CN100544407C - 图像拾取装置以及曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像拾取装置及曝光控制方法。该图像拾取装置可以为一种数字静止照相机。它包括透镜系统和图像传感器。图像传感器通过透镜系统接收物体光，以输出物体的图像信号，其中透镜系统的曝光控制和自动聚焦控制根据图像信号实施。在曝光控制和聚焦控制之后，图像传感器照相物体图像。通过照明光源将辅助光施加到物体上用于自动聚焦控制。第二曝光值通过使用根据所测量的物体亮度确定的第一曝光值来确定，同时照明光源是无效的。通过使用第二曝光值进行曝光以测量物体亮度，同时施加辅助光，用于确定第三曝光值，用在通过辅助光进行的自动聚焦控制中。

Description

图像拾取装置以及曝光控制方法

技术领域

本发明涉及一种图像拾取装置和曝光控制方法。特别地，本发明涉及一种图像拾取装置和曝光控制方法，即使在短时间内在具有AE控制和AF控制的结构中本发明也可精确地确定曝光值。

背景技术

数字静止照相机是一种被广泛使用的图像拾取装置，其包括CMOS型或CCD型图像传感器。物体图像通过图像传感器被成像，并被转换成数字图像数据，其被记录在内部存储器、存储卡或其他记录介质中。被广泛使用的一种类型数字静止照相机，其是通过参考由图像传感器获得的图像信号执行自动曝光(AF)控制和自动聚焦(AF)控制。

在AE控制中，通过图像传感器依据由物体图像照相获得的图像信号检测物体亮度。根据所检测的物体亮度，曝光值即快门速度和孔径光阑值的组合，被确定优化曝光。在AF控制中，广泛使用对比度检测方法。当物体对比度即由物体图像曝光获得的图像信号的高频分量的综合值变成最高时，获得焦点对准位置处的位置。

对于AF控制，评估对比度，同时连续移动透镜系统中焦点对准位置，以检测对比度局部最大化的位置。然而，例如，在没什么照明的室内空间中，从具有低亮度等级的物体图像仅获得不足够的对比度。存在一种将AF辅助光从光源应用到物体以提高物体亮度的数字静止照相机。

在AF控制中，以固定方式使用根据之前短时间内检测的亮度等级的曝光值。如果亮度等级由于AF辅助光改变，则曝光值变得不合适，从而降低了检测焦点对准位置处的精确度。为了解决这种问题，U.S.P.No.7,145,602(对应于JP-A 2003-008985)公开了一种曝光控制，其中曝光量在施加AF辅助光之前和之后获得。如果在使用AF辅助光之后的曝光量增量等于或高于预定量，则使用在使用AF辅助光之前的曝光量。如果在使用AF辅助光之后的曝光量增量低于预定量，则使用在使用AF辅助光之后的曝光量。JP-A 2003—114374公开了一种数字照相机，其获得AF辅助光照明之前的状态和以最高光量照明期间状态之间的物体亮度差值，确定优化的AF辅助光光量。

由于图像传感器的特性导致其动态范围小。通过光接收图像传感器，一次可测量的物体亮度范围小。为了精确测量物体亮度，以快门速度和孔径光阑值相组合的不同曝光值多次影响光度测定。然而，如果在AF控制之前多次影响光度测定，则可能发生大的延迟直到检测对准焦点位置。特别地，如果测量直接在用于响应于快门释放按钮曝光静止图像的AF控制之前，则产生了在从按下快门释放按钮到通过曝光形成静止图像的周期中，快门释放时间滞后过长的问题。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种图像拾取装置和一种曝光控制方法，即使在短时间内在具有AE控制和AF控制的结构中本发明也能精确地确定曝光值。

为了实现上述和其他目的以及本发明的优点，本发明提供了一种图像拾取装置，它具有图像传感器，用于通过透镜系统拾取物体以输出图像信号。照明光源向物体提供辅助光。存在自动聚焦求值程序用于根据图像信号自动聚焦控制焦点对准位置处透镜系统的设置，同时施加辅助光。亮度检测器根据来自图像传感器的图像信号进行第一物体亮度的第一亮度检测，而不需辅助光，并用于根据图像信号进行第二物体亮度的第二亮度检测，同时施加辅助光。曝光确定装置由第一物体亮度确定第一曝光值，根据第一曝光值确定第二曝光值，和根据第二物体亮度确定第三曝光值。曝光控制器用于在第一和第二亮度检测中控制图像传感器的曝光，自动聚焦控制和静止图像拾取，其中，第二亮度检测中的曝光根据第二曝光值来控制，和自动聚焦控制中的曝光根据第三曝光值来控制。

在半按压释放按钮时或之前进行第一亮度检测，和在第一亮度检测之后进行第二亮度检测和自动聚焦控制，以及当释放按钮深深按下时进行静止图象拾取。

曝光控制器根据用于静止图像拾取的第一曝光值控制图像传感器的曝光。

亮度检测器通过图像传感器测量的亮度测量范围将要测量的亮度范围分成多个区，并根据区检测第一和第二物体亮度，和在多次测量中检测第一物体亮度，在多次测量中的每一次测量中，曝光控制器都以步进方式改变曝光值，以便测量多个亮度等级的区域。

