CN1815341A - 照相机自动调整闪光强度的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种照相机自动调整闪光强度的方法及系统，该系统包括镜头装置、影像感测装置、对焦装置、对焦感测装置、控制装置及闪光装置等，该方法是利用对焦感测装置以感测对焦过程中对焦装置的马达转动步数值，并将该马达转动步数值传送至控制装置，控制装置将该马达转动步数值与预先输入并存储于控制装置中的马达转动步数值与被拍摄物距离转换表进行比对，从而确定被拍摄物至照相机的距离，并计算出闪光灯的闪光指数，藉以控制闪光灯发出最适的光量，使照片获得正确曝光。藉此，本发明可达成以低成本及低功耗实现精确控制及调整闪光灯的闪光强度及正确曝光的效果。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种照相机自动调整闪光强度的方法及系统，尤其是指一种数字相机根据自动对焦程序中马达的步进位置推算被拍摄物距离，从而依据被拍摄物距离及周围光线强弱而自动调整控制闪光灯闪光强度的方法及系统。
【背景技术】
通常电子式照相机均设有电子闪光灯以在夜间或室内等光线不足的条件下拍摄照片时补充被拍摄物的照度。照相机的闪光灯包括手动式及自动式，在手动闪光模式中，闪光灯发射出与被拍摄物距离无关的预定光量，由于被拍摄物的距离不同，处于望远位置及广角位置时光圈值亦不同，均以同样强度的闪光灯发光，若距离远时曝光程度恰好，则距离近时即可能会过曝。因此目前大多数相机采用自动闪光模式。在自动闪光模式中，闪光灯发射的光量是根据照相机与被拍摄物之间的距离进行调整的，闪光灯的闪光强度(亦即闪光指数GN，Guide Number)与被摄影物距离及光圈系数值的关系可表示为：
GN＝f×L
其中，GN为闪光指数，f为光圈系数，L为被拍摄物距离。闪光指数是评量闪光灯发光强度的量值，是表示闪光灯性能的一个主要的基本指针，其单位为米。
为了确定被拍摄物至照相机的距离，目前数字相机常采用的方式主要有两种，一种是照相机本身具有测距模块，借助测距模块自动测定被拍摄物与照相机之间的距离，从而控制闪光灯的闪光强度。这种方式可以达到精确的闪光强度控制，但测距模块的成本通常较高，采用这种方式控制闪光灯的闪光强度的照相机一般价格较为昂贵，不太能够为专业摄影人士以外的普通消费者所接受。而另一种方式是借助于数字相机的影像感测组件CCD(ChargeCoupled Device，即电荷耦合组件)进行自动对焦，使闪光灯预闪一次，通过感测被测物的反射光量，由该反射光量与正确曝光值的比较而判断闪光强度是否充分，从而确定被摄影物的远近，并进一步控制和调整闪光灯的闪光指数以达到精确曝光的目的。这种方式虽然成本比较低，但每次拍照前，闪光灯均需预闪一次，需要多耗费一倍的电量，以致采用这种闪光模式的照相机常常因耗电问题而无法提供使用者足够的使用时间。
因此，实有必要研究提供一种新的照相机自动调整闪光强度的方法，以实现既可利用数字相机自身CCD工作过程进行测距，而避免使用附加的专门测距模块以降低数字相机的成本，又可免除已知的预闪模式而可达成有效延长相机的电池续电力的效果。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种照相机自动调整闪光强度的方法及系统，该方法及系统可以低成本及低功耗达到精确控制及调整闪光灯的闪光强度，使所拍摄的相片获得正确曝光，从而有效解决前述已知技术存在的测距模块成本过高和预闪模式功耗过大的问题。
为实现上述目的，本发明提供的照相机自动调整闪光强度的方法包括如下过程：
(1)将照相机镜头对准被拍摄物后，调整照相机镜头进行对焦，如果是自动对焦装置，则使对焦马达启动，直至被拍摄物聚焦在成像面上形成清晰影像后对焦马达停止转动；如果是手动对焦模式，则以手动方式驱动对焦；
(2)利用对焦感测装置感测自动对焦过程中对焦马达的步进数值或手动对焦时的对焦旋钮转动值并传送至控制装置，控制装置将感测到的数值与预先输入并存储于控制装置中的感测数值-被拍摄物距离转换表进行比对，从而依据感测到的对焦感测数值，以确定被拍摄物至照相机的距离；
(3)控制装置依据确定的被拍摄物距离及照相机的光圈系数值，计算出闪光灯的闪光指数并确定闪光时间，从而控制闪光灯在照相机快门作动的同时发出最适的光量，使照片获得最佳曝光。
