CN100534139C - 成像设备和成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像设备和成像方法，具体公开了一种使用成像装置成像摄影对象的成像设备，包括：信号处理装置，用来对由成像装置成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；光电转换装置，它检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及定时产生装置，用来当由光电转换装置检测的光量达到事先设置的预定值时接收来自信号处理装置的曝光控制信号，并且产生用于曝光开始的定时信号和然后把定时信号供给到成像装置。

Description

成像设备和成像方法

对于相关申请的交叉参考

本发明包含与在2006年6月19日提交给日本专利局的日本专利申请JP 2006-169069相关的主题，该申请的全部内容通过参考包括在里。

技术领域

本发明涉及一种使用成像装置，如CCD图像传感器和CMOS图像传感器，成像摄影对象的成像设备、和一种成像方法。

背景技术

电子摄影机把接收光转换成电信号，并且把转换信号写入存储器中。当荧光灯的反射光在室内荧光灯下在图像上被反射时，能说摄影对象按原样被成像。然而，当摄影厨房(cooking indoors)时，来自室内荧光灯的荧光可能被反射，并且作为结果，待原始摄影的碟或盘不可能被清楚地摄影。在由于荧光产生的图像以高亮度在碟、盘或桌子上被反射时的情况下，烹调心情被损坏。就是说，当来自荧光灯的发射源的光在诸如白色盘之类的摄影对象上被反射时，难以适当地摄影待原始摄影的摄影对象。

为此原因，例如，日本专利No.3429646提出了一种图像信号处理技术，并且具体地说，一种通过从图像信号除去不必要信息来产生适当图像信号的图像信号处理技术。

明确地说，日本专利No.3429646公开了一种其中通过在荧光或太阳光下成像摄影对象得到的第一图像信号的信号水平和通过使用从摄影机的闪光灯发射的光成像摄影物体而得到的第二图像信号的信号水平被标准化的技术，被标准化的第一和第二图像信号对于每个象素被彼此相比较，并且选择具有较低信号水平的图像信号来产生第三图像信号。

发明内容

然而，在使用通过在荧光下成像和使用从闪光灯发射的光成像而得到的两个图像进行图像处理的方法的情况下，难以使视角匹配，因为由于双重成像出现时间差。另外，对于其中视角匹配的摄影，有其中例如摄影者应该使用三角架固定摄影机的情形。况且，在日本专利No.3429646中公开的电子摄影机需要用来记录成像图像的两个存储器和用来混合图像的图像混合处理器。

因此，鉴于上文，希望提供能够在其中亮度周期变化的环境下根据摄影对象的摄影目的在最佳条件下进行曝光的一种成像设备和一种成像方法。

而且，希望提供能够仅通过拍摄照片一次减小反射到摄影对象上的荧光灯的反射光的一种成像设备和一种成像方法。

此外，希望提供能够当连续拍摄摄影对象时调节每次曝光的开始定时和即使在其中亮度周期变化的环境中也防止亮度变化的一种成像设备和一种成像方法。

根据本发明的实施例，提供有一种使用成像装置成像摄影对象的成像设备，它包括：信号处理装置，用来对由成像装置成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；光电转换装置，它检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及定时产生装置，用来当由光电转换装置检测的光量达到事先设置的预定值时接收来自信号处理装置的曝光控制信号，并且产生用于曝光开始的定时信号和然后把定时信号供给到成像装置。

而且，根据本发明的另一个实施例，提供有一种使用成像装置成像摄影对象的成像方法，它包括步骤：进行信号处理，其中对由成像装置成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；进行光电转换，以检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及进行定时操作，其中当在光电转换的进行中检测的光量达到事先设置的预定值时接收在信号处理的进行中产生的曝光控制信号，并且用于曝光开始的定时信号被产生和然后供给到成像装置。

根据本发明的实施例，有可能仅通过拍摄照片一次而减小被反射到摄影对象上的荧光灯的反射光。例如，在当在室内荧光灯下摄影在白色盘上的碟时的情况下，即使荧光在盘上被反射，也有可能使荧光到成像图像上的反射最小。

另外，由于只进行一次摄影，所以不必使视角匹配。相应地，不需要在其中进行摄影两次的日本专利No.3429646中公开的图1的存储器中的一个和图像混合处理器。结果，也可节省成本。

