專利名稱：攝像設(shè)備和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制曝光的攝像設(shè)備、用于該攝像設(shè)備的 控制方法、計(jì)算機(jī)程序以及存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，具有諸如CCD傳感器或者CMOS傳感器的固態(tài)攝 像元件的攝像設(shè)備的自動曝光(AE)控制包括根據(jù)在進(jìn)行拍攝 時使用的固態(tài)攝像元件的靈敏度，適當(dāng)調(diào)節(jié)曝光條件，以及設(shè) 置曝光期。在設(shè)置曝光期時，用于一個屏幕的所有像素?cái)?shù)據(jù)被 讀取，并且被分割為多個圖像塊，然后，從該多個圖像塊中提 取特定圖像塊區(qū)域。然后，對特定圖像塊區(qū)域中的像素?cái)?shù)據(jù)的 亮度級(luminance level)進(jìn)行積分，以求得關(guān)于該特定圖像 塊區(qū)域中的所有像素?cái)?shù)據(jù)的積分值。將該積分值與預(yù)定亮度級進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果顯示兩 者有差異，則改變曝光條件。曝光條件包括固態(tài)攝像元件的電 荷積累期、快門速度、光圈尺寸等。使用所設(shè)置的曝光條件再 次從固態(tài)攝像元件讀取用于一個屏幕的所有像素?cái)?shù)據(jù)，然后， 通過測量、比較和確定關(guān)于特定圖像塊區(qū)域中的像素?cái)?shù)據(jù)的亮 度級的積分值，求得曝光條件的最佳值。通過重復(fù)以上操作數(shù) 次，將積分值等于規(guī)定亮度級的條件確定為曝光條件(例如， 見曰本特開2004 - 350204,曰本特開2002 - 199272 )。然而，利用以上所述的AE控制的傳統(tǒng)方法，因?yàn)槭褂脕碜?固態(tài)攝像元件的圖像數(shù)據(jù)，所以針對每個積累期進(jìn)行光圈控制， 導(dǎo)致產(chǎn)生不充分的曝光控制響應(yīng)。還存在因?yàn)榉e累期間亮度 (brightness)發(fā)生改變而導(dǎo)致曝光不穩(wěn)定的可能性。具體來說，當(dāng)以慢速快門速度進(jìn)行拍攝時，由于積累期較長，對曝光 的控制是間歇式的，這樣不可能獲得穩(wěn)定的圖像數(shù)據(jù)，因?yàn)椴?能對被攝體亮度的改變做出響應(yīng)。請注意，在此，慢速快門速 度指低于1 / 6 0秒的快門速度。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述情況，設(shè)計(jì)了本發(fā)明，而且提供本發(fā)明，以在 利用攝像設(shè)備以慢速快門速度進(jìn)行拍攝時，對被攝體亮度的變化更快速做出響應(yīng)而沒有AE控制的延遲，從而獲得穩(wěn)定的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種攝像設(shè)備，所述攝像 設(shè)備包括攝像元件；光圈；快門裝置；光圈控制裝置，用于 控制所述光圏；快門速度控制裝置，用于控制快門速度；放大 器，用于放大所述攝像元件的輸出信號；信號處理裝置，用于 處理來自所述攝像元件的所述輸出信號，并且輸出圖像數(shù)據(jù)； 以及，外部傳感器，用于以設(shè)置成比所述攝像元件的采樣期短 的測量期，對拍攝的被攝體的亮度進(jìn)行測量，作為外部亮度信 息，其中如果由所述快門速度控制裝置控制的所述快門速度被 設(shè)置成比規(guī)定期長，則使用所述外部傳感器在電荷積累期間測 得的所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于攝像設(shè)備的控 制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像元件、光圏、快門裝置、放大 器以及外部傳感器，所述方法包括以下步驟控制所述光圈； 控制快門速度；放大所述攝像元件的輸出信號；處理所述攝像 元件的放大后的輸出信號，以及輸出圖像數(shù)據(jù)；在設(shè)置成比所 述攝像元件的采樣期短的測量期間，使用所述外部傳感器來測 量拍攝的被攝體的亮度，作為外部亮度信息；以及如果在所述 快門速度控制步驟中控制的所述快門速度被設(shè)置成比規(guī)定期 長，則在電荷積累期間，使用所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行 控制。根據(jù)下面結(jié)合附圖對示例性實(shí)施例所做的說明，本發(fā)明的 其他特征將變得顯而易見。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像設(shè)備的示意配置的框圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像設(shè)備的通常外觀的立體圖。圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的曝光控 制處理的流程圖。