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攝像設備、攝像設備的控制方法和預測測光值的方法.pdf

關 鍵 詞:
攝像 設備 控制 方法 預測 測光
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摘要
申請專利號:

CN201110380771.4

申請日:

2011.11.22

公開號:

CN102540632B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效號牌文件類型代碼:1604號牌文件序號:101322511003IPC(主分類):G03B 7/28專利申請號:2011103807714申請日:20111122|||公開
IPC分類號: G03B7/28; G03B19/12; H04N5/232 主分類號: G03B7/28
申請人: 佳能株式會社
發明人: 谷口英則
地址: 日本東京都大田區下丸子3丁目30番2號
優先權: 2010.11.22 JP 2010-260366
專利代理機構: 北京魏啟學律師事務所 11398 代理人: 魏啟學
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110380771.4

授權公告號:

102540632B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.09.05|||2012.07.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種攝像設備、攝像設備的控制方法和預測測光值的方法。該攝像設備包括:測光單元,用于對被攝體進行測光,并且輸出測光值;獲得單元,用于在預定時間段期間從所述測光單元獲得多個測光值;以及計算單元,用于基于所述獲得單元所獲得的多個測光值,進行預測計算以預測所述被攝體的亮度。

權利要求書

1.一種攝像設備,包括:
測光單元,用于對被攝體進行測光,并且輸出測光值;
獲得單元,用于在預定時間段期間從所述測光單元獲得多
個測光值;以及
計算單元,用于基于所述獲得單元所獲得的多個測光值,
進行預測計算以預測所述被攝體的亮度。
2.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,在對所
述測光單元進行復位操作之后過去了預定時間之前,所述獲得
單元從所述測光單元獲得所述多個測光值。
3.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,在從所
述測光單元輸出的測光值不穩定的時間段期間,所述獲得單元
從所述測光單元獲得所述多個測光值。
4.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,在從所
述測光單元輸出的測光值不表示所述被攝體的亮度的時間段期
間,所述獲得單元從所述測光單元獲得所述多個測光值。
5.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,
所述獲得單元在所述預定時間段期間的第一時刻獲得第一
測光值,并且在所述預定時間段期間的在所述第一時刻之后的
第二時刻獲得第二測光值,以及
所述計算單元根據所述第一測光值和所述第二測光值之間
的差,判斷是否進行所述預測計算。
6.根據權利要求5所述的攝像設備,其特征在于,如果所
述第二測光值大于或等于所述第一測光值,則所述計算單元不
進行所述預測計算。
7.根據權利要求5所述的攝像設備,其特征在于,如果所
述第一測光值比所述第二測光值大預定值以上,則所述獲得單
元在所述預定時間段期間的在所述第二時刻之后的第三時刻獲
得第三測光值,以及
當從所述測光單元獲得了所述第三測光值時,所述計算單
元基于所述第二測光值和所述第三測光值進行所述預測計算。
8.根據權利要求5所述的攝像設備,其特征在于,如果不
進行所述預測計算,則所述計算單元計算所述第一測光值和所
述第二測光值的平均值。
9.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,所述計
算單元進行所述預測計算以預測與所述被攝體的亮度相對應的
測光值。
10.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,所述計
算單元在進行連拍中的第一個拍攝之前,不進行所述預測計算。
11.根據權利要求1所述的攝像設備,其特征在于,所述計
算單元基于所述測光單元對所述被攝體的亮度的響應,進行所
述預測計算。
12.一種用于控制攝像設備的方法,所述攝像設備包括測
光單元,所述測光單元用于對被攝體進行測光并且輸出測光值,
所述方法包括以下步驟:
獲得步驟,用于在預定時間段期間從所述測光單元獲得多
個測光值;以及
基于在所述獲得步驟中獲得的多個測光值,進行預測計算
以預測所述被攝體的亮度。
13.一種攝像設備,包括:
測光單元,其具有用于根據來自被攝體的入射光生成電荷
的光電轉換區域以及用于將所述光電轉換區域復位成預定電壓
的復位單元,所述測光單元用于將在所述光電轉換區域中生成
的電荷轉換成測光值并且輸出所述測光值;
控制單元,用于使用所述復位單元復位所述光電轉換區域,
并且在復位之后,以預定定時多次從所述測光單元獲得測光值;
以及
預測單元,用于基于所獲得的測光值的變化和在復位所述
光電轉換區域之后的所述測光單元的轉換特性來預測所述被攝
體的亮度,
其中,所述測光單元的所述轉換特性表示所述被攝體的亮
度和在復位之后隨著時間變化的測光值之間的關系。
14.一種用于使用測光單元預測測光值的方法,所述測光
單元具有用于根據來自被攝體的入射光生成電荷的光電轉換區
域以及用于將所述光電轉換區域復位成預定電壓的復位單元,
所述測光單元用于將在所述光電轉換區域中生成的電荷轉換成
測光值并且輸出所述測光值,所述方法包括以下步驟:
復位步驟,用于使用所述復位單元復位所述光電轉換區域;
獲得步驟,用于在所述復位步驟之后,以預定定時多次從
所述測光單元獲得測光值;以及
基于在所述獲得步驟中獲得的測光值的變化和在復位所述
光電轉換區域之后的所述測光單元的轉換特性來預測所述被攝
體的亮度,
其中,所述測光單元的所述轉換特性表示所述被攝體的亮
度和在復位之后隨著時間變化的測光值之間的關系。

