CN104796691B - 一种数码相机快门速度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数码相机快门速度检测装置及检测方法，检测装置包括用于产生扫描信号和曝光信号的频率信号单元、通过扫描信号产生一个移动的单脉冲信号的位选信号单元、点亮信号单元、按位选信号的脉冲选通LED灯的多位LED驱动显示单元和频率显示单元，多位LED驱动显示单元的输入端连接位选信号单元和点亮信号单元，驱动LED灯组逐只点亮，所述位选信号单元和点亮信号单元的时钟端均与频率信号单元相连，同时频率信号单元与频率显示单元相连，驱动七段LED数码管显示扫描频率。本发明采用曝光信号控制点亮信号单元，使得不同扫描频率下的LED点亮时间都是恒定的，在“黑”背景的情况下，检测不同快门速度时在相同的光圈下都能得到曝光相同的相片，不需频繁地调整相机的光圈值。

Description

一种数码相机快门速度检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种用于检测数码相机快门速度的装置及检测方法。

背景技术

使用相机拍照，需要由光圈和快门速度组合获得一张曝光准确的照片，如果曝光不准确，照片的成像质量将会变差甚至看不清成像；同时，在某些情况下(如高速运动的人或物体)为获得成像清晰的照片，需选择特定的快门速度。因此，快门速度作为相机产品的一个重要参数是需要检测的。

胶片相机的快门速度可以采用在相机胶片位置安装光电传感器，在相机快门打开的过程中，通过测量光电传感器的感光时间而检测相机快门速度。数码相机的“胶片”位置安装的CCD或CMOS是固定不可移动的，因此不能采用胶片相机的检测方法，可以通过拍摄已知移动速度的物体来检测数码相机的快门速度。以灯(LED灯)组作为被摄物体，假设LED灯以扫描频率f(Hz)逐个点亮，当数码相机拍摄的相片内有n个亮点，则数码相机的快门速度为n/f(s)。

ISO标准提出的快门速度检测装置方案是使用100只LED灯组，按“走马灯”的方式不断点亮进行检测。这种装置的缺点是扫描频率越低，每只灯的点亮时间越长，如果不调整被测相机的光圈，则照片中的亮点曝光量不同，难以在后期使用图像自动识别软件进行亮点的准确计数；如果要获得曝光量相同的亮点，则需频繁地调整相机的光圈值，操作繁琐。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数码相机快门速度检测装置，使数码相机在相同光圈、不同快门速度下，在“黑”背景的环境中，对不同扫描频率下逐点点亮的LED灯进行拍摄，所获照片中的亮点曝光量都一致。

本发明的另一目的在于，提供一种上述数码相机快门速度检测装置的检测方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种数码相机快门速度检测装置，包括用于产生扫描信号和曝光信号的频率信号单元、通过扫描信号产生一个移动的单脉冲信号的位选信号单元、通过扫描信号产生一个与扫描信号同频率的矩形波点亮信号的点亮信号单元、按位选信号的脉冲选通LED灯的多位LED驱动显示单元和用于显示扫描信号频率的频率显示单元；所述多位LED驱动显示单元的输入端连接位选信号单元和点亮信号单元，驱动LED灯组逐只点亮，供数码相机成像；所述位选信号单元和点亮信号单元的时钟端均与频率信号单元相连，同时频率信号单元与频率显示单元相连，驱动七段LED数码管显示扫描频率。

优选的，所述频率信号单元包括多位分频电路，频率信号单元输入为晶振电路，各位分频信号通过两个多路模拟开关输出，分别产生扫描信号和曝光信号，多路模拟开关的通道由二进制数字式波段开关控制。

优选的，所述位选信号单元由单脉冲发生电路和多位D触发器串联组成，单脉冲发生电路的输出与第1位D触发器的输入相连，每个D触发器的CP端与频率信号单元的扫描信号输出相连。

优选的，所述单脉冲发生电路包括移位寄存器和异或门，移位寄存器的时钟端接频率信号单元的扫描信号输出，输入端接高电平，相邻的两个输出接异或门的输入端。

优选的，所述点亮信号单元包括D触发器和放大电路，D触发器的时钟端接频率信号单元的扫描信号输出，输入端接频率信号单元的曝光信号，通过反相器后经放大电路放大输出点亮信号。

