專利名稱：具有電取景器的低功耗光學(xué)攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)攝像機(jī)尤其涉及在允許電、磁或光讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)上以數(shù)字信號(hào)的形式存儲(chǔ)或者記錄圖像的一種光學(xué)攝像機(jī)或者視頻攝像機(jī)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道這樣的攝像機(jī)，例如在美國(guó)專利US5541654中就公開(kāi)了這種類型的光學(xué)攝像機(jī)，它按常規(guī)方式包括由光電管的矩陣形式構(gòu)成的傳感器；電子圖像處理電路；以及起取景器作用的顯示管。
電子圖像處理電路包括緩沖存儲(chǔ)器；模擬一數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器；微處理器，用于讀取并控制從緩沖存儲(chǔ)器生成的信號(hào)；照像存儲(chǔ)器；以及數(shù)字一模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器。
在這種類型的攝像機(jī)中，跨接光電管的端子所拾取的電子信號(hào)由模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器然后由微處理器進(jìn)行處理，在把它們尋址到用作取景器的顯示管之前，先經(jīng)過(guò)數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器的處理，并且如果用戶決定照相時(shí)就把它們存入到存儲(chǔ)器中。
這些操作的每個(gè)都需要耗功，尤其是對(duì)于取景相位。實(shí)際上，成幀圖象所需的時(shí)間明顯地長(zhǎng)于相攝相片本身的時(shí)間。換句話說(shuō)，在預(yù)備階段需要很大部分的功耗。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)降低預(yù)備階段的功率來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的缺陷。
因此本發(fā)明所涉及的光學(xué)攝像機(jī)包括鏡頭組件；含有光電管的傳感器，每個(gè)光電管定義一個(gè)像素并且是按第一矩陣結(jié)構(gòu)的方式來(lái)排列的；模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；微處理器；存儲(chǔ)器；電光顯示管，具有呈第二矩陣結(jié)構(gòu)排列的點(diǎn)的矩陣；其中傳感器的所述第一矩陣結(jié)構(gòu)包括多個(gè)行和列，這些行和列的數(shù)量是第二矩陣結(jié)構(gòu)的行的數(shù)量以及列的數(shù)量的倍數(shù)，所述光電管排列成塊，每塊具有等于所述倍數(shù)的數(shù)量的行和列；其中由所述鐿頭組件聚焦得到的光束激活傳感器的光電管并且每個(gè)光電管生成電信號(hào)，該信號(hào)是所拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)；其中所述轉(zhuǎn)換器把從所述光電管產(chǎn)生的模塊電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；其中所述微處理器處理從所述轉(zhuǎn)換器生成的信號(hào)并把它們輸入存儲(chǔ)器；其特征在于還包括電連接電路，用于連接所述傳感器與顯示管，把該電連接電路設(shè)置成放大從每個(gè)所述塊的至少一個(gè)光電管所產(chǎn)生的模擬信號(hào)，從而能夠以模擬形式把它們送給所述顯示管的每個(gè)點(diǎn)。
依據(jù)這種設(shè)置，通過(guò)給第一矩陣結(jié)構(gòu)一種與第二矩陣結(jié)構(gòu)的構(gòu)形有關(guān)的特殊的構(gòu)形，這樣就能進(jìn)一步地降低功耗。
依據(jù)第一實(shí)施例，把電連接電路設(shè)置成合并從每個(gè)所述塊的所有光電管產(chǎn)生的信號(hào)。
依據(jù)第二實(shí)施例，把電連接電路設(shè)置成合并從每個(gè)所述塊的僅僅一部分光電管產(chǎn)生的信號(hào)，這個(gè)部分能夠簡(jiǎn)化成單獨(dú)管。
