DE10045152B4

DE10045152B4 - Verfahren zum automatischen Einstellen der Belichtung bei einer verschlußlosen Digitalkamera

Info

Publication number: DE10045152B4
Application number: DE10045152A
Authority: DE
Inventors: Ricardo Palo Alto Motta
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: US7304683B2; GB2357923B; DE10045152A1; US20040165100A1; GB0025929D0; GB2357923A; US6734913B1

Abstract

Bei einer verschlusslosen Digitalkamera mit einem Bildsensor (34), Mikroprozessor (36) und Bilderfassungsschalter (84), ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels, das folgende Schritte umfasst:
Erzeugen (704) einer Abtastperiode T₁ ansprechend darauf, dass der Bilderfassungsschalter (84) zu einer ersten Anschlagposition niedergedrückt wird;
Abtasten (704) eines Umgebungslichtpegels, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt, wobei der Bildsensor (34) ein Belichtungskalibrierungssignal erzeugt, das nur einen Teil eines Bildes anzeigt, das durch die Kamera zu erfassen ist;
Unterteilen (706) des Belichtungskalibrierungssignals in eine Mehrzahl von Graupegelsegmenten;
Umwandeln (710) der Mehrzahl von Graupegelsegmenten in einen Zeiger; und
Wiedergewinnen (714) eines Belichtungswerts ansprechend auf den Zeiger, wobei der Belichtungswert einer gewünschten Belichtungseinstellung für den Bildsensor (34) entspricht;
wobei der Schritt des Umwandelns (710) der Mehrzahl von Graupegelsegmenten in einen Zeiger folgende Schritte umfasst:
Speichern jedes Segments in einer vorbestimmten Anordnung;
Wiedergewinnen jedes...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales Photographiersystem und ein Verfahren zum Verwenden des Systems, um elektronische Standbildphotographien zu schaffen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine verschlußlose Digitalkamera mit einer einzigen Linse für Standbilder und auf ein Verfahren zum automatischen Einstellen der Belichtung der Kamera unter Bedingungen starker und schwacher Umgebungsbeleuchtung.
Mit dem Aufkommen kleiner, preiswerter digitaler Speicherbausteine ersetzen Digitalkameras für Standbilder rasch Kameras mit Silberhalogenidfilmen als Kamera der Wahl. In dieser Hinsicht versetzen preiswerte digitale Speicherbausteine Digitalkameras in die Lage, hochaufgelöste elektronische Standbildphotographien herzustellen. Darüberhinaus erlauben, aufgrund der gegenwärtigen Verbesserungen der Tintenstrahl- und Laserdruckertechnologien, Tinten, Papiere und Bildwiedergabeverfahren die Herstellung von Farbbildern erfaßter, d.h. aufgenommener, digitaler Bilder, die im wesentlichen dieselbe Qualität aufweisen wie Silberhalogenidfarbbilder.
Obwohl digitale Standbildkameras Kameras mit Silberhalogenidfarbbildern als bevorzugte Wahl der Verbraucher ersetzt haben, war einer der größten Nachteile der meisten, wenn nicht aller Digitalkameras, ihre Größe. Das heißt, daß solche Digitalkameras große, sperrige und teure Flüssigkristallanzeigeeinheiten und andere lichtwandelnde Bauelemente, wie z. B. ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD; CCD = "charge coupled device") und dergleichen enthalten, damit ein Anwender ein elektronisches Standbild erfassen und einer Nachschau unterziehen kann. Insbesondere muß die Digitalkamera, damit ein Anwender ein zu erfassendes Bild einer Vorschau unterziehen kann, dem Anwender Rückkopplung darüber geben, welcher Bereich eines zu photographierenden Motivs erfasst werden wird, wenn eine Aufnahme gemacht wird. Dies wird herkömmlich durch Verwendung einer eingebauten Vorrichtung erreicht, die optischer Sucher oder optisches Fenster genannt wird und es dem Anwender ermöglicht das Motiv zu visualisieren und exakt zu sehen, welcher Bereich des Motivs durch das Kameralinsensystem erfasst werden wird. Die Fähigkeit eine genaue Darstellung des zu erfassenden Bildes zu liefern wird auf zwei verschiedene Weisen implementiert, die beim Stand der Technik bekannt sind als Spiegelreflexkamera (TTL-Kamera; TTL = Through The Lens = durch die Linse) und als Sucherkamera (PAS-Kamera; PAS = Point And Shoot = Ausrichten und Auslösen).
Bei der TTL-Kamera verwendet ein Anwender, während er ein zu photographierendes Motiv betrachtet, den Kamerasucher. Insbesondere betrachtet der Anwender das Motiv durch das Linsensystem der Kamera. Das bedeutet, daß mittels eines innerhalb der TTL-Kamera positionierten Spiegels das durch das Linsensystem eintretende Licht von dem inneren Spiegel reflektiert und zur Beurteilung durch den Anwender zum optischen Sucher gerichtet wird. Wenn der Anwender mit dem zu erfassenden Motiv zufrieden ist, wird der Spiegel umpositioniert, um einen direkten Lichtweg zu der photoempfindlichen Ebene der Kamera zu erlauben und um somit die Erfassung des Motivs, wie es durch den optischen Sucher betrachtet wurde, zu erlauben.
Die PAS-Kamera ist wesentlich preiswerter und erlaubt dem Anwender nicht das Motiv durch das primäre Linsensystem zu betrachten. Stattdessen ist der optische Sucher mit einem sekundären Linsensystem ausgestattet, das sich synchron zu dem primären Linsensystem hin- und herbewegt. Kurz gesagt sind bei der PAS-Kamera zwei getrennte Lichtwege vorhanden. Ein Lichtweg für das primäre Linsensystem zur photoempfindlichen Ebene der Kamera und ein weiterer Lichtweg durch das sekundäre Linsensystem zum Sucher, um dem Anwender die Vor schau des Motivs zu ermöglichen.
Bei beiden Implementierungen, also sowohl bei der TTL- als auch bei der PAS-Kamera, kann der Anwender, sobald er das Bild erfasst hat, das erfasste Bild nur durch Wechseln des Kamera-Betriebsmodus von einem Modus zur Vorschau auf zu erfassende Bilder zu einem Modus zur Nachschau auf bereits erfasste Bilder betrachten. Der Wechsel des Betriebsmodus erlaubt dem Anwender die vorher gespeicherten erfaßten Bilder auf einer Flüssigkristallanzeigetafel der Kamera zu betrachten.
Die US-5,473,374 betrifft eine Belichtungsvorrichtung zum Durchführen einer Belichtungssteuerung gemäß dem Luminanzpegel eines Objektes, wobei die Vorrichtung eine Linsengruppe aufweist, um Licht von einem Objekt einzufangen, eine Iris, um die Lichtmenge von der Linsengruppe einzustellen, eine Bildaufnahmevorrichtung, um das Licht, das durch die Iris läuft, in das elektrische Signal umzuwandeln, eine Erfassungsschaltung, um einen Luminanzsignalpegel aus einem Ausgangssignal von der Bildaufnahmevorrichtung zu erfassen, eine Referenzpegelsignaleinstellungsschaltung, um einen Belichtungssteuerungsreferenzwert einzustellen, um die Iris zu steuern, eine Belichtungssteuerungreferenzwertmodulationssschaltung, um den Belichtungssteuerungsreferenzwert zu modulieren, wenn die Iris gesteuert wird, und eine Steuerschaltung, um den Belichtungssteuerreferenzwert entsprechend dem Luminanzsignalpegel einzustellen, wenn ein Ausgangspegel der Erfassungsschaltung größer als ein eingestellter Wert ist, umfaßt.
