DE102008019410B4

DE102008019410B4 - Bildstabilisierung mit adaptiver Verschlusssteuerung

Info

Publication number: DE102008019410B4
Application number: DE102008019410.7A
Authority: DE
Inventors: Michael John Brosnan; Alexander Schneider; Robert Edward Wilson
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: TW200844642A; US7734161B2; TWI383243B; DE102008019410A1; US20080260366A1

Abstract

Vorrichtung zum Ermöglichen einer Bildstabilisierung mit adaptiver Verschlusssteuerung, wobei die Vorrichtung aufweist:- einen Bildsensor, um Bilddaten zu erlangen;- einen Bewegungsdetektor, der mit dem Bildsensor gekoppelt ist, wobei der Bewegungsdetektor dazu geeignet ist, Bewegungsmessinformationen während einer Verschlusszeit vorgegebener Dauer zu erhalten; und- eine Verschlusssteuerung, die mit dem Bewegungsdetektor gekoppelt ist, wobei die Verschlusssteuerung dazu geeignet ist, die Verschlusszeit eines Verschlusses auf den Bewegungsmessinformationen basierend anzupassen, wobei der Verschluss eine Zeit steuert, während der der Bildsensor auf Licht reagiert, das auf den Bildsensor fällt;- wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Bildsensor sich über eine Bewegungsschwelle hinaus bewegt,- wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Bildsensor sich jenseits der Bewegungsschwelle bewegt, zu deaktivieren,- wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Bildsensor innerhalb des Bereichs der Bewegungsschwelle zurückkehrt,- wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Bildsensor innerhalb des Bereichs der Bewegungsschwelle zurückkehrt, zu reaktivieren, und- wobei der Bildsensor ferner konfiguriert ist, um ein Originalbild aus zumindest einem Teil der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit zu speichern, und ein Ersatzbild aus einer nachfolgenden reduzierten Verschlusszeit im Anschluss auf eine Reaktivierung des Verschlusses zu speichern, wobei die reduzierte Verschlusszeit eine kürzere Dauer hat als eine Originaldauer, die dem Originalbild entspricht, wobei das Ersatzbild das Originalbild ersetzt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bildunschärfe ist ein gewöhnliches Problem beim Fotografieren und hat viele Ursachen, wie etwa Fokussierfehler und eine Bewegung des abgebildeten Objekts. Eine Bewegung der Kamera im Verhältnis zum abgebildeten Objekt ist eine andere Ursache für Bildunschärfe. Eine Bewegung der Kamera wird auch als Kamerawackeln oder Handzittern bezeichnet. Wenn eine Person während der Belichtung eine Kamera hält, verursacht ein Wackeln der Kamera Bildunschärfe, insbesondere während langer Belichtungszeiten und bei Bildvergrößerung (z.B. unter Verwendung eines Zoomobjektivs oder eines Teleobjektivs). Das Wackeln der Kamera ist typisch, weil die menschlichen Muskeln ganz natürlich auf Frequenzen ungefähr in dem Bereich von 4 bis 12 Hz beben. Zudem neigen kleine Kameras, wie etwa Kameras von Mobiltelefonen, besonders zu einem Wackeln der Kamera, weil sie aus leichten Materialien aufgebaut sind und manchmal im Betrieb unpraktisch zu halten sind.
In dem Bestreben die Bildunschärfe zu reduzieren setzen Abbildungsvorrichtungen, wie etwa Hand gehaltene Kameras, typischerweise irgendeine Art von Bildstabilisierungstechnologie ein. Bildstabilisierung bezieht sich auf die Reduzierung der Auswirkungen einer relativen Bewegung zwischen einem Bildsensor und einem abgebildeten Objekt. Herkömmliche Bildstabilisierungstechniken für Fotoapparatsysteme, im Vergleich zu Videokamerasystemen, involvieren typischerweise Bewegungsmessungen und eine komplementäre mechanische Verschiebung einer Linse oder eines Bildsensors. Herkömmliche Kamerasysteme verwenden typischerweise zwei oder mehr Gyroskope (z.B. piezoelektrische oder mikroelektromechanische System (MEMS) Gyroskope), um die Bewegung der Kamera zu messen. Ist die Bewegung gemessen, so bewegen die mechanischen Verschiebungssysteme den Bildsensor physikalisch derart, dass er die Bewegung der Kamera ausgleicht. Andere herkömmliche Systeme bewegen die Kameralinse physikalisch, um die detektierte Kamerabewegung auszugleichen. Diese herkömmlichen mechanischen Systeme sind jedoch unerschwinglich und sind oft zu groß, um in kleinen Kamerasystemen, wie etwa Mobiltelefonkameras, eingesetzt zu werden. Zudem neigen die herkömmlichen mechanischen Systeme zu mechanischem Versagen.
WO 2007 / 148 169 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zur Bildstabilisierung für eine Kamera. Die Bildstabilisierung beruht auf einem Bewegungssensor, welcher eine Bewegung der Kamera während einer Belichtungsphase erfasst. Ein Bildsensor kann hintereinander eine Vielzahl von Einzelbildern aufnehmen, welche zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Dabei werden die Helligkeitswerte von einander entsprechenden Pixeln der verschiedenen Einzelbilder addiert bzw. kumuliert. Ein stabilisiertes Bild wird dadurch erhalten, dass bei der Zusammensetzung nur diejenigen Einzelbilder verwendet werden, die aufgenommen wurden, während sich die Kamera innerhalb eines vorbestimmten Positionierungsbereiches befunden hat.
US 2005 / 0 248 660 A1 offenbart ein Belichtungssystem für eine Kamera. Das Belichtungs-system weist einen Bewegungsdetektor und eine logische Steuereinheit auf. Der Bewegungsdetektor kann während einer Aufnahme eines Bildes eine mögliche Bewegung der Kamera erfassen und entsprechende Bewegungssignale an die Steuereinheit übermitteln. Eine Kameraaufnahme bzw. eine entsprechende Belichtung kann abhängig von der Bewegung der Kamera frühzeitig beendet werden. Im Falle einer vorzeitig abgebrochenen Belichtung können entsprechende Helligkeitsverluste durch eine geeignete Verstärkung kompensiert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Falle einer möglichen Kamerabewegung auf einfache und insbesondere wenig rechenaufwendige Weise ein möglichst verwackelungsfreies Bild zu erzeugen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gelöst (a) durch eine Vorrichtung zum Ermöglichen einer Bildstabilisierung mit adaptiver Verschlusssteuerung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, (b) durch ein Verfahren zur Bildstabilisierung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8, und (c) durch ein Kamerasystem mit der Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind mit den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7, 9 bis 13 sowie 15 beschrieben.
Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung hervorgehen, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird, die beispielhaft die Grundlagen der Erfindung veranschaulichen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Kamerasystems.
2 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Durchführen einer adaptiven Verschlusssteuerung zur Bildstabilisierung.
3 ein schematisches Wellendiagramm einer Ausführungsform von Bewegungsmessinformationen.
4 ein schematisches Wellendiagramm einer Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
5 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
6 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
7 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
8 ein schematisches Weilendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
9 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
- - 10 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Bewegungsmesssignals.
- - 11 ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals und eines Helligkeitssignals.
- - 12 ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Bildstabilisierung unter Verwendung einer adaptiven Verschlusssteuerung.
- - 13 ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Bildstabilisierung unter Verwendung der in 12 gezeigten adaptiven Verschlusssteuerung.
- - 14 ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Bildstabilisierung unter Verwendung einer adaptiven Verschlusssteuerung.

In der ganzen Beschreibung können ähnliche Bezugsziffern verwendet werden, um ähnliche Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 stellt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Kamerasystems 100 dar. Das dargestellte Kamerasystem 100 weist einen Digitalprozessor 102, eine elektronische Speichervorrichtung 104, einen Bildsensor 106, eine Linse 108, einen Verschluss 110 und eine Verschlusssteuerung 112 auf. Obwohl die verschiedenen Elemente des Kamerasystems 100 in einer besonderen Anordnung gezeigt werden, ist zu beachten, dass die dargestellte Ausgestaltung rein schematisch ist und andere Ausführungsformen Anordnungen einsetzen mögen, die sich von der in 1 gezeigten unterscheiden. Zudem mögen einige Ausführungsformen des Kamerasystems 100 weniger oder mehr Elemente aufweisen als in 1 gezeigt und nachstehend beschrieben werden.
Bei einer Ausführungsform ermöglicht der Digitalprozessor 102 die Ausführung verschiedener Anweisungen und Operationen, die dem Kamerasystem 100 Funktionalität verleihen. Diese Anweisungen mögen innerhalb des Digitalprozessors 102, im Speicher 104 oder in einer anderen Speichervorrichtung, die sich innerhalb des Kamerasystems 100 befindet oder damit gekoppelt ist, gespeichert werden. Der Speicher 104 speichert auch Bilder und andere Daten, die zusammen mit den verschiedenen Operationen des Kamerasystems 100 verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform erzeugt der Bildsensor 106 Bilddaten, um ein abgebildetes Objekt (nicht gezeigt) zu repräsentieren. Der Bildsensor 106 mag eine oder mehrere Sensortechnologien, wie etwa die Technologie der ladungsgekoppelten Schaltungen (CCD), die Technologie der Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS) oder eine andere Sensortechnologie verwenden. Typische Ausführungen dieser Abbildungstechnologien sind bekannt und sollen hier nicht näher beschrieben werden.
Der abgebildete Bildsensor 106 weist einen Bewegungsdetektor 114 und einen Helligkeitsdetektor 116 auf. Obwohl der Bewegungsdetektor 114 und der Helligkeitsdetektor 116 schematisch innerhalb des Bildsensors 106 gezeigt werden, mögen unterschiedliche Ausführungsformen des Bildsensors 106 und des Kamerasystems 100 verschiedene Arten von Bewegungsdetektoren 114 und Helligkeitsdetektoren 116 verwenden. z.B. mag der Bewegungsdetektor 114 ein oder mehrere piezoelektrische oder MEMS-Gyroskop sein. Alternativ mag der Bewegungsdetektor 114 unter Verwendung einer Abbildungstechnologie anstelle der Gyroskope ausgeführt werden. Beispiele der Bewegungserfassung unter Verwendung der Abbildungstechnologie werden in der US Patentveröffentlichung Nr. 2006/0 131 485 von Rosner et al. und der US Patentveröffentlichung Nr. 2007/0 046 782 von Helbing et al. bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform erzeugt der Bewegungsdetektor 114 Bewegungsmessinformationen, um zu bestimmen, ob der Bildsensor 106 sich im Verhältnis zum abgebildeten Objekt während der Belichtung bewegt. Mit anderen Worten wird der Bewegungsdetektor 114 konfiguriert, um die Bewegungsmessinformationen basierend auf Bilddaten aus dem Bildsensor 106 zu erzeugen. Bei einer anderen Ausführungsform basieren zumindest einige der Bewegungsmessinformationen auf Bilddaten, die während der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit wie nachstehend beschrieben erlangt werden.
Obwohl sie als Bewegungsmessinformationen bezeichnet werden, mögen die Bewegungsmessinformationen tatsächliche Messdaten aufweisen oder nicht. Bei einer Ausführungsform sind die Bewegungsmessinformationen eine Zahl oder Zahlenmenge, welche die Richtung und/oder Verschiebung des Bildsensors 106 im Verhältnis zum abgebildeten Objekt angeben. Einige Ausführungsformen des Bewegungsdetektors 114 berechnen die Winkelbewegung der Kamera nach Nick- und Gierbewegung während der Bildbelichtung, um die Bewegungsmessinformationen zu erzeugen. Zusätzliche Einzelheiten der Ausführungsformen des Bewegungsdetektors 114 werden nachstehend beschrieben.
Bei einer Ausführungsform empfängt der Bildsensor 106 das einfallende Licht über die optische Linse 108 und/oder den Verschluss 110. Die optische Linse 108 leitet und fokussiert das Licht auf den Bildsensor 106. Im Allgemeinen reguliert der Verschluss 110 die Zeit, während der der Bildsensor 106 auf das Licht reagiert, das auf den Bildsensor 106 fällt. Bei einigen Ausführungsformen kann der Verschluss 110 ein physikalischer Verschluss 110 sein, der sich öffnet und schließt, um Licht für den Bildsensor 106 zu blockieren. Bei anderen Ausführungsformen ist der Verschluss ein elektronischer Verschluss 106, der die Zeit reguliert, während der der Bildsensor 106 auf das einfallende Licht reagiert. Es ist zu beachten, dass es viele Arten von Verschlüssen 110 und optischen Linsen 108 (oder zusammengesetzten Linsen) gibt, und die Ausführungsformen des Kamerasystems 100 mögen eine beliebige Kombination von Verschlüssen 110 und/oder Linsen 108 verwenden.