本發(fā)明的另一特征是盡可能快地在取景器裝置上提供一種數(shù)據(jù)的顯示。為了這個(gè)目的，連接電路至少包括一個(gè)放大器電路，該放大器電路至少有用于放大從所述塊產(chǎn)生的信號(hào)的一個(gè)放大器。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是提供用于取景器裝置的一種控制電路，該電路盡可能地簡(jiǎn)單并經(jīng)濟(jì)。為了這個(gè)目的，連接電路放大器電路包括多個(gè)放大器，放大器的個(gè)數(shù)是列的數(shù)量的約數(shù)并且連接電路還包括多路復(fù)用電路，每個(gè)具有多個(gè)列解碼電路，列解碼電路的個(gè)數(shù)等于列的個(gè)數(shù)與放大器的個(gè)數(shù)的比(m)，以確保所述顯示管的列的多路復(fù)用控制。
放大電路可以還是非線性的，從而使顯示裝置的光響應(yīng)適應(yīng)于傳感器的光響應(yīng)。
通過(guò)閱讀對(duì)下面的非限制性實(shí)施例的描述，將會(huì)更清楚地理解本發(fā)明，并且其中

圖1顯示依照現(xiàn)有技術(shù)的照光學(xué)攝像機(jī)的一種方框圖；圖2是依照本發(fā)明的攝像機(jī)的一種方框圖；以及圖3和4顯示圖2中所示的攝像機(jī)的一部分的兩種形式。
如圖1所示，通常以數(shù)字形式記錄或者存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的攝像機(jī)包括鏡頭組件1；傳感器2，它是由光電管21的矩陣20形成的；電子數(shù)據(jù)處理電路3以及取景器4，取景器4是由液晶電光顯示管40形成的。取景器4也是矩陣結(jié)構(gòu)，在所述的矩陣的每行和每列的交叉點(diǎn)處具有顯示點(diǎn)41。
鏡頭組件1在傳感器2上聚焦從將要成象的目標(biāo)處發(fā)出的光的光束5。
電子處理電路3包括模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器31；緩沖存儲(chǔ)器32；微處理器33；數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器34；針對(duì)管40的控制電路35；以及用于選出的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器36。
攝像機(jī)還包括控制裝置6，由于該控制裝置并不構(gòu)成發(fā)明的部分，因此將不做詳細(xì)地描述。
當(dāng)操作者希望成象時(shí)，他利用控制裝置6的切換部分打開(kāi)他的攝像機(jī)，由鏡頭組件1聚焦的光束5激活傳感器2的光電管21。
當(dāng)從每個(gè)光電管產(chǎn)生的模擬信號(hào)由轉(zhuǎn)換器31(A/D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后，該數(shù)字信號(hào)進(jìn)入緩沖存儲(chǔ)器32。這些信號(hào)隨后被微處理器33處理。在這種操作期間，為了隨后的使用，在把數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲(chǔ)器36之前，微處理器33壓縮這些數(shù)據(jù)以便減少所需的存儲(chǔ)器的容量。位于緩沖存儲(chǔ)器32中的數(shù)據(jù)通過(guò)微處理器33寫(xiě)入數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器34。借助于控制電路35，數(shù)字一模擬電轉(zhuǎn)換器34把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適于控制數(shù)字取景器4的顯示管的一種強(qiáng)度的模擬信號(hào)。
經(jīng)微處理器33處理之后，就能夠發(fā)現(xiàn)在存儲(chǔ)器36中預(yù)先存儲(chǔ)的圖像，以便在顯示管40上顯示它們。
在允許對(duì)將要拍攝的圖像進(jìn)行成幀的取景操作過(guò)程中，由于從光電管21產(chǎn)生的信號(hào)是模擬型的因此不使用緩沖存儲(chǔ)器32。模擬一數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器31把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)微處理器33進(jìn)行數(shù)字處理之后，由數(shù)字一模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以在取景器4上顯示圖像。在這種取景操作期間，必須把由傳感器2拍攝的圖像快速地傳給取景器，這樣允許使用者得到精確作出的景象，既使將要拍攝的圖像正在活動(dòng)。為了這樣做，必須以低于0.5HZ的頻率往復(fù)圖像。這就需要A/D、微處理器和D/A具有高的操作頻率，它導(dǎo)致了幾百mA的電流負(fù)荷以及因此非常高的功率消耗。這樣對(duì)于為這樣的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提供電能的電池或者蓄電池的壽命方面來(lái)說(shuō)，這種取景器類型就存在某種缺陷。
