。一旦達到傳感器所承受的傾角的絕對值和符號都已知時，處理和控制單元62便驗證其是否與用戶所期望的預(yù)定值匹配，或者與其相差可忽略或不可測量的量；如果不是，則單元62將執(zhí)行補償以便在實際拍攝已取景的圖像之前，按照用戶期望大體上抵消該偏移量并傾斜所拍攝圖像。
[0056]因為要是立即拍攝取景框中的圖像3c則傳感器器件相對于水平軸將可能承受傾斜，所以在傳感器上將可能存在圖3bl所示的拍攝的圖像，其中由于與沿著進入裝置600的光線9的路徑不知的透鏡系統(tǒng)2有關(guān)的光學(xué)現(xiàn)象從而推想該圖像應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)為上下顛倒。圖3b2示出旋轉(zhuǎn)了 180°并且其邊緣被校直(即被使得平行于頁面邊緣)的圖3bl的圖像，以便清楚地示出在這樣的情形中所獲得照片的最終結(jié)果。應(yīng)當(dāng)注意，此場景因為取景框中物體的傾斜從而將獲得不自然和不美的后果，所以在大多數(shù)實際情況下應(yīng)當(dāng)避免。如上所述，在圖2b中假設(shè)用戶希望獲得相對于地表上水平軸即與光學(xué)傳感器器件I的重心與地心的連接方向(與重力方向近似一致)所定義的垂線垂直的軸具有零傾角的拍攝的圖像。
[0057]在這一點上，單元62直接地或間接地使得以下操作被執(zhí)行，首先，它準備使傳感器器件I圍繞由光線9界定的軸可轉(zhuǎn)動，例如方式為向微機械致動器器件69發(fā)送適當(dāng)?shù)目刂菩盘?，從而對與拍攝裝置600的機體剛性或松弛的機械耦接起作用?？商娲兀骷?9可以不存在，而使光學(xué)傳感器器件I相對于機體固定或可轉(zhuǎn)動的功能可以由在特定操作狀態(tài)下保持器件I剛性地約束到裝置600的機體所用的同一馬達設(shè)備64執(zhí)行，它能夠由處理和控制單元62控制。在這后一種情況下，單元62使馬達設(shè)備64退出這種第一特定操作狀態(tài)，促使其以具有相同絕對值和相反符號的角度旋轉(zhuǎn)光學(xué)傳感器器件1，以便抵消在圖2b情形中出現(xiàn)的角偏移量，其中兩個彎曲箭頭表明由馬達設(shè)備64對光學(xué)傳感器器件I強加的旋轉(zhuǎn)方向。
[0058]由馬達設(shè)備64執(zhí)行的糾正性干預(yù)將引起圖2c的情形:在不存在從外部給予的任何移動的情況下，拍攝裝置600大體上保持如圖2b所示的傾斜，而光學(xué)傳感器器件I已經(jīng)轉(zhuǎn)動了角度_a，其具有與圖2b的角度相同的絕對值而符號相反，從而使其對稱的水平軸大體上平行于用戶所期望的預(yù)定參考軸，籍此形成了具有零或可忽略值的角度。通過這種補償旋轉(zhuǎn)的效果，由光學(xué)傳感器器件I拍攝的圖像將變?yōu)閳D3a所示的圖像(其與在圖2a所示拍攝情形中會獲得的圖像對應(yīng))，其中光學(xué)傳感器器件I被剛性地約束到裝置600并且與它和預(yù)定的水平參考軸對齊。當(dāng)馬達設(shè)備已經(jīng)把光學(xué)傳感器器件I旋轉(zhuǎn)了角度_a時，單元62將執(zhí)行圖像的實際拍攝，假定已經(jīng)提及的其他拍攝設(shè)置操作已經(jīng)完成了，優(yōu)選情況下它們可以與這項操作同時執(zhí)行。
[0059]例如，可以利用通過向其輸入發(fā)送適當(dāng)控制信號而能夠取任何預(yù)定角位置的伺服馬達來實現(xiàn)馬達設(shè)備64。這種類型的設(shè)備一般配有檢測角位置相對于人們想強加的位置的偏移量的機構(gòu)。這個偏移量可以構(gòu)成誤差信號，它適宜地用作控制信號，以便達到所期望的角位置；當(dāng)達到所述位置時，誤差信號被抵消，從而停止給予馬達設(shè)備64的旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)運動。所述旋轉(zhuǎn)部件可以方便地與光學(xué)傳感器器件I機械地耦接以得到本發(fā)明所介紹的操作。