如果第一物体亮度等于或者大于参考亮度等级，则亮度检测器无效且不需要第二亮度检测。在第一亮度检测之后，照明光源无效不需要发射用于自动聚焦控制的辅助光，且曝光控制器根据第一曝光值控制图像传感器的曝光。

第二曝光值通过正向移位第一曝光值达预定移位量来确定。

移位量根据辅助光的光量来确定。

移位量被确定成使得预定最短物距的物体亮度在可通过使用辅助光测量的范围内。

图像传感器通过电子快门功能操作，用于根据快门速度控制存储电荷的时间。曝光控制器包括孔径光阑机械装置用于调整入射到图像传感器上的光量，并根据曝光值调整孔径光阑值和快门速度。

曝光控制器根据第一曝光值确定第一孔径光阑值和第一快门速度，并根据第二曝光值设置通过向高速侧的移位量移位的第二快门速度。

曝光控制器设置用于第二亮度检测的第一孔径光阑值和第二快门速度，并设置用于自动聚焦控制的第一孔径光阑值和第三快门速度，和第三快门速度是在第一孔径光阑值的条件下获得第三曝光值的快门速度。

曝光控制器设置用于静止图像拾取的第一孔径光阑值和第一快门速度。

而且，帧速度设置器设置图像传感器的帧速度，并确定在图像传感器可通过第三快门速度操作的范围内最高的帧速度。

如果第二快门速度等于或高于预定快门速度，则亮度检测器无效且不需要第二亮度检测。第一亮度检测之后照明光源无效而不需要发出用于自动聚焦控制的辅助光，且自动聚焦控制器设置第一快门速度和第一孔径光阑值。

当第二快门速度快于预定快门速度时，曝光控制器改变孔径光阑值，根据在预定快门速度范围内设置的第二亮度检测设置快门速度。

而且，模式选择器对从以正常物距照相的正常照相模式和以短于正常物距的物距放大物体的微距照相模式中选择出的一种模式进行设置。如果设置正常照相模式，则曝光确定器通过根据辅助光的光量正向移位第一曝光值预定移位量确定第二曝光值，和如果设置了微距照相模式，则通过正向移动第一曝光值大于预定移位量的移位量确定第二曝光值。

而且，提供了一种曝光控制方法，它包括根据来自图像传感器的图像信号进行第一物体亮度的第一亮度检测而不需辅助光。第一曝光值根据第一物体亮度确定。第二曝光值根据第一曝光值确定。第二物体亮度的第二亮度检测根据由图像传感器输出的图像信号进行，同时发出辅助光以照明，其中，在第二亮度检测中，图像传感器的曝光根据第二曝光值来控制。第三曝光值根据第二物体亮度确定。在焦点对准位置设置透镜系统的自动聚焦控制根据图像信号进行，同时发出辅助光以照明，其中，在自动聚焦控制中，图像传感器的曝光是根据第三曝光值控制的。

而且，静止图像在自动聚焦控制之后通过图像传感器拾取，其中，在静止图像拾取中根据第一曝光值控制图像传感器的曝光。

因此，即使在具有AE控制和AF控制的结构中短时间内也可精确地确定曝光值。

附图说明

当结合附图阅读时，根据以下的详细描述，本发明的上述目的和优点将显而易见，附图中：

图1是示出数字静止照相机的透视图；

图2是示意性示出数字静止照相机的框图；

图3是示出静止图像AE控制的曝光值和用于AF的辅助光辅助AE控制的曝光值之间关系的图；

图4是示出孔径光阑值和快门速度之间关系的图；

图5是示出响应于快门按钮操作的照相顺序的流程图；

图6是示出其中无辅助光发出的AE和AF顺序的时序图；

图7是示出其中发出AF辅助光的AE和AF顺序的时序图；

图8是示出其中选择微距照相模式的优选实施例的流程图；

图9是示出其中在用于AF的辅助光辅助AE控制中允许驱动孔径光阑机械装置的优选实施例的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例

图1中，示出了数字静止照相机2。数字静止照相机2具有照相机主体3。照相机主体3的前面具有物镜系统4、闪光光源5和照明窗口6a。辅助照明光源6通过照明窗口6a发出辅助光。快门释放按钮7设置于数字静止照相机2的上面上。图2的LCD显示面板8和各种输入按钮设置于数字静止照相机2的背面上。

快门释放按钮7是两级开关，它被半按时用于打开第一开关，它被全按时用于打开快门释放的第二开关。如果快门释放按钮7不是在照相模式下按下，则活动目标影像显示在用于显示照相区域中物体的LCD显示面板8上。当快门释放按钮7被半按下时，通过根据物体亮度确定快门速度和孔径光阑值来测量物体亮度，用于获取静止图像的自动曝光控制。而且，影响自动聚焦控制以评估物体透镜系统4内的焦点对准位置，以便移动和设置透镜系统4位于焦点对准位置中。如果指定使用通过照明窗口6a的AF辅助光用于AF控制，则在静止图像AE控制之后和AF控制之前用于AF的辅助光辅助AE控制被执行。

