CN1323487A - 用于产生可投影的对象取景器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种对象取景单元包括取景单元(270)。一旦接收到投影信号,取景单元(270)就投影取景框靶。定时单元(260)与取景单元(270)连接。定时单元(260)通过响应与摄像机的图象传感器(240)在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息产生投影信号。

Description

用于产生可投影的对象取景器的方法和设备
本发明涉及摄像机。具体来说，本发明涉及由摄像机操作者用来确定摄像机视野的取景器。
取景器是连接在摄像机上以允许摄像机操作者观察所拍摄景物的光学或电子设备。光学取景器一般包括与实际的摄像机透镜配合使用的取景镜头(framing lens)和限制框(mask)。透过目镜观察，操作者可看到由限制框提供的指示摄像机视野的一个取景框(frame)。更普遍的电子取景器一般包括一个小图象视频监视器，该监视器包括迷你黑白或彩色显象管/液晶显示(LCD)屏。电子取景器显示由摄像机拍摄的实际景物。电子取景器可内置于摄像机中并由此可通过目镜进行观察，或者可安装在外部以便更易于观察。
传统的摄像机取景器有几个缺点。因为传统的取景器包括与摄像机连接的透镜或监视器，所以在拍摄一个移动对象时为了确保该对象在摄像机的视野范围内，就需要操作者的注意力不能在实际的对象上。这在操作者拍摄操作者也作为参加者的会谈或会议时是不方便的。当使用与摄像机连接的传统取景器时，相对于拍摄对象来说，操作者的脸部也可能被部分挡住。这在希望连续、直接注视对象时，如操作者正在拍摄儿童或动物时会有问题。
一种对象取景器被公开。该对象取景器包括一个取景单元，一旦接收到投影信号，该取景单元就投影一个取景框靶(frame target)。一个定时单元连接该取景单元。定时单元通过响应与摄像机的图象传感器在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息而产生投影信号。
本发明以实例的形式示出且不受限于附图，其中相同的标号表示类似的元件，并且其中：
图1是实施本发明一个实施例的计算机系统的框图；
图2是根据本发明一个实施例的摄像机中的对象取景单元和图象生成单元的框图；
图3是根据本发明一个实施例的对象取景单元的框图；
图4是根据本发明一个实施例的定时单元的框图；
图5是根据本发明一个实施例的投影取景框；
图6是根据本发明第二实施例的投影取景框；并且
图7所示为一种根据本发明一个实施例产生投影取景器的方法的流程图。
参考图1，可执行本发明实施例的计算机系统表示为100。计算机系统100包括处理数据信号的处理器101。处理器101可以是复合指令集计算机系统(CISC)微处理器、精简指令集计算机(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、执行指令系统的组合的处理器、或其它处理器设备。图1表示在单处理器计算机系统100上实施的本发明的一个例子。但应当理解，本发明也可在具有多个处理器的计算机系统中实施。处理器101连接CPU总线110，该总线在处理器101和计算机系统100的其它部件之间传送数据。
计算机系统100包括存储器113。存储器113可以是动态随机存取存储(DRAM)设备、静态随机存取存储(SRAM)设备、或其它存储设备。存储器113存储可由处理器101执行的数据信号所表示的代码和指令。高速缓冲存储器102常驻于处理器101中，它存储在存储器113中存储的数据信号。高速缓冲存储器102通过处理器101利用其存取地址来加速存储器存取。在计算机系统100的另一个实施例中，高速缓存102位于处理器101外。
桥接存储控制器111连接CPU总线110和存储器113。桥接存储控制器111控制处理器101、存储器113和计算机系统100的其它部件之间的数据信号，并且桥接CPU总线110、存储器113和第一I/O总线120之间的数据信号。
第一I/O总线120可以是单个总线或是多个总线的组合。例如，第一I/O总线120可包括外围部件互连(PCI)总线、个人计算机存储卡国际联合会(PCMCIA)总线、NuBus或其它总线。第一I/O总线120在计算机系统100的部件之间提供通信链接。网络控制器121连接第一I/O总线120。网络控制器121把计算机系统100链接到计算机网络(图1中未示出)上并且支持机器间的通信。显示设备控制器122连接第一I/O总线120。显示设备控制器122允许显示设备与计算机系统100的连接，并且用作显示设备和计算机系统100的接口。显示设备控制器可以是单色显示适配(MDA)卡、彩色图形适配(CGA)卡、增强型图形适配(EGA)卡、扩展图形适配(XGA)卡或其它显示设备控制器。显示设备可以是电视机、计算机监视器、平面显示器或其它显示设备。显示设备通过显示设备控制器122接收来自处理器101的数据信号并向计算机系统100的用户显示信息和数据信号。