[0060]由于這些設(shè)置操作占用了不可忽略的時間，典型情況下為十分之幾秒，所以可能發(fā)生以下情況:用戶意外地移動了拍攝裝置600，而且這樣的移動包括光學(xué)傳感器器件I相對于光線9的傳播方向的轉(zhuǎn)動。所以優(yōu)選情況下，處理和控制單元62以適當(dāng)?shù)念l率通過傾角傳感器60不斷地監(jiān)視傳感器器件I的傾斜，以便能夠校正在攝像設(shè)置步驟期間出現(xiàn)的任何不期望的轉(zhuǎn)動。
[0061]圖4和圖5介紹了在光學(xué)傳感器器件I以所謂的“人像”位置被定向，即較短的邊在圖像的頂?shù)撞繒r拍攝圖像的情況下拍攝裝置600的操作；相反，在圖2和圖3中，假設(shè)所述側(cè)邊位于由器件I占據(jù)的矩形質(zhì)心的右側(cè)和左側(cè)(稱為“風(fēng)景”取向)。本發(fā)明的操作類似于參考圖2和圖3已經(jīng)介紹的操作。
[0062]讓我們假設(shè)用戶通過致動元件6發(fā)出了拍攝執(zhí)行命令，同時拍攝裝置已經(jīng)承受了相對于圖4a所示的理想拍攝情形不受歡迎地給予其的角度為b的旋轉(zhuǎn)(見圖4b)，該角度現(xiàn)在是負的因為它指向相反方向，在理想拍攝情形下，會給出如同圖5a所示圖像的傳感器器件I上拍攝的圖像，器件的電子控制電路正常情況下先將其校直再存儲進非易失性存儲器中，以便獲得圖5c所示的最終結(jié)果照相圖像。在這種情況下，包括背景中的樹、房屋和地平線的取景框中的場景將顯現(xiàn)為物體與圖像的矩形邊緣對齊(也就是與其平行)。圖5bl示出在圖4b的情形中由光學(xué)傳感器器件I所拍攝的圖像，而圖5b2展示了與圖5bl相同的圖像，但是被旋轉(zhuǎn)了 180°然后校直，以便使得圖像的邊緣與頁面的邊緣平行。在這種情況下，如同在圖3bl和圖3b2的類似情況下，也由于場景中取景框中物體的不自然傾斜，所以將存在令人不愉快的效果。所以在這種情況下，必須檢測和抵消的器件I的任何傾角或角偏移量所相對的預(yù)定參考軸也將是水平軸。
[0063]一旦管控單元62已經(jīng)獲取了圖像拍攝命令，它就通過傾角傳感器60檢測光學(xué)傳感器器件I的對稱軸40-40’相對于預(yù)定的水平參考軸的非零傾角存在，并且促使馬達設(shè)備64根據(jù)獲取的傾角強加(impose)旋轉(zhuǎn)。確切地說,這種旋轉(zhuǎn)可以在由圖4b中彎曲箭頭所表明的方向上具有與傾角傳感器60所檢測到的傾角相同的絕對值但是相反的符號，也就是值-b，從而使得光學(xué)傳感器器件I的短邊與預(yù)定的水平參考軸大體上平行，如圖4c所示，圖4c示出根據(jù)本發(fā)明在拍攝設(shè)置操作的結(jié)束時光學(xué)傳感器器件I所達到的最終位置。
[0064]必須指出，圖2和圖3與圖4和圖5之間的主要差異是:相對于預(yù)定的參考軸(仍然是水平軸)計算其傾角的傳感器器件I的對稱軸是不同的，在前者情況下，所述對稱軸與長邊方向平行，而在后者情況下，它與短邊方向平行。兩軸傾角計已經(jīng)面市，它能夠感測相對于彼此垂直的兩根軸的傾角；所以能夠?qū)煞N拍攝取向(即風(fēng)景和人像)使用被適宜地控制的同一傾角傳感器。要是由于任何原因不能如此，則也能夠采用能確立傳感器器件I是水平(風(fēng)景)取向的還是垂直(人像)取向的取向檢測器68，并且使檢測器68檢測所述取向。這種類型的檢測器已經(jīng)面市并且正在某些拍攝裝置中采用。管控單元62從所述檢測器獲取取向信息并啟動由拍攝裝置600中存在的那些傳感器當(dāng)中的正確的單軸傾角傳感器60對所期望的傾角的檢測，拍攝裝置600可以包含兩個傾角傳感器，每一個能夠在水平和垂直取向兩種主要情況之一下感測光學(xué)傳感器器件I的傾角。