Bei einer Ausführungsform steuert die Verschlusssteuerung 112 die Operation des Verschlusses 110. Für einen physikalischen Verschluss 110 steuert die Verschlusssteuerung 112, wann der Verschluss 110 sich öffnet und schließt. Für einen elektronischen Verschluss 110 steuert die Verschlusssteuerung 112, wie lange der Bildsensor 106 auf das einfallende Licht reagiert. Die Menge des auf den Lichtsensor 106 einfallenden Lichts ist zumindest teilweise davon abhängig, wie lange der Verschluss 110 geöffnet ist oder der Bildsensor 106 auf Licht reagiert. Lässt man zuviel Licht durch den Verschluss 110 oder erlaubt, dass der Bildsensor 106 zu lange reagiert, so führt dies zu einer Überbelichtung des Bildes oder zu einem Bild, das zu hell ist. Schließt man den Verschluss 110, bevor genug Licht den Bildsensor 106 erreicht hat, oder aktiviert den Bildsensor 106 nicht lange genug, so führt dies zu einer Unterbelichtung oder zu einem Bild, das zu dunkel ist. Bei einer Ausführungsform erzeugt der Helligkeitsdetektor 116 Helligkeitsinformationen, um die Helligkeit des sich ergebenden Bildes zu bestimmen. Zusätzliche Einzelheiten der Ausführungsformen des Helligkeitsdetektors 116 werden nachstehend beschrieben.
Zudem kann eine Bewegung des Kamerasystems 100, das den Bildsensor 106 aufweist, während der Belichtung des Bildsensors 106 mit dem einfallenden Licht Bildunschärfe verursachen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Verschlusssteuerung 112 konfiguriert, um die Verschlusszeit des Verschlusses 110 auf den Bewegungsmessinformationen basierend, die von dem Bewegungsdetektor 114 erzeugt werden, anzupassen. Zusätzliche Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen der Verschlusssteuerung 112 werden nachstehend mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben.
2 stellt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 130 zur Ausführung einer adaptiven Verschiusssteuerung zur Bildstabilisierung dar. Bei einer Ausführungsform wird das Verfahren 130 in Zusammenhang mit dem Kamerasystem 100 aus 1 eingesetzt. Alternativ mögen einige Ausführungsformen des Verfahrens 130 mit anderen Arten von Kamerasystemen ausgeführt werden.
In Block 132 öffnet die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 zu Beginn einer Verschlusszeit. Bei einer Ausführungsform hat die Verschlusszeit eine vorgegebene Dauer. Die vorgegebene Dauer der Verschlusszeit mag auf Beleuchtungsbedingungen, Benutzerwahlen, Verschlussgeschwindigkeitstabellen und so weiter basieren. Jedes Bild, oder Foto, das von der Kamera aufgenommen wird, mag eine einzigartige Verschlussgeschwindigkeit haben (d.h. wie schnell sich der Verschluss 110 öffnet und schließt oder wie lange der Bildsensor 106 reagiert), die vorgegeben wird, ehe der Verschluss 110 geöffnet wird, um ein bestimmtes Bild aufzunehmen.
In Block 134 erlangt der Bewegungsdetektor 114 Bewegungsmessinformationen, die eine Bewegung des Bildsensors 106 angeben. Bei einer Ausführungsform beobachtet der Bewegungsdetektor 114 ständig die Position des Bildsensors 106 während einer Belichtungszeit, wenn der Verschluss 110 geöffnet ist. Alternativ mag der Bewegungsdetektor 114 periodisch die Position des Bildsensors 106 während einer Belichtungszeit beobachten.
In Block 136 passt die Verschfusssteuerung 112 die Verschlusszeit auf den Bewegungsmessinformationen aus dem Bewegungsdetektor 114 basierend an. Mit anderen Worten mag die Verschlusssteuerung 112 z.B. einen physikalischen Verschluss 110 schließen, bevor die vorgegebene Verschlusszeit abläuft. Alternativ mag die Verschiusssteuerung 112 einen elektronischen Verschluss 110 deaktivieren, bevor die vorgegebene Verschlusszeit abläuft. Da die tatsächliche Verschlusszeit anders sein kann als die vorgegebene Verschlusszeit, wird die tatsächliche Verschlusszeit hier auch als originale Verschlusszeit bezeichnet. Ein Grund zum Anpassen der Verschlusszeit ist es, die Unschärfe des sich ergebenden Bildes zu begrenzen oder zu minimieren. Ein anderer möglicher Grund zum Anpassen der Verschlusszeit ist es, die Belichtung zu steuern, um ein Bild zu erzeugen, das weder zu hell noch zu dunkel ist. Die Steuerung der Belichtung mag auch verwendet werden, um den Kontrastausgleich zu ermöglichen.
3 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer Ausführungsform der Bewegungsmessinformationen dar. Die Bewegungsmessinformationen werden durch ein Bewegungsmesssignal 142 repräsentiert, das die Bewegung des Bildsensors 106 im Verhältnis zu einem abgebildeten Objekt angibt. Obwohl ein einzelnes Bewegungsmesssignal 142 in dem Wellendiagramm aus 3 gezeigt wird, mögen einige Ausführungsformen des Kamerasystems 100 unter Verwendung zusätzlicher Bewegungsmesssignale oder anderer Arten von Bewegungsmessinformationen operieren.
Das Bewegungsmesssignal 142 wird im Bezug zu einer Originalausrichtung, einer Bewegungsschwelle 144 und einer Maximalausrichtungsabweichung (maximal heading excursion) 146 gezeigt. Eine Originalausrichtung des Bewegungsmesssignals 142 gibt die Originalposition des Bildsensors 106 im Bezug zu dem abgebildeten Objekt an. Bei einer Ausführungsform wird jegliche Bewegung von dieser Originalposition weg quantifiziert und durch das Bewegungsmesssignal 142 dargestellt. Dazu gehören Verschiebung sowie Winkeltranslation. Andere Ausführungsformen mögen einige aber nicht alle Bewegungskomponenten (z.B. Nick- und Gierbewegung) verwenden, um das Bewegungsmesssignal 142 zu erzeugen.
Die Bewegungsschwelle 144 stellt eine Schwelle dar, die festgelegt wird, um die Bildunschärfe in annehmbaren Grenzen zu halten. Bei einer Ausführungsform schafft die Bewegung des Bildsensors 106 keine nennenswerte Bildunschärfe, solange die Bewegung unter der Bewegungsschwelle 144 liegt. Die Maximalausrichtungsabweichung 146 repräsentiert eine maximale Bewegung des Bildsensors 106, die für ein einzelnes Bild toleriert wird.