在备用操作之后，拾取静止图像。快门释放按钮7被完全按下。快门速度和孔径光阑值根据静止图像AE控制被设置。透镜系统4根据AF控制被聚焦。由此，照出图像。获得静止图像并将其转换成图像数据。图2中的存储卡9可移动地装载和访问存储的图像数据。

注意，静止图像AE控制的顺序，用于AF的辅助光辅助AE控制和AF控制可通过快门释放按钮7中除了上述以外的结构完全改变。例如，即使同时改变控制，也可完全按下快门释放按钮7。而且，快门释放按钮7能被构成为仅用于一个步骤的按压。

如果认为物体亮度低，则照明光源6与静止图像的图像拾取同步操作并将闪光施加到物体。对于AF控制，如果物体亮度等于或低于参考亮度等级，则照明光源6将AF辅助光射向物体，以确保用于自动聚焦的足够光量。

注意，除了照明光源6以外的结构可用作照明器，其最初是为了不同的目的。例如，在自动聚焦操作时闪光源也可用作照明器。而且，其它光源可结合到数字静止照相机2中，以便用户在黑暗位置处通过发出光组帧，并也能作为辅助光源用于自动聚焦操作。

图2中，示出了数字静止照相机2。除了快门释放按钮7之外，作为模式选择器的按钮面板或输入接口11包括各种操作按钮，按键等。系统控制器10响应来自按钮面板11的信号控制数字静止照相机2中的各个元件。

图像传感器12设置在透镜系统4的后面。穿过透镜系统4的物体光入射到图像传感器12上。聚焦机械装置13和孔径光阑机械装置14与透镜系统4联合。聚焦机械装置13调整透镜系统4的焦距。孔径光阑机械装置14调整入射到图像传感器12上的光量。聚焦机械装置13包括电动机、电动机驱动器等，并在透镜系统4中移动聚焦透镜/透镜组用于聚焦。孔径光阑机械装置14包括在透镜系统4光轴上的孔径，用于关闭孔径的孔径光阑叶片以及用于驱动这些的激励器。该系统控制器10控制聚焦机械装置13以及孔径光阑机械装置14。

图像传感器12是一个CCD(电荷耦合设备)，它包括在接收表面上的大量照片接收器元件。计时产生器(TG)16产生用于驱动图像传感器12的驱动信号。图像传感器12的照片接收器元件将物体光转换成电荷，并存储电荷，以便输出模拟形式的图像信号。由此，物体图像被电性转换成信号。注意，图像传感器12也可以是除了CCD之外的其他形式，例如是CMOS图像传感器。

图像传感器12具有电快门功能的作用，其响应于由计时产生器16输入的电快门脉冲，通过放电和删除所存储的电荷来调整存储电荷的时间。它可以通过调整每一帧周期中输入快门脉冲的周期来调整快门速度或者曝光时间。在该实施例中，曝光量是通过设置图像传感器12电快门的快门速度和孔径光阑机械装置14的孔径光阑值被调整的。

通过系统控制器10确定计时产生器16的各个参数，用于以预定顺序操作很多项。计时产生器16产生用于图像传感器12的驱动信号，用于同步各个元件的同步信号等。根据参数可以改变图像传感器12的电子快门的快门速度，并改变帧速度，图像传感器12以该速度重复存储电荷和读出电荷。注意，该实施例中的计时产生器16的实例是一个在成功帧周期中确定参数有效的实例，该成功帧周期是确定参数帧周期的下一周期。

模拟信号处理器17被提供有来自图像传感器12的图像信号。模拟信号处理器17包括CDS电路、放大器等，其操作与从图像传感器12读出电荷同步，并处理包括取样和放大双相关性的图像信号。A/D转换器18将来自模拟信号处理器17的图像信号转换成图像数据。

图像输入控制器19被提供有来自A/D转换器18的图像数据。图像输入控制器19控制将图像数据输入到总线21的操作。各个电路元件都与总线21连接，包括系统控制器10、图像处理器22、压缩器/解压器23、AF评估器24、作为亮度检测器的AE评估器25、媒体控制器26、内部存储器27和VRAM 28。系统控制器10借助于总线21对它们进行控制。而且，数据可在这些电路元件之间通过总线21进行传输和接收。

图像处理器22通过色彩插值、伽玛修正、白色平衡修正、Y/C分离及其它操作的处理处理图像数据。压缩器/解压器23根据预定压缩格式如JPEG格式在图像数据被写入到存储卡9内之前压缩图像数据。而且，压缩器/解压缩器23解压缩从存储卡9内读出的图像数据。

AF评估器24通过系统控制器10和用于调整透镜系统4聚焦的聚焦机械装置13进行操作。AF评估器24通过图像输入控制器19提供图像数据，在照相帧中预定的目标检测区域抽取高频分量，并综合高频分量以获得聚焦评估值，将其发送到系统控制器10。该系统控制器10通过最大化聚焦评估值，即最大化物体图像的对比度获得焦点对准位置。系统控制器10驱动聚焦机械装置13以将透镜系统4设置在焦点对准位置处，从而将透镜系统4聚焦到物体上。