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明另 一 個實(shí)施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的 曝光控制處理的流程圖。圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明又一 個實(shí)施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的 曝光控制處理的流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，將根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。 實(shí)施例1圖l是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像設(shè)備的示意配置的框 圖，而圖2是該攝像設(shè)備的外觀的立體視圖。將使用圖l和2來對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的攝像設(shè)備進(jìn)行描 述。如圖l所示，攝像設(shè)備120包括鏡頭單元101和布置在鏡頭 單元101后面的光圈單元102。來自被攝體并且通過鏡頭單元 101和光圈單元102的光在固態(tài)攝像元件105的攝像面上形成被 攝體的圖像。固態(tài)攝像元件105將該圖像從光信號轉(zhuǎn)換成視頻信號。具有CCD半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或者CMOS半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的元件被用 作固態(tài)攝像元件105。將固態(tài)攝像元件105獲得的視頻信號發(fā)送到信號處理電路 114。在信號處理電路114對固態(tài)攝像元件105獲得的視頻信號 執(zhí)行規(guī)定處理之后，該視頻信號被輸出到由LCD等構(gòu)成的顯示 設(shè)備116。如果必要的話，將該視頻信號記錄在磁帶115、 DVD 盤117、存儲卡118等上。附圖標(biāo)記107表示由Cds元件、CCD元件等構(gòu)成的外部傳 感器，所述外部傳感器設(shè)置在攝像設(shè)備120的機(jī)體前部，從而 能夠測量被攝體的亮度信息。在本實(shí)施例中，外部傳感器107 測量的光不通過4竟頭單元IOI和光圏單元102。外部傳感器107 測得的亮度信息被發(fā)送到微處理器lll,并且被用來控制光圈 和快門速度。外部傳感器107的采樣期與固態(tài)攝像元件105的電 荷積累期(采樣期)無關(guān)。因此，可以將外部傳感器107的采 樣期設(shè)置成比固態(tài)攝像元件105的電荷積累期或者從固態(tài)攝像 元件10 5獲得的圖像數(shù)據(jù)的更新期短。具體地，在固態(tài)攝像元件10 5的采樣期被設(shè)置成1 / 6 0秒時， 外部傳感器107的采樣期被設(shè)置成每1/60秒數(shù)次采樣。在比 1/60秒長的慢速快門速度的情況下，例如，可以將外部傳感器 107的采樣期設(shè)置成每l/60秒一次采樣，因?yàn)橥獠總鞲衅?07的 采樣期仍然比固態(tài)攝像元件105的采樣期短。處理精度隨外部 傳感器107的采樣期縮短而提高，但是考慮到處理負(fù)擔(dān)，最好 將該采樣期設(shè)置成低于外部傳感器107的最大采樣期。請注意， 在本說明書中，慢速快門速度指比l/60秒長的快門速度。微處理器lll通過控制固態(tài)攝像元件105的傳感器驅(qū)動電 路106，對固態(tài)攝像元件105的電荷的積累和讀取進(jìn)行控制。微
處理器lll還通過鏡頭驅(qū)動電路103,對鏡頭單元101的聚焦和 變焦進(jìn)行控制。微處理器111還使用根據(jù)固態(tài)攝像元件10 5的圖 像數(shù)據(jù)求得的被攝體的亮度信息或者從外部傳感器107獲得的 被攝體的亮度信息，通過光圈驅(qū)動電路104控制光圏單元102, 以及控制快門速度，從而控制曝光。還提供了ROM 112和RAM 113。 ROM 112存儲用于執(zhí)行 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制的控制程序。在RAM 113中設(shè)置微處 理器lll工作所必需的存儲區(qū)，所述存儲區(qū)諸如是各種一次存 儲器存儲區(qū)和工作區(qū)。因此，微處理器lll可以執(zhí)行存儲在ROM 112中的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制程序。請注意，下面將對 微處理器111進(jìn)行的曝光控制進(jìn)行詳細(xì)描述。微處理器lll使用信號處理電路114來進(jìn)行拍攝的被攝體 的白平衡控制，其中信號電平被處理，使得圖像數(shù)據(jù)的白平衡 將是恰當(dāng)?shù)?。此外，在必要時，微處理器lll通過利用鏡頭驅(qū) 動電路103來驅(qū)動鏡頭單元101,或者通過控制信號處理電路 114,實(shí)現(xiàn)在用戶進(jìn)行拍攝時使用的振動補(bǔ)償功能。