使用傳感器2就帶來(lái)了完全令人滿意的效果，該傳感器2是由分布在480行及640列的矩陣結(jié)構(gòu)中的光電管21構(gòu)成的，即有307200個(gè)點(diǎn)。
為了得到用來(lái)顯示色彩的有效數(shù)據(jù)，處理器不得不為每點(diǎn)處理三種信號(hào)，它們分別對(duì)應(yīng)紅、綠、蘭。換句話說(shuō)，要在取景器上顯示一個(gè)圖像就需要對(duì)921600個(gè)模擬數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行處理。盡管已經(jīng)改善了電子電路，但是處理如此大數(shù)量的數(shù)據(jù)仍然包括了足夠的功率消耗以相當(dāng)長(zhǎng)的處理時(shí)間。第一種經(jīng)濟(jì)的方式是通過(guò)以黑和白方式來(lái)顯示圖像就能夠達(dá)到的，這樣可以減少1/3的處理的數(shù)據(jù)的數(shù)量。
依照本發(fā)明在圖2中示意性地顯示出的攝像機(jī)，除了降低用于控制顯示管所需的時(shí)間外，還能夠進(jìn)一步地降低這樣的功率消耗。它包括圖1的攝像機(jī)的所有部分，這些部分使用相同的參數(shù)。電子電路3包括連接電路37，假設(shè)在傳感器2與管40之間是一種直接連接，即，數(shù)據(jù)不進(jìn)行數(shù)字化處理。只有當(dāng)操作者決定存儲(chǔ)一幅畫(huà)面時(shí)才發(fā)生數(shù)字化處理。
這時(shí)，在微處理器33處理及壓縮由傳感器2獲得的數(shù)據(jù)之前，把該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器32中。之后如前所述，把該數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲(chǔ)器36。
傳感器2的矩陣，例如，包括如前所指出的480行和640列。
另外，取景器4是由具有120行及160列的一種重合液晶顯示管40構(gòu)成的，即有19200個(gè)顯示點(diǎn)或者顯示像素。對(duì)于給定尺寸的取景器來(lái)說(shuō)，這樣的分辨通常是足夠的。
對(duì)于這種類型的系統(tǒng)，顯示管40的每個(gè)像素4 對(duì)應(yīng)于4行和4縱列的光電管21的塊22，因此塊22包括16個(gè)光電管21。如此前所述，連接電路37連接傳感器2和顯示管40。
在圖3和圖4中更詳細(xì)地顯示依照下面詳述的兩種不同的實(shí)施例的連接電路37。
圖3的實(shí)施例示意性并更具體地表示傳感器2、顯示管40和電路37。如此地設(shè)計(jì)后者以便能夠盡可能快速地反應(yīng)。
電路37包括行解碼電路371、尋址電路372、重新組合電路373以及放大器電路374。
在從傳感器2產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，行解碼電路371讓顯示管40依次地并同步地受到控制。因此在它的輸入端INC接收來(lái)自微處理器33(未顯示)的增量信號(hào)。在每個(gè)信號(hào)處，解碼電路371一行接一行地掃描，因此對(duì)取景器4的顯示管40的120行進(jìn)行掃描并且尋址消息至尋址電路372，它控制傳感器2的讀取操作。
尋址電路372尋址讀取信號(hào)至傳感器2。從行解碼電路371接收到的每個(gè)行信號(hào)，同時(shí)地控制4個(gè)連續(xù)行，對(duì)應(yīng)于與顯示管40所具有的列相同數(shù)量的塊22。
重新組合電路373收集與傳感器2的每塊22的四個(gè)列相關(guān)的數(shù)據(jù)。這種功能可以由寄生電容來(lái)保證實(shí)現(xiàn)，諸如那些例如在U.S.專利US5541654中所述的寄生電容。
每個(gè)這些寄生電容具有與一個(gè)塊22的光電管所產(chǎn)生的電荷的總數(shù)相應(yīng)的電荷。這些電荷送給放大器電路374。
另一種方式，也可以限制針對(duì)從每塊22的管21的一個(gè)部分產(chǎn)生的信號(hào)的數(shù)據(jù)。這樣就簡(jiǎn)化了尋址電路372和重新組合電路373。不過(guò)顯示質(zhì)量也就降低了。
如果需要，可以考慮從塊的單個(gè)管產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在這種情況下，行尋址電路372只尋址針對(duì)每四行中一行的控制信號(hào)，而重新組合電路373只考慮從每四列中一列中產(chǎn)生的信號(hào)。