[0065]在實際拍攝步驟結(jié)束時，優(yōu)選情況下管控單元62可以使光學(xué)傳感器器件I返回其空閑位置，即在圖像拍攝設(shè)置步驟之前它所在的位置，方式為對馬達設(shè)備64進行動作并且可能為命令微機械致動器器件69 (在它存在時)再次使光學(xué)傳感器器件I剛性地約束到拍攝裝置600的機體。
[0066]以這種方式，光學(xué)傳感器器件I將相對于拍攝裝置600被定位為如圖2a和圖4a所展示，即至少一對相對側(cè)邊與拍攝裝置600的側(cè)面的至少一部分大體上平行。這種位置是熟練用戶將最有可能進行攝影的位置，并且也是拍攝裝置I的任何不期望的角運動的開始位置，角運動以相同的概率可正可負，但是一般來說非常小，典型情況下在十分之幾度到六十進制幾度的數(shù)量級。不僅如此，在這個位置，如果在沒有任何不受歡迎傾角的情況下啟動拍攝過程，則在用于顯示被取景的場景的光學(xué)取景器3上或IXD上示出的圖像將與由光學(xué)傳感器器件能夠拍攝的圖像一致，從而確保在正在顯示的圖像與能夠由裝置600拍攝的圖像之間最大可能的對應(yīng)。
[0067]這種歸位(homing)也可以發(fā)生在自最后的拍攝嘗試以來已經(jīng)經(jīng)歷了預(yù)定的時間間隔之后。事實上，尤其是自由地拍攝單幅圖像時，用戶趨于以快的接續(xù)一幅接一幅地攝取一系列照片。在這樣的情況下，在歸位傳感器器件之前最好等待少許瞬時，因為如果在前一個拍攝步驟后馬上開始新的拍攝步驟，那么傳感器器件將很可能具有與進行上次拍攝時的傾角接近的傾角。所以，為了補償不受歡迎的傾角而必須強加的校正旋轉(zhuǎn)會小于首先歸位光學(xué)傳感器器件I然后在其上強加下一次拍攝所需要的補償旋轉(zhuǎn)所必需的旋轉(zhuǎn)。一般來說，就攝取接近照片時用于馬達設(shè)備64進行校正旋轉(zhuǎn)運動所需的能量和時間消耗而言，這就帶來了相當(dāng)可觀的節(jié)省。
[0068]所以，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置。本發(fā)明的進一步的非顯而易見的實施例在附帶的權(quán)利要求中指定。
[0069]變型和推廣
[0070]在以上說明中，已經(jīng)假設(shè)了圖像上下顛倒地到達光學(xué)傳感器器件I。如果圖像到達器件I時已經(jīng)被校直是可能的，則為了實現(xiàn)本發(fā)明將必需對本文介紹的創(chuàng)新攝像裝置進行什么樣修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是清楚的。
[0071]對于拍攝單幅圖像和以視頻的形式拍攝圖像序列這兩種情況，本發(fā)明都無差別地適用。差異僅僅在于，在后者情況下拍攝過程將持續(xù)地發(fā)生，方式為以預(yù)定時間間隔(典型情況下每秒25或30幀)重復(fù)地拍攝單幅圖像，以便形成示出隨時間而變的不斷進展的視頻流，它給予觀看者在取景場景中物體移動的感覺，如同它發(fā)生在人們的現(xiàn)場視覺中。對于本發(fā)明的目的完全無關(guān)緊要的唯一差異在于，在后者情況下，處理和控制單元62操作連續(xù)控制機構(gòu)就夠了:當(dāng)拍攝組成視頻序列的單幅圖像時，連續(xù)控制機構(gòu)能夠以預(yù)定頻率監(jiān)控由傳感器器件所取得的傾角，然后利用馬達設(shè)備64相應(yīng)地補償相對于預(yù)定的參考軸所檢測出的任何單個傾角，馬達設(shè)備64將對光學(xué)傳感器器件I強加與檢測出的傾角對應(yīng)的相等且反向的旋轉(zhuǎn)。
[0072]說明書提及其中預(yù)定的參考軸是水平軸的最常見情況，水平軸在地表上與攝像裝置的用戶所在之處的垂線垂直的軸一致。這無論如何不表示對本發(fā)明的范圍的限制。事實上，可想象到，在攝像步驟期間，用戶能夠預(yù)先確定或重新確定光學(xué)傳感器器件相對于其的傾角必須被計算和抵消的任何參考軸。要得到特殊的視覺效果時這特別有用，例如，具有偏菱形邊緣的照片，其中被取景的對象必須具有相對于圖像邊緣的預(yù)定傾角，或者當(dāng)用戶希望圖像中的特定物體(它與其他物體不對齊)的輪廓與圖像的邊緣不對齊，如比薩斜塔。實質(zhì)上，在真正的拍攝步驟期間，能夠給予用戶管理被拍攝圖像的對齊的可能性。