Die US-5,751,352 betrifft eine Belichtungssteuervorrichtung einer Standbildvideokamera, die ein CCD sowie ein Photorezeptorelement zum Erfassen eines photometrischen Wertes eines Objektes aufweist. Zuerst wird die Kamera auf das Hauptobjekt gerichtet, und zwar derart, dass das Hauptobjekt in der Mitte des Bildrahmens positioniert ist, wobei ein erster photomet rischer Wert erhalten wird. Dann wir die Kamera versetzt, so dass das Hauptobjekt die Mitte des Rahmens verläßt, und ein zweiter photometrischer Wert wird erhalten. Eine vorläufige Belichtung wird dann gemäß einem Apparturwert und einer Elektrische-Ladung-Akkumulationswertes ermittelt, die basierend auf dem zweiten photometrischen Wert erhalten werden, wodurch ein Belichtungswert erhalten wird.
Die US 5,870,505 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen der Luminanz der Pixel in einem hochauflösenden Bild, wobei zuerst ein Bild mit niedriger Auflösung des Originals durch Gruppieren von Pixeln in Superpixeln gebildet wird. Für jedes Superpixel wird dann ein Niederauflösungsluminanzkorrekturwert durch Vergleichen der Luminanz des Superpixels mit sowohl einem vorbestimmten Dunkelschwellwert und einem vorbestimmten Helligkeitsschwellwert bestimmt. Der Niederauflösungsluminanzkorrekturwert wird modifiziert, um für jedes Superpixel durch Bilden von Inseln der Superpixeln und Glätten des Niederfrequenzluminanzkorrekturwertes zwischen den Superpixeln innerhalb jeder Insel einen modifizierten Niederauflösungsluminanzkorrekturwert zu erhalten. Schließlich wird ein Hochauflösungsluminanzkorrekturwert für jedes Pixel des Hochauflösungsoriginalbildes berechnet, indem die Luminanz jedes Pixels mit sowohl dem vorbestimmten Dunkelschwellwert als auch dem vorbestimmten Helligkeitsschwellwert verglichen wird. Jedes Pixel des Originalbildes wird dann durch den Hochauflösungsluminanzkorrekturwert angepaßt, um ein Luminanz-angepaßtes Bild zu erhalten.
Die EP 0 393 7120 A2 beschreibt eine elektronische Standbildkamera, die ein CCD, eine automatische Belichtungssteuereinheit und eine automatische Fokussteuereinheit aufweist. Die automatische Belichtungssteuereinheit und die automatischen Fokussteuereinheit werden bezüglich eines Subjektes ausgeführt, dass in einem Rahmen positioniert ist, das von einem LCD-Display angezeigt wird.
Die DE 32 48 419 C2 beschreibt ein CCD Bildaufnahmegerät, bei dem eine Steuerung so ausgebildet ist, dass sie den Verschluß außer während des Auslesens von Ladungen nach dem Aufnehmen eines Stehbildes dauernd geöffnet hält. Wenn ein Verschlussbetätigungsknopf zum Aufnehmen eines Stehbildes betätigt wird, verschließt die Steuerung den Verschluß nicht unmittelbar, sondern sie wartet ab, bis ein Vertikalsynchronisierungssignal abgelaufen ist. Bis zum Ablauf dieses Signals liest sie zuvor gespeicherte Ladungen aus. Damit sind die photoempfindlichen Bereiche zum genannten Zeitpunkt von Ladungen frei. Der Verschluß bleibt dann noch für die Belichtungszeit geöffnet. Nach seinem Schließen wird die Information für das Stehbild ausgelesen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 4 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum automatischen Einstellen der Belichtung eines zu erfassenden Objektbildes zu schaffen, das eine gute Benutzerfreundlichkeit einer Kamera ermöglicht, in der das Verfahren angewendet wird.
Eine verschlußlose Digitalkamera mit einer einzigen Linse für Standbilder umfasst einen internen Prozessor und einen Algorithmus zur automatischen Belichtung, der die Belichtung der Kamera unter Bedingungen starker und schwacher Umgebungsbeleuchtung automatisch einstellt. Der Algorithmus zur automatischen Belichtung bewirkt, daß die Kamera eine Signatur des gegenwärtigen Umgebungsluminanzpegels erzeugt und dann, als Reaktion auf diese Signatur automatisch eine Belichtungseinstellung erzeugt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine bildliche Darstellung einer verschlußlosen Digitalkamera, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2 eine schematische Draufsicht der Kamera aus 1, wobei ein durch die Linse laufender optischer Weg zur Vorschau eines zu erfassenden Bildes dargestellt ist;
3 eine schematische Seitenansicht der Kamera aus 1, wobei ein durch den Spiegel laufender optischer Weg zur Erleichterung der automatischen Einstellung von Kamerabetriebsbedingungen dargestellt ist;
4 eine Frontansicht der Kamera aus 1;
5 eine weitere schematische Draufsicht der Kamera aus 1, wobei ein weiterer optischer Weg zur Erleichterung der Betrachtung eines erfassten digitalen Bildes dargestellt ist;
6 eine weitere schematische Seitenansicht der Kamera aus 1, wobei ein weiterer durch die Linse laufender optischer Weg zur Erfassung eines Objektbildes dargestellt ist;
7 ein Blockdiagramm der Betriebskomponenten der verschlußlosen Digitalkamera aus 1;
8 ein Flußdiagramm auf hoher Ebene, das Steuerprogrammschritte zur Erfassung eines Objektbildes mit der Kamera aus 1 darstellt;
9 ein Flußdiagramm auf hoher Ebene, das Steuerprogrammschritte zur automatischen Einstellung des Fokus der Kamera aus 1 darstellt; und
10 ein Flußdiagramm auf hoher Ebene, das Steuerprogrammschritte zur automatischen Einstellung des Belichtungspegels der Kamera aus 1 darstellt.
In den Figuren, insbesondere in 1, ist eine verschlußlose Digitalkamera 10 im Taschenformat mit niedrigem Profil dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Digitalkamera 10 kann erwünschte Bilder aus einer Mehrzahl von gespeicherten digitalen Standbildern ohne Verwendung eines von außen sichtbaren Anzeigegeräts erfassen und übertragen.
Es wird nun bezugnehmend auf 1 bis 6 die Digitalkamera 10 detaillierter betrachtet. Die Digitalkamera 10 umfaßt allgemein ein kompaktes Gehäuse 12 mit niedrigem Profil, das hinreichend klein ist, um in eine Tasche eines Hemds oder einer Bluse eines Anwenders (nicht dargestellt) zu passen. Das Gehäuse 12 hat eine allgemein rechteckige Form mit einem Betriebssystemfach 14 und einem Leistungsversorgungs- oder Batteriefach 16. Das Betriebssystemfach 14 umgibt und trägt die Betriebskomponenten der Kamera 10 auf herkömmliche Weise, während das Batteriefach 16 ein Paar wiederaufladbarer Batterien 18 und 19 umgibt und trägt, die die Kamerakomponenten mit der nötigen elektrischen Energie versorgen, um normale Kamerafunktionen zu erleichtern.
Zur Erfassung eines erwünschten Objektbildes oder eines Motivs umfaßt die Kamera 10 ein verschlußloses Bilderfassungssystem 20 und ein primäres Linsensystem 22, das zumindest teilweise in einem primären Lichtweg 30 innerhalb des Betriebssystemfachs 14 angeordnet ist. Wie es am besten in 7 zu sehen ist, führt ein durch einen Mikroprozessor gesteuertes Spiegelsystem 21 das Licht entlang einer Mehrzahl verschiedener Lichtwege innerhalb der Kamera 10, um sowohl die Bilderfassung über einen Bildsensor 34 als auch die Bildnachschau über eine intern angebrachte Kleinanzeige 44 während desselben Kamerabetriebs zu erleichtern, wie es im folgenden detaillierter erklärt werden wird.
