專利名稱：用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法及攝影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種光圈控制方法及采用該方法的攝影設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種光圈控制方法，其能夠自動(dòng)控制光圈的開合程度，以優(yōu)化進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量，以及一種采用這種光圈控制方法的攝影設(shè)備。
背景技術(shù)：
攝影設(shè)備通過(guò)預(yù)定的信號(hào)處理記錄通過(guò)拍攝對(duì)象的圖像并將其存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中而產(chǎn)生的視頻信號(hào)。由包括在攝影設(shè)備中的圖像拾取設(shè)備來(lái)拍攝對(duì)象的圖像。
為了拍攝具有高清晰度的對(duì)象的圖像，進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量應(yīng)當(dāng)保持在適當(dāng)?shù)乃?。為此，攝影設(shè)備具有用于控制進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量的光圈。
攝影設(shè)備通過(guò)自動(dòng)控制光圈的開合程度來(lái)優(yōu)化進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量。這被稱為自動(dòng)光圈(AI)或自動(dòng)曝光(AE)。具體地說(shuō)，AI是在對(duì)象較暗時(shí)、通過(guò)增加光圈的開口而增加進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量、而在對(duì)象較亮?xí)r、通過(guò)減小光圈的開口而減少進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量的功能。
因此，當(dāng)對(duì)象非常亮?xí)r，將光圈關(guān)閉到最大程度。但是，如果將光圈關(guān)閉到最大程度，則入射光的衍射現(xiàn)象最大化，其導(dǎo)致了實(shí)質(zhì)上惡化了對(duì)象的清晰度的不利影響。
因此，需要一種系統(tǒng)和方法，能夠在對(duì)象非常亮的情況下，防止光圈的最大關(guān)閉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是解決上述和其他問題，并提供一種光圈控制方法，即使對(duì)象非常亮，仍然能夠自動(dòng)地控制光圈的開合程度，以優(yōu)化進(jìn)入圖像拾取設(shè)備的光量，并保持常規(guī)的清晰度水平，以及一種采用這種光圈控制方法的攝影設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種攝影設(shè)備，包括光圈；控制單元，用于根據(jù)拍攝對(duì)象的亮度水平，來(lái)建立光圈的閉合水平，此后將其稱為光圈閉合水平，其中所述控制單元還能夠限制光圈閉合水平比低于光圈的最大閉合水平的預(yù)定閉合水平小；以及光圈操作單元，用于根據(jù)在控制單元中建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈的閉合程度。
優(yōu)選地，如果根據(jù)對(duì)象的亮度水平而建立的光圈閉合水平超過(guò)所述預(yù)定閉合水平，則控制單元重新建立光圈閉合水平，從而使所述預(yù)定閉合水平為重新建立的光圈閉合水平。
優(yōu)選地，如果對(duì)象的亮度水平超過(guò)預(yù)定的亮度水平，則所述控制單元將所述預(yù)定閉合水平建立為光圈閉合水平。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如果攝影設(shè)備處于用于防止光圈被關(guān)閉到最大水平的‘最大光圈閉合限制模式’，則所述控制單元限制光圈閉合水平比所述預(yù)定閉合水平小。
可以將光圈安裝到任意數(shù)量的設(shè)備上，如從由數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、監(jiān)視攝像機(jī)和移動(dòng)終端的攝像機(jī)構(gòu)成的組中所選擇的一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制攝影設(shè)備的光圈的方法，包括以下步驟(a)計(jì)算拍攝對(duì)象的亮度水平；(b)根據(jù)拍攝對(duì)象的亮度水平，建立光圈的閉合水平，此后將其稱為光圈閉合水平，并限制光圈閉合水平比低于光圈的最大閉合水平的預(yù)定閉合水平小；以及(c)根據(jù)所建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈的閉合程度。