优选的，所述多位LED驱动显示单元包括多路反向器和LED灯组，多路反向器的各控制端接位选信号单元各位D触发器的输出端，多路反向器各输出端分别连接LED灯后与点亮信号单元的输出端相连。

优选的，所述频率显示单元包括二进制-BCD译码器、7段译码/驱动器和七段LED数码管，二进制-BCD译码器与频率信号单元的二进制数字式波段开关相连，其输出与7段译码/驱动器输出端相连，7段译码/驱动器输出与七段LED数码管相连。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

本发明上述数码相机快门速度检测装置的检测方法，包括下述步骤：

a)对具有手动曝光模式的被测数码相机，将数码相机光圈值设为相机的最大光圈值，将数码相机快门速度设置为最高值，通过检测装置扫描信号波段开关设置对应的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；

b)保持数码相机光圈值不变及曝光信号波段开关位置不变，设置相机的快门速度Tv，并设置检测装置对应的扫描信号频率f，相机对LED灯组及频率显示单元拍照成像；

c)改变数码相机的快门速度，按上述b)方式设置及拍照成像，至各快门速度均拍照成像；

d)打开数码相机的成像相片，识别正常成像的LED灯个数L和频率显示单元的显示值D，按Δ＝Tv-L/f计算相机快门速度误差，其中f＝2^DHz；

e)对无手动曝光模式的数码相机，将数码相机调为快门优先模式，将数码相机快门速度设置为最高值，设置检测装置最高的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；然后按b)～d)进行检测和计算；

f)在e)过程采用快门优先模式进行曝光时，在改变数码相机的快门速度后，可能需设置检测装置最高的扫描信号频率f对相机进行曝光量锁定后，才按相机的快门速度Tv设置检测装置对应的扫描信号频率f。

优选的，在步骤d)中，LED灯个数L包括成像亮度为1/2及以上平均曝光亮度的LED灯的个数。

优选的，在步骤a)、b)中，扫描信号频率f选择为：2f≥N/Tv≥f，其中N为LED灯组的灯个数。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明采用曝光信号控制点亮信号矩形波的宽度，采用扫描信号控制点亮信号的频率，使得LED灯组在不同扫描频率下频闪时LED点亮时间都是恒定的，在“黑”背景的情况下，检测相机不同快门速度时在相同的光圈下都能得到曝光相同的相片，不需频繁地调整相机的光圈值。

2、本发明采用七段LED数码管显示扫描频率，可直接在相片上获得相片中LED灯的扫描频率，一张图像可获得检测所需的所有参数，检测更为直接、方便。

附图说明

图1是本发明快门速度检测装置的结构方框图；

图2是本发明快门速度检测装置中频率信号单元的原理图；

图3是本发明快门速度检测装置中位选信号单元的原理图；

图4是本发明快门速度检测装置中点亮信号单元的原理图；

图5是本发明快门速度检测装置中多位LED驱动显示单元的原理图；

图6是本发明快门速度检测装置中频率显示单元的原理图；

图7是本发明模拟开关串联方式的原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明数码相机快门速度检测装置包括频率信号单元、位选信号单元、点亮信号单元、多位LED驱动显示单元和频率显示单元，所述多位LED驱动显示单元的输入端连接位选信号单元和点亮信号单元，驱动LED灯组逐只点亮，所述位选信号单元和点亮信号单元的时钟端均与频率信号单元相连，同时频率信号单元与频率显示单元相连，驱动七段LED数码管显示扫描频率。

上述频率信号单元，其作用是产生扫描信号和曝光信号，扫描信号用于控制LED灯组的逐只点亮的频率，曝光信号用于控制LED灯组的逐只点亮的时间，因此点亮时间与闪动频率无关。频率信号单元的频率源为晶振，分别接入2个多位二进制计数器输入端进行分频，可以得到倍频关系的信号，符合数码相机快门速度档的倍频关系。通过多路模拟开关选择合适的频率输出，多路模拟开关通道的选择由二进制数字式波段开关控制，获得独立的扫描信号和曝光信号，如图2所示。本实施例中，采用CD4024、CD4040计数器，CD4051、CD4067模拟开关。