Der Unterschied zwischen der Bewegungsschwelle 144 und der Maximalausrichtungsabweichung 146 liegt in der Operation der Verschlusssteuerung 112. Bei einer Ausführungsform erlaubt die Verschlusssteuerung 112 eine Belichtung, während das Bewegungsmesssignal 142 sich unterhalb der Bewegungsschwelle 144 befindet, erlaubt aber keine Belichtung, wenn das Bewegungsmesssignal 142 sich oberhalb der Bewegungsschwelle 144 befindet. Zum Beispiel beginnt das Bewegungsmesssignal 142 an der Originalausrichtung zum Zeitpunkt t0 und steigt an, bis es die Bewegungsschwelle 144 zum Zeitpunkt t1 überschreitet. Das Bewegungsmesssignal 142 bleibt oberhalb der Bewegungsschwelle 144 bis zum Zeitpunkt t2, an dem es wieder unter die Bewegungsschwelle 144 zurückkehrt. Zum Zeitpunkt t3 überschreitet das Bewegungsmesssignal 142 wieder die Bewegungsschwelle 144. Bei einer Ausführungsform beinhalten die möglichen Belichtungszeiten das Intervall zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 und das Intervall zwischen den Zeitpunkten t2 und t3.
Einige Ausführungsform der Verschlusssteuerung 112 führen eine Beobachtungsperiode fort, während das Bewegungsmesssignal 142 sich zwischen der Bewegungsschwelle 144 und der Maximaiausrichtungsabweichung 146 befindet (z.B. zwischen den Zeitpunkten t2 und t3), um zu sehen, ob das Bewegungsmesssignal 142 unter die Bewegungsschwelle 144 zurückfällt (z.B. zum Zeitpunkt t3). In diesem Fall mag die Verschlusssteuerung 112 sich wieder öffnen oder den Verschluss 110 reaktivieren, um ein Bildsignal zu kumulieren, das mehrere Belichtungszeiten beinhaltet (z.B. zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 und zwischen den Zeitpunkten t2 und t3). Sobald das Bewegungsmesssignal 142 die Maximalausrichtungsabweichung 146 überschreitet, endet die Beobachtungsperiode. Zum Beispiel, überschreitet das Bewegungsmesssignal 142 die Maximaiausrichtungsabweichung 146 zum Zeitpunkt t4. Die in 4 bis 11 gezeigten Beispiele bilden ausführlicher mehrere mögliche Fälle ab. Jedes der Beispiele aus 4 bis 9 bezieht sich auf das in 3 gezeigte Bewegungsmesssignal 142. Das in 11 gezeigte Beispiel betrifft das in 10 gezeigte Bewegungsmesssignal 142.
4 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer Ausführungsform eines Verschlusssteuersignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuersignal 156 veranschaulicht, wann der Verschluss 110 geöffnet bzw. aktiv ist (als logischer H-Pegel gezeigt), und wann der Verschluss 110 geschlossen bzw. nicht aktiv ist (als logischer L-Pegel gezeigt). Bei einer Ausführungsform erzeugt die Verschlusssteuerung 112 das Verschlusssteuerungssignal 152. Zudem variiert das Helligkeitssignal 154 bis zu einer Helligkeitsschwelle 156. Bei einer Ausführungsform wird das Helligkeitssignal 154 durch den Helligkeitsdetektor 116 erzeugt. Obwohl einige Intervalle des Helligkeitssignals 154 als lineare, Analogsegmente gezeigt werden, mögen einige Ausführungsformen des Helligkeitsdetektors 116 nicht lineare und/oder digitale Signale erzeugen, um die Helligkeit der kumulierten Ladung am Bildsensor 106 zu repräsentieren.
Das Verschlusssteuersignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 4 veranschaulichen eine Situation, in der der Verschluss 110 zum Zeitpunkt t0 geöffnet bzw. aktiviert wird und zum Zeitpunkt t0' (vor dem Zeitpunkt t1) geschlossen bzw. deaktiviert wird, wenn das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle 156 erreicht. Bei einer Ausführungsform erreicht das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle 156, bevor die vorgegebene Verschlusszeit abgelaufen ist, so dass die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 schließt bzw. deaktiviert, bevor die vorherbestimmte Verschlusszeit abgelaufen ist. Alternativ mag das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle 154 erreichen, nachdem die vorgegebene Verschlusszeit abgelaufen ist, so dass die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 geöffnet bzw. aktiviert hält bis nach Ablauf der vorgegebenen Verschlusszeit. Bei einer andern Ausführungsform schließt bzw. deaktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss genau dann, wenn die vorherbestimmte Verschlusszeit abläuft. Bei jedem dieser Fälle wird der Zustand des Verschlusses 110 (d.h. geöffnet oder geschlossen) nicht durch die Bewegung des Bildsensors 106 beeinflusst, weil das Bewegungsmesssignal 142 sich im Bereich der Bewegungsschwelle 144 befindet.
5 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuersignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuersignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 5 veranschaulichen eine Situation, in der der Verschluss 110 sich zu einem Zeitpunkt t0 öffnet oder aktiviert wird und sich zu einem Zeitpunkt t1 schließt oder deaktiviert wird, wenn das Bewegungsmesssignal 142 die Bewegungsschwelle 144 überschreitet. Da das Helligkeitssignal 154 jedoch nicht die Helligkeitsschwelle 156 im demselben Zeitraum erreicht, verstärkt der Helligkeitsdetektor 116 das Helligkeitssignal 154 bis auf eine Zielhelligkeit, die ungefähr gleich der Helligkeitsschwelle ist. Der Helligkeitsdetektor 116 verstärkt das Helligkeitssignal 154 zum Zeitpunkt t1' (kurz nach dem Zeitpunkt t1). Bei einer Ausführungsform verwendet der Helligkeitsdetektor 116 einen Kontrastausgleich, um das Helligkeitssignal 154 bis auf die Zielhelligkeit anzuheben. Dieses Szenario geht davon aus, dass das Bewegungsmesssignal 142 die Bewegungsschwelle 144 überschreitet, bevor die vorgegebene Verschlusszeit abgelaufen ist. Somit wird das Intervall zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 (die Zeit, während der der Verschluss 110 tatsächlich geöffnet ist) als Originalverschlusszeit bezeichnet.
6 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuerungssignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 6 veranschaulichen eine Situation, bei der der Verschluss 110 sich zum Zeitpunkt t0 öffnet oder aktiviert wird und sich zum Zeitpunkt t1 schließt oder deaktiviert wird, wenn das Bewegungsmesssignat 142 die Bewegungsschwelle 144 überschreitet. Dies ist ähnlich wie die in 5 gezeigte Situation. Statt jedoch das Originalbild zu verwenden wird das Originalbild verworfen und ein neues Bild wird während einer reduzierten Verschlusszeit erlangt, die viel kürzer ist als die Originalverschlusszeit. Z.B. wird das zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 erhaltene Originalbild verworfen und das neue Bild, das zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erhalten wurde, wird verwendet. Obwohl die Start- und Stoppzeiten des Ersatzbildes mit Zeitpunkten zusammenfallen, an denen das Bewegungsmesssignal 142 sich unterhalb der Bewegungsschwelle 144 befindet (z.B. zwischen den Zeitpunkten t2 und t3), mögen andere Ausführungsformen das Ersatzbild zu im Bezug zum Bewegungsmesssignal 142 beliebigen Zeitpunkten erhalten (siehe z.B. 7).