優(yōu)選地，如果根據(jù)對(duì)象的亮度水平而建立的光圈閉合水平超過(guò)所述預(yù)定閉合水平，則控制單元重新建立光圈閉合水平，從而使所述預(yù)定閉合水平為重新建立的光圈閉合水平。
優(yōu)選地，如果對(duì)象的亮度水平超過(guò)預(yù)定的亮度水平，則控制單元將所述預(yù)定閉合水平建立為光圈閉合水平。
如果攝影設(shè)備處于用于防止光圈被關(guān)閉到最大水平的‘最大光圈閉合限制模式’，則控制單元限制光圈閉合水平比所述預(yù)定閉合水平小。
攝影設(shè)備可以包括任意數(shù)量的設(shè)備，如從由數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、監(jiān)視攝像機(jī)和移動(dòng)終端的攝像機(jī)構(gòu)成的組中所選擇的一個(gè)。


通過(guò)參照附圖描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，本發(fā)明的上述方面和特征將變得更加清楚，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、能夠控制光圈以提高亮對(duì)象的清晰度的攝影設(shè)備的方框圖；圖2是描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法的流程圖；以及圖3是描述了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的、用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法的流程圖。
在附圖中，相似的參考數(shù)字應(yīng)當(dāng)被理解為指代相似的部件、組件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的特定典型實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。
在以下描述中，即使在不同的附圖中，相同的附圖參考數(shù)字仍用于相同的元件。說(shuō)明書中所定義的事物，如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元件描述等，用于幫助全面地理解本發(fā)明。而且，為了清晰和簡(jiǎn)明，省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的功能或結(jié)構(gòu)。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、能夠控制光圈以提高亮對(duì)象的清晰度的攝影設(shè)備的方框圖。參照?qǐng)D1，攝影設(shè)備包括透鏡110、光圈115、電荷耦合器件(CCD)120、相關(guān)雙采樣電路/自動(dòng)增益控制電路/模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDS/AGC/ADC)125、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)130、記錄和恢復(fù)單元135、對(duì)象亮度計(jì)算單元140、控制單元145、存儲(chǔ)器150和光圈操作單元160。光圈操作單元160具有光圈電動(dòng)機(jī)162和光圈電動(dòng)機(jī)控制器164。
透鏡110將對(duì)象(未示出)的光學(xué)圖像聚焦到CCD 120上。由光圈操作單元160控制光圈115的開合程度，稍后將更為詳細(xì)地描述，并根據(jù)光圈115的開合程度，確定進(jìn)入CCD 120的光量。CCD 120將對(duì)象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出電信號(hào)。還可以配置本發(fā)明的另一實(shí)施例，以包括包含金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的圖像拾取設(shè)備，而不是圖1所示的CCD 120。
CDS/AGC/ADC 125通過(guò)使用相關(guān)雙采樣電路(CDS)從CCD 120的輸出信號(hào)中去除噪聲，通過(guò)使用自動(dòng)增益控制電路(AGC)來(lái)控制增益，將信號(hào)保持在預(yù)定電平，以及通過(guò)使用模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)。DSP 130對(duì)從CDS/AGC/ADC 125輸出的視頻信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理，并將處理后的視頻信號(hào)提供給記錄和恢復(fù)單元135。記錄和恢復(fù)單元135通過(guò)如液晶顯示器(LCD)(未示出)等顯示器恢復(fù)處理后的視頻信號(hào)，或者通過(guò)將處理后的視頻信號(hào)壓縮為預(yù)定格式，將其記錄在記錄介質(zhì)(未示出)中。