AE评估器25通过评估来自图像传感器12的图像信号检测物体的物体亮度。根据来自图像输入控制器19的图像数据以多步骤方式检测物体亮度用于亮度范围，并通过AE评估器25将其发送到作为曝光控制器的系统控制器10。系统控制器10根据物体亮度确定图像传感器12的快门速度和孔径光阑机械装置14的孔径光阑值。

注意，用于产生聚焦评估值的检测区域可能与用于检测物体亮度的检测区域不相同。然而，稍后将描述的用于AF的辅助光辅助AE控制的检测区域应等于用于产生聚焦评估值的检测区域。

媒体控制器26使用存储卡9控制写入和读出数据。将被记录的图像数据通过用于图像处理的图像处理器22处理，通过用于压缩的压缩器/解压器23处理，并且通过媒体控制器26写入到存储卡9内。在重放中，图像数据通过媒体控制器26从存储卡9中读出，并通过图像处理器22被解压。

内部存储器27是临时存储器，在图像处理器22处理期间图像数据被写入其中。将被显示的图像的图像数据写入到VRAM 28中。D/A转换器31以规则间隔从VRAM 28周期性读取图像数据，根据图像数据在LCD显示面板8上显示图像。在照相模式中，在图像传感器12上接收物体光随着曝光重复。来自图像传感器12的图像数据通过图像处理被处理并被连续地写入到VRAM 28中，因此能通过曝光在LCD显示面板8上显示活动物体图像。在重放模式中，自存储卡9读取的并被解压的图像数据被写入到VRAM 28中，以显示所记录的图像。

闪光单元32包括闪光光源5的闪光放电管和用于驱动闪光光源5的电路元件。闪光单元32通过系统控制器10控制以发出闪光。

辅助照明光源6包括光源LED33和用于驱动光源LED 33的驱动电路34。照明光源6通过系统控制器10被控制。如果物体亮度低于参考亮度等级，则驱动电路34引起光源LED 33用规则光量照明。照明光源6的光是通过照明窗口6a将AF辅助光施加到物体上。确定来自照明光源6的照明AF辅助光的区域以覆盖用于产生聚焦评估值的检测区域。参考亮度等级可根据检测物体图像对比度的足够精确度来确定，且可能不等于另一个亮度等级，通过该另一个亮度等级确定使用闪光设备用于照相的足够光量。

静止图像AE控制开始于快门释放按钮7的半按压，并响应于快门释放按钮7的全按压确定用于照相静止图像的曝光值，该曝光值是图像传感器12电子快门功能的快门速度、孔径光阑机械装置14的孔径光阑值等的组合。静止图像AE控制是考虑到图像传感器12动态范围小确定的多步骤顺序。所希望的景物亮度范围被分成可通过图像传感器12测量的多个亮度测量范围。为此，系统控制器10控制图像传感器12，根据快门速度和与每一个测量范围相关的孔径光阑值的组合接收物体光。

与用于AF的AE控制相关的辅助光是一项任务，用于在通过AF辅助光照明的状态下进行AF控制的目的，并确定图像传感器12的电快门的快门速度和孔径光阑机械装置14的孔径光阑值的组合。如果系统控制器10确定通过静止图像AE控制获得的物体亮度低于参考亮度等级，则实施与用于AF的AE控制相关的辅助光。

在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，图像传感器12接收物体光，同时AF辅助光施加到物体，并输出图像数据。AE评估器25作为亮度检测器根据图像数据检测物体亮度，用于系统控制器10，以确定快门速度和孔径光阑值。在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，由于在图像传感器12的光接收中施加AF辅助光，因此认为物体亮度相当高。由此，用在与用于AF的AE控制相关的辅助光中的曝光值是通过向着正向侧移位由静止图像AE控制获得的曝光值获得的值。

图3中，使得EV1为通过静止图像AE控制获得的曝光值。在可测量范围内测量物体亮度，该可测量范围含有曝光值EV1，并且由图像传感器12的敏感度等恒定地限定。在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，期望物体亮度将随着所施加的AF辅助光升高。因此，物体光通过使用从曝光值EV1在正向侧上移位ΔEV量的曝光值EV2而接收，该曝光值EV1通过静止图像AE控制确定。由此，与用于AF的AE控制相关的辅助光中物体亮度可测量范围在正向侧上移位ΔEV量，以确保与AF辅助光的施加相符。即使物体亮度随着AF辅助光变高，也可以防止过曝光的状态并防止物体亮度的测量的失败。

与AF辅助光的光量相关地确定移位量ΔEV。例如，如果以物距将AF辅助光施加到物体，则曝光值能向正向侧移位亮度增加值，期望该物距是标准的，且能够以有效方式接收AF辅助光。而且，可能聚焦的物距范围是根据透镜系统或照相模式预定的。可以确定移位量ΔEV，从而当AF辅助光在物距范围中特定那个范围内以最短物距施加到物体时在可测量亮度范围内设置物体亮度。注意，物体亮度的增加根据物距的巨大而较小。如果物距等于或多于大的参考距离，则物体亮度稍稍增加。优选确定移位量ΔEV，从而，如果曝光值EV2考虑到图像传感器12的动态范围，则在可测量亮度范围内通过静止图像AE控制设置获得的物体亮度(EV1)。