Wie es am besten in 3 zu sehen ist, umfaßt das primäre Linsensystem 22 eine primäre Linse 24, die in der Nähe einer vorderen Seitenwand des Gehäuses 12 angebracht ist, sowie ein Paar intern angebrachter, beweglicher Fokussierungslinsen 25 bzw. 26. Die Fokussierungslinsen 25 und 26 sind unabhängig bewegbar entlang eines Abschnitts des primären Lichtweges 30, um mit der primären Linse 24 zusammenzuarbeiten um eine automatische Fokussierung des von einem Objekt reflektierten Lichtes in den Bildsensor 34, der einen Teil des verschlußlosen Bilderfassungssystems 20 bildet, zu unterstützen. Ein fest angebrachter Spiegel 32, der im primären Lichtweg 30 angebracht ist, lenkt entlang des primären Lichtweges 30 laufendes Licht nach unten entlang eines Bilderfassungsweges 40 in den Bildsensor 34. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Bildsensor 34 ein CMOS-Sensor. Für Fachleute ist jedoch klar, daß andere Typen und Arten von Bildsensoren, wie z. B. ein ladungsgekoppeltes Bauelement, ebenfalls zu Zwecken der Lichtumwandlung verwendet werden können.
Das verschlußlose Bilderfassungssystem 20 enthält ferner einen Mikroprozessor 36, mit dem der Bildsensor 34 und ein Speicherbauelement 38 hoher Speicherdichte gekoppelt sind. Der Mikroprozessor 36 steuert, unter Steuerung eines Bilderfassungsalgorithmus 660 und eines Algorithmus 800 für einen automatischen Fokus, das Spiegelsystem 21 und die Fokussierungslinsen 25 und 26, um dem Anwender der Kamera 10 klare, scharfe optische und digitale Bilder zur Verfügung stellen, wie im folgenden detaillierter erklärt wird. Wie bereits erwähnt ist der Bildsensor 34 bevorzugt in der Form eines CMOS-Bausteins ausgeführt, um entlang des Bilderfassungsweges 40 laufendes Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das das Objektbild darstellt.
Es wird nun bezugnehmend auf 2 und 5 das Spiegelsystem 21 detaillierter betrachtet. Das Spiegelsystem 21 umfaßt allgemein einen drehbar angebrachten, teilweise reflektierenden, teilweise durchlässigen Spiegel 42, der im primären Lichtweg 30 zwischen dem Bildsensor 34 und den Fokussierungslinsen 25 und 26 angebracht ist. Der Spiegel 42 dämpft das zum Bildsensor 34 laufende Licht, um eine Übersteuerung des Bildsensors 34 für Bilderfassungszwecke zu vermeiden, er dämpft das zum Bildsensor 34 laufende Licht jedoch nicht ausreichend, daß die automatische Einstellung der Belichtungseinstellungen für die gegenwärtigen Umgebungslichtverhältnisse über eine Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung verhindert wird. Wenn diesbezüglich die Umgebungslichtverhältnisse unzureichend sind, um das Merkmal der automatischen Belichtung der Kamera 10 zu aktivieren, wird der Mikroprozessor 36 bewirken, daß der Spiegel 42 aus dem primären Lichtweg 30 gedreht wird, wodurch das entlang des Bilderfassungslichtwegs 40 laufende Licht den Bildsensor 34 erreichen kann, ohne gedämpft zu werden. Insbesondere stellt der Mikroprozessor 36 unter Steuerung des Algorithmus 700 zur automatischen Belichtung die Belichtungseinstellungen für die Kamera 10 ein, und erlaubt es entweder vor oder nach dem Auslenken des Spiegels 42 aus dem primären Lichtweg 30, daß der Bildsensor 34 das erwünschte Objektbild erfaßt. In dieser Hinsicht ist die Kamera 10 eine echte verschlußlose Kamera, da der lichtempfindliche Sensor 34 ständig Licht durch das primäre Linsensystem 22 empfängt.
Die Digitalkamera 10 weist ferner ein optisches Suchersystem 42 (7) auf, das eine Kleinanzeige 44 und ein sekundäres Linsensystem 43 zur Sammlung und Fokussierung von Licht umfaßt, das von dem zu erfassenden Objekt oder vom digitalen Bild des erfassten Objektes über die Kleinanzeige 44 ausgeht, umfaßt. Ein Wegauswahlspiegel 46, der einen Teil des Spiegelsystems 21 bildet, ist in einem Weg 50 des durch die Linse laufenden Lichtes angebracht um eine Bewegung entweder unabhängig von oder gleichzeitig mit dem teilweise reflektierenden, teilweise durchlässigen Spiegel 42 ausführen zu können. In dieser Hinsicht ist der Wegauswahlspiegel 46 innerhalb des Betriebssystemfachs 14 im Weg 50 des durch die Linse laufenden Lichts angeordnet, wobei der Wegauswahlspiegel 46 das Licht, das entlang des primären Lichtwegs 30 läuft, abfängt, nachdem es über den teilweise reflektierenden, teilweise durchlässigen Spiegel 42 auf den Weg 50 des durch die Linse laufenden Lichts abgelenkt wurde. Die Spiegel 42 und 46 arbeiten unter der Steuerung des Mikroprozessors 36, um es einem Anwender zu erlauben entweder ein zu erfassendes Objektbild über den durch die Linse laufenden Lichtweg 50 einer Vorschau oder ein bereits erfasstes Bild über den Nachschaulichtweg 60 einer Nachschau zu unterziehen. Kurz gesagt erlaubt das optische Suchersystem 42 unter der Steuerung des Mikroprozessors 36 dem Anwender selektiv entweder ein zu erfassendes Objekt oder Motiv, oder alternativ, sobald ein Objektbild oder Motiv erfasst wurde, das erfasste Objekt oder Motiv durch das Suchersystem 42 ohne Verwendung eines von außen sichtbaren Anzeigegeräts zu visualisieren.
Um dem Anwender eine Fokussierung der Kamera 10 für sein Auge, bezogen auf Vorschau und Nachschau eines Objektbildes, zu erlauben, umfaßt das senkundäre Linsensystem 43 einen sekundären Linsensatz, der allgemein bei 61 gezeigt ist, und einen Umlenkspiegel 62, um zu bewirken, daß Licht von dem Objektbild oder der Kleinanzeige 44 in ein im Gehäuse angebrachtes Okular 64 mit Randeinstelleinrichtung fokussiert wird. Die Randeinstelleinrichtung 66 dreht sich unter Steuerung des Anwenders um den Fokus des optischen Suchersystems 42 zu ändern oder einzustellen, so daß entweder ein erfaßtes Bild, das auf der Kleinanzeige 44 angezeigt wird, oder ein "Durch- Die-Linse"-Objektbild, das vor einer Erfassung einer Vorschau unterzogen wird, dem Auge des Anwenders "in Fokus" erscheint.
Die Kamera 10 umfaßt außerdem einen Strobe-Blitz, der allgemein bei 74 gezeigt wird, um die Beleuchtung eines Objektbildes unter Bedingungen schwachen Umgebungslichts zu erleichtern. Der Strobe-Blitz 74 spricht auf ein Blitz-An/Aus- Signal an, das von einem Blitz-An/Aus-Schalter 78 gekoppelt wird, der einen Teil einer Gruppe 68 externer Steuerschalter bildet.
Wie es am besten in 2 zu sehen ist, umfaßt die Kamera 10 ferner einen Universalsystembus (USB) oder eine Anschlußeinrichtung 28, die in einem Anschlußfach 15 angeordnet ist, das an das Batteriefach 16 angrenzt. Das Anschlußfach 15 ist zugänglich durch eine Anschlußfachtüre 54, die am Kameragehäuse 12 mit einem Satz interner Scharnierbauglieder 56 bzw. 58 angebracht ist. Die internen Scharnierbauglieder 56 und 58 sind so angeordnet, daß die Anschlußfachtür 54 frei geöffnet werden kann, ohne das Kameragehäuse 12 aus einer normalerweise horizontalebenen Lage zu verschieben, wenn die Unterseite oder der Boden der Kamera 10 auf einer Trägeroberfläche liegt.