[0073]同樣有利的是預(yù)定參考軸的方向，無論它是哪一個，都能夠被顯示在裝置600的取景框顯示器67上。參考圖7，讓我們假設(shè)用戶已經(jīng)指定縱軸為預(yù)定參考軸。在這種情況下，例如，可以允許用戶利用在被取景圖像上疊加的包括一個或多個筆直元素(例如虛線段、分隔網(wǎng)格等)的圖形元素74，通過交互菜單啟動在取景框顯示器上的所述參考軸的可視化，圖形元素74向用戶表明所述參考軸的位置，根據(jù)本發(fā)明的機制光學(xué)傳感器器件I將相對于所述參考軸被對齊。
[0074]用戶能夠根據(jù)需要啟動這種疊加，并且能夠通過合適的輸入元件改變它在取景框顯示器67上的位置，以便能夠驗證對象相對于要對齊的被拍攝圖像的邊緣的對齊。在本發(fā)明的這個具體實施例中，因而所需要的是處理和控制單元62根據(jù)由適當(dāng)?shù)膬A角傳感器所獲取的所述軸的方向，使圖形元素74顯示得與當(dāng)前有效的預(yù)定參考軸對齊。為了簡潔，這個傳感器未顯示在圖6的框圖中。它可以是在許多領(lǐng)域中已經(jīng)用于這個特定目的的任何公知設(shè)備，例如在航空器工業(yè)中的導(dǎo)航儀表板。例如在本文考慮的具體情況下，所述參考軸對應(yīng)于把攝影位置與地心連接的垂直軸；由此可見，可以使用能夠把其自身與所述垂直軸對齊的小型化回轉(zhuǎn)儀(gyroscope)。
[0075]在圖7的具體情況下，假設(shè)圖形元素74包括總是指示垂直軸和水平軸的方向的一條水平虛線段和一條垂直虛線段，被拍攝圖像的邊緣必須相對于它們對齊。參考圖7，假設(shè)用戶希望基于被取景場景的左手部分中的房屋把被拍攝圖像對齊，此房屋因為某些原因相對于被取景的剩余物體未對齊。他/她然后以使得取景框邊緣與所述物體對齊的方式使拍攝裝置傾斜，如圖7b所示，并且通過適當(dāng)?shù)逆I或其他輸入裝置移動被疊加圖形元素74的組件，方式為使得所述圖形元素覆蓋物體的某些輪廓線，如圖7b所示的水平虛線段的情況以及圖7c所示的垂直虛線段的情況。實際上，一條虛線段就就夠了，它的方向與預(yù)定參考軸平行或正交；不過，作為更滿意的解決方案，對彼此正交并且可獨立地移動的兩條虛線段已經(jīng)給出偏好。這就使得不必修改所取景區(qū)域以把元素74的組件定位在必須對齊的受關(guān)注物體的輪廓線上。實際上，為了確保拍攝出的圖像是用戶所期望的，即使只有一條虛線段簡單地平行于要與邊緣對齊的若干輪廓線之一也就足夠，并且用戶可以在這些更一般的條件一發(fā)生就開始實際的拍攝，無須首先把圖形元素74的線段精確地移動到所述輪廓線上。疊加僅僅用于向在顯示器67上無法以足夠精度意識到若干線段與輪廓線之間平行性的那些用戶提供更多的確定性。
[0076]此時，在以上述方式中任何一種中已經(jīng)驗證了顯示器67上顯示的受關(guān)注物體與元素74對齊之后，用戶致動拍攝啟動元件6并且管控單元62應(yīng)用使光學(xué)傳感器器件I相對于源自用戶的選擇的預(yù)定參考軸對齊的機制，正如先前介紹，方式為在考慮當(dāng)圖像擊中拍攝器件I時由其所承受的可能翻轉(zhuǎn)的情況下計算要給予拍攝器件I以便得到與圖7d所示旋轉(zhuǎn)等同的效果的旋轉(zhuǎn)，為了簡潔在圖7中已經(jīng)有意忽略了此翻轉(zhuǎn)。如此得到的被拍攝圖像顯示在圖7e中，其中管控單元62已經(jīng)使此旋轉(zhuǎn)給予光學(xué)傳感器器件1，以使得被拍攝圖像與用戶所期望的圖像一致，即房屋的輪廓與圖像的邊緣平行，正如在拍攝設(shè)置步驟期間所指定的。
