CN1206287A - 成象设备 - Google Patents

Abstract

揭示了一种成象设备,包括成象器件,光阑控制电路和层次补偿电路,其中光阑控制电路的操作比层次补偿电路的操作具有优先级。即,在为层次补偿电路产生层次控制数据的过程中,如果需要光阑控制,则停止产生层次控制数据。产生层次控制数据在光阑控制完成之后起动。

Description

成象设备

本发明涉及一种用于接收图像并产生视频信号的成象设备。

已经知道一种用于响应于接收到的图像而产生视频信号，并具有自动曝光控制的成象设备。在第5-56377号日本专利申请临时公报中揭示了第一种这样的现有技术的成象设备。在第一种现有技术的成象设备中，得根据三个控制参数(诸如，光阑、快门速度和放大率)作出自动曝光控制。在第6-253176号日本专利申请临时公报中，第二种现有技术的成象设备揭示了一种用于多层次(rich gradatioin)表示的层次校正电路。

本发明的目的是提供一种优良的成象设备。

根据本发明提供第一种成象设备，这种成象设备包括：具有光阑装置的镜头部件；成象器件，镜头部件在成象器件上形成图像，其中成象器件上的图像的亮度由光阑部分控制，成象器件响应于其上的图像而产生视频信号；亮度数据产生部分，根据视频信号的亮度信号该部分用于在正规间隔重复地产生亮度数据；响应于亮度数据发生部分的亮度条件判断部分，用于判断亮度数据的条件；响应于亮度条件检测部分的光阑控制部分，用于根据亮度数据控制光阑装置；层次特征检测部分，用于根据视频信号检测层次，并根据检测到的层次特征产生层次控制数据；层次补偿装置，用于根据层次控制数据补偿视频信号的层次，并输出经过层次补偿的视频信号；和响应于亮度条件判断部分的控制部分，用于操作光阑控制部分或层次特征检测部分，其中光阑控制部分对层次特征检测部分具有优先级。

第一种成象设备还可以有一个观察部分，用于观察光阑控制部分，并检测光阑控制部分操作的完成，其中控制部分响应于所述操作的完成而操作层次特征检测部分。

在第一种成象设备中，控制部分可以响应于亮度条件判断部分，停止层次特征检测部分的操作。在这种情况下，第一种成象设备还可以有第一差值值检测装置，该装置有第一存储部分，用于检测两个连续的亮度数据之间的第一差值；第一比较装置，用于比较第一个差值和第一个参考值；第二个差值检测部分，用于检测亮度数据和目标数据之间的第二差值；第二个比较部分，用于比较第二差值和第二参考值，其中当第一差值大于第一参考值，和当第二差值大于第二个参考值时，控制部分响应于亮度条件判断部分停止层次特征检测部分的操作。

根据本发明，提供了第二种成象设备，这种成象设备包括：具有光阑部件的镜头部件；成象器件，镜头部件在成象器件上形成图像，其中成象器件上的图像的亮度由光阑部件根据光阑控制数据控制，成象器件响应于成象器件上的图像产生视频信号；亮度数据发生部分，用于在正规间隔处根据视频信号的亮度信号而重复地产生亮度数据；第一差值检测部分，具有第一存储部分，用于检测两个连续的亮度数据之间的差值；第一比较部分，用于比较第一差值和第一参考值；第二差值检测部分，用于检测亮度数据和目标数据之间的第二差值；第二比较部分，用于比较第二差值和第二参考值；光阑控制部分，具有此二个存储部分，用于当第一差值大于第一参考值，和当第二差值大于第二参考值时，响应于第一第二比较部分，根据亮度数据产生和保持光阑控制数据，以减小第二差值；层次特征检测装置，具有第三存储部分，用于根据视频信号检测层次特征，并根据检测到的层次特征而产生和保持层次控制数据；层次补偿部分，用于根据层次控制数据补偿视频信号的层次，并输出经过层次补偿的视频信号；响应于第一和第二比较部分的操作检测部分，用于检测光阑控制部分是否正在操作；和控制部分，用于响应于操作检测部分控制层次特征检测部分，以停止检测层次特征，从而防止层次特征检测部分更新层次控制数据。