說明書

攝像設備、攝像設備的控制方法和預測測光值的方法

技術領域

本發明涉及一種攝像設備、該攝像設備的控制方法和預測
測光值的方法。本發明尤其涉及一種減少了在低亮度時測光所
需的時間的用于預測測光值的攝像設備和方法。

背景技術

對于諸如單鏡頭反光照相機等的攝像設備,廣泛使用測光
傳感器,其中,測光傳感器使用二極管等的LOG(對數)特性來
感測光電二極管的光電流,從而以寬動態范圍測量被攝體的亮
度。

在利用LOG特性的測光電路中,當接通電源電壓時,在接
收到從被攝體反射的光之后,需要很長時間(穩定狀態等待時間)
來獲得精確的測光輸出,尤其是在光電流非常小的低亮度的情
況下。另外,在拍攝期間使鏡退避以遮擋至光電二極管的光的
系統(尤其單鏡頭反光照相機)中,測光性能由于低亮度時的光
響應而下降,這導致非常大的問題,諸如釋放時間滯后增大和
連拍速度下降等。

而且,近年來,攝像裝置的靈敏度的增強和圖像處理的復
雜化已導致出現具有數萬ISO的高靈敏度的數字照相機。這些
照相機需要具有在低亮度時的更高測光性能的測光電路。

為了解決這一問題,例如,日本特開2005-077938說明了一
種技術,該技術在無光接收期間使預電流流動以對光電二極管
和對數壓縮二極管的寄生電容充電,從而改善測光電路的響應。
另外,例如,日本特開2008-309732說明了一種技術,該技術在
無光接收期間利用發光裝置的光預照射光電二極管以生成光電
流來對光電二極管和對數壓縮二極管的寄生電容預充電,從而
改善測光電路的響應。

然而,在日本特開2005-077938所述的技術中,預電流和光
電流之間的差導致誤差,因此,為了補償該誤差,需要補償電
路,從而不利性地增大了電路大小。

另外,在日本特開2008-309732所述的技術中,通過預照射
所生成的光電流和測光期間的光電流之間的差導致誤差。此外,
需要用于預照射的發光裝置,這不利性地增大了成本和安裝面
積等。

發明內容

考慮到上述情況做出本發明,并且本發明減少了在低亮度
時測光所需的時間。

根據本發明,提供一種攝像設備,包括:測光單元,用于
對被攝體進行測光,并且輸出測光值;獲得單元,用于在預定
時間段期間從所述測光單元獲得多個測光值;以及計算單元,
用于基于所述獲得單元所獲得的多個測光值,進行預測計算以
預測所述被攝體的亮度。

根據本發明,提供一種用于控制攝像設備的方法,所述攝
像設備包括測光單元,所述測光單元用于對被攝體進行測光并
且輸出測光值,所述方法包括以下步驟:獲得步驟,用于在預
定時間段期間從所述測光單元獲得多個測光值;以及基于在所
述獲得步驟中獲得的多個測光值,進行預測計算以預測所述被
攝體的亮度。

此外,根據本發明,提供一種攝像設備,包括:測光單元,
其具有用于根據來自被攝體的入射光生成電荷的光電轉換區域
以及用于將所述光電轉換區域復位成預定電壓的復位單元,所
述測光單元用于將在所述光電轉換區域中生成的電荷轉換成測
光值并且輸出所述測光值;控制單元,用于使用所述復位單元
復位所述光電轉換區域,并且在復位之后,以預定定時多次從
所述測光單元獲得測光值;以及預測單元,用于基于所獲得的
測光值的變化和在復位所述光電轉換區域之后的所述測光單元
的轉換特性來預測所述被攝體的亮度,其中,所述測光單元的
所述轉換特性表示所述被攝體的亮度和在復位之后隨著時間變
化的測光值之間的關系。