如上所述，諸如DVD盤、磁帶或者存儲卡的存儲介質(zhì)被置 于攝像設(shè)備120中，并且運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)和靜止圖像數(shù)據(jù)被記錄， 以使回放能夠進(jìn)行。附圖標(biāo)記122表示為了在拍攝期間記錄音 頻而提供的麥克風(fēng)。附圖標(biāo)記129表示為了在回放期間輸出音 頻而提供的揚(yáng)聲器。麥克風(fēng)122和揚(yáng)聲器129通過音頻I/F 131 被連接到信號處理電路114。附圖標(biāo)記123表示為了在拍攝期間確認(rèn)被攝體而提供的電 子取景器(EVF)。操作單元132被提供給用戶，以便其對攝像設(shè)備120進(jìn)行各 種操作，其中攝像設(shè)備120是通過微處理器111來操作的。操作 單元132包括下面描述的如下部件。具體地，附圖標(biāo)記124表示
運(yùn)動圖像觸發(fā)開關(guān)。運(yùn)動圖像觸發(fā)開關(guān)124是由用戶操作來向 裝置傳輸運(yùn)動圖像拍攝的開始和結(jié)束的按鈕開關(guān)。附圖標(biāo)記125表示靜止圖像觸發(fā)開關(guān)。靜止圖像觸發(fā)開關(guān)125是由用戶操 作來輸入靜止圖像拍攝的開始和結(jié)束的按鈕開關(guān)。附圖標(biāo)記126表示旋轉(zhuǎn)模式撥盤開關(guān)。模式撥盤126使用戶 能夠選擇，例如"回放"，以設(shè)置回放沖莫式；"照相機(jī)"，以設(shè) 置照相機(jī)模式；以及與這些都不同的"關(guān)閉"。附圖標(biāo)記127表 示操作開關(guān)組，在所述操作開關(guān)組中為用戶布置了鍵，以便其 對攝像設(shè)備120進(jìn)行操作，例如，特別是，回放和菜單操作。 這是通過對操作單元132進(jìn)行操作而實(shí)現(xiàn)的操作的例子。如圖2所示，顯示設(shè)備116是以可移動的方式附接到攝像設(shè) 備120的機(jī)體側(cè)面，以便打開和關(guān)閉的LCD，所述顯示設(shè)備116 主要用于與EVF 123類似的，在拍攝期間檢查被攝體，以及在 回放期間顯示圖像。對顯示設(shè)備116進(jìn)行配置，使其可以旋轉(zhuǎn)， 從而在將它相對#^象設(shè)備120打開時，它可以繞水平軸旋轉(zhuǎn)。 附圖標(biāo)記130表示電池，所述電池可附接到攝像設(shè)備120。接著，將參考圖3的流程圖對攝像設(shè)備12 0中的微處理器 lll所進(jìn)行的曝光控制進(jìn)行描述。圖3是示出本實(shí)施例的曝光控制處理的流程圖。在加電并 開始處理時，在步驟S301中，微處理器lll判斷對拍攝設(shè)置的 快門速度。如果判斷為所設(shè)置的快門速度不是慢速快門速度， 則處理進(jìn)行到步驟S302,在所述步驟S302中，微處理器lll判 斷固態(tài)攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者等于規(guī)定 期。如果經(jīng)歷的電荷積累期短于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟 S305，在所述步驟S305中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié) 束。請注意，在這種情況下，根據(jù)示出被攝體亮度、信號增益、 光圏與快門速度之間的關(guān)系的編程軌跡(未示出)，來確定該規(guī)定期。另 一 方面，如果在步驟S 3 0 2中判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大 于或者等于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S303,在所述步驟S303 中，微處理器lll獲取從固態(tài)攝像元件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并 且求得被攝體的圖像亮度信息。然后，處理進(jìn)行到步驟S304。 在步驟S304中，微處理器111基于在步驟S303中獲取的被攝體的圖像亮度信息，計(jì)算最優(yōu)光圈和快門速度。然后，微處理器 lll進(jìn)行控制，從而通過根據(jù)需要調(diào)節(jié)光圈單元102和/或快門速 度來最優(yōu)化捕捉的圖像的曝光。然后，處理進(jìn)行到步驟S305, 在所述步驟S305中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束。另 一方面，如果在步驟S301中判斷為快門速度是慢速快門 速度，則處理進(jìn)行到步驟S306,在所述步驟S306中，微處理 器lll判斷固態(tài)攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者 等于規(guī)定期。如果判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大于或者等于規(guī)定 期，則處理進(jìn)行到步驟S307,在所述步驟S307中，微處理器 lll清空保存的圖像亮度信息。接著，處理進(jìn)行到步驟S308, 在所述步驟S308中，與用于快速快門速度的處理類似，微處理 器lll獲取從固態(tài)攝像元件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并且求得被攝 體的圖像亮度信息。