Da die Helligkeit des Ersatzbildes viel geringer ist als die Helligkeit des Originalbildes, hebt der Helligkeitsdetektor 116 die Helligkeit des Ersatzbildes bis auf die Zielhelligkeit an, z.B. unter Verwendung eines Kontrastausgleichs. Der Helligkeitsdetektor 116 verstärkt das Helligkeitssignal 154 zu einem Zeitpunkt t3' (kurz nach dem Zeitpunkt t3). Dieses Szenario geht davon aus, dass die vorgegebene Verschlusszeit nicht vor dem Zeitpunkt t3 abläuft.
7 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuerungssignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 7 veranschaulichen eine Situation, die im Wesentlichen ähnlich ist wie die in 6 abgebildete Situation. Die Zeitpunkte, zu denen der Verschluss 110 sich für das Ersatzbild wieder öffnet oder wieder aktiviert wird und sich schließt oder deaktiviert wird, sind jedoch nicht auf das Überschreiten der Bewegungsschwelle durch das Bewegungsmesssignal 142 abgestimmt. Bei einigen Ausführungsformen ist es nicht notwendig, das Ersatzbild mit der Bewegungsschwelle 144 des Originalbildes zu koordinieren, weil sobald sich der Verschluss wieder öffnet (z.B. zum Zeitpunkt t1'), die Originalausrichtung des Bewegungsmesssignals 142 tatsächlich wieder auf diejenige Position neu gesetzt wird, in der sich der Bildsensor 106 zu dem Zeitpunkt befindet, an dem sich der Verschluss 110 wieder öffnet oder wieder aktiviert wird. Daher wird die Originalverschlusszeit (z.B. der Zwischenraum zwischen den Zeitpunkten t0 und t1) durch eine nachfolgende reduzierte Verschlusszeit (z.B. dem Intervall zwischen den Zeitpunkten t1' und t2') ersetzt.
8 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform des Verschlusssteuerungssignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuerungssignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 8 veranschaulichen eine Situation, in der der Verschluss 110 sich zum Zeitpunkt t0 öffnet oder aktiviert wird oder sich zum Zeitpunkt t1 schließt oder deaktiviert wird, wenn das Bewegungsmesssignal 142 die Bewegungsschwelle 144 überschreitet. Dann öffnet sich der Verschluss 110 zum Zeitpunkt t2 wieder oder wird wieder aktiviert, wenn das Bewegungsmesssignal 142 unter die Bewegungsschwelle 144 zurückkehrt.
Dies ist ähnlich wie die in 6 gezeigte Situation. Statt jedoch ein Ersatzbild zu erzeugen, um das Originalbild zu ersetzen, kumuliert der Bildsensor 106 ein Bildsignal (dargestellt durch das Heltigkeitssignal 154), um das Originalsignal zu erhöhen, das während der Originalverschlusszeit zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 erlangt wurde. Mit anderen Worten fügt der Bildsensor 106 das neue Bildsignal, das während des Intervalls zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 erlangt wurde, zu dem Originalbildsignal hinzu, das während des Intervalls zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 erlangt wurde. Dies erhöht das Gesamtbildsignal. Da die Position des Bildsensors 106 sich nahe an der Originalausrichtung befindet, ist es unwahrscheinlich, dass ein erneutes Öffnen oder Aktivieren des Verschlusses 110 in dieser Position zu einer wesentlichen Bildunschärfe führt. Wenn das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle 156 zum Zeitpunkt t2' erreicht, schließt oder deaktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110.
Es ist zu beachten, dass die Fälle eines erneuten Öffnens des Verschlusses 110, um ein Ersatzbild zu erzeugen (siehe 6 und 7) oder um ein erhöhtes Bildsignal zu kumulieren (siehe 8), nicht unbedingt mit der vorgegebenen Verschlusszeit korrelieren. Bei einigen Ausführungsformen mag die vorgegebene Verschlusszeit ignoriert werden, weil das zwischenzeitliche Schließen oder Deaktivieren des Verschlusses 110 (z.B. zwischen den Zeitpunkten t1 und t2) die vorgegebene Verschlusszeit praktisch bedeutungslos macht. Andere Ausführungsformen der Verschlusssteuerung 112 mögen jedoch fortsetzen die vorgegebene Verschlusszeit zu beobachten, entweder durchgehend solange der Verschluss 110 geschlossen oder deaktiviert ist, oder kumulativ, jedes Mal wenn der Verschluss 110 geöffnet oder aktiv ist.
9 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuerungssignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuerungssignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 9 veranschaulichen eine Situation, die im Wesentlichen ähnlich ist wie die in 8 abgebildete Situation. Das Helligkeitssignal 154 steigt jedoch für das in 9 gezeigten Szenario langsamer an. Wegen dieser geringeren Helligkeit erreicht das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle nicht vor dem Zeitpunkt t4, an dem das Bewegungsmesssignal 142 die Maximalausrichtungsabweichung 146 überschreitet. Sobald das Bewegungsmesssignal 142 die Maximalausrichtungsabweichung 146 überschreitet, hört die Verschlusssteuerung 112 auf, darauf zu warten, dass das Bewegungsmesssignal 142 unter die Bewegungsschwelle 144 zurückkehrt, da die Verschiebung des Bildsensors 106 relativ groß ist und die Wahrscheinlichkeit, dass das Bewegungsmesssignal 142 unter die Bewegungsschwelle 144 zurückkehrt, gering wird.
Da das Helligkeitssignal 154 die Zielhelligkeit nicht ungefähr an der Helligkeitsschwelle 156 erreicht, erhöht der Helligkeitsdetektor 116 die Helligkeit des kumulierten Bildes bis auf die Zielhelligkeit, z.B. unter Verwendung eines Kontrastausgleichs. Bei der dargestellten Ausführungsform erhöht der Helligkeitsdetektor 116 das Helligkeitssignal 154 zum Zeitpunkt t4, wenn das Bewegungsmesssignal 142 die Maximalausrichtungsabweichung überschreitet.