此外,根據本發明,提供一種用于使用測光單元預測測光
值的方法,所述測光單元具有用于根據來自被攝體的入射光生
成電荷的光電轉換區域以及用于將所述光電轉換區域復位成預
定電壓的復位單元,所述測光單元用于將在所述光電轉換區域
中生成的電荷轉換成測光值并且輸出所述測光值,所述方法包
括以下步驟:復位步驟,用于使用所述復位單元復位所述光電
轉換區域;獲得步驟,用于在所述復位步驟之后,以預定定時
多次從所述測光單元獲得測光值;以及基于在所述獲得步驟中
獲得的測光值的變化和在復位所述光電轉換區域之后的所述測
光單元的轉換特性來預測所述被攝體的亮度,其中,所述測光
單元的所述轉換特性表示所述被攝體的亮度和在復位之后隨著
時間變化的測光值之間的關系。

通過以下(參考附圖)對典型實施例的說明,本發明的其它
特征將顯而易見。

附圖說明

包含在說明書中并構成說明書的一部分的附圖,示出本發
明的實施例,并與說明書一起用來解釋本發明的原理。

圖1是示意性示出根據實施例的單鏡頭反光型數字照相機
系統的結構的框圖;

圖2是示出測光電路的示例性電路圖;

圖3A和3B是示意性示出測光電路對不同亮度的響應的圖;

圖4是示出從測光電路所輸出的測光值之間的差與測量誤
差之間的關系的圖;

圖5是示出根據實施例的拍攝序列的流程圖;

圖6是示出預測光(pre-photometry)操作的流程圖;以及

圖7A和7B是示出測光操作的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖詳細說明本發明的典型實施例。

圖1是示意性示出根據本發明實施例的單鏡頭反光型數字
照相機系統的結構的框圖。如圖1所示,在本實施例的數字照相
機系統中,經由鏡頭座(未示出)將拍攝鏡頭單元200可拆卸地裝
配至照相機機體100。座部具有電連接點組210。連接點組210
具有用于在照相機機體100和拍攝鏡頭單元200之間傳送控制信
號、狀態信號和數據信號等的功能、以及用于提供具有不同電
壓的電流的功能。連接點組210還具有用于在將拍攝鏡頭單元
200連接到照相機機體100時向系統控制器120發送信號的功能。
結果,照相機機體100可以與拍攝鏡頭單元200通信,以驅動拍
攝鏡頭單元200中的拍攝透鏡201和光圈202。除電通信以外,連
接點組210還可以經由光通信和音頻通信等來傳送信號。盡管為
了簡化附圖,圖1示出拍攝透鏡201為單個透鏡,但是眾所周知,
拍攝透鏡201實際上包括許多透鏡。

通過拍攝透鏡201和光圈202將來自被攝體(未示出)的光線
引導至可以在箭頭所示的方向上驅動的快速回位鏡102。快速回
位鏡102在其中央部分具有半透半反鏡。當快速回位鏡102處于
下位置時,光線中的一部分透過快速回位鏡102。通過設置在快
速回位鏡102后方的副鏡103向下反射透過的光線。

附圖標記104表示眾所周知的包括設置在成像面附近的場
透鏡、反射鏡、二次成像透鏡、光圈、以及包括多個CCD的線
傳感器等(未示出)的相差法AF傳感器單元。焦點檢測電路105
基于來自系統控制器120的控制信號控制AF傳感器單元104,以
使用眾所周知的像差方法來進行焦點檢測。

另一方面,從快速回位鏡102反射的光線透過五棱鏡101和
目鏡106到達拍攝者的眼。

測光電路107包括被設置在目鏡106附近的、用于測量被攝
體的亮度的測光傳感器。將測光傳感器的輸出從測光電路107
提供給系統控制器120。

當快速回位鏡102處于上位置時,折疊副鏡103并從光路退
避。通過拍攝透鏡201和光圈202入射的光線經由焦平面快門
108(機械快門)和濾波器109到達圖像傳感器112。圖像傳感器
112的例子包括CCD圖像傳感器、MOS圖像傳感器、CdS-Se接
觸型圖像傳感器、a-Si(非晶硅)接觸型圖像傳感器和雙極接觸型
圖像傳感器等。可以應用這些圖像傳感器中的任一個。

濾波器109具有兩個功能。一個功能是截止紅外光,并且僅
將可見光引導至圖像傳感器112。另一功能是用作光學低通濾波
器。焦平面快門108具有前簾幕和后簾幕,并且控制透過拍攝透
鏡201和光圈202的光線的透過和遮擋。