根据本发明，提供了第三种成象设备，这种成象设备包括：具有光阑部件的镜头部件；成象器件，镜头部件在该成象器件上形成图像，其中成象器件上的图像的亮度由光阑部件根据光阑控制数据控制，成象器件响应于成象器件上的图像产生视频信号；亮度数据发生部分，用于在正规间隔，根据视频信号的亮度信号重复地产生亮度数据；第一差值分检测部分，用于检测亮度数据和目标数据之间的第一差值；第一比较部分，用于比较第一差值和第一个参考值；光阑控制部分，具有第一存储部分，用于根据亮度数据而产生光阑控制数据，以减小第一差值，并在第一差值小于第一参考值时响应于亮度数据发生部分而产生完成信号；层次特征检测部分，具有第二存储装置，用于根据视频信号检测层次特征，并根据检测到的层次特征，产生和保持层次控制数据；层次补偿装置，用于根据层次控制数据补偿视频信号的层次，并输出经过层次补偿的视频信号；第二差值分检测装置，具有第三存储部分，用于检测两个连续的亮度数据之间的差值；第二比较装置，用于比较第二差值和第二参考值；和响应于第一和第二比较部分的控制部分，用于当第一差值大于第一参考值，和当第二差值大于第二参考值时，操作光阑控制部分，控制光阑控制部分，以响应于完成信号保持光阑控制数据，并响应于完成信号操作层次特征检测部分。

在第三种成象设备中，控制部分可以操作光阑控制部分，并停止操作层次特征检测装置，以防止当第二差值大于第二参考值时，层次特征检测装置更新层次控制数据。

从下面结合附图的详细描述中，本发明的目的和特点将更易显现，在这些图中：

图1是第一实施例的成象设备的方框图；

图2是第一实施例的定时图，示出光阑控制和层次特征检测操作的定时；

图3是第二实施例成象设备的方框图；及

图4和5示出第二实施例流程图，该实施例示出了图3中微处理器的操作。

相同的或相应的元件或部件在所有的图中都用同样的符号指出。

下面将描述本发明的第一实施例。

图1是第一实施例的成象设备的方框图。

第一实施例的成象设备包括镜头部件101，该部件包括镜头组件101a和光阑部件101b：成象器件102(诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器)；用于处理成象器件102的输出的预处理电路103；用于变换预处理电路103的输出并输出视频数据的A／D变换器104；用于响应视频数据实行诸如层次补偿等的动态范围扩展操作的DSP(数字信号处理器)112；用于产生和从DSP112的输出端输出视频信号的主信号处理电路108；用于根据DSP112的输出产生层次特征数据和光阑控制数据的微处理器109；用于将光阑控制数据变换为光阑控制信号的D／A变换器110；用于根据光阑控制信号驱动光阑部件的光阑控制放大器111。

DSP包括：用于补偿A／D变换器104的输出的层次，并将经过层次补偿的信号提供给主信号处理电路108的层次控制处理程序105；用于产生提供给微处理器109的A／D变换器104的输出的直方图数据的直方图数据产生程序107；和用于检测来自A／D变换器104的视频数据的在各个被划分的视频数据屏幕区域的亮度数据的块平均值检测程序106。

微处理器109包括：用于根据直方图数据检测层次特征，并产生提供给层次补偿处理程序105的层次控制数据的层次特征检测程序125，光阑控制程序119，观察程序126，和控制程序124。

光阑控制程序119包括：用于在每一个抽样时刻，根据来自块平均值检测程序106的平均值产生亮度数据的亮度数据产生程序120；用于检测连续的两个亮度数据，(即，在早一个抽样时刻的亮度数据和当前的亮度数据)之间的第一个差值，并将第一差值和第一参考值REF1作比较，以检测视频数据的亮度的变化，并检测目前亮度数据和目标值之间的第二差值，并将第一差值和第二差值作比较的差值分检测程序121；和用于当第一差值大于第一参考值REF1时，根据第二差值产生光阑控制数据，直到第二差值小于第二参考值的光阑控制数据产生程序122。即，差值分检测部分121判断亮度数据的条件。

观察程序126观察光阑控制程序119的操作条件。控制程序124根据观察到的光阑控制程序119的操作条件控制层次特征检测程序125。

D／A变换器110将光阑控制数据变换为光阑控制信号，该信号经光阑控制放大器111提供给光阑部件101b，以控制聚焦在成象器件102上的图像的亮度或曝光量。

镜头组件101a将图像聚焦在成象器件102上，成象器件102上聚焦的图像的亮度由光阑部件101b控制。将成象器件102的输出提供给预处理电路103。预处理电路103实行CDS(相关二重抽样)，以抽样并连接被抽样的信号，并实行自动增益控制。将预处理电路103的输出提供给A／D变换器104，后者将视频数据提供给DSP112。