[0077]這個變型提供的優(yōu)點在于，對于用戶非常舒適和實用，他不需要進行虛線段相對于被取景對象的任何移動。另一方面，它要求存在附加的傾角傳感器向控制著顯示器67上可視化的管控單元62表明預(yù)定參考軸的方向。不過，所述傳感器是已經(jīng)隱含地存在于裝置600中作為傾角傳感器60的組件是可能的，例如當(dāng)預(yù)定參考軸與重力的方向一致時存在于其操作基于重力的回轉(zhuǎn)儀中。至少在選擇對齊輪廓線的整個持續(xù)期間，這個可能的附加傳感器必須被供電和啟動，正如先前的介紹。
[0078]現(xiàn)在將參考圖8展示進一步的實現(xiàn)方式變型。在這種情況下，用戶也能夠啟動對指示對齊的(即預(yù)定參考軸的)方向的圖形元素74的疊加，拍攝器件I必須相對于預(yù)定參考軸拍攝圖像。事實上，在用戶輸入后，管控單元62命令圖形元素的可視化，圖形元素的取向初始沿著所述單元已知的預(yù)定軸。不過，在這種情況下，用戶能夠通過操作適當(dāng)?shù)妮斎胙b置(鍵、輪、旋鈕、觸摸屏區(qū)等)旋轉(zhuǎn)圖形元素74，直到其線段的至少一個變?yōu)榕c受關(guān)注對象的輪廓線平行為止，正如在先前的情況下，假設(shè)受關(guān)注對象是圖8中正被取景的場景中的傾斜房屋，由于某些原因它相對于剩余景物仍然未對齊。在圖8c的具體情況下，假設(shè)用戶已經(jīng)把較短虛線段移動到窗口邊緣上，而在圖8d中，他/她也已經(jīng)把較長虛線段移動到該房屋外墻上。
[0079]此時，用戶已經(jīng)確保虛線段與所期望對象的輪廓線對齊，所以能夠致動拍攝啟動元件6。處理和控制單元62根據(jù)用戶所發(fā)布的命令和根據(jù)對其初始取向的了解獲取預(yù)定參考軸，并且實現(xiàn)用于補償圖像邊緣相對于由圖形元素74所定義的所述預(yù)定參考軸的傾角的機制，如先前介紹。所述單元62經(jīng)由馬達設(shè)備64作用于拍攝器件1，以實現(xiàn)與圖Se所示的旋轉(zhuǎn)等同的效果，以便獲得被拍攝圖像8f，它具有用戶通過對圖形元素74的組件旋轉(zhuǎn)平移(rototranslate)所指定的對齊。同樣在這種情況下，圖像在光學(xué)傳感器器件I上的可能翻轉(zhuǎn)已經(jīng)被有意地忽視。管控單元62知道所述翻轉(zhuǎn)是否已經(jīng)發(fā)生，并且能夠以無論所述翻轉(zhuǎn)如何最終圖像都是指定的圖像的方式來執(zhí)行該拍攝器件的對齊機制，正如已經(jīng)介紹。
[0080]應(yīng)當(dāng)注意，在這種情況下，用戶已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了圖形元素而不是拍攝裝置(從而在這個階段的其光學(xué)傳感器器件I被假設(shè)為被剛性地約束至裝置的機體)，如在先前情況下那樣；但是與先前情況不同的是，現(xiàn)在不需要附加的傳感器。主要缺點是圖形元素74必須在顯示器上被旋轉(zhuǎn)，不熟練的用戶可能不容易執(zhí)行此操作。
[0081]在一種實現(xiàn)方式變型中，傾角傳感器可以內(nèi)建在馬達設(shè)備64自身中。事實上，存在著適于用在裝置600中并包括編碼器的設(shè)備，即能夠至少在一部分圖像拍攝設(shè)置步驟期間檢測馬達設(shè)備64的旋轉(zhuǎn)軸的角位置的元件，光學(xué)傳感器器件I被剛性地約束到馬達設(shè)備64。在這樣的情況下，利用適當(dāng)?shù)拇胧┠軌蚴柜R達設(shè)備64能夠至少部分地提供在本發(fā)明中由傾角傳感器60執(zhí)行的功能。作為朝向集成的進一步步驟，部分地或完全地監(jiān)督本文介紹的傳感器器件對齊機制的處理和控制單元62可以提供為單一機電集成電路塊，其能夠確保與傾角計60和與馬達設(shè)備64的一切互動，以便在管控著裝置600中組件的操作的微處理器或更高分層等級的計算單元的控制下實現(xiàn)上述對齊機制。