上述位选信号单元，其作用是通过扫描信号产生一个移动的单脉冲信号。将频率信号单元产生的扫描信号接入移位寄存器的时钟端，移位寄存器的输入端接高电平，其第1、2个输出端接入异或门；异或门输出的信号经或门后接入第一个D触发器的输入端，输出端连接第二个D触发器的输入端，如此串联，串联的个数为本装置的LED灯的个数，将最后一个D触发器的输出端接入上述或门另一输入端，D触发器的时钟端同样接扫描信号，如图3所示。实现n个D触发器的输出端按扫描信号的频率不断循环出现一个高电平位选信号，该信号可通过移位寄存器的复位端复位后重新从第一个D触发器的输出端开始出现。本实施例中，采用74LS164八位串行入/并行输出移位寄存器、74LS174六D触发器。

上述点亮信号单元，其作用是通过扫描信号产生一个同频的矩形波点亮信号，矩形波的高电平持续时间为曝光信号的脉宽，该脉宽与扫描信号无关。将频率信号单元的扫描信号接D触发器的时钟端，D触发器输入端接频率信号单元的曝光信号，D触发器的输出端通过反相器后经三极管Q1放大电路放大输出点亮信号，如图4所示。本实施例中，采用74LS174六D触发器、达林顿管2SA1441。

上述多位LED驱动显示单元，其作用是按位选信号的脉冲选通LED灯，按点亮信号的时间宽度点亮LED灯。将每只LED灯的负极接到反相器的输出端，LED灯的正极共同接点亮信号，反相器的输入端接到位选信号单元的每一个D触发器的输出端，如图5所示。本实施例中，采用ULN2003A七通道反相驱动器。

上述频率显示单元，其作用是显示扫描信号的频率。将二进制数字式波段开关的数字输出端与二进制-BCD译码器的输入端相连，该译码器的输出端与7段译码/驱动器的输入端相连，驱动七段LED数码管显示，显示值为晶振频率的分频数，如图6所示。本实施例中，采用74185二进制-BCD代码转换器、7447七段译码/驱动器。

所述频率信号单元的扫描信号的频率及二进制计数器的位数选择与检测准确度及LED灯的个数相关，以检测快门速度1/4000s～30s，检测准确度2％为例：选择100只LED灯，理论晶振频率为可选择不低于1MHz的晶振，快门速度1/4000s～30s的级差数为17，因此扫描信号分频的二进制计数器至少需要17位，可用一个7级计数器CD4024和一个12级计数器CD4040串联而成。当分频级数超过16级后，则需使用两个模拟开关串联选择所需的频率通道。串联的方式是将低位模拟开关的“有效”端通过反相器后接二进制数字式波段开关的数字输出端的相应位，高位模拟开关的“有效”端则直接接二进制数字式波段开关的数字输出端的相应位，如图7所示。

所述频率信号单元的扫描信号的频率与检测快门速度的对应关系，要求在标称快门速度下有超过1/2的LED灯组被点亮，以晶振频率1MHz、灯组100只为例：分频2¹，可理论检测即1/10000s～1/5000s间的快门速度(相对应1/8000整档快门速度)；分频2⁵，可理论检测即32/10000～32/5000s间的快门速度(相对应1/250整档快门速度)。

本实施例中，上述数码相机快门速度检测装置的检测方法如下：

a)对具有手动曝光模式的被测数码相机，将数码相机光圈值设为相机的最大光圈值，将数码相机快门速度设置为最高值，通过检测装置扫描信号波段开关设置对应的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；

b)保持数码相机光圈值不变及曝光信号波段开关位置不变，设置相机的快门速度Tv，并设置检测装置对应的扫描信号频率f，相机对LED灯组及频率显示单元拍照成像；

c)改变数码相机的快门速度，按上述b)方式设置及拍照成像，至各快门速度均拍照成像；

d)打开数码相机的成像相片，识别正常成像的LED灯个数L和频率显示单元的显示值D，按Δ＝Tv-L/f计算相机快门速度误差，其中f＝2^DHz；

e)对无手动曝光模式的数码相机，将数码相机调为快门优先模式，将数码相机快门速度设置为最高值，设置检测装置最高的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；然后按b)～d)进行检测和计算；

f)在e)过程采用快门优先模式进行曝光时，在改变数码相机的快门速度后，可能需设置检测装置最高的扫描信号频率f对相机进行曝光量锁定后，才按相机的快门速度Tv设置检测装置对应的扫描信号频率f；