本實施例的照相機機體100還包括系統控制器120,系統控
制器120包括用于控制整個數字照相機系統、并適當控制下述各
單元的操作的CPU。

鏡頭控制電路204和光圈控制電路206經由鏡頭控制微型計
算機207與系統控制器120連接。鏡頭控制電路204控制用于在光
軸方向上移動拍攝透鏡201以進行調焦的透鏡驅動機構203。光
圈控制電路206控制用于驅動光圈202的光圈驅動機構205。鏡頭
控制微型計算機207具有例如用于存儲與焦距、開放光圈值和分
配各鏡頭的鏡頭ID等有關的鏡頭特有信息、以及從系統控制器
120所接收到的信息的鏡頭存儲器裝置。系統控制器120使用鏡
頭控制微型計算機207控制透鏡驅動機構203來在圖像傳感器
112上形成被攝體的圖像。系統控制器120還基于所設置的Av值
控制用于驅動光圈202的光圈驅動機構205,并且將基于所設置
的Tv值的控制信號輸出給快門控制電路111,從而控制曝光。
快門控制電路111基于Tv值控制焦平面快門108的前簾幕和后
簾幕的行進。

另外,控制快速回位鏡102向上位置和下位置的驅動以及焦
平面快門108的快門充電的快門充電/鏡驅動機構110與系統控
制器120連接。使用彈簧作為用于焦平面快門108的前簾幕和后
簾幕的驅動源。在快門行進之后,為了下一操作需要向彈簧充
電。快門充電/鏡驅動機構110控制彈簧的充電。快門充電/鏡驅
動機構110向上位置和下位置移動快速回位鏡102。

另外,EEPROM?122與系統控制器120連接。EEPROM?122
存儲為了控制照相機機體100而需要調整的參數、用于識別各個
數字照相機的照相機ID信息、以及使用基準鏡頭調整后的AF
校正數據和自動曝光校正值等。

另外,圖像數據控制器115與系統控制器120連接。圖像數
據控制器115包括數字信號處理器(DSP),并且例如,基于來自
系統控制器120的命令,控制圖像傳感器112并校正和處理從圖
像傳感器112所輸入的圖像數據。圖像數據的校正和處理包括自
動白平衡。可以基于來自系統控制器120的命令改變校正的量。

而且,圖像數據控制器115可以將圖像信號分成區域,對
Bayer陣列的像素組(R、G、G、B)中各區域中的圖像信號進行
積分,并且將作為結果的值提供給系統控制器120,系統控制器
120可以評價積分信號,從而可以實現測光。

時序脈沖生成電路114、A/D轉換器113、DRAM?121、D/A
轉換器116和圖像壓縮電路119與圖像數據控制器115連接。時序
脈沖生成電路114輸出在驅動圖像傳感器112時所需的脈沖信
號。A/D轉換器113和圖像傳感器112接收由時序脈沖生成電路
114所生成的時序脈沖。A/D轉換器113將與從圖像傳感器112輸
出的被攝體圖像相對應的模擬信號轉換成數字信號(圖像數
據)。DRAM?121臨時存儲利用A/D轉換器113進行的轉換所獲得
的圖像數據、以及處理之前或被轉換成預定格式之前的圖像數
據。

圖像壓縮電路119壓縮或轉換(例如,JPEG)存儲在DRAM
121中的圖像數據。記錄介質401與圖像壓縮電路119連接。將由
圖像壓縮電路119轉換后的圖像數據存儲在記錄介質401中。記
錄介質401的例子包括但不局限于硬盤、閃速存儲器、微型DAT、
磁光盤、光盤(例如,CD-R、CD-WR等)、以及相變光盤(例如
DVD等)等。

另外,圖像顯示電路118經由編碼器電路117與D/A轉換器
116連接。圖像顯示電路118顯示通過圖像傳感器112所拍攝的圖
像數據,并且典型地包括彩色液晶顯示器裝置。圖像數據控制
器115控制D/A轉換器116,以使得將存儲在DRAM?121中的圖像
數據轉換成模擬信號,并且將模擬信號輸出給編碼器電路117。
編碼器電路117將D/A轉換器116的輸出轉換成在驅動圖像顯示
電路118時所需的視頻信號(例如NTSC信號)。

圖像數據控制器115使校正后的圖像數據通過具有預定頻
率特性的濾波器,對作為結果的圖像數據進行預定伽馬處理,
評價作為結果的圖像信號的預定方向上的對比度,并且將評價
結果提供給系統控制器120。系統控制器120與鏡頭控制電路204
通信來調節焦點位置,以使得對比度評價值高于預定水平,從
而使得可以進行基于對比度的焦點調節。