[0082]在若干具體情況下，用戶使用裝置600時可能不希望自動地開啟本發(fā)明的對齊功能。所以優(yōu)選情況下，允許用戶隨意地以某種方式禁用本發(fā)明，例如通過通常為了設(shè)置裝置操作模式而使用的互動控制菜單項。作為補充或可替代地，可想到的是提供專用的快速開/關(guān)鍵，用于啟動或禁用根據(jù)本發(fā)明的自動重新對齊功能和拍攝圖像傾角管理功能。對于其中讓用戶從自動地消除任何不對齊或者從手動地控制圖像邊緣相對于被取景物體的對齊的可能性中獲益非常重要的那些類型的裝置，這尤為有利。
[0083]在大多數(shù)情況下，預(yù)定參考軸與重力的方向一致；所以，能夠使用利用重力存在的設(shè)備，比如利用回轉(zhuǎn)儀效應(yīng)的傾角計。
[0084]制造圖像拍攝裝置600時可以建立預(yù)定參考軸，并且所述工廠設(shè)置可以被存儲為有效的默認設(shè)置，除非用戶根據(jù)以上的方法之一通過改變方向重新定義它。
[0085]使用伺服馬達作為馬達設(shè)備64時，優(yōu)點在于，能夠使用它來相對于機器機體I保持傳感器器件I，傳感器器件被假設(shè)被機械地耦接到馬達軸。不過，缺點在于，只要拍攝器件I必須一體地與裝置的機體固定住，并且隨其一起移動，則伺服馬達就持續(xù)吸收能量。由于這樣的時間可能與裝置600的大部分操作時間同樣長，所以優(yōu)選情況下，在裝置不活動了預(yù)定時間間隔后，即自從上一次圖像拍攝嘗試以來(或者可替代地，自從用戶對任何輸入元件上一次啟動以來，以及/或者自從任何運動檢測器裝置(例如加速度計)檢測出裝置600的上一次運動以來)已經(jīng)經(jīng)歷了比預(yù)定閾值更長的時間時，管控單元62自動地啟動機械致動器件69，以使光學(xué)傳感器器件I剛性地約束到裝置600的機體。
[0086]當(dāng)然，管控單元62可以包括同樣的機械致動器件69，一檢測出適于預(yù)先布置所述光學(xué)傳感器器件I以進行補償或?qū)R旋轉(zhuǎn)，即在用戶致動某些預(yù)定輸入元件時或者在一定的靜止時段后檢測出裝置600的運動時等，就把光學(xué)傳感器器件I從機器機體釋放。在裝置600的互動控制菜單中特定選項或已經(jīng)介紹的專用類型快速開/關(guān)鍵存在的情況下，禁用或啟用自動對齊功能或傾角管理功能分別能夠同樣完成。
[0087]本發(fā)明適用于能夠把入射其上的光線轉(zhuǎn)換為能夠存儲在任何類型的物理介質(zhì)中的形式的任何光學(xué)傳感器器件，無論所述介質(zhì)是在光學(xué)傳感器器件自身的外部還是內(nèi)部，以及無論它是半導(dǎo)體存儲器還是光學(xué)或化學(xué)介質(zhì)。所以它也可應(yīng)用于具有CCD或CMOS傳感器的光學(xué)傳感器器件，以及通過利用在其表面上存在的特定物質(zhì)的電化學(xué)變換能夠存儲入射光線的傳統(tǒng)照相膠片。只要包含拍攝圖像的輻射所涉及的介質(zhì)部分的容器被耦接到機器機體并且可轉(zhuǎn)動(如本發(fā)明的介紹)就夠了，盡管如此，優(yōu)選情況下，本發(fā)明還是被應(yīng)用到當(dāng)前和未來的電子光學(xué)傳感器，它們更適于使用本發(fā)明，其中有利的是獲益于轉(zhuǎn)換入射光線的小型物理介質(zhì)，它們能夠容納在裝置600的狹窄區(qū)域中。對于以非電子技術(shù)建造的任何光學(xué)傳感器同樣適用。
[0088]本文已經(jīng)展示和介紹了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例；當(dāng)然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將立即清楚的是，本發(fā)明可以有在功能上等價于本文介紹的那些的許多變型和修改，它們將仍然落入附帶的意在成為本說明書的組成部分的權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于拍攝一幅或多幅圖像的裝置(600)，包括:機體，能夠通過圍繞一定的