将视频数据提供给块平均值检测程序106。块平均值检测程序106将视频数据的屏幕区域分为48块(水平方向8块，垂直方向6块)，并检测每一块的平均值。

亮度数据产生程序120用各自的系数对来自块平均值检测程序106的平均值加权，并平均四十八个经加权的平均值，并产生亮度数据给差值分检测程序121。

差值分检测程序121检测连续两个亮度数据，(即，早一个抽样时刻的亮度数据和目前的亮度数据)之间的第一差值，并将第一差值和第一参考值REF1作比较，以检测视频数据的亮度的变化。

差值分检测程序121还检测当前亮度数据和目标值之间的差值，并将第二差值和第二个参考值REF2作比较。当第一差值大于第一参考值REF1时，和当第二差值大于第二参考值REF2时，差值分检测程序121运行光阑控制数据产生程序122，并通知观察程序126正在实行光阑控制。

光阑控制数据产生程序122根据亮度数据和目标值之间的第二差值产生光阑控制数据，以输出光阑控制数据。D／A变换器110、光阑控制放大器111，和光阑控制部件101b根据光阑控制数据控制曝光量。

当第二差值小于第二参考值REF2时，差值分检测程序121通知观察程序126光阑控制已经完成。

完成了光阑控制之后，直方图数据发生程序107检测来自A／D变换器104的亮度数据的直方图。层次特征检测程序125根据检测得直方图检测层次特征，并产生层次控制数据，并提供和保持层次控制数据给层次补偿处理程序105。

观察程序126观察差值检测程序121，当差值分检测程序检测到第一差值大于第一参考值REF1，和第二差值大于第二个参考值REF2时，观察程序126停止层次特征检测程序的运行。响应于此，即使层次特征检测程序已经运行，层次特征检测程序125停止检测层次特征，并保持层次控制数据。

当差值值检测程序121检测到光阑控制完成，即，第二差值小于第二参考值REF2时，观察程序126接收完成光阑控制的信息。响应于此，控制程序124通过直方图数据产生程序107和层次特征检测程序125，开始直方图数据的产生。当层次特征检测程序在运行中被停止时，观察程序126重新起动直方图数据产生程序107和层次特征检测程序125。

层次补偿处理程序105根据来自层次特征检测程序125的层次控制数据连续地补偿视频数据的层次。

图2是第一实施例的定时图，示出光阑控制和层次特征检测操作的定时。

响应于由差值分检测程序121检测到的亮度变化A而起动光阑控制。即，差值检测程序121检测连续的两个亮度数据的第一差值。当第一差值大于第一参考值REF1时，起动光阑控制。当完成光阑控制时，启动层次特征检测，当在层次特征检测中由差值检测程序121检测到层次变化，观察程序126和控制程序124停止层次特征检测程序125，并重新启动光阑控制。

下面将描述第二实施例。

图3是第二实施例的成象设备的方框图。

第二实施例的成象设备包括：镜头部件101，包括镜头组件101a和光阑部件101b；诸如CCD(电荷耦合器件)图像传感器等成象器件102；用于处理成象器件102的输出的预处理电路103；用于变换预处理电路103的输出，并输出视频数据的A／D变换器104；用于响应于视频数据实行诸如层次补偿等动态范围扩展操作的DSP(数字信号处理器)112；用于产生和从DSP112的输出端输出视频信号的主信号处理电路108；具有RAM103a、ROM130b和计时器130c，用于根据DSP112的输出产生层次特征数据和光阑控制数据的微处理器130；用于将光阑控制数据变换为光阑控制信号的D／A变换器110，用于根据光阑控制信号驱动光阑部件101b的光阑控制放大器111。

DSP112包括三层次控制处理程序105，用于补偿A／D变换器104输出的层次，并将经过层次补偿的信号提供给主信号处理电路108；直方图数据产生程序107，以产生提供给微处理器130的A／D变换器104输出的直方图数据；和块平均值检测程序106，用于在各个被划分的视频数据的屏幕区域检测来自A／D变换器104的视频数据的亮度数据的平均值。