另外,操作顯示電路123在外部液晶顯示器裝置124或內部
液晶顯示器裝置125上顯示與照相機機體100的操作模式有關的
信息和曝光信息(快門速度、光圈值等)等,并且操作顯示電路
123與系統控制器120連接。另外,用來設置數字照相機系統進
行用戶想要的操作的模式的拍攝模式選擇按鈕130、主電子撥盤
131和確定開關(SW)132與系統控制器120連接。另外,用于從
AF傳感器單元104所具有的多個焦點檢測位置中選擇要使用的
一個焦點檢測位置的距離測量點選擇按鈕133、AF模式選擇按
鈕134和測光模式選擇按鈕135與系統控制器120連接。另外,用
于開始諸如測光和焦點調節等的拍攝準備操作的釋放開關
1(SW1)(136)、用于開始拍攝操作的釋放開關2(SW2)(137)和取
景器模式選擇開關(SW)138與系統控制器120連接。

取景器模式選擇開關(SW)138在光學取景器模式和實時預
覽顯示模式之間切換取景器模式,其中,在光學取景器模式下,
可以經由目鏡106觀察被攝體,在實時預覽顯示模式下,將來自
圖像傳感器112的圖像信號順次顯示在圖像顯示電路118上。此
外,通信接口電路126在系統控制器120的控制下,與外部裝置
進行接口通信。

而且,可以經由鏡頭座(未示出)將電子閃光裝置300可拆卸
地裝配至照相機機體100。座部具有電連接點組310。連接點組
310用于在照相機機體100和電子閃光裝置300之間傳送控制信
號、狀態信號和數據信號等。連接點組310還具有控制發光的定
時的X端子(發光端子)。電子閃光裝置300還具有在與照相機機
體100連接時向系統控制器120發送信號的功能。結果,照相機
機體100與電子閃光裝置300通信來控制電子閃光裝置300的發
光。除電通信以外,連接點組310還可以經由光通信或音頻通信
等來傳送信號。

電子閃光裝置300包括氙(Xe)燈301、反射器302、包括控制
Xe燈301的發光的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)等的發光控制電
路303、充電電路304、電源305和電子閃光控制微型計算機306。
充電電路304生成要向Xe燈301供應的約300V的電壓。電源305
是例如向充電電路304供電的電池。電子閃光控制微型計算機
306控制電子閃光裝置300的發光和充電等,并且與照相機機體
100中的系統控制器120通信。

圖2是示出圖1的測光電路107的詳細結構的示例性電路圖。
在圖2中,附圖標記Q1表示具有根據入射光生成電荷的光電轉
換區域的NPN光電晶體管。附圖標記MP1表示用于固定光電晶
體管Q1的基極電位的PMOS。附圖標記I表示作為用于
PMOS(MP1)的負荷的電流源。附圖標記MP2表示向MP1的漏極
反饋PMOS(MP1)的柵極電位的PMOS。附圖標記MP3表示用于
進行復位操作以向光電晶體管Q1中強制注入載流子的PMOS。
附圖標記256表示用于以對數的方式壓縮光電晶體管Q1的發射
極電流的對數壓縮電路。

注意,測光電路107的結構不局限于圖2的結構,并且可以
是能夠復位光電晶體管的基極電位(光電轉換區域)的任何電路
結構。例如,在測光電路107中,可以使用日本特開2000-77644、
2010-45293和2010-45294等所述的電路作為能夠復位光電晶體
管的基極電位的電路結構。

恒定電流流過的PMOS(MP1)的柵極電壓與電壓VCC具有
恒定電位差Vth,因此,不管入射光電晶體管Q1的光的強度如
何,光電晶體管Q1的基極電位也是恒定的。另外,使用
PMOS(MP2)形成反饋環以進一步穩定光電晶體管Q1的基極電
位。結果,無需對大的基極電容Vcb充電或放電。因此,基于
小于集電極電容的發射極電容Veb和PMOS(MP2)的漏極電容、
以及光電流,確定圖2的測光電路的響應。因此,在響應的影響
開始顯現的低亮度時,測光值高于實際亮度。如果基于高于實
際亮度的測光值進行曝光控制,則拍攝曝光不足的圖像。

圖3A和3B是示意性示出測光電路對不同亮度的響應(轉換
特性)的圖。圖3A示出被攝體的亮度和在復位操作之后圖2的測
光電路107的輸出變得穩定所需的時間(穩定狀態等待時間)之
間的關系。基于上述發射極電容Veb和PMOS(MP2)的漏極電容
與光電流之間的關系,確定該關系。通過圖3A可知,在與亮度
相對應的EV值為0的點附近,穩定狀態等待時間開始增大至對
照相機的操作序列有影響的水平。隨著EV值從0開始減小(變
暗),等待狀態等待時間呈指數增大。