摄像机123连接第一I/O总线120。摄像机123用于捕获事物的图象。摄像机123包括图象生成单元150，它调节摄像机123中的图象传感器的曝光强度以使其在用于产生高质量电荷(charge)图象的预定强度下产生具有某一强度的图象信号。形成电荷图象的图象信号被转换为数字图形数据。图象传感器的曝光强度被调节以使进入摄像机123的透镜的光量和在入射光形成一个视频场期间的时间量足以产生高质量的电荷图象。另外，在进入摄像机123的透镜的光量和在入射光形成一个视频场期间的时间量的单独调节不足以产生高质量的电荷图象时，图象生成单元150增加图象传感器的曝光强度。摄像机还包括对象取景单元160。对象取景单元160产生起到取景器作用的投影的靶取景框，以允许摄像机123的操作者确定摄像机123的视野。投影的靶取景框允许操作者在不盯着与摄像机123连接的取景器的情况下就可以确定摄像机123的视野。
第二I/O总线130可以是单个总线或多个总线的组合。举例来说，第二I/O总线130可包括PCI总线、PCMCIA总线、NuBus、工业标准体系结构(ISA)总线或其它总线。第二I/O总线130在计算机系统100的部件之间提供通信链接。数据存储设备131连接第二I/O总线130。数据存储设备131可以是硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM设备、快速存储设备、或其它海量存储设备。键盘接口132与第二I/O总线130连接。键盘接口132可以是键盘控制器或其它键盘接口。键盘接口132可以是专用设备或者是常驻于诸如总线控制器或其它控制器的其它设备中。键盘接口132允许键盘与计算机系统100的连接并且从键盘向计算机系统100传送数据信号。音频控制器133与第二I/O总线130连接。音频控制器133的作用是协调也与I/O总线130耦合的声音的记录和播放。
总线桥接器124连接第一I/O总线120和第二I/O总线130。总线桥接器124的作用是缓冲和桥接第一I/O总线120和第二I/O总线130之间的数据信号。
图2示出了根据本发明一个实施例的对象取景单元160和图象生成单元150的实施例。图象生成单元150包括曝光控制单元210。曝光控制单元210接收摄像机123产生的图象信号并分析图象信号以确定其是否形成高质量的电荷图象。当曝光控制单元210确定图象信号形成不是高质量的电荷图象时，它调节图象传感器240的曝光强度以提高电荷图象的质量。
光圈控制单元220连接曝光控制单元210。光圈控制单元220调节透镜可变光阑(未示出)中的开口大小，以控制进入图象传感器240的光量。当透镜曝露于亮光中时，曝光控制单元210指示光圈控制单元220把透镜的可变光阑调节至可防止图象传感器240被过度曝光的程度。反之，当透镜曝露于暗光中时，曝光控制单元210指示光圈控制单元220把透镜的可变光阑调节至可防止图象传感器240曝光不足的程度。
快门控制单元230连接曝光控制单元210。快门控制单元230调节在入射光形成单视频场期间的时间量。在国家电视标准委员会(NTSC)制式中视频通常以每秒60场记录，而在逐行倒相(PAL)制式和顺序传送彩色与记忆(SECAM)制式中视频通常以每秒50场记录。在清除电荷并开始另一个视频场之前，通过调节图象传感器240被允许累积电荷期间的时间量，快门控制单元230控制曝光长度。当希望清晰的图象时则使用高快门速度设置。为了执行较高的快门速度，可减小允许图象传感器240形成一个视频场的时间量。低快门速度设置用于捕获暗光图象。为了执行较低的快门速度，可增加允许图象传感器240形成一个视频场的时间量。
图象传感器240连接快门控制单元230。图象传感器240包括多个光敏单元。用于记录的图象经透镜投影到图象传感器240上。投影到图象传感器240上的图象使电池充电。入射光越亮，电池充电越强。充电的电池产生电荷图象，它包括对应于记录图象的亮度和彩色信息的多个图象信号。图象传感器240的曝光强度则要求在规定的范围内以使其在形成高质量电荷图象的强度下产生图象信号。当曝光强度在规定范围之外时，记录的图象可能会显得太暗或太亮。适度的曝光既要根据进入透镜的光量又要根据在入射光形成单个视频场期间的时间量来确定。图象传感器240在接收来自快门控制单元230的图象传感信号时累积电荷。通过调节在清除电荷并开始另一个视频场之前允许图象传感器240累积电荷期间的时间量，快门控制单元230控制图象传感器240的曝光长度。图象传感器240可使用电荷耦合器件(CCD)、CMOS传感器或其它传感器件来实施。