依据本发明的目的所提供的一种照相机自动调整闪光强度的方法，其中还包括利用亮度感测装置感测照相机周围环境的光线亮度数值并传送至控制装置，控制装置将该亮度数值与预先输入并存储于该控制装置中的亮度参考数值相比较，得到一个闪光强度调整值而进一步依据该调整值控制闪光灯的闪光强度。
依据本发明的目的所提供的一种照相机自动调整闪光强度的方法，其中当该方法用于变焦型照相机时，其进一步包括利用变焦感测装置感测照相机变焦镜头的位置并将位置数值传送至控制装置，控制装置将该位置数值与预先输入并存储在控制装置中的变焦镜头位置-焦距关系表进行比较，从而确定变焦镜头的焦距，并进一步依据“光圈系数＝镜头焦距/入射瞳直径”公式计算出照相机的光圈系数值。
本发明还提供一种照相机自动调整闪光强度的系统，其包括镜头装置、影像感测装置、对焦装置、对焦感测装置、控制装置及闪光装置，其中该镜头装置具有用于控制进入照相机光量的光圈系数值，对焦装置可驱动该镜头装置移动而使被拍摄物反射的光线透过镜头装置聚焦于影像感测装置形成清晰影像；对焦感测装置可感测到对焦过程的镜头移动数值并传送至控制装置；控制装置中存储有预先输入的对焦感测数值-被拍摄物距离转换表，其可将感测到的镜头移动数值与该转换表进行比照而确定被拍摄物至照相机的距离，并进一步依据该距离及镜头装置的光圈系数值计算出闪光指数，进而依据所得闪光指数调整及控制闪光灯的闪光强度。
依据本发明的目的提供的一种照相机自动调整闪光强度的系统，其进一步包括有亮度感测装置，可感测到照相机周围环境光线亮度数值并传送至控制装置。
依据本发明的目的提供的一种照相机自动调整闪光强度的系统，其中控制装置还存储有预先输入的亮度参考值，用于与收到的亮度感测数值作比较以产生一闪光强度调整值，用以更精确地调整闪光灯的闪光强度。
依据本发明的目的提供的一种照相机自动调整闪光强度的系统，其进一步包含有变焦马达，用以驱动镜头装置以根据需要改变镜头的焦距。
依据本发明的目的提供的一种照相机自动调整闪光强度的系统，其进一步包含有变焦感测装置，用以感测变焦马达的步进数值并传送至控制装置。
依据本发明的目的提供的一种照相机自动调整闪光强度的系统，其中该控制装置还存储有预先输入的变焦马达步进数值-焦距转换表，用于与收到的变焦马达步进数值作比较而确定镜头焦距，进一步计算出照相机的光圈系数值。
与已知技术相比，本发明所提供的照相机自动调整闪光强度的方法及系统利用照相机对焦过程取得最佳对焦点时，对焦感测数值与被拍摄物至照相机间的距离会有一个对应关系，借此建立起对焦感测数值与距离之间的转换关系表，从而可通过感测对焦装置的感测数值后依据预先存储的感测数值-距离转换表获得被拍摄物与照相机之间的距离，并进一步依据该距离及照相机镜头的光圈系数值计算闪光指数，从而调整及控制闪光灯的闪光强度。使用该方法，则照相机既不需要附加昂贵的测距模块来测量被拍摄物距离，亦不需要在照相时利用闪光灯预闪一次来判断曝光是否足够及被拍摄物距离的远近，即可实现闪光强度控制目的。因此，本发明可达成以低成本及低功耗实现精确控制及调整闪光灯的闪光强度及正确曝光的效果。
【附图说明】
图1是本发明一种照相机自动调整闪光强度的方法的流程图。
图2是本发明应用于一变焦型照相机的流程图。
图3是本发明一种照相机自动调整闪光强度的系统的框架图。
【具体实施方式】
以下就以具有自动对焦装置的数字相机为例，说明本发明的实施方式。可以理解的是，类似的调整方法也可以应用在手动对焦的模式中。请参阅图1，本发明所提供的一种照相机自动调整闪光强度的方法，包括：
步骤a：对焦马达作动进行对焦。即，将照相机镜头对准被拍摄物后，对焦马达启动，调整照相机镜头进行对焦，直至被拍摄物聚焦在成像面上形成清晰影像后对焦马达停止转动。
步骤b：系统将马达步进数值根据预先设置的表格得出被拍摄物体的距离。即，利用对焦感测装置感测对焦过程中对焦马达的步进数值并传送至控制装置，控制装置将感测到的步进数值与预先输入并存储于控制装置中的步进数值-被拍摄物距离转换表进行比较，从而依据感测到的对焦马达步进数值确定被拍摄物至照相机的距离。
步骤c：系统根据计算得到的距离数据及光圈系数值控制闪光灯的发光强度。即，依据确定的被拍摄物距离及照相机的光圈系数值，控制装置计算出闪光灯的闪光指数并确定闪光时间，从而控制闪光灯在照相机快门作动的同时发出最适光量，使照片获得正确曝光。
