CN1196967C - 电荷耦合器件相机的控制方法 - Google Patents

电荷耦合器件相机的控制方法 Download PDF

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Abstract

在一种CCD(电荷耦合器件)相机的控制方法中，根据预存储的轨迹数据调节相机的变焦透镜和聚焦透镜的控制轨迹，以补偿在变焦透镜和聚焦透镜的自动调节中由于使用或不使用OLPF(光学低通滤光器)而引起的聚焦误差。因此，由于在不更换透镜单元的情况下可以把拍摄模式转换成白天模式或夜间模式，所以，为使用者带来了便利，降低了成本，而且通过去掉在不使用OLPF时用于调节折射率的假玻璃而使CCD相机小型化。

Description

电荷耦合器件相机的控制方法
技术领域
本发明涉及一种CCD(电荷耦合器件)相机，尤其涉及一种CCD相机的控制方法，该方法能够通过调节CCD相机在聚焦状态和变焦状态的自动调节中的变焦透镜和聚焦透镜的控制轨迹来补偿因使用或不使用OLPF(光学低通滤光器)而引起的聚焦误差。
背景技术
图1是现有技术中的一种典型透镜单元的内部结构的剖视图。
如图1所示，现有技术中的整体透镜单元包括：变焦透镜11，用于对拍摄目标成像以使其放大或缩小；聚焦透镜12，用于调节入射变焦透镜11的物像焦点；OLPF(光学低通滤光器)13，用于过滤所成的影像以使其在拍摄入射到聚焦透镜12的拍摄目标的过程中通过阻挡红外线而仅透过人眼可见的光；和CCD(电荷耦合器件)14，用于把通过OLPF13的物像的光量转换成电信号。在这里，将描述现有技术中整体透镜单元的操作。
首先，CCD14把透过透镜单元的物像的光量转换成电信号，并输出该电信号。在这里，透镜单元具有一个可更换的结构，因此，在照度充足的情形下(即，能拍彩照)，例如白天，可以通过包括OLPF13的透镜单元拍摄到清晰的相片。
相反，在例如夜间这样的仅具有极低照度的低照度情形下(即，无法拍摄彩照时)，为了利用红外线进行拍摄，不得不使用一个不含OLPF(光学低通滤光器)的透镜单元取代包括OLPF13的透镜单元。在这里，由于在透镜单元的OLPF13的位置上插入折射率与OLPF13相同的玻璃，所以，可以使聚焦在CCD14上的影像焦点不变，除了更换透镜单元之外，就如同没有进行特殊的操作一样。
然而，在现有技术中，由于根据例如白天或夜间的照度情况，在不能进行彩色拍摄时每次都不得不更换透镜单元，所以这给使用者带来麻烦。现在结合附图2来描述用于解决上述问题的传统方法。
图2是试图用于克服图1所示透镜单元的缺陷的透镜单元的内部结构剖视图。
如图2所示，现有技术中的这个改进后的透镜单元包括：变焦透镜11，用于对拍摄目标成像以使其放大或缩小；聚焦透镜12，用于调节通过变焦透镜所成物像的焦点；与丝杆25相连的电机23；可移动底板24，用于承载OLPF(光学低通滤光器)21和玻璃22且设置在丝杆25上，根据电机23的转动方向而沿丝杆25的螺纹向上和向下或向左和向右移动；和CCD(电荷耦合器件)14，用于把通过OLPF21或玻璃22所成物像的光量转换成电信号。
图3是一个关于使用或不使用传统的OLPF的控制轨迹数据实例的曲线图。在现有技术中，在白天(高照度条件下)和夜间(低照度条件下)，变焦透镜11和聚焦透镜12的移动是应用同样的控制轨迹30来控制的。例如，由于仅在白天使用OLPF21，而仅在夜间用与OLPF21具有相同折射率的玻璃22来代替OLPF21，所以，不管是在白天还是在夜间都使用相同的控制轨迹30来调节聚焦透镜12和变焦透镜11的移动。现在结合附图3描述现有技术中透镜单元的操作。
首先，根据CCD(电荷耦合器件)相机的拍摄模式由电机23移动内置在可移动底板24中的OLPF21和玻璃22。更详细地说，电机23通过丝杆25的转动来传送可移动底板24，使得仅仅在白天时物像的光经过OLPF21。在这里，玻璃具有与OLPF21相同的折射率以调节经过聚焦透镜12的光的折射。
相反，通过丝杆25的转动来传送可移动底板24，使得在夜间物像的光仅经过玻璃22。更详细地说，根据白天模式或夜间模式使入射到CCD14上的光通过OLPF21或玻璃22，可以解决更换透镜单元的问题。
但是，考虑到相机产品的小型化和低廉化的趋势，当在直接影响影像的相机透镜OLPF21中加入用于调节透镜组折射率的玻璃22(即：“假滤光器”)时，就增加了CCD相机的生产成本。而且，由于加入玻璃22，也增大了CCD相机的尺寸，从而不利于相机的小型化。