然后，處理進(jìn)行到步驟S309,在所述步驟S309中，纟效處 理器111基于在步驟S308中獲取的被攝體的圖像亮度信息，計(jì) 算最優(yōu)光圏和快門速度，并且根據(jù)需要，調(diào)節(jié)光圏單元102和/ 或快門速度。因此，微處理器lll進(jìn)行控制，從而最優(yōu)化拍攝 圖像的曝光。接著，處理進(jìn)行到步驟S305,在所述步驟S305 中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束。另 一 方面，如果在步驟S 3 0 6中判斷為經(jīng)歷的電荷積累期短 于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S310,在所述步驟S310中，微
處理器lll獲取來自外部傳感器107的被攝體的外部亮度信息。然后，處理進(jìn)行到步驟S311,在所述步驟S311中，微處理器lll 根據(jù)在步驟S310中獲得的外部亮度信息和當(dāng)前照相機(jī)參數(shù)，計(jì) 算入射到攝像元件105上的當(dāng)前光量，求得從開始電荷積累起 的曝光量(S)。然后，微處理器lll計(jì)算在電荷積累期間的單 位時間曝光量(2/t)。接著，處理進(jìn)行到步驟S312,在所述步 驟S312中，微處理器lll將這樣獲得的單位時間曝光量與規(guī)定 值進(jìn)行比較。請注意，在此所稱的照相機(jī)參數(shù)包括光圏和快門 速度。預(yù)先確定的該身見定值也是根據(jù)上述編程軌跡來確定的。如果在步驟S 312中判斷為單位時間曝光量小于規(guī)定值，則 處理進(jìn)行到步驟S313,在所述步驟S313中，纟鼓處理器lll通過 增大光圈或者降低快門速度來控制曝光，以提高曝光量。用于 在這種情況下控制曝光的值也是根據(jù)上述編程軌跡來確定的。另 一 方面，如果在步驟S 312中判斷為單位時間曝光量不小 于規(guī)定值，則處理進(jìn)行到步驟S314。如果，作為單位時間曝光 量與規(guī)定值的比較結(jié)果，在步驟S 314中判斷為單位時間曝光量 大于規(guī)定值，則處理進(jìn)行到步驟S315。然后，微處理器lll通 過縮小光圏或者提高快門速度來控制曝光，以降低曝光量。另 一方面，如果在步驟S314中判斷為單位時間曝光量不大于規(guī)定 值，或者換句話說，等于規(guī)定值，則處理進(jìn)行到步驟S305。然 后，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束，而不改變光圈或者 快門速度。在此，上述規(guī)定值可以具有某個范圍或者容限，從而在單 位時間曝光量不在規(guī)定范圍內(nèi)時，可以改變光圏和/或快門速度。在進(jìn)行以上處理之后，微處理器111在步驟S305中判斷拍 攝是否已經(jīng)結(jié)束，并且重復(fù)從在步驟S301中判斷快門速度開始 的處理，直至電源被切斷并且控制結(jié)束。當(dāng)在步驟S305中判斷 為拍攝已經(jīng)結(jié)束時，切斷電源，微處理器lll結(jié)束處理。如上所述，在慢速快門速度的情況下，可以使用與僅使用 圖像數(shù)據(jù)來控制曝光相比較短的期間來控制曝光。因此，有可能沒有A E控制延遲而對被攝體的亮度改變做出更快速的響應(yīng)， 從而能改善攝像設(shè)備12 0的曝光控制性能。 實(shí)施例2在實(shí)施例2中，對實(shí)施例1的攝像設(shè)備120中的微處理器111 所進(jìn)行的曝光控制處理進(jìn)行如下修改。將參考圖4的流程圖對 實(shí)施例2的攝像設(shè)備120中的微處理器111所進(jìn)行的曝光控制進(jìn)行描述。圖4是圖示實(shí)施例2的曝光控制處理的流程圖。在加電并開 始處理時，在步驟S401中，微處理器lll首先判斷對拍攝設(shè)置 的快門速度。如果判斷為快門速度不是慢速快門速度，則處理 進(jìn)行到步驟S402，在所述步驟S402中，微處理器lll判斷固態(tài) 攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者等于規(guī)定期。如果經(jīng)歷的電荷積累期短于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟 S405,在所述步驟S405中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié) 束。另一方面，如果在步驟S402中判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大 于或者等于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S403,在所述步驟S403 中，微處理器lll獲取從固態(tài)攝像元件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并 且求得被攝體的圖像亮度信息。接著，在步驟S404中，微處理器111基于在步驟S403中獲 取的被攝體的圖像亮度信息，計(jì)算最優(yōu)光圏和快門速度。