放大器電路374包括與顯示管40所具有的列相同數(shù)量的放大器。每個(gè)這些放大器放大相應(yīng)于一個(gè)塊22的信號(hào)并把它們送至顯示管40的相應(yīng)的列。根據(jù)從重新組合電路373產(chǎn)生的控制信號(hào)，同步地把這些信號(hào)送至顯示管40的一行和傳感器2的一行。
把連接電路37設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)與由傳感器2的管塊22所定義的行相平行并依次地對(duì)顯示管40的行進(jìn)行尋址。當(dāng)尋址到行或者行的塊時(shí)，傳感器2產(chǎn)生與它在一行中所計(jì)數(shù)的塊22的數(shù)量同樣多的模擬信號(hào)。經(jīng)過(guò)放大器電路374的放大器，這些信號(hào)被每個(gè)尋址顯示管40的一個(gè)列。因此，送至顯示管40的每列的信號(hào)具有對(duì)應(yīng)于將要顯示的數(shù)據(jù)的電壓。
在圖4所示的實(shí)施例中，連接電路37使元件的數(shù)量降低，例發(fā)中降低了三極管的數(shù)量。通過(guò)實(shí)現(xiàn)列的多路尋址就可以使之成為可能。類似于圖3的電路，它包括解碼電路371、行尋址電路372、列重新組合電路373以及放大器電路374。
列多路復(fù)用率m等于顯示管的列的數(shù)量的約數(shù)。在犧牲掃描頻率的情況下，這種措施降低了放大器的數(shù)量以及因而連接電路37的表面積。
為了進(jìn)行多路復(fù)用，電路37還包括分別標(biāo)有參數(shù)375和376的第一和第二多路復(fù)用器，每個(gè)具有n個(gè)列解碼器。m.n的乘積等于顯示管40的列的數(shù)量。在圖4的例子中，m等于4而n等于40。
電路375和376的每個(gè)列解碼器是由保證列掃描的增量行INC與微處理器33相連的(未示出)。該增量頻率大于提供給行解碼電路的頻率的幾倍。
更確切地說(shuō)，如下所述保證了對(duì)顯示管40的控制。
行解碼器371從微處理器33接收遞增信號(hào)，該信號(hào)定義顯示管40的120行的連續(xù)激活在給定的時(shí)刻tj，解碼器371激活行j(1≤j≤120)。在時(shí)刻tj+1，解碼器激活行j+1。在時(shí)刻tj與tj+1之間的間隔，行j被激活并且n個(gè)列解碼器的每一個(gè)接收連續(xù)的遞增信號(hào)，該信號(hào)確保由每個(gè)解碼器控制對(duì)m個(gè)列進(jìn)行掃描。
同樣，放大器的數(shù)量可以減少與多路復(fù)用率m相應(yīng)的系數(shù)。用相同的多路復(fù)用系數(shù)也可以改善完成對(duì)顯示管掃描所需的時(shí)間。換句話說(shuō)，是否使用多路復(fù)用的列控制是由一種折衷的方法來(lái)決定的，即一方面要考慮取景器的顯示質(zhì)量而另一方面要考慮電子電路的有效表面。
我們記得在兩個(gè)圖3和4中，按照一種常規(guī)的方式，CLR信號(hào)使數(shù)據(jù)傳輸處理過(guò)程恢復(fù)或者中斷。
如前面所述，取景器4的顯示管40包括比傳感器2的行更少的行。依照本發(fā)明還可以制出設(shè)置有顯示管的一種裝置，該顯示管具有與傳感器2的行和列的數(shù)量相同的行和列。在這種情況下，就不再需要行尋址電路372和列重新組合電路373。
在所述的結(jié)論中，應(yīng)該注意到在整個(gè)取景相位期間，限制微處理器33以尋址遞增信號(hào)。另外，在這種相位期間，不使用模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器31和數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器33，以及存儲(chǔ)器32和36。這樣就足夠節(jié)省電子功率并因此大大地改善這種攝像機(jī)的自動(dòng)化程度。
權(quán)利要求
1．