图4和5示出第二实施例的流程图，该流程图示出了图3中的微处理器130的操作。图4示出包括层次特征检测步骤的主程序，而图5示出了定时器中断处理。

微处理器130响应于设置在其中的定时器130c请求的中断，重复地执行定时器中断处理。

在步骤st1，微处理器130保存层次操作的数据，即，层次特征检测操作中使用的数据。

在步骤st2，微处理器130根据来自块平均值检测程序106的平均值得到亮度数据。在接下来的步骤st3，微处理器130存储当前的亮度数据，并读取先前存储的亮度数据。然后，微处理器130计算当前的亮度数据和先前响应于早一个采样前面间隔的时刻检测到并存储的数据)之间的第一差值DIFF1。

在步骤st4中微处理器130将第一差值DIFF1和第一参考值REF1作比较。当第一差值DIFF1大于第一参考值REF1时，处理进到步骤st5。

在步骤st4，如果第一差值REF1不大于第一参考值REF1，则微处理器130在步骤st25判断当前亮度数据和目标数据之间的第二差值是否大于第二参考值REF2。如果在步骤st25中，第二差值DIFF2不大于第二参考值REF2，则处理返回主程序，而如果步骤st25中，第二差值DIFF2大于第二参考值REF12，则处理进到步骤st5。

在接在步骤st45和步骤st25之后的步骤st5中，微处理器130在步骤st5中产生光阑控制数据。即，微处理器130产生光阑控制数据，以减小当前亮度数据和目标数据之间的第二差值。

在接下来的步骤st6中，微处理器130通过比较当前亮度数据和目标数据之间的差值和第二参考值REF2，检测光阑控制完成与否。如果第二差值小于第二参考值REF2，则检测到光阑控制的完成，并且处理进到步骤st7。如果未检测到完成，则处理循环执行步骤st6，直到检测到完成为止。

在st7中，微处理器130通过检查返回的地址，检测在层次特征检测步骤st13的处理过程中是否起动定时器中断st0。

如果在层次特征检测步骤st13的处理过程中起动定时器中断st0，则微处理器130在步骤st8将用于层次特征检测的层次操作数据初始化，并将直方图数据初始化。然后，微处理器130在步骤st9设置层次操作标志，以重新起动直方图数据产生程序107和层次特征检测步骤st13。在步骤st7中，如果定时器中断st0不是在层次特征检测步骤st13的处理过程中开始，则处理直接从步骤st7进到设置了层次操作标志的步骤st9。然后，处理返回到前面的处理，例如，主程序。

在主程序中，微处理器130检查在步骤st21中层次操作标志是否设置。如果层次操作标志未设置，则处理循环执行步骤st21，直到设置层次操作标志为止。

如果在步骤st21中设置层次操作标志1，微处理器130根据来自直方图数据产生程序的直方图数据检测层次特征，并在步骤st23产生层次控制数据。在接着的步骤st24中，微处理器130更新在存储器中的层次控制数据，并保持该层次控制数据直到这一步骤执行完。然后，处理返回至步骤st21。

如上所述，当先前的亮度数据和当前的亮度数据之间的差值大于第一参考值，且当当前的亮度数据和目标数据之间的差值大于第二参考值时，实行光阑控制。换句话说，根据亮度数据的条件实行光阑控制。另外，即使正在实行层次特征检测步骤st13，也实行光阑控制，即，中断层次特征检测步骤st13，以实行光阑控制。另外，响应于光阑控制的完成，实行层次特征检测并产生层次控制数据。另外，停止层次特征检测步骤st13的处理，并在初始化用于层次特征检测操作的直方图和操作数据的情形下重新起动。

如上所述，光阑控制的实行优先于层次补偿。即，在为层次补偿产生层次控制数据的过程中，如果需要光阑控制，则停止产生层次控制数据。在完成光阑控制之后开始产生层次控制数据。

Claims (7)

1．一种成象设备，其特征在于包括：

具有光阑部件的镜头部件；

成象器件，所述镜头部件在所述成象器件上形成图像，所述成象器件上的所述图像的亮度由所述光阑部件控制，所述成象器件响应于在所述成象器件上的图像产生视频信号；

亮度数据产生装置，用于在正规间隔处根据所述视频信号的亮度信号重复地产生亮度数据；

响应于所述亮度数据发生装置的亮度条件判断装置，用于判断所述亮度数据的条件；

响应于所述亮度条件检测装置的光阑控制装置，用于根据所述亮度数据控制所述光阑部件；

层次特征检测装置，用于根据所述视频信号检测层次特征，并根据检测到的层次特征产生控制数据；

层次补偿装置，用于根据层次控制数据补偿所述视频信号的层次，并输出经层次补偿的视频信号；及

响应于所述亮度条件判断装置的控制装置，用于操作光阑控制装置或者层次特征检测装置，其中光阑控制装置比层次特征检测装置具有优先级。

2．如权利要求1所述的成象设备，其特征在于还包括观察设备，用于观察所述光阑控制装置，并检测所述光阑控制装置的操作的完成，其中所述控制装置响应于所述的操作的完成而操作所述层次特征检测装置。