Die Digitalkamera 10 umfaßt weiterhin eine Anwenderschnittstellenanordnung 67, die die Gruppe 68 äußerer Steuerschalter und eine Statusanzeigeeinheit 72 in Form einer Flachtafel-Flüssigkristallanzeige umfaßt. Die Gruppe 68 der Steuerschalter ist über ein Schalter-Eingabe/Ausgabe-Pufferbauelement 69 (7) und einen Eingabe/Ausgabe-Bus, der allgemein bei 80 gezeigt ist, mit dem Mikroprozessor 36 gekoppelt.
Wie es am besten in 1 zu sehen ist, sind die Statusanzeige 72 und die Schaltergruppe 68 zur einfachen Beobachtung und Manipulation durch einen Anwender am Gehäuse angebracht. In dieser Hinsicht hilft die Anwenderschnittstellenanordnung 67 einem Anwender Kameraoperationen auf schnelle und zweckmässige Weise unter Verwendung einer durch den Mikroprozessor 36 erzeugten graphischen Anwenderschnittstelle und eines Steuerprogramms 100, das den Bilderfassungsalgorithmus 600 umfaßt, zu steuern. Das Steuerprogramm 100 steuert, wie weiter unten detaillierter erklärt wird, Kameraoperationen einschließlich des Ein- und Ausschaltens der Leistungsversorgung, von Menüauswahlvorgängen, des An- und Ausschaltens des Blitzes, des Hinein- und Herauszoomens, des Vor- und Zurückblätterns und des Einstellens des Selbstauslösermodus. Es sei darauf hingewiesen, daß es die Statusanzeigeeinheit 72, die für die Betrachtung durch den Anwender von außen an der Oberseite der Kamera 10 angebracht ist, dem Anwender nur erlaubt alphanumerische und graphische Informationen zu betrachten. In dieser Hinsicht zeigt die Anzeigeeinheit 72 weder zu erfassende noch erfasste Objektbilder. Stattdessen wird die Statusanzeigeeinheit 72 nur verwendet, um dem Anwender eine sichtbare Anzeige verschiedener Kamerabetriebsbedingungen zu liefern, wie z. B. eine Anzeige des Ein/Ausschaltzustandes der Kamera-Leistungsversorgung oder eine Anzeige des gewählten Blitzmodus.
Eine vollständige Liste der Steuerschalter der Anwenderschnittstelle und der ihnen zugeordneten Funktionen ist in Tabelle 1 wiedergegeben.
TABELLE 1
Es wird nun bezugnehmend auf die 1 bis 6 der Betrieb der Kamera 10 detaillierter betrachtet. Wenn ein Anwender wünscht, ein erwünschtes Objekt oder Motiv als digitales Standbild zu erfassen, aktiviert der Anwender die Kamera 10 durch Niederdrücken der Leistungsversorgungs-An/Aus-Drucktaste 82. Um zu verifizieren, daß die Kamera 10 aktiviert ist, betrachtet der Anwender die Statusanzeige 72 im Hinblick auf eine solche Leistung-Ein-Anzeige.
Als nächstes aktiviert der Anwender den Menü/Bildmodusschalter 76, um die Kamera in den Bildbetriebsmodus zu versetzen. Der Anwender kann diesen Betriebsmodus verifizieren, indem er durch das Okular 64 blickt, um den Durch-Die-Linse-Betrieb zu verifizieren. Das bedeutet, daß der Anwender ein zu erfassendes Objekt oder Motiv durch das Okular 64 und das Suchersystem 42 sehen kann.
Als nächstes richtet der Anwender die Kamera 10 auf das zu erfassende Objekt und drückt die Bilderfassungsdrucktaste 84 halb oder bis zu einer ersten Anschlagposition nieder. Der Mikroprozessor 36 spricht auf die Aktivierung der Drucktaste 84 durch die Ausführung zweier Algorithmen an und zwar des Algorithmus 700 für eine automatische Belichtung und eines Algorithmus 800 für eine automatische Fokussierung, die beide im weiteren genauer beschrieben werden. An dieser Stelle reicht es aus, darauf hinzuweisen, daß die Ausführung der Algorithmen 700 und 800 bewirkt, daß Belichtung und Fokussierung der Kamera automatisch eingestellt bzw. angepaßt werden.
Als nächstes kann der Anwender eine Änderung des zu erfassenden Bildes durch Hinein- oder Herauszoomen der Kamera 10 unter Verwendung der Drucktasten 86 bzw. 88 wünschen. In dieser Hinsicht läßt der Anwender den Objektbilderfassungsschalter 84 los und aktiviert entweder die Drucktaste 86 oder die Drucktaste 88, um ein erwünschtes zu erfassendes Bild zu erlangen. Wenn der Anwender mit dem zu erfassenden Bild, wie er es durch das Okular 64 sieht, zufrieden ist, drückt er erneut die Bilderfassungstaste 84 bis zur ersten Anschlagposition, wodurch es der Kamera 10 ermöglicht wird, die Fokus- und Belichtungseinstellungen für die Kamera 10 einzustellen. Wenn der Anwender mit dem zu erfassenden Bild zufrieden ist, drückt er einfach die Bilderfassungsdrucktaste 84 zu ihrer vollständig gedrückten Position oder zweiten Anschlagposition nieder.
Wenn die Drucktaste 84 vollständig aktiviert ist, führt der Mikroprozessor 36 einen Bilderfassungsalgorithmus 600 aus, der weiter unten detaillierter beschrieben wird. Es sei jedoch kurz vermerkt, daß der Algorithmus 600 bewirkt, daß der drehbar angebrachte Spiegel 42 aus dem primären Lichtweg 30 gedreht wird oder schwingt, wodurch Licht, das durch das primäre Linsensystem 22 eintritt, auf den Bildsensor 34 fokussiert werden kann. Der Anwender kann die Erfassungsoperation verifizieren, da der Wegauswahlspiegel 46 gleichzeitig gedreht wird oder schwingt, wobei der Durch-Die-Linse-Weg 50 blockiert wird und der Lichtweg vom Okular 64 zur Kleinanzeige 44 über den Nachschaulichtweg 60 hergestellt wird. In dieser Hinsicht wird das vom Anwender vorher gesehene Objekt oder Motiv vorübergehend in ein schwarzes Bild umgeschaltet.
Der Mikroprozessor 36 bewirkt dann, daß das CMOS-Bildsensorbauelement 34 das vom primären Linsensystem 22 fokussierte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, das das erfasste Objekt oder Motiv darstellt. Sobald das Bild über den Bildsensor 34 erfasst wurde, bewirkt der Mikroprozessor 36, daß das erfasste Bild in einem Speicherbauelement 38 in einem komprimierten Bildformat, wie z. B. in einem JPEG Bildformat, gespeichert wird.
Wenn das erfasste Bild im Speicherbauelement 38 gespeichert ist, bewirkt der Mikroprozessor 36, daß auf das erfaßte Bild im Speicherbauelement 38 zugegriffen wird, und daß dasselbe auf der Kleinanzeige 44 angezeigt wird. In dieser Hinsicht wird das vom Anwender gesehene schwarze Bild zu dem erfaßten Bild umgeschaltet. Kurz gesagt ist der Anwender in der Lage, das erfasste Bild sofort zu sehen, um zu bestimmen, ob ein erwünschtes Bild tatsächlich erfasst wurde. Der Anwender läßt dann die Objektbilderfassungsdrucktaste 84 los.