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)相對于預(yù)定的參考軸自由地傾斜，所述旋轉(zhuǎn)軸相對于裝置是固定的；光學(xué)傳感器器件(1)，能夠拍攝入射的光輻射并能夠?qū)廨椛溥M行轉(zhuǎn)換以使得光輻射能夠以拍攝的圖像的形式存儲在物理介質(zhì)中，其中，所述光學(xué)傳感器器件(I)以能夠被使得能夠圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸可控地旋轉(zhuǎn)的方式機械地耦接到所述裝置(600)的機體；傾角傳感器裝置(60)，適于檢測所述光學(xué)傳感器器件(I)相對于所述預(yù)定的參考軸的角偏移量；馬達裝置(64)，適于當(dāng)所述光學(xué)傳感器器件(I)通過所述馬達裝置(64)被使得能夠圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸可控地旋轉(zhuǎn)時使所述光學(xué)傳感器器件(I)圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；處理和控制裝置(62)，與所述傳感器裝置和所述馬達裝置(64)相關(guān)聯(lián)，并且適于根據(jù)由所述傾角傳感器裝置(60)所檢測的相對于所述預(yù)定的參考軸的角偏移量，來通過所述馬達裝置(64)改變所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理和控制裝置(62)適于確定所述傳感器器件(I)的傾角的變化，以便大體上抵消由所述傾角傳感器裝置(60)所檢測的相對于所述預(yù)定的參考軸的所述角偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述處理和控制裝置(62 )在致動器元件(6 )的致動之后引起所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角的所述變化，所述致動器元件(6)啟動所述光學(xué)傳感器器件(I)的圖像拍攝；所述傳感器器件在所述致動之前機械地`且剛性地耦接到所述裝置(600)的所述機體，并且在所述致動之后能夠相對于所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；僅僅當(dāng)所述光學(xué)傳感器器件(I)已經(jīng)到達由所述處理和控制裝置(62)引起的傾角變化時，對圖像進行拍攝。
4.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述處理和控制裝置(62)適于以在所述傾角變化步驟結(jié)束時所述光學(xué)傳感器器件恢復(fù)在所述變化步驟之前它相對于所述預(yù)定的參考軸所具有的傾角的方式來控制所述光學(xué)傳感器器件(I)。
5.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，與所述處理和控制單元(62)相關(guān)聯(lián)的機械耦接裝置(64 ;69)適于在所述處理和控制單元(62)的控制下剛性地或可旋轉(zhuǎn)地把所述光學(xué)傳感器器件(I)機械地耦接到所述拍攝裝置(600)的機體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述處理和控制裝置(62)適于以在所述傾角變化步驟結(jié)束時所述光學(xué)傳感器器件(I)被剛性地耦接到所述裝置(600)的機體的方式來控制所述機械耦接裝置(64 ;69)。
7.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述處理和控制裝置(62)適于以在所述傾角變化步驟結(jié)束時所述光學(xué)傳感器器件(I)恢復(fù)在所述傾角變化步驟之前它具有的傾角的方式來控制所述馬達裝置(64 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，在所述傾角變化步驟之前所述光學(xué)傳感器器件(O具有的所述傾角對應(yīng)于所述預(yù)定的參考軸的方向。