在AF控制中，如果没有使用AF辅助光，则使用从静止图像AE控制获得的曝光值。如果使用AF辅助光，则使用从与用于AF的AE控制相关的辅助光获得的曝光值。在每一个焦点对准位置处的图像传感器12上接收物体光。增加或降低对比度是通过参考由AF评估获得的聚焦评估值确定的。根据最高对比度选择性地确定透镜系统4的位置之一。在该实施例中，聚焦是根据现有技术中公知的斜边凹进方法(hillclimbing method)，用于检测焦点对准位置。而且，聚焦还可以是通过自图像传感器12的图像信号评估检测焦点处位置的其他方法。

为了驱动孔径光阑机械装置14，时间延迟可能在将孔径光阑机械装置14设置为意指的孔径光阑值之前发生。考虑到这个问题，对于与用于AF的AE控制和AF控制相关的辅助光共同使用相同的孔径光阑值，以消除其间的时间延迟。而且，完全按下快门释放按钮7时的静止图像的图像拾取中使用的孔径光阑值用在AF控制中。在AF控制和静止图像图像拾取之间的时间延迟可消除，这是由于不需要孔径光阑机械装置14的移位。与用于AF的AE控制相关的辅助光中的孔径光阑值等于在静止图像拾取中使用的孔径光阑值。

具体地，驱动孔径光阑机械装置14并将其设置为通过静止图像AE控制确定的孔径光阑值。在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，快门速度在向着高速度的方向上移位了移位量ΔEV，以改变快门速度，该快门速度还用于在与用于AF的AE控制相关的辅助光中确定的曝光值。

图4中，示出了其中快门速度TV1和孔径光阑值AV1根据在静止图像AE控制中获得的曝光值EV1通过参考程序线PL确定。在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，曝光值增加移位量ΔEV。为此，快门速度TV1移位了移位量ΔEV，以在高速度侧获得快门速度TV2(＝TV1+ΔEV)，同时保持孔径光阑值AV1固定。使得EV3是优化的曝光值，用于在与用于AF的AE控制相关的辅助光中测量物体亮度。对于AF控制，快门速度TV3(＝EV3—AV1)用于基于孔径光阑值AV1的条件确定曝光值EV3。

该实施例中，在AF控制中图像传感器12的帧速度改变成在静止图像AE控制和与用于AF的AE控制相关的辅助光中任一个中确定的快门速度，用于快速AF控制的目的。对于AF控制存在三种帧速度。该系统控制器10选择三个帧速度中的一个用于以所确定的快门速度驱动图像传感器12。根据所选帧速度在计时产生器12中设置参数。这通过缩短AF控制中的帧周期缩短了聚焦所需的时间。

在AF控制中，用于聚焦的透镜系统4的元件位置改变，同时电子快门脉冲被输入到图像传感器12。在每一帧周期中实施移动透镜系统4的元件用于聚焦和接收光。帧速度通过考虑移动透镜系统4的元件所需的时间来选择性地确定。注意，该实施例中，快门速度改变，同时孔径光阑值固定。然而，特别地，如果敏感度可改变，则除了快门速度之外，还可以改变图像传感器12的敏感度。可确定通过与用于AF的AE控制和AF控制相关的辅助光确定的曝光值EV3，并将其用作精确且有效地检测焦点对准位置的数量。以下通过参考图5中的流程和图6和7中的时序描述上述构造的操作。图6示出了没使用AF辅助光的实例。图7示出了使用AF辅助光的实例。

当半按下快门释放按钮7时，开始多步骤顺序的静止图像AE控制。一旦半按下快门释放按钮7就开始第一帧周期。包括第一帧周期中快门速度的参数在计时产生器16中通过系统控制器10确定，用于静止图像AE控制中的第一次光度测定。

在第二帧周期中，孔径光阑机械装置14通过系统控制器10驱动，同时电子快门脉冲从第二帧周期的开始被输入。设置用于第一次光度测定的孔径光阑值。之后电子快门脉冲的输入中断，以实施通过图像传感器12的曝光E01。第一帧周期中曝光E01的快门速度是根据计时产生器16中设置的参数而定。

曝光E01结束时，第三帧周期开始。开始传输存储在图像传感器12中的电荷以输出图像信号。借助于模拟信号处理器17和A/D转换器18将图像信号转换成图像数据。图像数据通过图像输入控制器19发送到AE评估器25。

在与曝光E01相关的第二帧周期中，在计时产生器16中设置包括用于第二光度测定的快门速度的参数，其中曝光值小于第一光度测定的曝光值。在第三帧周期中，孔径光阑机械装置14设置为用于第二光度测定的孔径光阑值。在第二曝光E02中物体光通过图像传感器12接收。在第四帧周期中，图像信号根据曝光E02输出，其图像数据被发送到AE评估器25。