Beim Loslassen der Objektbilderfassungsdrucktaste 84 bewirkt der Mikroprozessor 36, unter Steuerung des Bilderfassungsalgorithmus 600, daß die Spiegel 46 und 48 zurück in ihre ursprünglichen Positionen schwingen oder gedreht werden, wodurch es dem Anwender erneut erlaubt wird, ein zu erfassendes Objekt oder Motiv über den Durch-Die-Linse-Lichtweg 50 zu betrachten. Der oben beschriebene Bilderfassungsprozeß wird dann eine erwünschte Anzahl von Malen oder bis das Speicherbauelement 38 voll ist, wiederholt, je nachdem was früher auftritt.
Es wird nun bezugnehmend auf 7 die Kamera 10 noch detaillierter betrachtet. Wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 bis zur ersten Anschlagposition niederdrückt, bestimmt der Mikroprozessor 36 unter Steuerung des Algorithmus 700 zur automatischen Belichtung, eine geeignete Belichtungseinstellung für den Bildsensor 34. Insbesondere tastet der Mikroprozessor 36, wenn der Mikroprozessor 36 ein Signal zur Einstellung des Fokus von dem bis zur ersten Anschlagposition niedergedrückten Bilderfassungsschalter 84 empfängt, während einer ersten Abtastperiode 1 das Umgebungslichtausgangssignal des Bildsensors 34 ab. Die Abtastperiode T1 ist eine kurze Abtastperiode, da es nicht nötig ist, das gesamte zu erfassende Bild abzutasten. Stattdessen ist der Algorithmus 700 nur an der Abtastung der Intensität des Lichtes interessiert, das in die Kamera 10 über den primären Lichtweg 30 eintritt und vom Spiegel 48 gedämpft wird, bevor es den Bildsensor 34 über den feststehenden Spiegel 32 und den Bilderfassungslichtweg 40 erreicht.
Der Mikroprozessor 36 spricht auf das Umgebungslichtausgangssignal des Bildsensors 34 an, indem er das Signal in eine Reihe kleinerer Abtastwerte unterteilt, die dann in einer erwünschten Anordnung angeordnet werden, wie z. B. einer Matrixanordnung, einem Streifen aneinander angrenzender Ab tastgebiete oder einem Satz überlappender Abtastgebiete. In dieser Hinsicht wird für ein gegebenes Gebiet eine binäre Eins gesetzt, wenn dessen Graustufe größer oder gleich einem vorbestimmten Luminanzpegel von ca. N% ist, und es wird für ein bestimmtes Gebiet eine binäre Null gesetzt, wenn dessen Graustufe niedriger als der vorbestimmte Luminanzpegel von ca. N% ist. Die Zahl N liegt zwischen ca. 10 und ca. 30 für die meisten Belichtungseinstellungen. Bevorzugtere werte von N liegen zwischen ca. 15 und ca. 25, und der am meisten bevorzugte Wert von N liegt bei ca. 18. Die binären Werte, die aus den einzelnen Bereichen des Bildes oder Sätzen von Bereichen des Bildes abgeleitet wurden, werden dann verwendet, um einen Zeiger zu bilden, der eine entsprechende Belichtungseinstellung oder einen entsprechenden Belichtungspegel bestimmt, der auf den Bildsensor 34 der Kamera anzuwenden ist.
Wenn das Umgebungslichtsignal des Bildsensors 34 einen gegebene Schwellenpegel nicht überschreitet, bewirkt der Mikroprozessor 36, daß der Spiegel 42 aus dem primären Lichtweg 30 gedreht wird, wodurch durch das primäre Linsensystem 22 eintretendes Licht direkt in den Bildsensor 34 fokussiert werden kann, ohne gedämpft zu werden. Die Schritte der Unterteilung, Zuordnung und Bildung werden wiederholt, um eine weitere entsprechende Belichtungseinstellung oder einen weiteren entsprechenden Belichtungspegel, der zur Änderung der Verstärkereinstellung des Bildsensors 34 anzuwenden ist, ausfindig zu machen, um einen erwünschten Belichtungspegel zu erreichen.
Es wird nun bezugnehmend auf 7 die Kamera 10 noch detaillierter betrachtet. Wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 bis zur ersten Anschlagposition niederdrückt, bestimmt der Mikroprozessor 36, unter Steuerung des Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung, eine richtige Fokuseinstellung für das primäre Linsensystem 22. Insbesondere bewegt der Mikroprozessor 36, wenn der Mikroprozessor 36 vom bis zur ersten Anschlagposition gedrückten Bild erfassungsschalter 84 ein Signal zur Einstellung des Fokus erhält, während einer ersten Abtastperiode T1 die Fokussierungslinse 26 von einer anfänglichen hyperfokalen Position bis zu einer Vollbereichs-Fokussierungsposition. Während sich die Fokussierungslinse 26 bewegt, bewirkt der Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung, daß der Mikroprozessor 36 eine Reihe von Ausgangssignalen des Bildsensors 34 erfasst und vorübergehend speichert.
Am Ende der Abtastperiode T1 bewirkt der Mikroprozessor 36 unter der Steuerung des Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung, daß die Fokussierungslinse 26 während einer weiteren Abtastperiode T2 zu ihrer anfänglichen hyperfokalen Position zurückkehrt. Während der Abtastperiode T2 bestimmt der Mikroprozessor 36 unter der Steuerung des Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung, welches der erfassten und gespeicherten Bildsignale das am besten fokussierte Bild ist. Dies wird geleistet, indem von einer Mehrzahl von Pixellinien in jedem Bild die Ableitung genommen wird und die Mitte des Bildes stärker gewichtet wird als der Rand. Das Bild mit dem größten Absolutwert der Ableitung wird als das Bild mit dem klarsten Fokus bestimmt.
Wenn während der Zeitdauer T2 ein am besten fokussiertes Bild bestimmt wird, bewirkt der Mikroprozessor 36 unter Steuerung des Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung, daß die Fokussierungslinse 26 während einer weiteren Zeitdauer T3 zur am besten fokussierten Position bewegt wird. Wenn der Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung während der Zeitdauer T2 keine am besten fokusierte Position bestimmte, bewirkt der Mikroprozessor 36, daß die Fokussierungslinse 26 in der hyperfokalen Position verbleibt.
Die durch den Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung bestimmte Autofokusposition wird in der Kamera 10 eingestellt bleiben, wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer T4 nach dem Ende der Zeitdauer T3 ganz aktiviert. Anders ausgedrückt, das Autofokusmerkmal wird deaktiviert und das primäre Linsensystem bleibt in der letzten Fokusposition eingestellt, die durch den Algorithmus 800 zur automatischen Fokussierung bestimmt wurde.
Wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer T4 nach dem Ende der Zeitdauer T3 ganz aktiviert, wird erneut das Autofokusmerkmal aktiviert und verfährt wie beschrieben.
Es wird nun bezugnehmend auf 2 und 5 das Suchersystem 42 detaillierter betrachtet. Das Spiegelsystem 21 enthält einen Tragarm 81, der drehbar im Gehäuse 12 angebracht ist. Der Tragarm 81 ist mit einem Motor 83 gekoppelt, der einen Teil des Motorservosystems 96 darstellt, das auf den Mikroprozessor 36 anspricht. Das Motorservosystem 96 und insbesondere der Motor 83 sind auch an die Fokussierungslinse 25 bzw. 26 gekoppelt, um ihre Bewegung entlang des primären Lichtweges 30 zu Zwecken der Bildfokussierung zu erleichtern. Der Tragarm 81 trägt an seinem fernen Ende den Wegauswahlspiegel 46. In dieser Hinsicht wird, wenn der Tragarm 81 um seine longitudinale Achse gedreht wird, der Wegauswahlspiegel 46 drehend in den Durch-Die-Linse-Lichtweg 50 bewegt. Wenn der Wegauswahlspiegel 46 so positioniert ist, kann durch das Suchersystem 42 das entlang des primären Lichtweges 30 laufende Licht nicht mehr beobachtet werden. Der Wegauswahlspiegel 46 ist ferner so positioniert, daß durch das Suchersystem 42 das von der Kleinanzeige 44 ausgehende Licht beobachtet werden kann.