如图2所示是本发明所提供的方法应用于变焦型数字相机的流程图。首先，在照相机镜头对准被拍摄物后启动变焦马达，驱动镜头伸缩运动而改变镜头焦距，并利用变焦感测装置感测变焦镜头的位置并将位置数值传送至控制装置，控制装置将该位置数值与预先输入并存储在控制装置中的变焦镜头位置-焦距关系表进行比较，从而确定变焦镜头的焦距，并进一步依据公式：
计算出照相机的光圈系数值。然后，启动对焦马达驱动镜头移动进行对焦，直至被拍摄物聚焦在数字相机的影像感测装置上形成清晰影像后对焦马达停止转动。在对焦马达作动过程中利用对焦感测装置感测对焦马达的步进数值并传送至控制装置，控制装置将感测到的步进数值与预先输入并存储于控制装置中的步进数值-被拍摄物距离转换表进行查对，从而依据感测到的对焦马达步进数值确定被拍摄物至照相机的距离。最后，控制装置依据确定的被拍摄物距离及照相机的光圈系数值，计算出闪光灯的闪光指数并确定闪光时间，从而控制闪光灯在照相机快门作动的同时发出最适光量，使照片获得最佳曝光。
其中，对焦程序中的对焦马达步进数值与被拍摄物距离的转换关系表，可借助于软件控制进行多次实验检测而得。如下列表-1所示是对一种数字相机进行多次实验检测所得的对焦马达步进数值与被拍摄物距离对照关系表：
表-1 对焦马达步进数值与被拍摄物距离对照关系表
| 变焦镜头位置 | 变焦比率 | 焦距f(mm) | 光圈系数 | 对焦步进数值(从复位位置计算)与对应的距离数值 | |||||||||||
| 开放 | 收缩 | ∞ | 5m | 2m | 1.5m | 1m | 0.8m | 0.6m | 0.5m | 0.4m | 0.3m | 0.0993m | |||
| f1 | 1.00 | 6.000 | 2.9 | 4.76 | 123 | 126 | 129 | 131 | 134 | 137 | 141 | 145 | 151 | 161 | 264 |
| f2 | 1.27 | 7.621 | 3.21 | 5.27 | 82 | 86 | 91 | 94 | 100 | 105 | 112 | 119 | 128 | 144 | |
| f3 | 1.54 | 9.252 | 3.52 | 5.77 | 49 | 54 | 62 | 67 | 76 | 83 | 94 | 103 | 117 | 141 | |
| f4 | 1.89 | 11.353 | 3.91 | 6.41 | 16 | 24 | 37 | 44 | 58 | 68 | 85 | 99 | 120 | 156 | |
| f5 | 2.29 | 13.731 | 4.35 | 7.11 | -10 | 2 | 21 | 31 | 52 | 67 | 92 | 112 | 142 | 191 | |
| f6 | 2.80 | 16.797 | 4.90 | 8.00 | -27 | -7 | 20 | 36 | 66 | 88 | 124 | 152 | 194 | 262 | |
如表-1所示，数位相机的变焦镜头从望远(TELE)到广角(WIDE)之间不同的位置f1～f6均可以由变焦马达步进数值来确定其相对应的焦距及光圈系数值，当镜头的焦距数值确定后，针对不同的被拍摄物距离亦有相对应的对焦马达步进数值。因此，将该转换关系对照表预先输入并存储于数字相机的控制装置中，在实际拍摄时，通过测定获得对焦马达在对焦过程的步进数值，并与预先输入的该转换关系对照表进行查对，即可得到当前的被拍摄物与照相机之间的距离。而通过测定变焦镜头当前的位置，与预先输入的位置-焦距转换关系对照表进行对照，亦可知当前镜头的焦距，进而计算得知光圈系数值，依据该距离数值及光圈系数值计算得出闪光指数，从而调整及控制闪光灯发光量，获得正确曝光。
对于定焦型相机而言，由于其镜头焦距固定，因而不需要通过测定镜头位置变化来确定镜头焦距，只需要测定对焦过程对焦马达的步进数值，即可依据所测得的步进数值查对预先输入并存储于照相机控制装置中的对焦马达步进数值与被拍摄物距离转换关系对照表，而得出被拍摄物与相机之间的距离，进而控制闪光灯的发光量。因此，本发明用于定焦型相机时更能凸显其低成本及低功耗的优势。