10 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform des Bewegungsmesssignals 142 dar. Unter vielen Gesichtspunkten ist das Bewegungsmesssignal 142 aus 10 im Wesentlichen ähnlich wie das Bewegungsmesssignal 142 aus 3. Das Bewegungsmesssigna! 142 aus 10 befindet sich jedoch abwechselnd oberhalb und unterhalb der Bewegungsschwelle 144, ohne die Maximalausrichtungsabweichung 146 zu überschreiten. Insbesondere überschreitet das Bewegungsmesssignal 142 die Bewegungsschwelle 144 zum Zeitpunkt t1, kehrt zum Zeitpunkt t2 unter die Bewegungsschwelle 144 zurück, überschreitet die Bewegungsschwelle zum Zeitpunkt t3, kehrt zum Zeitpunkt t4 unter die Bewegungsschwelle zurück und überschreitet die Bewegungsschwelle 144 zum Zeitpunkt t5. Dies veranschaulicht eine mögliche schwingende Kamerabewegung, die sich aus bestimmten Abbildungsanwendungen oder Umgebungen ergeben mag.
11 stellt ein schematisches Wellendiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verschlusssteuersignals 152 und eines Helligkeitssignals 154 dar. Das Verschlusssteuersignal 152 und das Helligkeitssignal 154 aus 11 veranschaulichen eine Situation, in der eine Beobachtungsperiode abläuft, ehe das Helligkeitssignal 154 die Helligkeitsschwelle 156 erreicht. Bei einer Ausführungsform ist die Beobachtungsperiode ein durchgehendes Intervall, das zu dem Zeitpunkt t0 beginnt und eingestellt ist, um abzulaufen, wenn eine eingestellte Zeit vorbei ist. Die Beobachtungsperiode stellt sicher, dass die Kamera den Bilderzeugungszustand rechtzeitig verlässt, obwohl die Position des Bildsensors 106 sich nicht wesentlich verändert. Die Beobachtungsperiode mag nützlich sein, wenn das abgebildete Objekt und die Umgebung relativ dunkel sind, so dass das Helligkeitssignal 154 sehr langsam ansteigt und der Bildsensor 106 relativ ruhig bleibt.
Bei der dargestellten Ausführungsform läuft die Beobachtungsperiode zu dem Zeitpunkt t4' ab (zwischen den Zeitpunkten t4 und t5). Da das Helligkeitssignal 154 die Zielhelligkeit nicht zu dem Zeitpunkt erreicht, an dem die Beobachtungsperiode abläuft, erhöht der Helligkeitsdetektor 116 die Helligkeit des kumulierten Bildes bis auf die Zielhelligkeit, z.B. unter Verwendung eines Kontrastausgleichs (contrast equalization). Bei der dargestellten Ausführungsform erhöht der Helligkeitsdetektor 116 das Helligkeitssignal 154 zu dem Zeitpunkt t4', wenn die Beobachtungsperiode abläuft. 11 zeigt auch ein Szenario, bei dem das Bildsignal über mehr als zwei Belichtungszeiten hinweg kumuliert wird, wenn der Verschluss 110 geöffnet oder aktiv ist.
12 stellt ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens 160 zur Bildstabilisierung dar unter Verwendung einer adaptiven Verschlusssteuerung. Bei einer Ausführungsform wird das Verfahren 160 im Zusammenhang mit dem Kamerasystem 100 aus 1 durchgeführt. Alternativ mögen einige Ausführungsformen des Verfahrens 160 mit andersartigen Kamerasystemen durchgeführt werden.
In Block 162 öffnet die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110. Bei einer Ausführungsform öffnet oder aktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 in Reaktion auf eine Anweisung vom Digitalprozessor 102, nachdem der Digitalprozessor 102 eine Eingabe von einem Benutzer empfangen hat. In Block 164 bestimmt die Verschlusssteuerung 112, ob eine Verschlusszeit abgelaufen ist. Bei einer Ausführungsform ist die Verschlusszeit eine vorgegebene Verschlusszeit, wie oben beschrieben. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Verschlusszeit eine reduzierte Verschlusszeit, wie oben beschrieben.
Wenn die geeignete Verschlusszeit nicht abgelaufen ist, dann beobachtet der Bewegungsdetektor 114 in Block 166 die Bewegung des Bildsensors 106. Verschiedenartige Bewegungsbeobachtungstechniken werden oben beschrieben. In Block 168 bestimmt der Bewegungsdetektor 114, ob der Bildsensor 106 sich über eine Bewegungsschwelle 144 hinaus bewegt hat. Bei einer Ausführungsform geben die Bewegungsmessinformationen an, ob eine Bewegung des Bildsensors 106 die Bewegungsschwelle 144 überschreitet oder nicht.
Wenn die Bewegungsschwelle 144 nicht überschritten wird, dann bestimmt die Verschlusssteuerung 112 wieder, ob die Verschlusszeit abgelaufen ist. Bei einer Ausführungsform geht diese Schleife weiter, entweder bis die Verschlusszeit abläuft oder bis die Bewegungsschwelle 144 überschritten wird. Wenn die Bewegungsschwelle 144 überschritten wird, oder nachdem die Verschlusszeit abgelaufen ist, schließt oder deaktiviert in Block 170 die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110. Die Verschlusssteuerung 112 schließt oder deaktiviert den Verschluss 110 auch in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Verschlusszeit überschritten wurde.
Nachdem der Verschluss 110 geschlossen oder deaktiviert wurde, bestimmt dann in Block 172 der Helligkeitsdetektor 116, ob die Zielhelligkeit erreicht ist. Wenn die Zielhelligkeit nicht erreicht ist, dann führt in Block 174 der Helligkeitsdetektor 116 einen Kontrastausgleich aus, um die Helligkeit des Bildes zu erhöhen. Ansonsten, wenn die Zielhelligkeit erreicht ist, oder nachdem der Helligkeitsdetektor 116 die Helligkeit des Bildes erhöht hat, wird dann in Block 176 das Bild gespeichert, z.B. im Speicher 104. Das dargestellte Verfahren 160 ist dann beendet.
13 stellt ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform des Verfahrens 160 zur Bildstabilisierung unter Verwendung einer in 12 gezeigten adaptiven Verschlusssteuerung dar. Der Zweckmäßigkeit und der Übersichtlichkeit halber werden die Vorgänge 162 bis 168 in 13 nicht gezeigt und die Vorgänge 170 bis 176 sind die gleichen wie oben mit Bezug auf 12 beschrieben.
Bei einer Ausführungsform bestimmt dann in Block 180 der Bildsensor 106, nachdem die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 geschlossen oder deaktiviert hat, ob das Bild unter übermäßiger Unschärfe leidet. Bei einer Ausführungsform mag der Bewegungsdetektor 114 bestimmen, ob das Bild übermäßige Unschärfe aufweist. Wenn das Bild keine übermäßige Unschärfe aufweist, dann geht das Verfahren wie oben beschrieben mit den Operationen 172 bis 176 weiter.