增益控制单元250连接图象传感器240和曝光控制单元210。增益控制单元250接收来自图象传感器240的图象信号并且根据响应曝光控制单元210的增益特性(profile)放大所选的图象信号。增益控制单元250把放大的图象信号发送到曝光控制单元210以进行分析。增益特性包括识别所选图象信号和放大所选信号的放大级的信息。增益特性可从多个预先构建的增益特性中选择或者通过摄像机123的用户的擦除(scratch)产生。
对象取景单元160连接快门控制单元230。对象取景单元160包括定时单元260。定时单元260接收来自快门控制单元230的与图象传感器240在累积电荷以形成包括图象传感信号的视频场时的定时有关的信息。定时单元260在图象传感器240没有累积电荷形成视频场的时间周期期间产生投影信号。
对象取景单元160包括与定时单元260连接的成框单元270。成框单元270通过响应从定时单元260接收投影信号而投影一个取景框靶。取景框靶在图象传感器240没有累积电荷形成视频场的时间周期期间被投影，这样取景框靶就不会被图象传感器240捕获。
应当理解，除了由曝光控制单元210控制外，光圈控制单元220、快门控制单元230和增益控制单元250还可手工控制。图象生成单元150可以使用或不使用光圈控制单元220和增益控制单元250来实施。还应当理解，曝光控制单元210、光圈控制单元220、快门控制单元230、图象传感器240、增益控制单元250和对象取景单元160可使用任何已经的电路或技术来实施。
图3是根据本发明一个实施例的定时单元260的框图。定时单元260包括快门控制接口310。快门控制接口310连接图象生成单元260(图2中示出)的快门控制单元230(图2中示出)以获得与图象传感器240(图2中示出)在累积电荷形成视频场时的定时有关的信息。该信息可以是快门控制单元230产生的图象传感信号或发送到图象传感器240的实际图象传感信号的速率和持续时间的信息。
该定时单元包括投影定时单元320。投影定时单元320可编程以执行来自成框单元270(图2中示出)的取景框靶的投影频率。根据定时单元260的一个实施例，取景框靶的投影频率可以每秒或每分为基础来编程。
投影信号发生单元330连接快门控制接口310和投影定时单元330。投影信号发生单元330根据从快门控制接口310接收的信息和来自投影定时单元320的希望投影频率来确定产生投影信号的间隔。投影信号发生单元330在图象传感器240没有累积电荷以形成视频场的时间周期期间产生投影信号。
图4是根据本发明一个实施例的成框单元270的框图。该成框单元包括光源410。光源410通过响应接收来自定时单元260(图3中示出)的投影信号产生短周期的脉冲光。光源410可由氙选通装置、高强光发射二极管(LED))或其它光源来实施。
成框单元270还包括限制框单元420。限制框单元420连接光源410。限制框单元420可包括具有不同类型的取景框靶图象的可更换滑片。取景框靶图象可包括十字标线型取景框图象、丁字型(bracket)取景框图象或其它取景框靶图象。光源410产生的光照射到限制框单元420上并把取景框靶图象射向透镜单元430。
透镜单元430连接限制框单元420。透镜单元430包括取景镜头(未示出)，它与摄像机透镜(未示出)配合使用以使两个透镜的视野相同。透镜单元430通过取景镜头投影源自限制框单元420的取景框靶图象，以使取景框靶出现在摄像机透镜的视野之内的对象上。可以理解，取景镜头可与任何类型的摄像机透镜配合使用以使两个透镜的视野相同。举例来说，如果摄像机透镜是可变焦距的透镜，则取景镜头也可以是可变焦距的透镜，它可编程以跟随摄像机透镜的聚焦方向。
对象取景单元160(图1中示出)投影对应于摄像机123的视野的脉冲短周期的取景框靶图象。投影的取景框靶图象以被定时的高强度短脉冲光的形式产生，以使投影不会被摄像机123的图象传感器240捕获。但是，摄像机的操作者和旁观者将能够看到投影到由摄像机123拍摄的对象上的摄像机视野。
对象取景单元160允许摄像机123的操作者在保持连续直接的视线接触的同时拍摄对象。操作者不会为需要监视LCD屏或盯着光学取景器而拖累。对象取景单元160允许摄像机的制造商制造没有昂贵的电子取景器的摄像机。
图5表示根据本发明一个实施例的投影的取景框靶510。取景框靶510是一个丁字取景框图象，它从对象取景单元160(图2中示出)投影到在摄像机123(图1中示出)的视野之内的对象上。取景框靶510左上角的丁字511投影到第一个人570后面的墙上550。左上角的丁字511框住了摄像机123的视野的左上部分。取景框靶510右上角的丁字512投影到第二个人571后面的墙上。右上角的丁字512框住了摄像机123的视野的右上部分。取景框靶510左下角的丁字513投影到第一个人570的身体上。左下角的丁字513框住了摄像机123的视野的左下部分。取景框靶510右下角的丁字514投影到第二个人571的身体上。右下角的丁字514框住了摄像机123的视野的右下部分。