圖3B是示出測光電路107的輸出如何隨著時間過去而接近
穩定狀態的圖。垂直軸表示測光電路107的輸出的A/D轉換的結
果,并且水平軸表示從復位操作開始過去的時間。在圖3B的例
子中,在10、20、50、150和250ms之后讀出測光電路107的輸
出(測光輸出),并且繪制作為結果的值。在不同的亮度獲得不
同的圖,示出在EV值為2、0、-2和-4時測光電路107的輸出的變
化。通過圖3B可知,從復位操作起直到達到穩定輸出為止的測
光電路107的輸出的圖根據EV值而改變。如果EV值相同,則圖
中大體沒有變化。因此,通過在達到穩定狀態之前的時間段期
間多次進行讀取操作,可以預測穩定狀態測光輸出。

圖4是用于說明預測算法的圖。將參考圖4說明預測操作。
在圖4中,垂直軸表示在復位操作之后10ms所讀出的測光輸出
和在達到穩定狀態時的測光輸出之間的差,即在復位操作之后
10ms讀出測光輸出時在各EV值處所發生的測量誤差。水平軸
表示在各EV值處,在復位操作之后10ms所讀出的測光輸出和
在復位操作之后20ms所讀出的測光輸出之間的差(差分測光
值)。

在圖4中,基于測光輸出計算實線。隨著亮度降低(變暗)(EV
值減小),測量誤差和差分測光值兩者均增大,即相互相關。使
用三次預測函數來使得圖4中的虛線與實線圖擬合。如圖4所示,
在約2~-4的EV值范圍內,虛線與實線良好一致,因此,可見
可以通過預測來進行測光。還可見,在EV值小于-4的亮度時,
預測精度逐漸下降。在EV值為-6的非常低的亮度時,在進行復
位操作以向光電晶體管Q1的基極注入載流子之后等待穩定狀
態的初始狀態下,作為光電晶體管Q1的發射極電流成分,注入
的載流子占最主要的部分。因此,難以獲得充分的預測精度。
為了提高精度,可以進行附加讀取操作,并且可以使用具有不
同階次或系數的預測函數來進行預測。考慮照相機可接受的釋
放時間滯后、拍攝模式(連拍、單拍等)或者裝配的照相機的連
拍速度等,可以將用于預測的讀取操作的次數設置成很均衡的
值。在一些照相機中,例如,可以改變用于預測讀取操作的穩
定狀態等待時間。

圖5是示出本實施例中的拍攝序列的流程圖。最初,當接通
數字照相機系統的電源時,在步驟S501,進行在接通數字照相
機系統的電源之后立即進行的啟動處理,包括初始化CPU的存
儲器等。將不詳細說明啟動處理。在步驟S502,不管是否操作
了釋放按鈕,都進行預AF操作。預AF操作是已知技術,因此這
里不進行說明。類似地,在步驟S503,進行預測光操作。下面
將詳細說明在步驟S503所進行的預測光操作。通過曝光顯示等
反映預測光的結果。

在步驟S504,檢查釋放開關1(SW1)(136)的狀態,其中,在
將釋放按鈕按壓至第一行程時,接通釋放開關1(SW1)。如果
SW1為斷開,則控制返回到步驟S502;并且如果SW1為接通,
則控制進入步驟S505。在步驟S505,操作焦點檢測電路105以
進行檢測拍攝透鏡201的焦點狀態的AF操作。AF操作是已知技
術,并且這里不進行說明。在步驟S506,使用測光電路107來
進行測光操作。下面將詳細說明在此所進行的測光操作。在步
驟S507,基于步驟S505中的焦點狀態的檢測結果,將拍攝透鏡
201驅動至聚焦位置,并且控制進入步驟S508。

在步驟S508,檢查釋放開關2(SW2)(137)的狀態,其中,在
將釋放按鈕按壓至第二行程時,接通釋放開關SW2。如果SW2
為斷開,則控制返回到步驟S508,在步驟S508,繼續檢查釋放
開關2(SW2)。如果SW2為接通,則控制進入步驟S509,在步驟
S509,基于根據步驟S506的測光結果所計算出的光圈值,操作
光圈控制電路206以使光圈驅動機構205控制光圈202。與該控制
并行地,將快速回位鏡102從拍攝準備位置(下位置)移動至拍攝
位置(上位置)。此后,以基于測光結果所計算出的快門速度進
行曝光操作。在曝光之后,使光圈202和快速回位鏡102返回至
拍攝準備位置,從而完成曝光操作。