DSP 130還向?qū)ο罅炼扔?jì)算單元140提供在信號(hào)處理期間從視頻信號(hào)中分離出來(lái)的亮度Y信號(hào)。對(duì)象亮度計(jì)算單元140根據(jù)由DSP 130提供的亮度信號(hào)，計(jì)算對(duì)象的亮度水平。
控制單元145控制攝影設(shè)備的總體操作。更具體地，控制單元145控制光圈115的開合程度。為了控制光圈115的開合程度，控制單元145根據(jù)對(duì)象亮度計(jì)算單元140中所計(jì)算處的對(duì)象亮度水平來(lái)計(jì)算光圈115的閉合水平，并將計(jì)算出的光圈閉合水平提供給光圈操作單元160。
控制單元145還能夠限制光圈閉合水平小于預(yù)定水平，以防止在對(duì)象非常亮?xí)r惡化對(duì)象清晰度的現(xiàn)象，稍后將詳細(xì)描述。
光圈操作單元160根據(jù)由控制單元145提供的光圈閉合水平來(lái)控制光圈115的閉合程度。具體地，當(dāng)光圈電動(dòng)機(jī)控制器164根據(jù)由控制單元145提供的光圈閉合水平來(lái)操作光圈電動(dòng)機(jī)162時(shí)，根據(jù)光圈電動(dòng)機(jī)162的操作來(lái)控制光圈115的閉合程度。
存儲(chǔ)器150是設(shè)置用于存儲(chǔ)控制單元145操作和/或控制攝影設(shè)備所需的數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。具體地，存儲(chǔ)器150存儲(chǔ)控制單元145控制和/或限制光圈115的閉合程度所需的數(shù)據(jù)。
此后，將參照?qǐng)D2，更為詳細(xì)地描述即使對(duì)象非常亮，仍然能夠自動(dòng)控制圖1所示的攝影設(shè)備的光圈115的閉合水平、從而將對(duì)象的清晰度保持在常規(guī)水平的典型方法。圖2是描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法的流程圖。
在向攝影設(shè)備供電時(shí)，控制單元145建立操作和/或控制攝影設(shè)備所需的數(shù)據(jù)。在步驟S210，控制單元145建立操作和/或控制光圈115所需的‘最大光圈閉合水平’、‘最小光圈閉合水平’和‘限制閉合水平’。具體地，控制單元145建立最大光圈閉合水平和最小光圈閉合水平，然后，根據(jù)預(yù)先建立的最大光圈閉合水平來(lái)設(shè)置限制閉合水平。然后，將最大光圈閉合水平、最小光圈閉合水平和限制閉合水平存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中。
將最大光圈閉合水平存儲(chǔ)為用于使光圈115的閉合水平最大化的控制數(shù)據(jù)，即用于使光圈115閉合到最大程度的控制數(shù)據(jù)。將最小光圈閉合水平存儲(chǔ)為用于使光圈115的閉合水平最小化的控制數(shù)據(jù)，即用于使光圈115打開到最大程度的控制數(shù)據(jù)。限制閉合水平比最大光圈閉合水平低預(yù)定水平，并將其存儲(chǔ)為使光圈115的閉合水平低于最大光圈閉合水平的控制數(shù)據(jù)。
隨后，在步驟S220，如果用戶輸入拍攝命令，則由CCD 120拍攝對(duì)象的圖像。具體地，當(dāng)拍攝圖像時(shí)，CCD 120將對(duì)象的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并輸出。然后，CDS/AGC/ADC 125和DSP 130對(duì)CCD 120的輸出信號(hào)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理，從而獲得視頻信號(hào)。DSP 130還提供亮度信號(hào)，在信號(hào)處理期間，從視頻信號(hào)中分離所述亮度信號(hào)，并將其提供給對(duì)象亮度計(jì)算單元140。
在步驟S230，對(duì)象亮度計(jì)算單元140根據(jù)由DSP 130提供的亮度信號(hào)，計(jì)算對(duì)象的亮度水平，從而獲得對(duì)象亮度水平。然后，對(duì)象亮度計(jì)算單元140將對(duì)象亮度水平提供給控制單元145。
在步驟S240，控制單元145根據(jù)在步驟S230獲得的對(duì)象亮度水平來(lái)建立光圈閉合水平。
隨后，在步驟S250，控制單元145確定攝影設(shè)備是否處于‘最大光圈閉合限制模式’。如果攝影設(shè)備處于‘最大光圈閉合限制模式’，則控制單元145在步驟S260確定在步驟S240建立的光圈閉合水平是否超過(guò)步驟S210所設(shè)置的限制閉合水平。