9.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述光學(xué)傳感器器件(I)具有相對于所述旋轉(zhuǎn)軸的大體上矩形的截面，并且當(dāng)改變所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角的所述步驟不正在被執(zhí)行時，所述拍攝裝置(600)的外殼的相對于所述旋轉(zhuǎn)軸的截面的至少一條邊緣的至少一部分大體上平行于所述光學(xué)傳感器器件(I)的所述大體上矩形的截面的至少一條側(cè)邊。
10.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述光學(xué)傳感器器件(I)上的所述光輻射的入射軸一致，并且所述光學(xué)傳感器器件被定位為大體上與所述旋轉(zhuǎn)軸垂直。
11.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述預(yù)定的參考軸具有以下特征中的至少一個:a)在制造所述裝置時是預(yù)定的；b)能夠由所述裝置(600)的用戶定義或重新定義；c)對應(yīng)于連接所述光學(xué)傳感器器件(I)的重心與地心的連接線的方向；d)對應(yīng)于與c)中定義的方向垂直的方向。
12.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，附加的傳感器裝置被設(shè)置以檢測所述預(yù)定的參考軸的方向，并且其中，所述處理和控制裝置(62)監(jiān)視由所述附加的傳感器裝置檢測出的方向，至少在改變所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角的所述步驟期間所述處理和控制裝置(62)與所述附加的傳感器裝置相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述處理和控制單元(62)使指示所述預(yù)定的參考軸的方向的圖形元素(74)被顯示在適于至少部分地顯示能夠由所述光學(xué)傳感器器件(I)拍攝的圖像的 顯示設(shè)備(67)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，通過致動設(shè)置在所述裝置(600)上的適當(dāng)輸入元件，所述圖形元素(74)能夠由所述用戶通過旋轉(zhuǎn)和/或平移操作而被重新定位。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，通過旋轉(zhuǎn)顯示在所述顯示設(shè)備(67)上的所述圖形元素(74)，所述預(yù)定的參考軸能夠由所述裝置的用戶定義或重新定義。
16.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，由所述處理和控制裝置(62)對所述裝置(600)的機體的角偏移量的所述檢測和對所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角的變化的強加在獲取拍攝視頻圖像序列的適當(dāng)命令之后以規(guī)律的時間間隔持續(xù)地發(fā)生。
17.根據(jù)任一個前面的權(quán)利要求所述的裝置，其中，用戶能夠禁止由所述處理和控制裝置(62)通過所述馬達裝置(64)實現(xiàn)的對所述光學(xué)傳感器器件(I)的傾角的變化的強加。
【文檔編號】G03B17/02GK103518160SQ201280022330
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】S·塞利亞 申請人:西斯維爾科技有限公司