如上所述，在现有技术的CCD相机中，由于使用者不得不根据白天模式或夜间模式，即根据照度情况更换透镜单元，所以给使用者带来了麻烦。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种CCD(电荷耦合器件)相机的控制方法，通过去掉不直接影响影像质量的玻璃，而包括设置在CCD相机的透镜单元中直接影响影像质量的OLPF(光学低通滤光器)，而使CCD相机能够给使用者带来方便、降低成本且使其小型化，并且通过调节变焦透镜和聚焦透镜的控制轨迹来补偿因去掉玻璃元件而产生的聚焦误差。
为实现上述的发明目的，本发明的电荷耦合器件相机的控制方法包括：
检测用电荷耦合器件相机进行拍摄的拍摄区的照度；
基于所检测到的照度和参考照度值设定电荷耦合器件相机的拍摄模式；
根据所设定的拍摄模式选择电荷耦合器件相机透镜的轨迹数据，以及
根据所选择的轨迹数据控制透镜的移动。
在上述方法中，可以通过判断所检测到的照度是否低于预存储的照度参考值而把CCD(电荷耦合器件)相机的拍摄模式转换成白天模式或夜间模式；当拍摄模式转换成白天模式时，可以装载预存储在存储器中的第一轨迹数据，以通过OLPF(光学低通滤光器)拍摄拍摄区；当拍摄模式转换成夜间模式时，可以装载预存储在存储器中的第二轨迹数据，以不通过OLPF(光学低通滤光器)而拍摄拍摄区；并且可以基于所装载的第一轨迹数据和第二轨迹数据，调节CCD相机的透镜焦点。
附图说明
图1是现有技术中一种典型透镜的内部结构的剖视图；
图2是现有技术中改进后的透镜单元的内部结构的剖视图；
图3是使用传统OLPF(光学低通滤光器)的透镜单元的控制轨迹数据实例的曲线图；
图4A是一个透镜单元的示意剖视图，用以描述使用OLPF(光学低通滤光器)时的焦距；
图4B是一个透镜单元的示意剖视图，用以描述使用或不使用假玻璃时的焦距；
图5是本发明的CCD(电荷耦合器件)相机的控制装置的示意方框图；
图6是使用OLPF时控制轨迹数据实例的曲线图；
图7是本发明的CCD(电荷耦合器件)相机的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面，将结合附图4-7描述本发明的一个实施例。
图4A是一个透镜单元的示意剖视图，用以描述使用OLPF(光学低通滤光器)时的焦距。
图4B是一个透镜单元的示意剖视图，用以描述使用或不使用假玻璃时的焦距。
首先，由于通过变焦透镜31和聚焦透镜32的光经过OLPF(光学低通滤光器)33时被折射，所以改变了光的入射角，且因入射角的改变而使得透镜组的焦距变长。在这里，OLPF33置于一个可移动底板41上，且根据CCD(电荷耦合器件)相机的拍摄模式例如白天模式或夜间模式之间的转换而用机械方式把OLPF33移入或移出透镜组的光路。
因此，在确定聚焦透镜32和变焦透镜31的控制轨迹时，通过计算经OLPF33而增大的焦距来设置准确的焦距35A。更详细地说，在白天使用OLPF33，而夜间把OLPF33移出光路以使未经滤光的物像经聚焦透镜32入射到CCD34上(在夜间，不使用OLPF33和假玻璃)。在这里，如图4B所示，由于OLPF33的移动缩短了焦距(焦距长度37A)，所以，用现有技术中的固定控制轨迹31不能获得清晰的聚焦影像(拍摄区)。
在这里，可以根据OLPF33、变焦透镜31和聚焦透镜32的折射特性改变焦距35A、37A。更详细地说，透镜的聚焦误差发生在使用或不使用OLPF的情形下。
图5是本发明的CCD(电荷耦合器件)相机的控制装置的方框图。
如图5所示，CCD相机的控制装置包括：变焦透镜31，用于对拍摄目标成像以使其放大或缩小；聚焦透镜32，用于调节经过变焦透镜31的物像焦点：OLPF(光学低通滤光器)33，用于在利用聚焦透镜32对拍摄目标成像中通过阻挡红外线过滤所成的影像的光而仅使人眼可见的光通过；与以丝杆42相连的第一电机38；可移动底板41，用于承载OLPF33且置于丝杆42中并根据第一电机38的转动/反向转动沿丝杆42的螺纹向上和向下和向右和向左移动；CCD(电荷耦合器件)，把经OLPF33或聚焦透镜32所成物像的光量转换成模拟信号；A/D(模数转换)转换单元35，用于把从CCD34输出的模拟信号转换成数字影像数据；照度检测单元36，用于检测数字影像数据的照度；微型计算机37，用于在比较所检测到的照度值与预存储的参考照度值的基础上把相机的拍摄模式设定为白天模式或夜间模式，微型计算机37根据所设定的拍摄模式控制第一电机38的操作，并通过装载预存储的透镜的第一轨迹数据或预存储的透镜的第二轨迹数据，根据拍摄模式输出控制变焦透镜31和聚焦透镜32移动的控制信号；和第二电机39和第三电机40，它们分别根据微型计算机37所输出的控制信号而移动变焦透镜31和聚焦透镜32。