另外，请继续参阅图2，本发明照相机自动调整闪光强度的方法还可以进一步包括测光步骤，即利用亮度感测装置(或自动曝光控制装置，AutomaticExposure，AE)感测照相机周围环境的光线亮度数值并传送至控制装置，控制装置将该亮度数值与预先输入并存储于该控制装置中的亮度参考数值相比较，得到一个闪光强度调整值，从而进一步依据该调整值控制闪光灯的闪光强度。
图3是本发明所提供的照相机自动调整闪光强度的系统框架图，一种自动调整闪光强度的系统包括控制装置1、镜头装置2、对焦马达3、对焦感测装置4、影像感测装置5及闪光装置6，其中镜头装置2具有用于控制进入照相机光量的光圈系数，对焦马达3可驱动该镜头装置2移动而使被拍摄物反射的光线透过镜头装置2聚焦于影像感测装置5形成清晰影像；对焦感测装置4可感测该对焦马达3在对焦过程的步进数值并传送至控制装置1。该控制装置1中存储有预先输入的对焦马达步进数值与被拍摄物距离转换关系对照表，其可将感测到的步进数值与该转换表进行比照而确定被拍摄物至照相机的距离，并进一步依据该距离及镜头装置2的光圈系数值计算出闪光指数，进而依据所得闪光指数调整闪光装置6的闪光强度，控制该闪光装置6在快门7作动的同时发出适量的光以获得正确曝光。
本发明所提供的自动调整闪光强度的系统还可包括亮度感测装置8，其可感测到照相机周围环境光线亮度数值并传送至控制装置1，控制装置1存储有预先输入的亮度参考值，可将收到的亮度感测数值与亮度参考值作比较以产生一闪光强度调整值，从而更精确地调整闪光灯的闪光强度。
对于一个变焦型照相机而言，本发明所提供的自动调整闪光强度的系统还可进一步包括变焦马达9及变焦感测装置10，通过变焦马达9驱动镜头装置2作动以改变镜头焦距，并借助于变焦感测装置10测定变焦马达9的步进数值并传送至控制装置1。控制装置1中存储有预先输入的变焦马达步进数值与焦距转换表，用于与收到的变焦马达步进数值作比较而确定镜头焦距，从而进一步计算出照相机的光圈系数值。
综观本发明所提供的照相机自动调整闪光强度的方法及系统，是利用照相机对焦过程取得最佳对焦点时，对焦马达作动的步进数值与被拍摄物至照相机间的距离会有一个对应关系，借此建立起对焦程序中的马达步进数值与距离的转换关系表，从而可通过感测马达的步进数值后依据预先存储的步进数值-距离转换表获得被拍摄物与照相机之间的距离，并进一步依据该距离及照相机镜头的光圈系数值计算闪光指数，从而调整及控制闪光灯的闪光强度。运用该方法，照相机既不需要附加昂贵的测距模块来测量被拍摄物距离，亦不需要在照相时利用闪光灯预闪一次来判断曝光是否足够及被拍摄物距离的远近，即可实现闪光强度控制的目的。因此，本发明可达成以低成本及低功耗实现精确控制及调整闪光灯的闪光强度及正确曝光的效果。
本发明利用了对焦程序中对焦马达的步进数值与被拍摄物距离之间的对应关系，而实质上对焦马达的步进数值所对应的是对焦过程镜头移动的距离。因此，对于纯手动对焦的照相机来说，利用对焦感测装置感测对焦过程镜头的直线位移或转动的角度，建立起位移(或角度)与被拍摄物距离转换关系对照表，也应属本发明实质涵盖之列。
上述的对焦感测装置4(变焦感测装置10)以及控制装置1可为一整合性的数字讯号处理器(Digital Signal Processor)，而影像感测装置5可为CCD、CMOS等任何可供感测影像的装置。
Claims (18)
1.一种照相机自动调整闪光强度的方法，包括如下步骤：
a.照相机镜头对准被拍摄物后启动对焦装置，调整照相机镜头进行对焦，直至被拍摄物聚焦在成像面上形成清晰影像；
b.利用对焦感测装置感测对焦过程中对焦装置的步进数值并传送至控制装置，控制装置将感测到的对焦步进数值转换为被拍摄物至照相机的距离值；
c.控制装置依据确定的被拍摄物距离及照相机的光圈系数值，计算出闪光灯的闪光指数并确定闪光时间，进而控制闪光灯在照相机快门作动的同时发出最适的光量，使照片获得最佳曝光。
2.如权利要求1所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：预先在控制装置内储存有步进数值-被拍摄物距离转换表，用以将所述对焦步进数值转换为被拍摄物至照相机的距离值。
3.如权利要求1所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：所述方法用于变焦型照相机时，其进一步包括利用变焦感测装置感测照相机变焦镜头的位置并将位置数值传送至控制装置，控制装置将该位置数值转换为变焦镜头的焦距值，并进一步依据“光圈系数＝镜头焦距/入射瞳直径”公式计算出照相机的光圈系数值。