然后， 微處理器lll進(jìn)行控制，從而通過根據(jù)需要調(diào)節(jié)光圈單元102和 /或快門速度來最優(yōu)化捕捉的圖像的曝光。然后，處理進(jìn)行到步 驟S405，在所述步驟S405中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng) 結(jié)束。另 一 方面，如果在步驟S401中判斷為快門速度是慢速快門速度，則處理進(jìn)行到步驟S406,在所述步驟S406中，微處理 器lll判斷固態(tài)攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者 等于規(guī)定期。如果判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大于或者等于規(guī)定 期，則處理進(jìn)行到步驟S407，在所述步驟S407中，微處理器 lll清空保存的圖像亮度信息。接著，處理進(jìn)行到步驟S408， 在所述步驟S408中，與非慢速快門速度時進(jìn)行的處理類似，微 處理器lll獲取從固態(tài)攝像元件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并且求得 被攝體的圖像亮度信息。然后，處理進(jìn)行到步驟S409,在所述步驟S409中，微處 理器111基于在步驟S408中獲取的被攝體的圖像亮度信息，計(jì) 算最優(yōu)光圏和快門速度。然后，微處理器lll進(jìn)行控制，從而 通過根據(jù)需要調(diào)節(jié)光圏單元102和/或快門速度來最優(yōu)化捕捉的 圖像的曝光。然后，在步驟S405中，微處理器lll判斷拍攝是 否已經(jīng)結(jié)束。另 一 方面，如果在步驟S 4 0 6中判斷為經(jīng)歷的電荷積累期短 于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S410,在所述步驟S410中，微 處理器lll獲取來自外部傳感器107的被攝體的外部亮度信息。 然后，在步驟S411中，微處理器111基于在步驟S410中獲得的 最新外部亮度信息和先前獲得的外部亮度信息，求得被攝體的 外部亮度的改變。然后，處理進(jìn)行到步驟S412，在所述步驟 S412中，微處理器lll將求得的外部亮度的改變與規(guī)定值進(jìn)行 比較。如果在步驟S412中，外部亮度的改變大于規(guī)定值，則判定 被攝體的亮度已經(jīng)發(fā)生顯著改變，然后，處理進(jìn)行到步驟S413。 如果這樣判定被攝體的亮度已經(jīng)發(fā)生顯著變化，則微處理器 lll基于最新外部亮度信息，通過控制光圈和/或快門速度來控 制曝光，以調(diào)節(jié)曝光量。另 一方面，如果在步驟S412中判斷為外部亮度的改變不大 于規(guī)定值，則在步驟S405中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng) 結(jié)束，而不改變光圈或者快門速度。在執(zhí)行以上處理之后，微處理器111在步驟S 4 0 5中判斷拍 攝是否已經(jīng)結(jié)束，并且重復(fù)從在步驟S401中判斷快門速度開始 的處理，直到電源被切斷并且控制結(jié)束。在電源被切斷時，微 處理器lll結(jié)束處理。如上所述，如果積累期間外部傳感器的外部亮度信息的改 變大于預(yù)先確定的規(guī)定值，則微處理器lll通過調(diào)節(jié)光圈和/或 電荷積累期，在電荷積累期間對曝光進(jìn)行控制。因此，有可能 可靠地響應(yīng)被攝體亮度的顯著改變，而不會因?yàn)楸粩z體亮度的 微小改變而不必要地控制曝光，從而能改善攝像設(shè)備的曝光控 制性能。實(shí)施例3在實(shí)施例3中，對實(shí)施例1的攝像設(shè)備120中的微處理器lll 所進(jìn)行的曝光控制處理進(jìn)行如下修改。將參考圖5的流程圖對實(shí)施例3的攝像設(shè)備12 0中的微處理 器111所進(jìn)行的曝光控制進(jìn)行描述。圖5是圖示實(shí)施例3的曝光控制處理的流程圖。在加電并開 始處理時，在步驟S501中，微處理器lll首先判斷對拍攝設(shè)置 的快門速度。如果判斷為快門速度不是快速快門速度，則處理 進(jìn)行到步驟S502,在所述步驟S502中，微處理器lll判斷固態(tài) 攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者等于規(guī)定期。如 果經(jīng)歷的電荷積累期短于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S505，在 所述步驟S505中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束。 另 一方面，如果在步驟S502中判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大于或者等于規(guī)定期，則處理進(jìn)行到步驟S503,在所述步驟S503 中，微處理器lll獲取從固態(tài)攝像元件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并 且求得被攝體的圖像亮度信息。