g)在上述d)过程，LED灯个数L包括成像亮度为1/2及以上平均曝光亮度的LED灯的个数；

h)上述a)、b)所称对应的扫描信号频率f选择为：2f≥N/Tv≥f，其中N为LED灯组的灯个数。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

a)对具有手动曝光模式的被测数码相机，将数码相机光圈值设为相机的最大光圈值，将数码相机快门速度设置为最高值，通过检测装置扫描信号波段开关设置对应的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；

b)保持数码相机光圈值不变及曝光信号波段开关位置不变，设置相机的快门速度Tv，并设置检测装置对应的扫描信号频率f，相机对LED灯组及频率显示单元拍照成像；

c)改变数码相机的快门速度，按上述b)方式设置及拍照成像，至各快门速度均拍照成像；

d)打开数码相机的成像相片，识别正常成像的LED灯个数L和频率显示单元的显示值D，按Δ＝Tv-L/f计算相机快门速度误差，其中f＝2^DHz；

e)对无手动曝光模式的数码相机，将数码相机调为快门优先模式，将数码相机快门速度设置为最高值，设置检测装置最高的扫描信号频率f，调整检测装置曝光信号波段开关，使相机对LED灯组的成像曝光正常；然后按b)～d)进行检测和计算；

f)在e)过程采用快门优先模式进行曝光时，在改变数码相机的快门速度后，设置检测装置最高的扫描信号频率f对相机进行曝光量锁定后，才按相机的快门速度Tv设置检测装置对应的扫描信号频率f。

2.根据权利要求1所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，在步骤d)中，LED灯个数L包括成像亮度为1/2及以上平均曝光亮度的LED灯的个数。

3.根据权利要求1所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，在步骤a)、b)中，扫描信号频率f选择为：2f≥N/Tv≥f，其中N为LED灯组的灯个数。

4.根据权利要求1所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述数码相机快门速度检测装置包括用于产生扫描信号和曝光信号的频率信号单元、通过扫描信号产生一个移动的单脉冲信号的位选信号单元、通过扫描信号产生一个与扫描信号同频率的矩形波点亮信号的点亮信号单元、按位选信号的脉冲选通LED灯的多位LED驱动显示单元和用于显示扫描信号频率的频率显示单元；所述多位LED驱动显示单元的输入端连接位选信号单元和点亮信号单元，驱动LED灯组逐只点亮，供数码相机成像；所述位选信号单元和点亮信号单元的时钟端均与频率信号单元相连，同时频率信号单元与频率显示单元相连，驱动七段LED数码管显示扫描频率。

5.根据权利要求4所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述频率信号单元包括多位分频电路，频率信号单元输入为晶振电路，各位分频信号通过两个多路模拟开关输出，分别产生扫描信号和曝光信号，多路模拟开关的通道由二进制数字式波段开关控制。

6.根据权利要求4所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述位选信号单元由单脉冲发生电路和多位D触发器串联组成，单脉冲发生电路的输出与第1位D触发器的输入相连，每个D触发器的CP端与频率信号单元的扫描信号输出相连。

7.根据权利要求6所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述单脉冲发生电路包括移位寄存器和异或门，移位寄存器的时钟端接频率信号单元的扫描信号输出，输入端接高电平，相邻的两个输出接异或门的输入端。

8.根据权利要求4所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述点亮信号单元包括D触发器和放大电路，D触发器的时钟端接频率信号单元的扫描信号输出，输入端接频率信号单元的曝光信号，通过反相器后经放大电路放大输出点亮信号。

9.根据权利要求4所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述多位LED驱动显示单元包括多路反向器和LED灯组，多路反向器的各控制端接位选信号单元各位D触发器的输出端，多路反向器各输出端分别连接LED灯后与点亮信号单元的输出端相连。

10.根据权利要求4所述的数码相机快门速度检测装置的检测方法，其特征在于，所述频率显示单元包括二进制-BCD译码器、7段译码/驱动器和七段LED数码管，二进制-BCD译码器与频率信号单元的二进制数字式波段开关相连，其输出与7段译码/驱动器输出端相连，7段译码/驱动器输出与七段LED数码管相连。