3．如权利要求1所述的成象设备，其特征在于所述控制装置响应于所述亮度条件判断装置而停止所述层次特征检测装置的操作。

4．如权利要求3所述的成象设备，其特征在于还包括：

第一差值检测装置，具有第一存储装置，用于检测两个连续的所述亮度数据之间的第一差值；

第一比较装置，用于比较所述第一差值和第一参考值；

第二差值值检测装置，用于检测所述亮度数据和目标数据之间的第二差值；及

第二比较装置，用于比较所述第二差值和第二参考值，其中，当所述第一差值大于所述第一参考值当所述第二值差值大于所述第二参考值时，所述控制装置响应于所述亮度条件判断装置停止所述层次特征检测装置的操作。

5．一种成象设备，其特征在于包含：

具有光阑部件的镜头部件；

成象器件，所述镜头部件在所述成象器件上形成图像，所述成象器件上的所述图像的亮度由所述光阑部件根据光阑控制数据控制，所述成像器件响应于所述成象器件上的所述图像而产生视频信号；

亮度数据产生装置，用于在正规间隔处根据所述视频信号的亮度信号重复地产生亮度数据；

第一差值检测装置，具有第一存储装置，用于检测两个连续的所述亮度数据之间的差值；

第一比较装置，用于比较所述第一差值和第一参考值；

第二差值检测装置，用于检测所述亮度数据和目标数据之间的第二差值；

第二比较装置，用于比较所述第二差值和第二参考值；

光阑控制装置，具有第二存储装置，用于当所述第一差值大于所述第一参考值，且当所述第二差值大于所述第二参考值时，响应于所述第一和第二比较装置，根据所述亮度数据，产生和保持所述光阑控制数据，以减小所述第二差值；

层次特征检测装置，具有第三存储装置，用于根据所述视频信号检测层次特征，并根据检测到的层次特征，产生和保持层次控制数据；

层次补偿装置，用于根据所述层次控制数据补偿所述视频信号的层次，并输出经层次补偿的视频信号；

响应于所述第一和第二比较装置的操作检测装置，用于检测所述光阑控制装置是否正在操作；及

控制装置，用于响应于所述操作检测装置控制所述层次特征检测装置，以停止检测所述层次特征，从而防止所述层次特征检测装置更新所述层次控制数据。

6．一种成象设备，其特征在于包含：

具有光阑部件的镜头部件；

成象器件，所述镜头部件在所述成象器件上形成图像，所述成象器件上的图像的亮度由所述光阑部件根据光阑控制数据控制，所述成象器件响应于所述成象器件上的所述图像而产生视频信号；

亮度数据产生装置，用于在正规间隔根据所述视频信号的亮度信号重复地产生亮度数据；

第一差值使检测装置，用于检测所述亮度数据和目标数据之间的第一差值；

第一比较装置，用于比较所述第一差值和第一参考值；

光阑控制装置，具有第一个存储装置，用于根据所述亮度数据产生所述光阑控制数据，以减小所述第一差值，并当所述第一差值小于所述第一参考值时，响应于所述亮度数据产生装置产生完成信号；

层次特征检测装置，具有第二存储装置，用于根据所述视频信号检测层次特征，并根据检测到的层次特征产生和保持层次控制数据；

层次补偿装置，用于根据层次控制数据补偿所述视频信号的层次，并输出经层次补偿的视频信号；

第二差值分检测装置，具有第三个存储装置，用于检测两个连续的所述亮度数据之间的第二差值；

第二比较装置，用于比较所述第二差值和第二参考值；及

响应于所述第一和第二比较装置的控制装置，用于当所述第一差值大于所述第一参考值，且当所述第二差值大于所述第二参考值时，操作所述光阑控制装置，响应于所述完成信号控制所述光阑控制装置以保持所述光阑控制数据，并响应于所述完成信号操作所述层次特征检测装置。

7．如权利要求6所述的成象设备，其特征在于当所述第二差值大于所述第二参考值时，所述控制装置操作所述光阑控制装置，并停止操作所述层次特征检测装置，以防止所述层次特征检测装置更新所述层次控制数据。

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