接著，在步驟S504中，微處理器111基于在步驟S503中獲 取的被攝體的圖像亮度信息，計(jì)算最優(yōu)光圏和快門速度。然后， 微處理器lll進(jìn)行控制，從而通過根據(jù)需要調(diào)節(jié)光圈單元102和 /或快門速度來最優(yōu)化捕捉的圖像的曝光。然后，處理進(jìn)行到步 驟S505,在所述步驟S505中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng) 結(jié)束。在此，在步驟S501中判斷為快門速度不是快速快門速度的 情況下，微處理器lll可以進(jìn)一步判斷快門速度是不是慢速快 門速度，然后如實(shí)施例1或者實(shí)施例2所示，進(jìn)行曝光控制。另 一方面，如果在步驟S501中判斷為快門速度是快速快門 速度，則處理進(jìn)行到步驟S506,在所述步驟S506中，微處理 器lll判斷固態(tài)攝像元件105經(jīng)歷的電荷積累期是否大于或者 等于規(guī)定期。如果判斷為經(jīng)歷的電荷積累期大于或者等于規(guī)定 期，則處理進(jìn)行到步驟S507,在所述步驟S507中，微處理器 lll將保存的、包括圖像亮度信息的曝光量(S)與預(yù)先確定的 規(guī)定值進(jìn)行比較。在這種情況下，如果曝光量大于或者等于規(guī) 定值，則處理進(jìn)行到步驟S508，在所述步驟S508中，微處理 器lll判斷為曝光量是恰當(dāng)?shù)?，并且清空保存的曝光量值。接著，處理進(jìn)行到步驟S509,在所述步驟S509中，與在 慢速快門速度時的處理類似，微處理器111獲取從固態(tài)攝像元 件105輸出的圖像數(shù)據(jù)，并且求得被攝體的圖像亮度信息。然 后，在步驟S510中，微處理器111基于在步驟S509中獲取的被 攝體的圖像亮度信息，計(jì)算最優(yōu)光圈和快門速度。然后，微處
理器lll進(jìn)行控制，從而通過根據(jù)需要調(diào)節(jié)光圏單元102和/或快門速度來最優(yōu)化拍攝圖像的曝光。然后，在步驟S505中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束。另 一方面，如果在步驟S507中判斷為曝光量小于規(guī)定值， 則處理進(jìn)行到步驟S511,在所述步驟S511中，微處理器lll延 長電荷積累期，以對不充足的曝光量進(jìn)行補(bǔ)償，然后，處理進(jìn) 行到步驟S505,判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束。另 一 方面，如果在步驟S 5 0 6中判斷為經(jīng)歷的積累期短于規(guī) 定期，則處理進(jìn)行到步驟S512,在所述步驟S512中，微處理 器lll獲取來自外部傳感器107的被攝體的外部亮度信息。然 后，處理進(jìn)行到步驟S513，在所述步驟S513中，微處理器lll 基于在步驟S 512中獲得的外部亮度信息和當(dāng)前照相機(jī)參數(shù)，計(jì) 算入射到攝像元件105上的當(dāng)前光量，并且求得從開始電荷積 累起的曝光量(2)。微處理器lll進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)前電荷積累期 間的單位時間曝光量(S/t)。然后，處理進(jìn)行到步驟S514，在 所述步驟S514中，微處理器lll將獲得的單位時間曝光量與預(yù) 先確定的規(guī)定值進(jìn)行比較。請注意，在此所稱的照像機(jī)參數(shù)包 括光圏和快門速度。如果判斷為單位時間曝光量小于規(guī)定值，則處理進(jìn)行到步 驟S515,在所述步驟S515中，微處理器lll通過增大光圈或者 降低快門速度來控制曝光，以提高曝光量。相反，如果作為步 驟S514和S516中的比較結(jié)果，判斷為單位時間曝光量不小于 規(guī)定值，則在步驟S517中，微處理器lll通過縮小光圈或者提 高快門速度來控制曝光，以減少曝光量。如果單位時間曝光量等于規(guī)定值，則在步驟S505中，微處 理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束，而不改變光圏或者快門速度。 在此，規(guī)定值可以具有某個范圍或者容限，或者換句話說，當(dāng)
單位時間曝光量不在規(guī)定范圍內(nèi)時，可以進(jìn)行控制來改變光圏 和/或快門速度。在執(zhí)行以上處理之后，在步驟S505中，微處理器lll判斷拍攝是否已經(jīng)結(jié)束，并且重復(fù)從在步驟S501中判斷快門速度開始的處理，直至電源被切斷且控制結(jié)束。當(dāng)電源被切斷時，微 處理器lll結(jié)束處理。如上所述，基于來自外部傳感器107的外部亮度信息，針 對每個電荷積累期計(jì)算曝光量，并且如果算得的曝光量沒有達(dá) 到規(guī)定程度時，延長電荷積累期。甚至在這樣的狀況下，即， 在快速快門速度的情況下，由于被攝體亮度的改變而通常導(dǎo)致 不充足的曝光量，也可以追蹤被攝體亮度的改變，從而能改善 攝像設(shè)備的曝光控制性能。此外，在本發(fā)明中，雖然曝光是通過控制光圏和快門速度 來控制的，但是可以通過使用可編程增益放大器(PGA,未示 出)來控制增益，或者通過使用PGA、光圏和快門速度來控制 增益，來對曝光進(jìn)行控制。