Es wird nun bezugnehmend auf 2, 5 und 7 das Bilderfassungssystem 20 detaillierter betrachtet. Das Bilderfassungssystem 20 erlaubt einem Anwender ein erfasstes Bild sofort einer Nachschau zu unterziehen, sobald es im Speicherbauelement 38 gespeichert wurde. In dieser Hinsicht wandelt der Bildsensor 34 Licht um in ein elektrisches Signal in der Form eines digitalen Signalausgangs, der im Pufferspeicher 90 für den Mikroprozessor 36 gepuffert wird um im Speicherbauelement 38 gespeichert zu werden. Der Pufferspeicher 90 bildet einen Teil des lichtumwandelnden Systems 19, das ferner einen Zeitgeber 92 und einen Schaltkreis 94 zur Steuerung der Verstärkung enthält, um zur Erleichterung der Autofokus-, automatische Belichtungs- und Bilderfassungsmerkmale der Kamera 10 zu dienen.
Das Bilderfassungssystem 20 umfaßt auch eine drehbar angebrachte mechanische Verbindung 85, die an den Motor 83 gekoppelt ist. Am nahen Ende des Tragarms 81 ist der teilweise reflektierende, teilweise durchlässige Spiegel 42 angebracht. In dieser Hinsicht wird, wenn die mechanische Verbindung 85 aus einer unterbrechenden Position in eine offene Position schwenkt, der Spiegel 42 in den Durch-Die-Linse-Lichtweg 50 gedreht, wobei das Suchersystem 42 blockiert wird, und der primäre Lichtweg 30 ausreichend geöffnet wird, damit Licht den Ablenkspiegel 32 erreichen kann, ohne gedämpft zu werden. Im bevorzugten Betriebsmodus bewegen sich die Spiegel 42 und 46 gleichzeitig. Für Fachleute ist jedoch erkennbar, daß die Spiegel 42 und 46 unabhängig voneinander bewegt werden können, um dieselbe Wirkung zu erzielen. Somit bleiben beispielsweise, wenn der Anwender unter Bedingungen schwacher Umgebungsbeleuchtung die Bilderfassungsdrucktaste 84 bis zur ersten Anschlagposition niederdrückt, die Spiegel 42 und 46 unbewegt während die Algorithmen 700 und 800 zur automatischen Belichtung und zur automatischen Fokussierung durch den Mikroprozessor 36 ausgeführt werden. In dieser Hinsicht kann die Bilderfassungsroutine 600 im Fall von unzureichendem Umgebungslicht die Bewegung des Wegauswahlspiegels 46 verzögern, wenn der Anwender die Drucktaste 84 ganz durchdrückt. in dieser Situation bewirkt die Bilderfassungsroutine 600 zuerst, daß der Spiegel 42 in den Durch-Die-Linse-Lichtweg 50 bewegt wird, wodurch es dem automatischen Belichtungsalgorithmus 700 erlaubt wird, die Belichtungseinstellung der Kamera vor der Erfassung des Objektbildes einzustellen. Sobald die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung ausgeführt ist, fährt die Bilderfassungsroutine 600 fort mit dem Erfassen des Bildes, und dem Bewegen des Wegauswahlspiegels 46 um dem Anwender zu erlauben über das Suchersystem 42 das von der Kleinanzeige 44 ausgehende Licht zu beobachten. Deshalb bewegen sich die Spiegel 42 und 46 in diesem Beispiel unabhängig voneinander und nicht gleichzeitig, wie es im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde.
Es wird nun bezugnehmend auf 8 die Bilderfassungsroutine 600 detaillierter betrachtet. Die Bilderfassungsroutine 600 beginnt bei einem Startbefehl 602, der jedesmal eingeleitet wird, wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 halb niederdrückt. Bei der Detektion der Aktivierung des Bilderfassungsschalters 84 springt die Bilderfassungsroutine 600 zu einem Entscheidungsschritt 604, um zu bestimmen, ob der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 innerhalb von T Sekunden seit der Schalter 84 zuletzt ganz niedergedrückt wurde zu einer ganz niedergedrückten Position niedergedrückt hat. In dieser Hinsicht springt die Routine 600, falls der Schalter 84 nicht ganz niedergedrückt worden ist, zu einem Aufrufbefehl 620, der die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung aufruft. Die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung wird weiter unten detaillierter beschrieben.
Nachdem die Belichtungsunterroutine 700 beim Aufrufschritt 620 ausgeführt worden ist, springt das Programm zu einem Aufrufschritt 622, der die Autofokusunterroutine 800 aufruft. Die Autofokusunterroutine 800 wird weiter unten detaillierter beschrieben. Sobald die Autofokusunterroutine 800 ausgeführt worden ist, springt das Programm zu einem Sprungbefehl 624, der bewirkt, daß das Programm zu einem Befehlsschritt 606 geht.
Es wird nun noch einmal der Entscheidungsschritt 604 betrachtet. wenn beim Entscheidungsschritt 604 festgestellt wird, daß der Bilderfassungsschalter 84 vorher innerhalb von T Sekunden ganz niedergedrückt worden war, springt die Bilderfassungsroutine 600 zu einem Befehlsschritt 606, der be wirkt, daß der teilweise reflektierende, teilweise durchlässige Spiegel 42 für t Millisekunden aus dem primären Lichtweg herausgedreht wird. Die Zeitdauer von t Millisekunden ist eine ausreichende Zeitdauer, um dem Bildsensor 34 die Erfassung des Lichts, das ein Objektbild darstellt, und die Umwandlung des erfassten Lichts in ein elektrisches Signal, das das Objektbild darstellt, zu erlauben. In dieser Hinsicht kann der Anwender, wenn der Spiegel 42 aus dem primären Lichtweg und in den sekundären Lichtweg gedreht ist, das durch die primäre Linse laufenden Objektbild nicht sehen.
Als nächstes springt die Routine 600 zu einem Entscheidungsschritt 607, um zu bestimmen, ob die Belichtung der Kamera 10 eingestellt wurde, als die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung vorher ausgeführt wurde. Wenn die Belichtung der Kamera vorher nicht eingestellt wurde, als sich der Spiegel 42 im primären Lichtweg 30 befand, springt die Routine 600 zu dem Aufrufbefehl 609, der die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung aufruft. Wenn die Unterroutine 700 zur automatischen Belichtung erfolgreich ausgeführt worden ist, wird die Unterroutine 700 verlassen, um zum Befehlsschritt 608 zurückzukehren.
Es wird nun noch einmal der Entscheidungsschritt 607 betrachtet. Wenn die Belichtung der Kamera 10 vorher eingestellt wurde, als sich der Spiegel 42 im primären Lichtweg 30 befand, springt die Routine 600 direkt zu dem Befehlsschritt 608, ohne die Unterroutine zur automatischen Belichtung, wie oben beschrieben, aufzurufen. Der Befehlsschritt 608 bewirkt, daß der Bildsensors 34 für eine ausreichende Zeitdauer aktiviert wird, um das von dem Objektbild reflektierte Licht in ein binäres elektrisches Signal umzuwandeln. Sobald das das Objektbild darstellende binäre Signal durch den Bildsensor 34 erzeugt worden ist, springt die Routine 600 zu einem Befehlsschritt 610, der bewirkt, daß das binäre Signal im Speichersystem 38 gespeichert wird. Der Befehl 610 bewirkt ferner, daß der Wegauswahlspiegel 46 in den Durch-Die-Linse- oder sekundären Lichtweg 50 gedreht wird, um dem Anwender zu erlauben den Bildschirm der Kleinanzeige 44 zu betrachten.