相似地，用于第三光度测定的快门速度在第三周期中确定，其中进行曝光E02。在进行曝光E03之前，在第四帧周期中，孔径光阑机械装置14设定为用于第三光度测定的孔径光阑值。在第五帧周期中，曝光E03的图像数据被发送到AE评估器25。

在曝光E03的第三光度测定中，孔径光阑值被设定为最小，以使得曝光受到图像模糊的影响。由此，图像模糊检测在第三光度测定之后实施，而不改变孔径光阑。在第四帧周期中，检测数据设置在计时产生器16中，用于检测图像模糊分量。在第五帧周期中，物体光在曝光E04中接收。在曝光E04中，电荷以等于曝光E03的快门速度存储。在第六帧周期中，所存储的电荷在垂直和水平传送沟道中传送，而不在图像传感器12的垂直传送沟道中传送所存储的电荷。因此，图像模糊分量而非物体图像分量的图像数据在AE评估器25中重现。

由此，完成输入图像模糊分量的图像数据的操作。在第七帧周期中，曝光E03的图像数据根据图像模糊分量的一部分图像数据经由AE评估器25通过消除图像模糊分量而校正。AE评估器25根据校正图像数据和通过第一和第二次光度测定获得的图像数据在多个步骤中获得检测区域的物体亮度。物体亮度被发送到系统控制器10。

当物体亮度被输入到系统控制器10，用于静止图像的图像拾取的曝光值EV1从物体亮度获得。涉及到事先确定的程序线，用于将曝光值EV1转换成快门速度TV1和孔径光阑值AV1的组合。而且，系统控制器10根据物体亮度调整发射AF辅助光的需要。

如果物体亮度等于或多于参考亮度等级，之后确定不需要AF辅助光。图6中，AF控制在静止图像AE控制之后开始。在第八帧周期中，开始AF控制。驱动孔径光阑机械装置14以设置在静止图像AE控制中确定的孔径光阑值AV1。而且，包括快门速度TV1的参数在计时产生器16中设置。在第八和第九帧周期中，驱动聚焦机械装置13并将其移向初始位置用于焦点对准位置处的检测。

在移向初始位置结束时的第十帧周期中，进行第一曝光E11以检测焦点对准位置。在第十一帧周期中，曝光E11的结果作为图像信号输出。在第十二帧周期中，曝光的聚焦评估值通过AF评估器24获得，并将其发送到系统控制器10。

在第十一帧周期中，驱动聚焦机械装置13并将其移向下一个焦点对准位置同时将电快门脉冲输入到图像传感器12。然后进行第二曝光E12。在第十二帧周期期间输出曝光E12的图像信号。在第十三帧周期中，通过AF评估器24获得聚焦评估值并将其发送到系统控制器10。相似地，最大化聚焦评估值的焦点对准位置通过多步骤曝光被检测，同时驱动聚焦机械装置13。在静止图像的图像拾取之前，驱动聚焦机械装置13并将其移向被检测的焦点对准位置。快门释放按钮7备用于全按。

当快门释放按钮7在备用状态下被全按下时，在计时产生器16中设置包括在静止图像AE控制中确定的快门速度TV1的参数，以照相静止图像。以孔径光阑值AV1和快门速度TV1并使用帧周期根据参数进行用于静止图像的曝光。图像数据通过曝光获得，其通过图像处理器22处理，通过压缩器/解压器23压缩，并被发送到媒质控制器26，该媒质控制器26将其写入到存储卡9中。

如果物体亮度低于参考亮度等级，则系统控制器10确定需要AF辅助光。在图7中，与用于AF的AE控制相关的辅助光开始于第八帧周期。驱动孔径光阑机械装置14并定位其以用于通过静止图像AE控制确定的孔径光阑值AV1。一旦施加了AF辅助光，为了与物体亮度增加相符的目的，在计时产生器16中设置包括快门速度TV2的参数，该快门速度TV2通过在静止图像AE控制之后向上移位快门速度TV1移位量ΔEV而确定。驱动光源LED 33以开始发射AF辅助光。

如果在用移位量ΔEV校正之后的快门速度TV2高于限制快门速度TVmax，根据图像传感器12的性能该限制快门速度TVmax是最高的，则由于即使没有AF辅助光周围光的光量也足够了，因此取消快门速度修正。AF控制没有随后的辅助光。在第九帧周期中，在与用于AF的AE控制相关的辅助光中的曝光E21根据上述孔径光阑值AV1和快门速度TV2实施。在第十帧周期中，曝光E21的结果作为图像信号输出。在第十一帧周期中，AE评估器25作为亮度检测器自曝光E21的图像数据获得物体亮度。物体亮度的数据被发送到系统控制器10。系统控制器10获得曝光值EV3，优化该曝光值EV3用于在施加AF辅助光期间AF控制检测区中的物体亮度，并且系统控制器10从孔径光阑值AV1和曝光值EV3获得快门速度TV3。

因此，能以高精确度在单个测量步骤中测量物体亮度，这是由于使用AF辅助光与通过将曝光值EV1增加移位量ΔEV而获得的曝光值EV2。能比多步骤顺序更快速地检测物体亮度，该多步骤顺序中多次用多个曝光值检测物体亮度。而且，能防止由于过曝光导致的测量中的误差。