最大光圈閉合限制模式表示即使在對(duì)象非常亮?xí)r、仍然通過(guò)限制并防止光圈被關(guān)閉到最大程度來(lái)防止對(duì)象清晰度的退化的攝影設(shè)備操作模式。用戶可以有選擇地設(shè)置或取消最大光圈閉合限制模式。
如果在步驟250確定攝影設(shè)備處于最大光圈閉合限制模式且在步驟S260確定光圈閉合水平超過(guò)限制閉合水平，則控制單元145在步驟S270重新建立光圈閉合水平，從而限制閉合水平為重新建立的光圈閉合水平。
如果以限制閉合水平重新建立光圈閉合水平，則并未將光圈115關(guān)閉到最大水平，而是將其關(guān)閉到比最大關(guān)閉水平小的水平。由于未將光圈115關(guān)閉到最大水平，并未使入射光的衍射現(xiàn)象最大化，因此，并未惡化拍攝對(duì)象的清晰度。
但是，如果在步驟250確定攝影設(shè)備未處于最大光圈閉合限制模式，或者如果在步驟S260確定光圈閉合水平未超過(guò)預(yù)定閉合水平，則控制單元145并不執(zhí)行步驟S270的處理。因此，保持在步驟S240中所建立的光圈閉合水平。
隨后，在步驟S280，光圈操作單元160根據(jù)在步驟S240或S270中所建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈115的閉合水平。具體地說(shuō)，當(dāng)光圈電動(dòng)機(jī)控制器164根據(jù)由控制單元145提供的光圈閉合水平來(lái)操作光圈電動(dòng)機(jī)162時(shí)，根據(jù)光圈電動(dòng)機(jī)162的操作來(lái)控制光圈115的閉合水平。
現(xiàn)在，將參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，描述即使對(duì)象非常亮，仍然能夠?qū)?duì)象的清晰度保持在常規(guī)水平的光圈控制方法。圖3是描述了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的、用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法的流程圖。
在步驟S310，控制單元145建立操作和/或控制光圈115所需的‘最大光圈閉合水平’、‘最小光圈閉合水平’、‘限制閉合水平’和‘閾值亮度水平’。
閾值亮度水平是入射光的衍射現(xiàn)象最大化且拍攝對(duì)象的清晰度惡化的亮度水平，當(dāng)根據(jù)對(duì)象的亮度水平來(lái)建立光圈閉合水平時(shí)將可能發(fā)生。可以通過(guò)參考限制閉合水平來(lái)建立閾值亮度水平。
隨后，在步驟S320，如果用戶輸入拍攝命令，則由CCD 120拍攝對(duì)象的圖像。然后，在步驟S330，對(duì)象亮度計(jì)算單元140根據(jù)由DSP 130提供的亮度信號(hào)，計(jì)算對(duì)象的亮度水平。
在步驟S340，控制單元145確定攝影設(shè)備是否處于最大光圈閉合限制模式。如果攝影設(shè)備處于最大光圈閉合限制模式，則控制單元145在步驟S350確定在步驟S330計(jì)算出的對(duì)象亮度水平是否超過(guò)在步驟S310所設(shè)置的閾值亮度水平。
如果在步驟340確定攝影設(shè)備處于最大光圈閉合限制模式且在步驟S350確定對(duì)象亮度水平超過(guò)閾值亮度水平，則控制單元145在步驟S360將限制閉合水平建立為光圈閉合水平。
但是，如果在步驟340確定攝影設(shè)備未處于最大光圈閉合限制模式，或者如果在步驟S350確定對(duì)象亮度水平未超過(guò)閾值亮度水平，則控制單元145在步驟370根據(jù)在步驟S330所計(jì)算出的對(duì)象亮度水平建立光圈閉合水平。
隨后，在步驟S380，光圈操作單元160根據(jù)在步驟S360或S370中所建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈115的閉合水平。
根據(jù)前述內(nèi)容，即使對(duì)象非常亮，光圈控制方法和設(shè)備仍能將對(duì)象的清晰度保持在常規(guī)水平。本發(fā)明的典型實(shí)施例可以應(yīng)用于任何數(shù)量的設(shè)備，如數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、如閉路電視(CCTV)等監(jiān)視攝像機(jī)、安裝在移動(dòng)終端上的攝像機(jī)和其他攝影設(shè)備等。
如上所述，本發(fā)明的典型實(shí)施例能夠防止光圈在對(duì)象非常亮的情況下的最大閉合。由于光圈未閉合到最大程度，即使對(duì)象非常亮，入射光的衍射現(xiàn)象也不是最大。因此，并未惡化拍攝對(duì)象的清晰度。