Wenn der Bewegungsdetektor 114 jedoch bestimmt, dass das Bild unscharf ist, dann löscht in Block 182 der Bildsensor 106 das Bildsignal, um das Originalbild zu verwerfen. In Block 184 reduziert die Verschlusssteuerung 180 die Verschlusszeit von der vorgegebenen Verschlusszeit auf die reduzierte Verschlusszeit, und dann in Block 186 öffnet oder aktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 für die reduzierte Verschlusszeit. Ein derartiges erneutes Öffnen oder Aktivieren des Verschlusses 110 erzeugt ein Ersatzbild, um das Originalbild zu ersetzen. Die Verschlusssteuerung 112 schließt oder deaktiviert dann wieder den Verschluss 110 und wiederholt die oben beschriebenen Operationen. Dieses Verfahren 160 mag weitergehen, bis ein annehmbares Bild erlangt wird, oder bis eine Beobachtungsperiode oder eine andere Zeitperiode abgelaufen ist. Das dargestellte Verfahren 160 ist dann beendet.
14 stellt ein schematisches Flussdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens 200 zur Bildstabilisierung unter Verwendung einer adaptiven Verschlusssteuerung dar. Bei einer Ausführungsform wird das Verfahren 200 im Zusammenhang mit dem Kamerasystem 100 aus 1 durchgeführt. Alternativ können einige Ausführungsformen des Verfahrens 200 mit andersartigen Kamerasystemen durchgeführt werden.
In Block 222 öffnet oder aktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 222, um ein Bild zu erzeugen. In Block 224 bestimmt die Verschlusssteuerung 112, ob eine Verschlusszeit, wie beispielsweise die vorgegebene Verschlusszeit, abgelaufen ist. Wenn die geeignete Verschlusszeit nicht abgelaufen ist, dann bestimmt in Block 226 die Verschlusssteuerung 112, ob eine Maximalbeobachtungsperiode abgelaufen ist, wie oben beschrieben. Wenn die Maximalbeobachtungsperiode nicht abgelaufen ist, dann bestimmt der Bewegungsdetektor in Block 228, ob die Bewegungsmessinformationen eine Maximalausrichtungsabweichung 146 überschreiten, wie oben beschrieben.
Wenn die Maximalausrichtungsabweichung 146 nicht überschritten wurde, dann beobachtet in Block 230 der Bewegungsdetektor 114 die Bewegungsmessinformationen. In Block 232 bestimmt der Bewegungsdetektor 114, ob die Bewegungsmessinformationen die Bewegungsschwelle 144 überschreiten. Wenn die Bewegungsmessinformation die Bewegungsschwelle 144 nicht überschreitet, dann öffnet oder aktiviert die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110. Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „den Verschluss öffnen“ so zu verstehen ist, dass er das Offenhalten eines physikalischen Verschlusses 110 beinhaltet, wenn der Verschluss 110 bereits geöffnet ist. Zudem beinhaltet der Ausdruck „den Verschluss öffnen“ auch die entsprechenden Vorgänge für einen elektronischen Verschluss 110. Die oben beschriebenen Operationen fahren in der angegebenen Art fort, bis eine der Bestimmungen die Schleife beendet.
Wenn die Bewegungsmessinformationen die Bewegungsschwelle 144 überschreiten, dann schließt oder deaktiviert die Verschlusssteuerung 112 in Block 234 den Verschluss 110. Es ist zu beachten, dass der Ausdruck „den Verschluss schließen“ so zu verstehen ist, dass er das Geschlossenhalten eines physikalischen Verschlusses 110 beinhaltet, wenn der Verschluss 110 bereits geschlossen ist. Zudem beinhaltet der Ausdruck „den Verschluss öffnen“ auch die entsprechenden Operationen für einen elektronischen Verschluss 110. Die oben beschriebenen Operationen gehen weiter, bis eine der Bestimmungen die Schleife beendet. Auf diese Art und Weise fährt die Verschlusssteuerung 112fort den Verschluss 110 zu öffnen oder zu aktivieren, wenn die Bewegungsmessinformation unterhalb der Bewegungsschwelle 144 liegt, und den Verschluss 110 zu schließen oder zu deaktivieren, wenn die Bewegungsmessinformation sich oberhalb der Bewegungsschwelle 144 befindet. Jedes Mal, wenn die Verschlusssteuerung 112 den Verschluss 110 wieder öffnet oder reaktiviert, beginnt eine neue Belichtungszeit und das Bildsignal wird kumuliert.
Sobald die Verschlusszeit endet, die Beobachtungsperiode endet oder die Maximalausrichtungsabweichung 146 überschritten ist, speichert in Block 236 der Bildsensor 106 dann das Bild z.B. im Speicher 104. Das dargestellte Verfahren 200 ist dann beendet.
Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen des Kamerasystems 100 und ähnlicher Kamerasysteme in verschiedenen Abbildungsanwendungen eingesetzt werden mögen. Z.B. können die Ausführungsformen des Kamerasystems 100 bei digitalen Fotoapparaten, Mobiltelefonkameras, einäugigen Spiegelreflexkameras (SLR) und so weiter verwendet werden. Zudem können Ausführungsformen des Kamerasystems 100 von einem Menschen oder von einem Automaten betrieben werden. Z.B. mag ein Mensch ein Kamerasystem betreiben, dass in ein Mobiltelefon integriert ist. Alternativ mag ein Automat ein Kamerasystem betreiben, das für Sicherheitskameras in Umgebungen mit hohen Vibrationen verwendet wird.
Es ist auch zu beachten, dass die Begriffe „öffnen“ und „aktivieren“ manchmal austauschbar verwendet werden, um sich allgemein auf die Einleitung einer Verschlusszeit (shutter period) zu beziehen. Ähnlich werden die Begriffe „schließen“ und „deaktivieren“ manchmal austauschbar verwendet, um sich allgemein auf die Beendigung einer Verschlusszeit zu beziehen. Die vorliegende Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform, die einen Verschluss öffnet und schließt, schließt nicht unbedingt aus, dass die Ausführungsform, oder eine ähnliche Ausführungsform, einen elektronischen Verschluss einsetzt. Zudem schließt die vorliegende Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform, oder einer ähnlichen Ausführungsform, die einen Verschluss aktiviert und deaktiviert nicht unbedingt aus, dass die Ausführungsform, oder eine ähnliche Ausführungsform, einen physikalischen Verschluss einsetzt. Mindestens in einigen Fällen beinhalten die Begriffe „aktivieren“ und „deaktivieren“ das Öffnen und Schließen eines physikalischen Verschlusses.
Einige Ausführungsformen des Kamerasystems 100 stellen im Vergleich zu herkömmlichen Kamerasystemen eine erhöhte Leistung bereit. Z.B. stellen einige Ausführungsformen ein besseres Signal-zu-Rausch Verhältnis (SNR) bereit. Zudem halten einige Ausführungsformen die Bildunschärfe auf annehmbaren Niveaus trotz ungünstiger Betriebsbedingungen.