接著在步驟S510,檢查拍攝模式。如果將拍攝模式設置為
連拍模式,則控制進入步驟S505。否則,控制返回到步驟S502。
大體說明了照相機拍攝序列。注意,接通電源之后的操作和其
它切換等與本發明沒有直接關系,并且不進行說明。

圖6是詳細示出圖5的步驟S503中所進行的預測光操作的
流程圖。下面將參考圖6詳細說明預測光操作。當開始預測光操
作時,在步驟S601,啟動測光電路107以進行復位操作。在這
種情況下,接通PMOS(MP3),以使得向光電晶體管Q1的基極強
制注入載流子。在步驟S602,在時間段T0內等待測光的穩定狀
態,并且測光電路107等待,直到光電晶體管Q1的發射極電容
和PMOS(MP2)的漏極電容穩定在與入射光相對應的水平為止。
可以向預測光分配一定長度的時間段,這不會導致問題,因為
對于預測光沒有操作釋放按鈕。因此,例如,將預測光時間設
置為約200ms。如圖3B所示,在穩定狀態等待時間T0之后,即
使在EV值低至-4時,也可以正確地進行測光。在步驟S603,讀
出測光電路107的輸出,并且將其作為測光值AE0存儲在存儲器
中。在步驟S604,根據測光值AE0計算亮度值BV,另外,基于
照相機設置計算APEX值Tv和Av,并且結束預測光。

如果可以向預測光分配一定長度的時間段,則可以將穩定
狀態等待時間設置得長。然而,對于專業使用的照相機,主要
優先在接通電源之后快速啟動并且拍攝準備就緒。在專業使用
的照相機中,在進行預測光時,可以通過下面參考圖7A和7B
所述的預測操作(步驟S706~S720)來預測測光值。

圖7A和7B是用于詳細說明圖5的步驟S506所進行的測光操
作的流程圖。下面將參考圖7A和7B詳細說明測光操作。當作為
子例程的測光操作開始時,在步驟S701,判斷是否將拍攝模式
設置成了連拍模式。如果拍攝模式未被設置為連拍模式,則控
制進入步驟S704,并且如果拍攝模式被設置成連拍模式,則控
制進入步驟S702。

在步驟S702,判斷當前拍攝是否是連拍中的第一個拍攝。
如果當前拍攝是第一個拍攝,則控制進入步驟S704,并且如果
當前拍攝是第二個或更后的拍攝,則控制進入步驟S703。在步
驟S703,判斷連拍中的前一拍攝的亮度值是否大于或等于預定
亮度值BV0。如果前一亮度值在亮度值BV0以上,則控制進入
步驟S704,并且如果前一亮度值小于亮度值BV0,則控制進入
步驟S706。因為以下原因進行步驟S703的判斷。當第一個曝光
操作導致快速回位鏡退避至拍攝位置,從而使得否則將入射測
光電路107的光被遮擋時,光電晶體管Q1的基極在光被遮擋的
期間從存在接收光的穩定狀態變換成沒有接收光的穩定狀態。
如果前一亮度值小于預定亮度值BV0,則從變換后的狀態(沒有
接收光的穩定狀態)開始所測量的穩定狀態等待時間長,因此,
需要進行預測操作。通過圖3A可知,變換成沒有接收光的穩定
狀態需要長的時間。因此,如果由于前一拍攝中的亮度值、即
前一亮度值在預定亮度值BV0以上,因而快門速度高并且無光
接收時期短,則不進行預測,從而減少了進行預測操作的場景。
結果,如下所述,可以增加測光時間短的場景。注意,以上假
定:如果前一亮度值大于或等于預定亮度值BV0,則不進行預
測操作。可選地,如果前一快門速度低于預定快門速度,則可
以不進行預測操作。

在步驟S704,不進行預測操作,并且在時間段T1內等待測
光的穩定狀態。由于測光電路107因預測光操作而處于穩定狀
態,所以測光穩定狀態等待時間可以短至約5ms。類似地,當
前一亮度值大于或等于預定亮度值BV0時,與穩定狀態的差小,
即大體滿足穩定狀態,測光穩定狀態等待時間可以短至約5ms。
在步驟S705,從測光電路107讀出測光值,并且將其作為AE1
存儲在存儲器中。在步驟S714,進行與步驟S604相同的曝光計
算。