光學(xué)攝像機(jī)包括鏡頭組件(1)，傳感器(2)，包括光電管(21)，每個(gè)光電管定義一個(gè)像素并且是按第一矩陣結(jié)構(gòu)來(lái)排列的；模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)；微處理器(33)；存儲(chǔ)器(32)；電光顯示管(40)，具有按第二矩陣結(jié)構(gòu)排列的點(diǎn)的矩陣；其中傳感器(2)的所述笫一矩陣結(jié)構(gòu)包括多個(gè)行和多個(gè)列，這些行和列的數(shù)量是第二矩陣結(jié)構(gòu)的行和列的數(shù)量的倍數(shù)，所述光電管(21)是按塊(22)來(lái)排列的，每個(gè)塊(22)具有等于所述倍數(shù)的數(shù)量的行和列；其中傳感器(2)的光電管(21)是由所述鏡頭組件(1)所聚焦的一束光束(5)來(lái)激活的，并且每個(gè)光電管(21)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，它是拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)；其中所述微處理器(33)處理從所述轉(zhuǎn)換器(31)產(chǎn)生的信號(hào)并把它們送至存儲(chǔ)器(32)；其特征在于該攝像機(jī)還包括用于連接所述傳感器(2)與顯示管(40)的電連接電路(37)，把該電連接電路(37)設(shè)置成用來(lái)放大從每個(gè)所述塊(22)的至少一個(gè)光電管(21)產(chǎn)生的模擬信號(hào)，從而能夠按模擬形式把它提供至所述顯示管(40)的每個(gè)點(diǎn)(41)。
2．依照權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于合并從每個(gè)所述塊(22)的所有光電管(21)中產(chǎn)生的信號(hào)。
3．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于合并從每個(gè)所述塊(22)的僅僅一部分光電管(21)中產(chǎn)生的信號(hào)。
4．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于處理從每個(gè)所述塊(22)的僅僅一部分的光電管(21)中產(chǎn)生的信號(hào)。
5．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述連接電路(37)至少包括一個(gè)放大電路(374)，該放大電路(374)至少包括用于放大從所述塊(22)產(chǎn)生的信號(hào)的一個(gè)放大器。
6．依據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)包括與所述第二矩陣結(jié)構(gòu)所包含的列的數(shù)量一樣多的數(shù)量的放大器。
7．依據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)包括多個(gè)放大器，該放大器的個(gè)數(shù)是列的數(shù)量的約數(shù)；以及還在于連接電路(37)還包括多路復(fù)用電路(375,376)，每個(gè)具有列解碼電路，該列解碼電路的個(gè)數(shù)等于列的數(shù)量與放大器數(shù)量之間的比率(m)，以確保對(duì)所述顯示管(40)的列的多路復(fù)用控制。
8．依照權(quán)利要求5、6或7的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)是非線性的，并使顯示管(40)的光響應(yīng)適應(yīng)于傳感器(21)的光響應(yīng)。
全文摘要
光學(xué)攝像機(jī)包括:鏡頭組件;傳感器(2),它是根據(jù)光電管的第一矩陣結(jié)構(gòu)來(lái)排列的;模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31);微處理器(33);存儲(chǔ)器(32);以及光電顯示管(40),它是根據(jù)第二矩陣結(jié)構(gòu)來(lái)排列的。每個(gè)光電管產(chǎn)生電信號(hào),它是拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)。轉(zhuǎn)換器(31)把模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),微處理器(33)處理從轉(zhuǎn)換器(31)產(chǎn)生的信號(hào)并把它們存入它的存儲(chǔ)器(32)中。這種攝像機(jī)的特征在于:它還包括用于連接傳感器(2)與顯示管(40)的電連接電路(37),把該電連接電路(37)設(shè)置成用來(lái)放大從傳感器(2)產(chǎn)生的模擬信號(hào),從而能夠按模擬形式把它提供至顯示管(40)。
文檔編號(hào)H04N3/15GK1232344SQ99100890
公開(kāi)日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1999年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月3日
發(fā)明者J·格魯普, R·丁格爾, F·維格特 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司