下面，结合附图6详细描述使用或不使用OLPF33时所使用的第一和第二轨迹数据。
图6是使用OLPF33时所使用的控制轨迹数据实例的曲线图。其中，在白天模式下通过阻挡红外线而使用OLPF33拍摄物像，使其与人眼视力所见的相似。
如图6所示，在本发明的CCD相机的控制方法中，通过设定不同的轨迹61、62和根据所设定的轨迹61、62调节变焦透镜31和聚焦透镜32的移动而不管在白天模式还是在夜间模式下都能拍摄到清晰的影像。在这里，第二和第三电机39、40分别根据所设定的轨迹61、62控制(调节)变焦透镜31和聚焦透镜32。
对应于各个轨迹61、62的第一轨迹数据和第二轨迹数据以映射格式预存储在微型计算机37的存储器(未示出)中，且无论拍摄模式是转换成白天模式还是夜间模式，通过在各个轨迹61、62之间的转换而移动变焦透镜31和聚焦透镜32来调节透镜的焦点。在这里，第一轨迹数据和第二轨迹数据是为了使透镜的焦点随OLPF33移动(机械转换)而变化以对应到CCD34的聚焦成像平面而用于调节变焦透镜31和聚焦透镜32的移动的数据。更详细地说，由于变焦透镜31和聚焦透镜32的移动是通过根据白天模式或夜间模式而装载在存储器中预存储的第一轨迹数据和第二轨迹数据而调节的，所以，不需要使用玻璃36A。
下面，将结合附图7详细描述本发明的CCD相机的控制装置。
图7是本发明的CCD相机控制方法的流程图。更详细地说，为了把CCD相机的拍摄模式转换成白天模式或夜间模式，仅需要使用OLPF33而不需要使用玻璃36A，且在自动调节透镜焦距之后拍摄物像(拍摄区)。
首先，如S71步骤所示，照度检测单元36检测从A/D转换单元输出的数字影像数据(拍摄区)的照度。在这里，高照度区域被确定为可见光范围，且在白天模式下拍摄通过OLPF33的可见光范围内的拍摄目标。相反，低照度区域被确定为红外线范围，且在夜间模式下不利用通过OLPF33和玻璃36A的光拍摄红外线范围内的拍摄目标。
然后，如同步骤S72所示，微型计算机37判断经照度检测单元36所检测到的照度是不大于或是大于预存储的参考照度值。在这里，参考照度值、第一轨迹数据和第二轨迹数据都存储在微型计算机37的存储器(未示出)中。另外，参考照度值是经过考虑(计算)在相机生产过程中的各种因素(相机的光圈、相机透镜的放大倍数、透镜单元的聚焦长度等)而设定的。
如步骤S73所示，当所检测到的照度值大于参考照度值时，微型计算机37把相机的拍摄模式转换为白天模式。更详细地说，在白天模式中，微型计算机37控制第一电机38以使得包括OLPF33的可移动底板41沿着丝杆42的螺纹移动。在这里，为了使经过聚焦透镜32的物像的光经OLPF33入射到CCD34上，而把承载OLPF33的可移动底板41移入光路。
如步骤S73所示，当把CCD相机的拍摄模式转换成白天模式时，如步骤S74所示，微型计算机37装载预存储在存储器中的第一轨迹数据，并如步骤S77所示，根据所装载的第一轨迹数据控制第二和第三电机39、40来调节变焦透镜31和聚焦透镜32的移动。在这里，第一轨迹数据是用于补偿因物像经过OLPF33入射到CCD34上时透镜的改变而引起的聚焦误差的数据。
如步骤S75所示，当所检测到的照度值不大于参考照度值时，微型计算机37把CCD相机的拍摄模式转换为夜间模式。更详细地说，在夜间模式中，微型计算机37控制第一电机38以使得包括OLPF33的可移动底板41沿着丝杆42的螺纹移动。在这里，为了使透过聚焦透镜32的物像的光不经OLPF33而直接入射到CCD34上，而把承载OLPF33的可移动底板41移出光路。
如步骤S75所示，当把相机的拍摄模式转换成夜间模式时，如步骤S76所示，微型计算机37装载预存储在存储器中的第二轨迹数据，并如步骤S77所示，根据所装载的第二轨迹数据控制第二和第三电机39、40来调节CCD相机的变焦透镜31和聚焦透镜32的移动。在此，第二轨迹数据是用于补偿因物像经聚焦透镜32(不经过OLPF33)直接入射到CCD34上时透镜的改变而引起的聚焦误差的数据。
如上所述，通过控制变焦透镜31和聚焦透镜32的移动而将相机的拍摄模式转换成白天模式或夜间模式，而不需要每次都更换透镜单元(在夜间不安装假玻璃)，本发明的CCD相机控制方法能够为使用者带来更大的便利。
此外，由于不需要安装调节透镜组折射率的假玻璃，所以，本发明的CCD相机的控制方法因不使用假滤光玻璃而降低了生产成本。
另外，由于不需要安装调节折射率的假滤光玻璃，本发明的CCD相机的控制方法使得CCD(电荷耦合器件)相机的尺寸减小了。