当在第十二帧周期中开始AF控制时，在计时产生器16中设置包括用于AF控制的快门速度TV3的参数。为此，在帧速度当中设置最高帧速度，用于以快门速度TV3驱动图像传感器12。在第十二和第十三帧周期中，驱动聚焦机械装置12，并将其移向初始位置以检测焦点对准位置。在第十三帧周期之后的顺序中，AF控制不实施AF辅助光。接收物体光同时驱动聚焦机械装置13，以用最高AF评估值检测焦点对准位置。移动透镜系统4并将其设置在焦点对准位置处。可以在可接受的条件下检测焦点对准位置，这是由于在图像传感器12上以与用于AF的AE控制相关的辅助光中确定的曝光值接收物体光。

在关闭光源LED 33之后，数字静止照相机2准备好了进行静止图像的图像拾取。当快门释放按钮7被完全按下时，在计时产生器16中设置用于图像拾取的参数。用孔径光阑值AV1和快门速度TV1照相图像。不驱动孔径光阑机械装置14，因此仅以小的时间延迟开始接收物体光用于静止图像。获得图像数据，并之后通过图像处理和数据压缩对其进行处理，并且将其写入到存储卡9。

图8中，示出了另一优选实施例，其中可选择微距照相模式，且曝光值的移位量在微距和正常照相模式之间是不同的。与上述实施例中的那些相似地元件用相同的参考数字表示。

在数字静止照相机2中的按钮面板11是用于设置正常照相模式和微距照相模式中所选的那个选择器。在正常照相模式中，数字静止照相机2适当地设置用于从几米到无限远的范围内物距的物体。在微距照相模式中，数字静止照相机2适当地设置用于几十厘米物距范围内的物体。

图8中，在正常照相模式下，通过使用与用于AF的AE控制相关的辅助光中的移位量ΔEVa，曝光值向正向侧移位，根据物体亮度增加通过正常期望的物距和期望的辅助光效果确定用于移位移位量。在微距照相模式下，在与用于AF的AE控制相关的辅助光中，物距小(接近)。期望在施加AF辅助光中的亮度增加比在正常照相模式中大。由此，将高于移位量ΔEVa的移位量ΔEVb用于向正向侧移位曝光值。可以根据辅助光的光量和正常期望的微距照相模式下的物距确定移位量ΔEVb。而且，优选以以下方式确定移位量ΔEV，使得在正常和微距照相模式中任一种下的物距最短的物体一旦接收辅助光就具有可测量亮度范围内的亮度。

注意，在代替上述微距和正常照相模式，数字静止照相机2的可选模式可以是其中物距不同的任一种模式，例如，正常照相模式和远距离照相模式。

图9中，示出再一优选实施例。如果在以移位量ΔEV校正快门速度之后，快门速度TV2高于(快于)图像传感器12的限制快门速度TVmax，孔径光阑机械装置14缩小光圈，以设置等于或低于(慢于)快门速度TVmax的快门速度TV2，以便实施与用于AF的AE控制和AF控制相关的辅助光。用于驱动孔径光阑机械装置14的时间更长。然而，可以用AF辅助光精确地以适当的有利的方式影响AF控制。应注意，对于快门的操作快门速度范围是预定的。在以移位量校正门速度之后，如果快门速度TV2在图像传感器12参考快门速度范围之外，则驱动孔径光阑机械装置14并改变其以在参考快门速度范围之内设置快门速度TV2。而且，改变图像传感器12的敏感度代替孔径光阑值。

在上述实施例中，照相装置是数字静止照相机。然而，本发明中的照相装置可以是任一种光学装置，该光学装置的焦点对准位置和物体亮度根据来自图像传感器的图像信号检测。

尽管本发明已经借助于其优选实施例参考附图进行了完全描述，但是各种变化和修改对于本领域技术人员都是显而易见的。因此，除非另外的这些改变和修改脱离了本发明的范围，否则都认为其包括在其中。

Claims (19)

1.一种图像拾取装置，其具有图像传感器，用于通过透镜系统拾取物体，以输出图像信号，其包括：

照明光源，用于将辅助光施加到所述物体；

自动聚焦评估器，用于在焦点对准位置处根据所述图像信号设置所述透镜系统同时施加所述辅助光的自动聚焦控制；

亮度检测器，用于根据来自图像传感器的图像信号进行第一物体亮度的第一亮度检测而不需所述辅助光，和用于根据所述图像信号进行第二物体亮度的第二亮度检测同时施加所述辅助光；

曝光确定器，用于由所述第一物体亮度确定第一曝光值，由所述第一曝光值确定第二曝光值，和由所述第二物体亮度确定第三曝光值；和

曝光控制器，用于在所述第一和第二亮度检测、所述自动聚焦控制和静止图像拾取中控制所述图像传感器的曝光，其中，在所述第二亮度检测中，所述曝光根据所述第二曝光值控制，和在所述自动聚焦控制中，所述曝光根据所述第三曝光值控制。