請注意，本發(fā)明可以以這樣的方式來實(shí)現(xiàn)以直接或間接 的方式將實(shí)現(xiàn)以上實(shí)施例的功能的軟件程序提供給系統(tǒng)或者設(shè) 備，然后使用該系統(tǒng)或者設(shè)備中的計(jì)算機(jī)來讀取并執(zhí)行提供的 程序代碼。因此，由于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的功能，所以安裝在計(jì)算 機(jī)上的實(shí)際程序代碼也實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。換句話說，本發(fā)明的權(quán) 利要求還覆蓋用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的功能的實(shí)際計(jì)算機(jī)程序。在這 種情況下，假定系統(tǒng)或者設(shè)備具有程序的功能，則可以以任意 形式執(zhí)行程序，所述形式諸如目標(biāo)代碼、解釋器執(zhí)行的程序或 者提供給操作系統(tǒng)的腳本數(shù)據(jù)。可以用來提供程序的存儲介質(zhì)的例子包括軟盤、硬盤、
光盤、磁光盤、CD — ROM、 CD —R、 CD — RW、磁帶、非易 失性存儲卡、ROM以及DVD ( DVD —ROM、 DVD —R)?？蛇x地，還可以以這樣的方式提供程序使用客戶計(jì)算機(jī) 的瀏覽器連接到因特網(wǎng)上的站點(diǎn)，然后，將程序從該站點(diǎn)下載 到諸如硬盤的記錄介質(zhì)。在這種情況下，可以下載本發(fā)明的實(shí) 際程序或者包括自動安裝功能的壓縮文件。此外，可以以這樣 的方式提供本發(fā)明的程序?qū)?gòu)成該程序的程序代碼分割為多 個文件，然后，從不同站點(diǎn)下載各文件。換句話說，本發(fā)明的 權(quán)利要求還覆蓋這樣的萬維網(wǎng)(WWW)服務(wù)器，即，所述萬 維網(wǎng)服務(wù)器允許多個用戶下載程序文件，以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明功能。本發(fā)明的程序還可以以這樣的方式分銷^^用戶以加密的 方式存儲在諸如CD — ROM的存儲介質(zhì)上。在這種情況下，允 許滿足規(guī)定要求的用戶通過因特網(wǎng)從站點(diǎn)下載解密密鑰信息， 然后，將使用該密鑰信息解密的程序以可執(zhí)行格式安裝在計(jì)算機(jī)上。通過計(jì)算機(jī)執(zhí)行所讀取的程序，可以以除上述方式以外的 方式實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的功能。例如，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)等 可以基于程序中的指令，進(jìn)行部分或者全部實(shí)際處理，其中上 述實(shí)施例的功能通過執(zhí)行該處理被實(shí)現(xiàn)。的功能擴(kuò)充板或者連接到計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展單元中提供的存儲 器。在這種情況下，然后，在功能擴(kuò)展板或者功能擴(kuò)展單元中 提供的CPU等基于程序的指令，執(zhí)行部分或者全部實(shí)際處理，其中上述實(shí)施例的功能通過執(zhí)行該處理被實(shí)現(xiàn)。盡管已經(jīng)參考示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)理 解本發(fā)明并不局限于所公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的 范圍符合最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，包括攝像元件；光圈；快門裝置；光圈控制裝置，用于控制所述光圈；快門速度控制裝置，用于控制快門速度；放大器，用于放大所述攝像元件的輸出信號；信號處理裝置，用于處理來自所述攝像元件的所述輸出信號，并且輸出圖像數(shù)據(jù)；以及外部傳感器，用于以設(shè)置成比所述攝像元件的采樣期短的測量期，對拍攝的被攝體的亮度進(jìn)行測量，作為外部亮度信息，其中如果由所述快門速度控制裝置控制的所述快門速度被設(shè)置成比規(guī)定期長，則使用所述外部傳感器在電荷積累期間測得的所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像設(shè)備，其特征在于，如果所 述快門速度被設(shè)置成比所述規(guī)定期長，則在經(jīng)歷的所述電荷積 累期比所述快門速度短的條件下，使用所述外部傳感器測得的 所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，如果經(jīng) 歷的所述電荷積累期比所述快門速度短，則基于所述外部傳感 器在經(jīng)歷的所述電荷積累期間測得的所述外部亮度信息，以及 在所述攝像設(shè)備中設(shè)置的照相機(jī)參數(shù)，來計(jì)算單位時間曝光量， 基于算得的所述單位時間曝光量對曝光進(jìn)行控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像設(shè)備，其特征在于，對曝光 進(jìn)行控制，使得如果計(jì)算值小于規(guī)定值，則提高曝光量；如果 所述計(jì)算值大于所述規(guī)定值，則降低所迷曝光量；或者如果所 述計(jì)算值等于所述規(guī)定值，則保持所述曝光量不變。