另一方面,如果在步驟S703判斷為前一亮度值小于亮度值
BV0,則在步驟S706進行復位操作。在步驟S707,在復位操作
之后,在時間段T2內等待測光的穩定狀態。將穩定狀態等待時
間T2設置成下面的值(例如10ms):利用該時間,使注入的載流
子以預定程度放電,以增大由于入射光而發生的光電流與光電
晶體管Q1的發射極電流的比。在步驟S708,從測光電路107讀
出測光值并且將其作為AE2存儲在存儲器中。在步驟S709,在
時間段T3內再次等待測光的穩定狀態。將這種情況下的穩定狀
態等待時間設置成下面的值(例如,約10ms):利用該時間,獲
得預測所需的斜率。在步驟S710,從測光電路107讀出測光值
并且將其作為AE3存儲在存儲器中。在步驟S711,計算AE2和
AE3之間的差并且將其作為ΔAE存儲在存儲器中。在步驟S712,
基于ΔAE的值,進行下面所述的三個處理中的一個。

首先,如果0<ΔAE<β,則控制進入步驟S713,在步驟S713,
進行預測計算1以計算測光值。在預測計算1中,例如,使用下
面的三次函數進行擬合來預測測光值AE。

AE=AE2-a×ΔAE3+b×ΔAE2+c×ΔAE+d??(1)

在步驟S?714,基于該結果,進行曝光計算,并且結束該子
例程。在進行預測計算1時,在約30~50ms的時間段期間,即
使EV值低至-4(圖4)時,也可以滿意地進行測光。如果不進行預
測,則需要約200ms的穩定狀態等待時間。因此,預測操作可
以極大地減少測光所需的時間。

如果ΔAE≥β,則認為當前場景是如圖4所示、注入的載流
子的影響使得難以利用函數(1)進行預測的低亮度場景。因此,
控制進入步驟S717,在步驟S717,在時間段T4內進一步等待測
光的穩定狀態。在步驟S718,獲得測光值AE4。時間段T4與T3
類似,即約10ms。在步驟S719,計算AE3和AE4之間的差,并
且將其作為ΔAE存儲在存儲器中。在步驟S720,進行預測計算2。
在預測計算2中,例如,使用下面的三次函數進行擬合來預測測
光值AE。

AE=AE3-A×ΔAE3+B×ΔAE2+C×ΔAE+D????(2)

在步驟S714,基于該結果,進行曝光計算,并且結束該子
例程。預測計算2需要比預測計算1的時間段長20~30ms的時間
段。不管如何,與在不進行預測時所需的約200ms的穩定狀態
等待時間相比,可以極大地減少測光所需的時間。

如果ΔAE≤0,控制進入步驟S715。如果在步驟S715,ΔAE
的值落在-γ<ΔAE≤0的范圍內,則控制進入步驟S716。如果
ΔAE在0附近,則存在大量的入射光,并且測光電路107在預測
操作期間充分穩定。因此,基于測光輸出的變化或照相機的曝
光的可接受值,將γ的值設置成例如約1/8~1/3的值。在步驟
S716,計算AE2和AE3的平均值。在步驟S714,基于該平均值,
進行曝光計算,并且結束該子例程。如果ΔAE≤-γ,則認為場
景改變并且被攝體的亮度改變成更高值,因此,控制返回到步
驟S701,在步驟S701,再次進行測光。

如上所述,根據本實施例,可以基于在測光電路107的光電
轉換區域的復位之后、隨著時間的過去的、針對被攝體的轉換
成測光值的測光電路107的轉換特性,來預測測光值。具體地,
在預定時間段期間從測光電路107獲得多個測光值,并且基于所
獲得的測光值,可以預測被攝體的亮度,從而可以改善低亮度
時測光電路的響應。本實施例中的預定時間段是在對測光電路
107進行復位操作時和在剛剛過去預定時間時之間的時間段,換
句話說,從測光電路107輸出的測光值不穩定的時間段、或者從
測光電路107輸出的測光值與被攝體的亮度不對應的時間段。

可以基于被攝體的亮度或者數字照相機系統的操作狀態,
判斷是否需要預測測光值。如果僅在需要才進行預測,則可以
進行適于該狀況的測光。

注意,通過預測計算來獲得與被攝體的亮度相對應的測光
值AE。與被攝體的亮度相對應的測光值等于被攝體的亮度,并
且對與被攝體的亮度相對應的測光值的預測是用于預測被攝體
的亮度的示例性方法。換句話說,可以通過獲得亮度值BV或EV
值等來預測被攝體的亮度。在這種情況下,可以向該預測計算
添加用于將測光值轉換成亮度值BV或EV值的處理。

盡管參考典型實施例說明了本發明,但是應該理解,本發
明不局限于所公開的典型實施例。所附權利要求書的范圍符合
最寬的解釋,以包含所有這類修改、等同結構和功能。

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本文標題:攝像設備、攝像設備的控制方法和預測測光值的方法.pdf
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