Obwohl die Operation des bzw. der Verfahren hier in einer bestimmten Reihenfolge gezeigt und beschrieben werden, mag die Reihenfolge der Operationen eines jeden Verfahrens geändert werden, so dass bestimmte Operationen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden mögen, oder so dass bestimmte Operationen zumindest teilweise gleichzeitig mit anderen Operationen ausgeführt werden mögen. Bei einer anderen Ausführungsform mögen Anweisungen oder Teiloperationen unterschiedlicher Operationen diskontinuierlich und/oder alternierend durchgeführt werden.
Obwohl spezifische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und abgebildet wurden, soll sich die Erfindung nicht auf die derart beschriebenen und abgebildeten spezifischen Formen oder Anordnungen von Teilen beschränken. Der Umfang der Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert werden.

Claims

Vorrichtung zum Ermöglichen einer Bildstabilisierung mit adaptiver Verschlusssteuerung, wobei die Vorrichtung aufweist: - einen Bildsensor, um Bilddaten zu erlangen; - einen Bewegungsdetektor, der mit dem Bildsensor gekoppelt ist, wobei der Bewegungsdetektor dazu geeignet ist, Bewegungsmessinformationen während einer Verschlusszeit vorgegebener Dauer zu erhalten; und - eine Verschlusssteuerung, die mit dem Bewegungsdetektor gekoppelt ist, wobei die Verschlusssteuerung dazu geeignet ist, die Verschlusszeit eines Verschlusses auf den Bewegungsmessinformationen basierend anzupassen, wobei der Verschluss eine Zeit steuert, während der der Bildsensor auf Licht reagiert, das auf den Bildsensor fällt; - wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Bildsensor sich über eine Bewegungsschwelle hinaus bewegt, - wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Bildsensor sich jenseits der Bewegungsschwelle bewegt, zu deaktivieren, - wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob der Bildsensor innerhalb des Bereichs der Bewegungsschwelle zurückkehrt, - wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Bildsensor innerhalb des Bereichs der Bewegungsschwelle zurückkehrt, zu reaktivieren, und - wobei der Bildsensor ferner konfiguriert ist, um ein Originalbild aus zumindest einem Teil der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit zu speichern, und ein Ersatzbild aus einer nachfolgenden reduzierten Verschlusszeit im Anschluss auf eine Reaktivierung des Verschlusses zu speichern, wobei die reduzierte Verschlusszeit eine kürzere Dauer hat als eine Originaldauer, die dem Originalbild entspricht, wobei das Ersatzbild das Originalbild ersetzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss vor Ablauf der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit zu deaktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bewegungsschwelle eine Maximalausrichtungsabweichung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um die Bewegungsmessinformationen auf den Bilddaten vom Bildsensor basierend zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bewegungsdetektor ferner konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von separaten Belichtungszeiten für ein einzelnes Bild zu identifizieren basierend auf den Bewegungsmessinformationen , und der Bildsensor ferner konfiguriert ist, um ein Bildsignal für das einzelne Bild über die Mehrzahl separater Belichtungszeiten hinweg zu kumulieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine Helligkeitssteuerung, die mit dem Bildsensor gekoppelt ist, wobei die Helligkeitssteuerung konfiguriert ist, um Helligkeitsinformationen zu erzeugen, wobei die Verschlusssteuerung ferner konfiguriert ist, um den Verschluss in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Helligkeitsinformationen eine Helligkeitsschwelle überschreiten, zu deaktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Helligkeitssteuerung ferner konfiguriert ist, um einen Kontrastausgleich an einem Bild vorzunehmen in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Helligkeitsinformationen sich unterhalb einer Helligkeitsschwelle befinden.
Verfahren zur Bildstabilisierung, wobei das Verfahren aufweist: - Aktivieren eines Verschlusses eines Bildsensors zu Beginn einer Verschlusszeit, wobei die Verschlusszeit eine vorgegebene Dauer hat; - Erlangen von Bewegungsmessinformationen während der Verschlusszeit, wobei die Bewegungsmessinformationen eine Bewegung des Bildsensors angeben; - Deaktivieren des Verschlusses des Bildsensors in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Bewegungsmessinformationen eine Bewegungsschwelle überschreiten; - Reaktivieren des Verschlusses des Bildsensors in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Bewegungsmessinformationen innerhalb des Bereichs der Bewegungsschwelle zurückkehren; - Erzeugen eines Originalbildes während zumindest eines Teils der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit nach dem Aktivieren und vor dem Deaktivieren des Verschlusses des Bildsensors, wobei zumindest einige der Bewegungsmessinformationen auf Bilddaten basieren, die während der vorgegebenen Dauer erlangt werden; - Erzeugen eines Ersatzbildes nach dem Reaktivieren des Verschlusses des Bildsensors, wobei das Ersatzbild während einer reduzierten Verschlusszeit erzeugt wird; und - Ersetzen des ursprünglichen Bildes durch das Ersatzbild.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Anpassen der Verschlusszeit das Deaktivieren des Verschlusses des Bildsensors vor Ablauf der vorgegebenen Dauer der Verschlusszeit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner aufweisend das Deaktivieren des Verschlusses des Bildsensors in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Bewegungsmessinformationen eine Maximalausrichtungsabweichung überschreiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner aufweisend das Ausführen eines Kontrastausgleichs an dem Ersatzbild.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner aufweisend: - Erzeugen eines Originalbildes während zumindest eines Teils der vorherbestimmten Dauer der Verschlusszeit nach dem Aktivieren und vor dem Deaktivieren des Verschlusses des Bildsensors; und - Ändern einer Belichtungszeit des Originalbildes nach dem Reaktivieren des Verschlusses des Bildsensors.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner aufweisend das Deaktivieren des Verschlusses in Reaktion auf das Ablaufen einer Beobachtungsperiode nach zumindest einer Änderung der Belichtungszeit des Originalbildes.
Kamerasystem mit adaptiver Verschlusssteuerung, wobei das Kamerasystem eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Kamerasystem nach Anspruch 14, ferner aufweisend: - Mittel zum Identifizieren einer Mehrzahl von unabhängigen Bewegungsperioden innerhalb einer einzelnen Beobachtungsperiode, wobei die Mehrzahl von unabhängigen Bewegungsperioden durch die Bewegungsmessinformationen des Bildsensors im Bereich einer Bewegungsschwelle identifiziert wird; und - Mittel zum Kumulieren eines Bildsignals für ein einzelnes Bild über die Mehrzahl von unabhängigen Bewegungsperioden hinweg.