4.如权利要求3所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：预先在控制装置内储存有变焦镜头位置-焦距转换表，用以将所述位置数值转换为焦距值。
5.如权利要求2或4所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：所述方法还包括测光步骤，即利用亮度感测装置感测照相机周围环境的光线亮度数值并传送至控制装置，控制装置将该亮度数值与存储于该控制装置中的亮度参考数值相比较，得到一个闪光强度调整值而进一步依据该调整值控制闪光灯的闪光强度。
6.如权利要求2或4所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：存储于照相机控制装置中的转换关系对照表是通过软件控制多次实验检测而得。
7.如权利要求1或3所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：步骤a中的对焦装置为一自动对焦装置，而所述感测到的步进数值是对焦马达的步进数值。
8.如权利要求1或3所述的照相机自动调整闪光强度的方法，其特征在于：步骤a中的对焦装置为一手动对焦装置，所述感测到的步进数值是对焦旋钮的转动值。
9.一种照相机自动调整闪光强度的系统，所述系统包括镜头装置、影像感测装置、对焦装置、控制装置及闪光装置，其中所述镜头装置具有用于控制进入照相机光量的光圈系数，对焦装置可驱动所述镜头装置移动而使被拍摄物反射的光线透过镜头装置聚焦于影像感测装置；其特征在于：所述系统进一步包含有对焦感测装置可感测所述对焦装置在对焦过程的感测数值并传送至控制装置；所述控制装置将感测到的对焦感测数值转换为被拍摄物至照相机的距离值，并进一步依据该距离及镜头装置的光圈系数值计算出闪光指数，进而依据所得闪光指数调整及控制闪光灯的闪光强度。
10.如权利要求9所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述控制装置内储存有步进数值-被拍摄物距离转换表，用以供转换该对焦感测值为被拍摄物至照相机的距离值。
11.如权利要求10所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述系统进一步包含有变焦马达，用以驱动镜头装置以根据需要改变镜头的焦距。
12.如权利要求11所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述系统进一步包含有变焦感测装置，用以感测镜头的位置数值并传送至控制装置。
13.如权利要求12所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述控制装置将收到的镜头位置数值通过一镜头位置-焦距转换对照表转换为镜头焦距值，并进一步计算出照相机的光圈系数值。
14.如权利要求9或13所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述系统进一步包括有亮度感测装置，可感测到照相机周围环境光线亮度数值并传送至控制装置。
15.如权利要求14所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述控制装置存储有预先输入的亮度参考值，用于与收到的亮度感测数值作比较以产生一闪光强度调整值，以更精确地调整闪光灯的闪光强度。
16.如权利要求9或13所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：存储于照相机控制装置中的转换关系对照表是通过软件控制多次实验检测而得。
17.如权利要求9或13所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述对焦装置为一自动对焦装置，而该感测数值是对焦/变焦马达的步进数值。
18.如权利要求9或13所述的照相机自动调整闪光强度的系统，其特征在于：所述对焦装置为一手动对焦装置，而所述感测数值是对焦旋钮的转动值。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060809 |