图6表示根据本发明第二实施例的投影的取景框靶610。取景框靶610是十字标线的图象，它从对象取景单元160(图2中示出)投影到在摄像机123(图1中示出)的视野之内的对象上。取景框靶610投影到摄像机123视野之内的人670的身体上。
图7所示为根据本发明一个实施例产生投影的取景器的一种方法的流程图。在步骤701确定允许摄像机中的图象传感器累积电荷以形成视频场的定时。根据本发明的一个实施例，通过获得来自摄像机的快门控制单元的定时信息来确定允许摄像机中的图象传感器累积电荷以形成视频场时的定时。
在步骤702确定取景框靶的投影频率。根据本发明的一个实施例，投影频率可由摄像机操作者来编程控制。
在步骤703，投影信号通过响应投影频率和定时来产生以使投影信号在图象传感器没有形成视频场时产生。
在步骤704，通过响应投影信号来给光源加电。
在步骤705，限制框上的图象通过取景镜头并投影到摄像机视野之内的对象上。
在前面的描述中，本发明是参考其特定的典型实施例进行描述的。但是显然，在不背离所附权利要求所述的本发明更广的范围和精神的情况下可以进行各种改进和变化。说明书和附图是说明性质的，而不是要限制本发明。

Claims (16)

1．一种对象取景单元，包括：
取景单元，一旦接收到投影信号就投影取景框靶；和
与取景单元连接的定时单元，通过响应与摄像机的图象传感器在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息产生投影信号。
2．根据权利要求1的对象取景器，其中定时单元包括：
与快门控制单元连接的快门控制接口，接收与图象传感器在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息；和
投影定时单元，可编码以执行取景框靶的投影频率；和
信号发生单元，通过响应该定时信息和该频率产生投影信号。
3．根据权利要求1的对象取景器，其中取景单元包括：
光源，一旦接收到投影信号就产生光；
与光源连接的限制框单元，包括取景框靶图象；和
与限制框单元连接的透镜单元，投影取景框靶图象。
4．根据权利要求3的对象取景器，其中光源包括氙选通光。
5．根据权利要求3的对象取景器，其中光源包括高强光发射二极管。
6．根据权利要求3的对象取景器，其中限制框单元包括丁字取景框靶图象。
7．根据权利要求3的对象取景器，其中限制框单元包括十字标线取景框靶图象。
8．根据权利要求3的对象取景器，其中透镜单元包括：
可变焦透镜；和
透镜聚焦装置，通过响应聚焦信号调节可变焦透镜。
9．一种计算机系统，包括：
总线；
与总线连接的处理器；
与总线连接的摄像机，包括对象取景单元，它产生起取景器作用的投影的靶取景框，以允许操作者确定摄像机的视野。
10．根据权利要求9的计算机系统，其中对象取景单元包括：
取景单元，一旦接收到投影信号就投影取景框靶；和
与取景单元连接的定时单元，通过响应与摄像机的图象传感器在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息产生投影信号。
11．根据权利要求10的计算机系统，其中定时单元包括：
与快门控制单元连接的快门控制接口，接收与图象传感器在累积电荷以形成视频场时的定时有关的信息；和
投影定时单元，可编码以执行取景框靶的投影频率；和
信号发生单元，通过响应该定时信息和该频率产生投影信号。
12．根据权利要求10的计算机系统，其中取景单元包括：
光源，一旦接收到投影信号就产生光；
与光源连接的限制框单元，包括取景框靶图象；和
与限制框单元连接的透镜单元，投影取景框靶图象。
13．一种产生对象取景器的方法，包括：
确定允许摄像机中的图象传感器累积电荷以形成视频场时的定时；
通过响应该定时产生投影信号以使投影信号在图象传感器不形成视频场时产生；和
通过响应投影信号投影取景框靶。
14．根据权利要求13的方法，其中确定允许摄像机中的图象传感器累积电荷以形成视频场时的定时的步骤包括接收来自摄像机的快门控制单元的定时信息。
15．根据权利要求13的方法，其中投影信号通过响应该定时和取景框靶的确定的投影频率而产生。
16．根据权利要求13的方法，其中投影取景框靶包括：
给照射具有对象取景器图象的限制框的光源加电；
聚焦取景镜头以使其视野与摄像机的视野协调一致；
使取景框靶的图象经过取景镜头。
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