Wenn der Wegauswahlspiegel 46 in den sekundären Lichtweg 50 gedreht worden ist, springt die Routine 600 zu einem Befehlsschritt 612, der bewirkt, daß das unmittelbar im Speichersystem 38 gespeicherte Objektbild wiedergewonnen und an die Kleinanzeige 44 übertragen wird. Auf diese Weise kann der Anwender das erfasste Objektbild sofort betrachten, ohne den Betriebsmodus der Kamera von einem Vorschau-Modus zu einem Nachschau-Modus zu ändern.
Als nächstes springt die Routine 600 zu einem Entscheidungsschritt 614, um zu bestimmen, ob der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 losgelassen hat. Wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 nicht losgelassen hat, wartet das Programm beim Entscheidungsschritt 614, bis der Schalter 84 losgelassen ist. Wenn der Schalter 84 losgelassen ist, springt die Routine zu einem Befehlsschritt 616, der bewirkt, daß die Spiegel 42 und 46 in ihre ursprüngliche Position zurückgebracht werden. Beim Befehlsschritt 616 wird auch ein Programmzeitgeber aktiviert, um die Bestimmung zu erleichtern, ob die Algorithmen 700 und 800 zur automatischen Belichtung und automatischen Fokussierung, wie oben mit Bezug auf den Entscheidungsschritt 604 beschrieben, erneut ausgeführt werden müssen. Sobald der Zeitgeber gestartet worden ist, springt das Steuerprogramm 600 zu einem Endebefehl 618, um die Routine 600 zu verlassen und darauf zu warten, daß der Anwender erneut den Bilderfassungsschalter 84 aktiviert.
Es wird nun bezugnehmend auf 10 der Algorithmus 700 zur automatischen Belichtung detaillierter betrachtet. Wenn der Algorithmus 700 zur automatischen Belichtung durch den Schritt 620 (6) aufgerufen wird, springt die Unterroutine zur automatischen Belichtung von einem Startbefehl 702 zu einem die Erfassung einleitenden Befehl 704. Der die Erfassung einleitende Befehl ermöglicht, daß der Bildsensor 34 ein Belichtungskalibriersignals erzeugt, das die durch die primäre Linse 24 gesehenen Umgebungslichtbedingungen darstellt. In dieser Hinsicht stellt das durch den Bildsensor 34 erzeugte Signal nur einen Teil des gesamten durch die primäre Linse 24 gesehenen Bildes dar.
Die Unterroutine springt dann zu einem Aufteilungsbefehl 706, der bewirkt, daß das Belichtungskalibriersignal in eine Mehrzahl von Graustufensegmenten aufgeteilt wird. Bei der Bildung jedes einzelnen Segments wird das resultierende Segment über einen Anordnungs- und Speicherbefehl 708 gespeichert. In dieser Hinsicht können die Segmente in einer Matrixanordnung, einem Streifen aneinander angrenzender Segmente oder als Satz überlappender Segmente gespeichert werden.
Die Unterroutine springt dann zu einem Umwandlungssbefehl 710, der jedes Segment wiedergewinnt und jedem wiedergewonnenen Segment einen binären Wert zuordnet. Eine binäre Eins wird erzeugt für ein gegebenes Segment, wenn sein Graustufenwert einen vorbestimmten Luminanzpegel von ca. 18% überschreitet. Wenn das gegebene Segment den Schwellwert von ca. 18% nicht überschreitet, wird dem Segment der binäre Wert Null zugeordnet. Die Zuordnung von binären Werten setzt sich fort, bis allen Segmenten in der Anordnung ein Wert von Null oder Eins zugeordnet wurde. Die zugeordneten Werte werden über einen Speicherbefehl 712 gespeichert, und werden im folgenden als Zeiger verwendet. Die Unterroutine springt dann zu einem Befehl 714 zur Einstellung des Belichtungspegels, wobei der Mikroprozessor 36 einen Belichtungswert wiedergewinnt, der einer erwünschten Belichtungseinstellung, die auf dem bestimmten Zeigerwert basiert, entspricht. Der wiedergewonnene Belichtungswert wird auf die Kamera 10 angewendet. Die Unterroutine springt dann zu einem Rücksprungbefehl 716, der die Steuerung an das Hauptprogramm beim Aufrufbefehl 622 (8) zurückgibt.
Es wird nun bezugnehmend auf 9 der Autofokusalgorithmus 800 noch detaillierter betrachtet. Wenn die Autofokusunterroutine 800 durch den Schritt 622 (6) aufgerufen wird, springt die Autofokusunterroutine von einem Startbefehl 802 zu einem eine Erfassungssequenz einleitenden Befehl 804. Der die Erfassungssequenz einleitende Befehl 804 bewirkt, daß eine Abtastperiode von T1 Sekunden in eine Mehrzahl von t1 Abtastperioden unterteilt wird, um zu bewirken, daß eine Sequenz von Bildern erfaßt wird. In dieser Hinsicht wird bei jedem Auftreten von t1 ein Bild erfasst und vorübergehend gespeichert werden. Der Algorithmus springt dann zu einem Befehlsschritt 806, der bewirkt, daß die primäre Kameralinse während der Abtastperiode T1 von einer anfänglichen hyperfokalen Position bis zu einer Vollbereichs-Fokussierungsposition bewegt wird. Aus dem Dargestellten ist für den Fachmann erkennbar, daß, während sich das primäre Linsensystem über seinen vollen Fokussierungsbereich bewegt, eine Serie von Bildern mit unterschiedlichen Fokuscharakteristika erfasst wird.
Die Unterroutine springt dann zu einem Bestimmungsschritt 808 um zu bestimmen, ob das primäre Linsensystem seinen vollen Fokusbereich durchlaufen hat. Wenn die Linse noch nicht durch ihren vollen Bereich bewegt wurde, springt die Unterroutine zu einem Befehlsschritt 810, der bewirkt, daß ein gegenwärtiges Bild, wie es durch die primäre Linse gesehen wird, vorübergehend gespeichert wird. Die Unterroutine springt dann zurück zum Bestimmungsschritt 808. Aus dem Dargestellten ist für den Fachmann erkennbar, daß, während sich das primäre Linsensystem durch seinen vollen Fokussierungsbereich bewegt, verschiedene der erfassten Bilder vorübergehend gespeichert werden.
Sobald bestimmt ist, daß sich das primäre Linsensystem über seinen vollen Bewegungsbereich bewegt hat, springt die Unterroutine vom Entscheidungsschritt 808 zu einem Linsenrückkehrbefehl 812. Der Linsenrückkehrbefehl 812 bewirkt, daß die primäre Linse zu ihrer anfänglichen hyperfokalen Position zurückgebracht wird.
Nachdem der Rücksprungbefehl 812 ausgeführt worden ist, springt die Unterroutine zu einem Berechnungsbefehl 814, der einen Fokusfaktor für jedes der vorübergehend gespeicherten Bilder berechnet, um zu bestimmen, welches der erfassten Bilder den besten Fokusfaktor aufweist. In dieser Hinsicht springt die Unterroutine zu einem Speicherbefehl 816, der bewirkt, daß ein gegenwärtiger Fokusfaktor gespeichert wird, wenn er ein besser fokussiertes Bild anzeigt als der eines vorher gespeicherten Bildes. Die Unterroutine springt dann zu einem Bestimmungsschritt 818, um zu bestimmen, ob die primäre Linse zu ihrer anfänglichen hyperfokalen Position zurückgekehrt ist.