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像設(shè)備，其特征在于，如果所 述外部傳感器在所述電荷積累期間測得的所述外部亮度信息與 先前獲得的所述外部亮度信息表示的亮度差大于或者等于規(guī)定 值，則使用所述外部傳感器在所述電荷積累期間測得的所述外 部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像設(shè)備，其特征在于，僅在所 述快門速度被設(shè)置成比所述規(guī)定期長的情況下，使用所述外部 傳感器在所述電荷積累期間測得的所述外部亮度信息來對曝光 進(jìn)行控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任 一 項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其特征在 于，通過控制所述光圏控制裝置和所述快門速度控制裝置中的 至少 一 個來對曝光進(jìn)行控制。
8. —種用于攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括攝像 元件、光圏、快門裝置、放大器以及外部傳感器，所述方法包 括以下步驟 控制所述光圏 ；控制快門速度；放大所述攝像元件的輸出信號；處理所述攝像元件的放大后的輸出信號，以及輸出圖像數(shù)據(jù)；在設(shè)置成比所述攝像元件的采樣期短的測量期間，使用所 述外部傳感器來測量拍攝的被攝體的亮度，作為外部亮度信息； 以及如果在所述快門速度控制步驟中控制的所述快門速度被設(shè) 置成比規(guī)定期長，則在電荷積累期間，使用所述外部亮度信息 來對曝光進(jìn)行控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述曝光控制步驟中，在所述快門速度被設(shè)置成比所述規(guī)定期長的 情況下，如果經(jīng)歷的所述電荷積累期比所述快門速度短，則使 用所述外部傳感器測得的所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述 曝光控制步驟中，在經(jīng)歷的所述電荷積累期比所述快門速度短 的情況下，基于所述外部傳感器在經(jīng)歷的所述電荷積累期間測 得的所述外部亮度信息，以及在所述攝像設(shè)備中設(shè)置的照相機(jī) 參數(shù)，來計(jì)算單位時間曝光量，基于計(jì)算值對曝光進(jìn)行控制。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，在所 述曝光控制步驟中，對曝光進(jìn)行控制，使得如果所述計(jì)算值小 于規(guī)定值，則提高曝光量；如果所述計(jì)算值大于所述規(guī)定值， 則降低所述曝光量；或者如果所述計(jì)算值等于所述規(guī)定值，則 保持所述曝光量不變。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述 曝光控制步驟中，如果所述外部傳感器在所述電荷積累期間測 得的所述外部亮度信息與先前獲得的所述外部亮度信息表示的 亮度差大于或者等于規(guī)定值，則使用所述外部傳感器在所述電 荷積累期間測得的所述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述 曝光控制步驟中，僅在所述快門速度被設(shè)置成比所述規(guī)定期長 的情況下，使用所述外部傳感器在所述電荷積累期間測得的所 述外部亮度信息來對曝光進(jìn)行控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8到13中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特 征在于，在所述曝光控制步驟中，通過控制所述光圏控制步驟、 所述快門速度控制步驟和所述放大步驟中的至少 一 個來對曝光 進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像設(shè)備和控制方法?？刂破毓獾臄z像設(shè)備(120)包括信號處理單元(114)，用于處理攝像元件(105)的輸出信號；光圈控制單元(104)，用于控制光圈；以及，外部傳感器(107)，用于測量被攝體的亮度。在這種情況下，使用圖像數(shù)據(jù)和外部傳感器兩者的亮度信息來對曝光進(jìn)行控制，其中外部傳感器的采樣期被設(shè)置成比固態(tài)攝像元件的積累期短。然后，基于外部傳感器在積累期間測得的亮度信息，對光圈和積累期中的至少一個進(jìn)行控制。
文檔編號H04N5/238GK101155266SQ200710152398
公開日2008年4月2日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者瓜阪真也 申請人:佳能株式會社