2.如权利要求1的图像拾取装置，其中，当半按下释放按钮之时或之前进行所述第一亮度检测，和在所述第一亮度检测之后进行所述第二亮度检测和所述自动聚焦控制，和在深深地按下所述释放按钮时进行所述静止图像拾取。

3.如权利要求2的图像拾取装置，其中，对于所述静止图像拾取，所述曝光控制器根据所述第一曝光值控制所述图像传感器的曝光。

4.如权利要求3的图像拾取装置，其中所述亮度检测器通过图像传感器测量的亮度测量范围将要测量的亮度范围分成多个区，检测来自所述区的所述第一和第二物体亮度，且在多次测量中检测所述第一物体亮度，在该多次测量中的每一次中，所述曝光控制器都以步进方式改变曝光值，以便以多个亮度等级测量所述区域。

5.如权利要求1的图像拾取装置，其中，如果所述第一物体亮度等于或高于参考亮度等级，则所述亮度检测器是无效的，且不需要所述第二亮度检测；

在所述第一亮度检测之后，所述照明光源是无效的，而不需发射所述辅助光用于所述自动聚焦控制，且所述曝光控制器根据所述第一曝光值控制所述图像传感器的曝光。

6.如权利要求1的图像拾取装置，其中，所述第二曝光值通过正向移位所述第一曝光值预定移位量来确定。

7.如权利要求6的图像拾取装置，其中，所述移位量根据所述辅助光的光量预定。

8.如权利要求6的图像拾取装置，其中，所述移位量被确定为通过使用所述辅助光，使得所述预定最短物距的所述物体亮度在可测量范围内。

9.如权利要求6的图像拾取装置，其中，所述图像传感器根据快门速度以用于存储电荷控制时间的电快门功能进行操作；

其中，所述曝光控制器包括孔径光阑机械装置，用于调整入射到所述图像传感器上的光量，并根据曝光值调整孔径光阑值和所述快门速度。

10.如权利要求9的图像拾取装置，其中，所述曝光控制器根据所述第一曝光值确定第一孔径光阑值和第一快门速度，并根据所述第二曝光值设置由所述移位量向着高速侧移位的第二快门速度。

11.如权利要求10的图像拾取装置，其中所述曝光控制器设置所述第一孔径光阑值和所述第二快门速度用于所述第二亮度检测，设置所述第一孔径光阑值和第三快门速度用于所述自动聚焦控制，和所述第三快门速度是在所述第一孔径光阑值的条件下获得所述第三曝光值的快门速度。

12.如权利要求11的图像拾取装置，其中所述曝光控制器设置所述第一孔径光阑值和所述第一快门速度用于所述静止图像拾取。

13.如权利要求11的图像拾取装置，还包括，帧速度设置器，用于设置所述图像传感器的帧速度，并用于确定在所述图像传感器以所述第三快门速度操作的范围内最高的所述帧速度。

14.如权利要求10的图像拾取装置，其中如果所述第二快门速度等于或高于预定快门速度，则所述亮度检测器是无效的且不需要所述第二亮度检测；

在所述第一亮度检测之后，所述照明光源是无效的而不需发出用于所述自动聚焦控制的所述辅助光，和所述曝光控制器设置所述第一快门速度和所述第一孔径光阑值。

15.如权利要求10的图像拾取装置，其中，当所述第二快门速度快于预定快门速度时，一旦所述第二亮度检测设置在预定快门速度之内，所述曝光控制器就改变所述孔径光阑值以设置快门速度。

16.如权利要求1的图像拾取装置，还包括，模式选择器，用于对从以正常物距照相的正常照相模式和以短于所述正常物距的物距放大物体照相的微距照相模式中选择出的一种模式进行设置；

其中，如果设置为所述正常照相模式，则所述曝光确定器根据所述辅助光的光量确定的移位量通过正向移位所述第一曝光值来确定所述第二曝光值，和如果设置为所述微距照相模式，则通过正向移位所述第一曝光值大于预定移位量的移位量来确定所述第二曝光值。

17.一种曝光控制方法，包括步骤：

没有辅助光的情况下，根据来自图像传感器的图像信号，进行第一物体亮度的第一亮度检测；

由所述第一物体亮度确定第一曝光值；

由所述第一曝光值确定第二曝光值；

根据通过所述图像传感器输出的图像信号进行第二物体亮度的第二亮度检测，同时发出辅助光以照明，其中，在所述第二亮度检测中，所述图像传感器的曝光根据所述第二曝光值控制；

由所述第二物体亮度确定第三曝光值；和

根据所述图像信号在焦点对准位置处进行设置透镜系统的自动聚焦控制，同时发出所述辅助光以照明，其中，在所述自动聚焦控制中，根据所述第三曝光值控制所述图像传感器的曝光。

18.如权利要求17的曝光控制方法，其中所述第二曝光值通过根据所述辅助光的光量正向移位所述第一曝光值预定移位量来确定。

19.如权利要求18的曝光控制方法，还包括步骤：在所述自动聚焦控制之后用所述图像传感器拾取静止图像，其中，在静止图像拾取中根据所述第一曝光值控制所述图像传感器的曝光。

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