Wenn die primäre Linse nicht zu ihrer anfänglichen hyperfokalen Position zurückgekehrt ist, springt die Subroutine zum Berechnungsschritt 814 zurück, und fährt wie oben beschrieben fort. Wenn die primäre Linse zu ihrer anfänglichen hyperfokalen Position zurückgekehrt ist, springt die Unterroutine zu einem Bestimmungsschritt 820, um zu bestimmen, ob eine am besten fokussierte Position bestimmt worden ist. Wenn keine am besten fokussierte Position bestimmt worden ist, springt das Programm zu einem Rücksprungschritt 824, der zum Hauptsteuerprogramm bei Schritt 624 (8) zurückspringt. Wenn eine am besten fokussierte Position bestimmt worden ist, springt das Programm zu einem Linsenbewegungsbefehl 822, der bewirkt, daß das primäre Linsensystem in seine am besten fokussierte Position bewegt wird. Sobald die Linse zu einer am besten fokussierten Position bewegt wurde, springt die Unterroutine zum Rücksprungschritt 824.
Es wird nun bezugnehmend auf 7 die Kamera 10 noch detaillierter betrachtet. Die Statusanzeige 72 ist zu Betrachtung durch den Kameraanwender an der Oberseite des Kameragehäuses 12 angebracht. Die Anzeige 72 ist bevorzugt eine Flüssigkristallanzeige, die alphanumerische und graphische Informationen anzeigen kann. Die Anzeige 72 wird auf eine herkömmliche Weise durch eine Anzeigetreiberschaltung 70 ge steuert, die im folgenden nicht genauer beschrieben wird. Der Anzeigetreiber 70 ist, wie es am besten in 7 zu sehen ist, über den Bus 80 an den Mikroprozessor 36 gekoppelt.
Der Anzeigetreiber 70 ist ferner mit der Kleinanzeige 44 gekoppelt, auf der die gespeicherten Bilder jedesmal, wenn der Anwender den Bilderfassungsschalter 84 betätigt, während die Kamera in einer Bilderfassungsbetriebsmodus betrieben wird, angezeigt werden. Die Kleinanzeige 44 zeigt auch, wenn die Kamera in einem Menübetriebsmodus betrieben wird, Menüinformationen an. In dieser Hinsicht kann der Anwender, wenn die Kamera im Menübetriebsmodus betrieben wird, über die "Blättern"-Schalter 86 und 88 durch die im Speichersystem 38 gespeicherten Bilder blättern, und Menüauswahlpunkte für die Übertragung ausgewählter oder aller gespeicherten Bilder über den universalen Systembus 26 oder für die Löschung einzelner oder aller gespeicherten Bilder sehen. Kurz gesagt kann die Kleinanzeige 44 eine Reihe von Menüs anzeigen, die eine Mehrzahl von Befehlsoptionen anbieten, die durch den Anwender als Teil einer graphischen Anwenderschnittstelle, die durch den Mikroprozessor 36 unter Verwendung eines im internen Speicher 38 gespeicherten Steuerprogramms erzeugt wird, ausgewählt werden können.
Die manuell betätigbaren Steuerschalter 86 und 88 können niedergedrückt werden, um durch die Befehlsoptionen vor- und zurückzublättern, die auf der Kleinanzeige 44 angezeigt werden um die graphische Anwenderschnittstelle zu schaffen. Die Drucktaste 86 bewirkt, wenn sie im Menübetriebsmodus niedergedrückt wird, daß der Mikroprozessor 36 unter den Befehlen des im internen Speicher 38 gespeicherten Steuerprogramms Befehlsoptionen auswählt, die auf dem Anzeigeschirm der Kleinanzeige 44 hervorgehoben dargestellt werden.

Claims

Bei einer verschlusslosen Digitalkamera mit einem Bildsensor (34), Mikroprozessor (36) und Bilderfassungsschalter (84), ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen (704) einer Abtastperiode T₁ ansprechend darauf, dass der Bilderfassungsschalter (84) zu einer ersten Anschlagposition niedergedrückt wird; Abtasten (704) eines Umgebungslichtpegels, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt, wobei der Bildsensor (34) ein Belichtungskalibrierungssignal erzeugt, das nur einen Teil eines Bildes anzeigt, das durch die Kamera zu erfassen ist; Unterteilen (706) des Belichtungskalibrierungssignals in eine Mehrzahl von Graupegelsegmenten; Umwandeln (710) der Mehrzahl von Graupegelsegmenten in einen Zeiger; und Wiedergewinnen (714) eines Belichtungswerts ansprechend auf den Zeiger, wobei der Belichtungswert einer gewünschten Belichtungseinstellung für den Bildsensor (34) entspricht; wobei der Schritt des Umwandelns (710) der Mehrzahl von Graupegelsegmenten in einen Zeiger folgende Schritte umfasst: Speichern jedes Segments in einer vorbestimmten Anordnung; Wiedergewinnen jedes Segments; Zuweisen eines binären Eins-Werts zu einzelnen der Segmente, falls der Graupegel desselben zumindest gleich einem vorbestimmten Luminanzpegel von etwa N% ist; Zuweisen eines binären Null-Werts zu einzelnen der Segmente, falls der Graupegel desselben geringer ist als der vorbestimmte Luminanzpegel von etwa N% ; Speichern der zugewiesenen binären Werte als Zeiger; und wobei die Anzahl N für die meisten Belichtungseinstellungen zwischen etwa 10 und etwa 30 liegt.
Das Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels gemäß Anspruch 1, wobei ein noch bevorzugterer Wert für die Anzahl N zwischen etwa 15 und etwa 25 liegt.
Das Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels gemäß Anspruch 2, bei dem ein am meisten bevorzugter Wert für die Anzahl N etwa 18 beträgt.
Bei einer verschlusslosen Digitalkamera mit einem Bildsensor (34), Mikroprozessor (36) und Bilderfassungsschalter (84), ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels, das folgende Schritte umfasst: Erzeugen (704) einer Abtastperiode T₁ ansprechend darauf, dass der Bilderfassungsschalter (84) zu einer ersten Anschlagposition niedergedrückt wird; Abtasten (704) eines Umgebungslichtpegels, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt, wobei der Bildsensor (34) ein Belichtungskalibrierungssignal erzeugt, das nur einen Teil eines Bildes anzeigt, das durch die Kamera zu erfassen ist; Unterteilen (706) des Belichtungskalibrierungssignals in eine Mehrzahl von Graupegelsegmenten; Umwandeln (710) der Mehrzahl von Graupegelsegmenten in einen Zeiger; und Wiedergewinnen (714) eines Belichtungswerts ansprechend auf den Zeiger, wobei der Belichtungswert einer gewünschten Belichtungseinstellung für den Bildsensor (34) entspricht; wobei der Schritt des Abtastens (704) eines Umgebungslichtpegels, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt, folgenden Schritt umfasst: Bewegen eines teilweise durchlässigen und teilweise reflektierenden Spiegels (42) in eine Dämpfungsposition, um den Umgebungslichtpegel zu verringern, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt.
Das Verfahren zum automatischen Einstellen eines Kamerabelichtungspegels gemäß Anspruch 4, bei dem der Schritt des Abtastens (704) eines Umgebungslichtpegels, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildschirm eintritt, ferner folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob der Umgebungslichtpegel, der während der Abtastperiode T₁ in den Bildsensor (34) eintritt, geringer ist als ein gegebener Schwellenwertpegel; Bewegen des teilweise durchlässigen und teilweise reflektierenden Spiegels (42) in eine Nicht- Dämpfungsposition, um es zu ermöglichen, dass der Umgebungslichtpegel direkt auf den Bildsensor (34) fokussiert wird, ohne gedämpft zu werden, wenn der Umgebungslichtpegel geringer ist als der gegebene Schwellenwertpegel.