前述實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)只是示例性的，不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本啟示顯然可以應(yīng)用于其他類型的設(shè)備。而且，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述傾向于示例性的，并未限定權(quán)利要求的范圍，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，多種代替、修改和變化是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種攝影設(shè)備，包括光圈；控制單元，用于根據(jù)拍攝對(duì)象的亮度水平，來(lái)建立光圈閉合水平，其中所述控制單元配置用于限制光圈閉合水平比低于光圈的最大閉合水平的預(yù)定閉合水平小；以及光圈操作單元，用于根據(jù)在控制單元中建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈的閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于所述控制單元還配置用于如果根據(jù)對(duì)象的亮度水平而建立的光圈閉合水平超過(guò)所述預(yù)定閉合水平，則重新建立光圈閉合水平，其中所述控制單元重新建立光圈閉合水平，從而使所述預(yù)定閉合水平為重新建立的光圈閉合水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于所述控制單元還配置用于如果對(duì)象的亮度水平超過(guò)預(yù)定的亮度水平，則將所述預(yù)定閉合水平建立為光圈閉合水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于所述控制單元還配置用于如果攝影設(shè)備處于用于防止光圈被關(guān)閉到最大水平的‘最大光圈閉合限制模式’，則限制光圈閉合水平比所述預(yù)定閉合水平小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于所述光圈配置用于安裝到從由數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、監(jiān)視攝像機(jī)和移動(dòng)終端的攝像機(jī)構(gòu)成的組中所選擇的任意一個(gè)設(shè)備上。
6.一種用于控制攝影設(shè)備的光圈的方法，包括以下步驟計(jì)算拍攝對(duì)象的亮度水平；根據(jù)拍攝對(duì)象的亮度水平，建立光圈閉合水平，并限制光圈閉合水平比低于光圈的最大閉合水平的預(yù)定閉合水平??；以及根據(jù)所建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈的閉合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述建立步驟還包括以下步驟如果根據(jù)對(duì)象的亮度水平而建立的光圈閉合水平超過(guò)所述預(yù)定閉合水平，則重新建立光圈閉合水平，從而使所述預(yù)定閉合水平為重新建立的光圈閉合水平。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述建立步驟還包括以下步驟如果對(duì)象的亮度水平超過(guò)預(yù)定的亮度水平，則將所述預(yù)定閉合水平建立為光圈閉合水平。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述建立步驟還包括以下步驟如果攝影設(shè)備處于用于防止光圈被關(guān)閉到最大水平的‘最大光圈閉合限制模式’，則限制光圈閉合水平比所述預(yù)定閉合水平小。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述攝影設(shè)備是從由數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、監(jiān)視攝像機(jī)和移動(dòng)終端的攝像機(jī)構(gòu)成的組中所選擇的任意一個(gè)設(shè)備。
全文摘要
一種用于提高亮對(duì)象的清晰度的光圈控制方法和設(shè)備，其中所述攝影設(shè)備包括光圈；控制單元，用于根據(jù)拍攝對(duì)象的亮度水平，來(lái)建立光圈閉合水平，其能夠限制光圈閉合水平比低于光圈的最大閉合水平的預(yù)定閉合水平??；以及光圈操作單元，用于根據(jù)在控制單元中建立的光圈閉合水平來(lái)控制光圈的閉合程度。因此，即使拍攝對(duì)象非常亮，仍然能夠防止對(duì)象清晰度的惡化。
文檔編號(hào)G03B7/091GK1721967SQ20051007610
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者權(quán)洙赫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社