Claims (12)

1.一种电荷耦合器件相机的控制方法，包括步骤：
检测用电荷耦合器件相机进行拍摄的拍摄区的照度；
基于所检测到的照度和参考照度值设定电荷耦合器件相机的拍摄模式；
根据所设定的拍摄模式选择电荷耦合器件相机透镜的轨迹数据，
以及
根据所选择的轨迹数据控制透镜的移动。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当所检测到的照度大于参考照度值时，将拍摄模式设定为白天模式。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当所检测到的照度不大于参考照度值时，将拍摄模式设定为夜间模式。
4.如权利要求1所述的方法，其中，用于控制透镜移动的控制程序还包括以下的子步骤：
在白天模式下装载预存储的第一轨迹数据；
在夜间模式下装载预存储的第二轨迹数据；和
基于所装载的轨迹数据控制透镜的移动。
5.如权利要求1所述的方法，其中，当拍摄模式分别转换成白天模式和夜间模式时，第一轨迹数据和第二轨迹数据是用于控制透镜移动的信息。
6.如权利要求5所述的方法，在白天模式下经过滤光器在可见光范围内拍摄目标。
7.如权利要求5所述的方法，在夜间模式下不经过滤光器在红外线范围内拍摄目标。
8.如权利要求7所述的方法，其中，滤光器包括在电荷耦合器件相机的透镜单元中，且根据拍摄模式用机械方式将其移入或移出透镜单元的光路。
9.如权利要求1所述的方法，其中，轨迹数据存储在电荷耦合器件相机的存储器中，且依据拍摄模式的变换将其装载到电荷耦合器件相机的控制单元中。
10.如权利要求1所述的方法，其中，轨迹数据包括用于补偿因在所述透镜中使用或不使用滤光器而引起的透镜聚焦误差的值。
11.如权利要求10所述的方法，其中，用第一轨迹数据来补偿在白天模式下经所述电荷耦合器件相机中的滤光器而改变的透镜的聚焦误差。
12.如权利要求10所述的方法，其中，用第二轨迹数据来补偿在夜间模式下不经过所述电荷耦合器件相机中的滤光器而改变的透镜的聚焦误差。
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