附图说明

图1是方块图，表明数字静物摄影机的硬件；

图2是视图，表明在亮度与归因于亮度传感器的电压之间的特性；

图3是视图，表明当使用具有图2中表示的特性的亮度传感器在荧光灯下观看摄影对象时的特性；

图4是特性视图，表明通过按预定间隔A/D转换亮度传感器的输出电压波形而得到的数字数据；

图5是流程图，表明其中micom(微型计算机)检测亮度的最小值并且确定曝光开始的处理的过程；

图6是视图，表明用来解释从曝光开始到捕获的曝光操作的主要部分的配置；

图7是视图，表明CCD-FD的波形并且解释曝光的开始和曝光的结束；

图8是定时图，解释在摄影者操作快门开关之后直到进行捕获操作的操作的已知例子；

图9是定时图，解释在摄影者操作快门开关之后直到进行捕获操作的操作；

图10是定时图，解释一种设置曝光时间从而亮度传感器的A/D值在其处成为最小值的点位于曝光时间的中间点处的方法；

图11是定时图，解释一种设置曝光时间从而亮度传感器的A/D值在其处成为最小值的点被包括的方法；

图12是定时图，解释一种当A/D值低于预定阈值时设置曝光开始点的方法；及

图13是定时图，解释能够减小由荧光的闪烁造成的影响的连续拍摄。

具体实施方式

下文，将参照附图描述本发明的实施例。在本实施例中，如图1中所示，提供有例如使用CCD图像传感器2拍摄摄影对象的数字静物摄影机。数字静物摄影机包括：信号处理电路4，它对由CCD图像传感器2成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；光电转换装置(亮度传感器)17，它检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及定时发生器8，它在由光电转换装置17检测的光量达到事先设置的预定值时接收来自信号处理电路4的曝光控制信号(CCD-FD)，并且产生用于曝光开始的定时信号和然后把定时信号供给到CCD图像传感器2。

另外，数字静物摄影机还包括微型计算机9，该微型计算机9确定由光电转换装置17检测的光量是否达到事先设置的预定值。如果微型计算机9确定光量已经达到事先设置的预定值，则微型计算机9把信号处理电路4设置在曝光模式中，以产生曝光控制信号CCD-FD。

另外，如果微型计算机9检测到光量是最小值，则微型计算机9把信号处理电路4设置在曝光模式中，从而在信号处理电路4中产生曝光控制信号。

另外，定时发生器8产生定时信号，并且把定时信号供给到CCD图像传感器2，在该定时信号中，从由信号处理电路4供给的曝光控制信号的开始定时至曝光控制信号的结束定时的时间段设置为曝光时间。

此外，在其中亮度周期变化的环境下连续拍摄摄影对象的情况下，数字摄影机使微型计算机9检测在第一次拍摄中的曝光开始点位于哪个相位上，并且把结果存储在存储器中。然后，从在第一次拍摄之后的第二次拍摄起，数字摄影机控制信号处理电路4和定时发生器8，从而直到在每次拍摄中的相位等于在存储器中存储的第一次拍摄中的相位时曝光才开始。

下文，将详细描述数字摄影机的配置和操作。如图1中所示，根据本发明实施例的数字静物摄影机包括：光学透镜(快门)1；CCD图像传感器2，用作成像装置，该成像装置成像通过透镜1聚焦的摄影对象，并且产生模拟成像信号；A/D转换器3，它把来自CCD图像传感器2的模拟成像信号转换成数字数据；信号处理电路4，它对来自A/D转换器3的数字数据进行压缩和解压处理；存储器6，它通过存储器总线5接收由信号处理电路4信号-处理的数字图像数据，并且然后存储数字图像数据；透镜驱动器7，它进行透镜1的聚焦调整和孔径调整、及变焦驱动；定时发生器(TG)8，它创建成像定时，并且把创建的成像定时供给到CCD图像传感器2；微型计算机(下文，称作‘micom’)9，它控制连接到其上的相应部分；EEPROM 18，它存储micom 9的设置数据；液晶面板10，它显示由信号处理电路4信号-处理的成像图像；操作开关11，它允许用户进行操作和输入；存储器卡I/F 13，用于安装在预定槽中的可除去存储器卡12的接口；程序闪烁存储器15和内装存储器16，它们通过主机总线14连接到micom 9上；及亮度传感器17，如光电转换装置，它检测待成像对象的亮度。micom 9和信号处理电路4形成IC块20。

CCD图像传感器2是成像装置，并且把已经通过透镜的光转换成电信号。透镜驱动器7由micom 9控制，并且进行用于透镜1的聚焦位置、孔径打开和关闭、及变焦位置的驱动。

定时发生器8由micom 9控制，并且控制曝光时间、定时、及CCD图像传感器2的数据读取方法。另外，当micom 9基于由亮度传感器17检测的亮度确定荧光灯的光量是最小值、最大值、或连续恒定值时，定时发生器8使快门释放。

A/D转换器3抽样和保持来自CCD图像传感器2的模拟信号，并且把模拟信号转换成数字数据。

信号处理电路4由micom 9控制，并且把来自A/D转换器3的数字数据转换成与静止图像相对应的JPEG数据，或者把静止图像数据输出到液晶面板10。在EEPROM 18中的数据读取和写入由micom9控制，并且EEPROM 18存储各类数据，如摄影机图案或用户信息。这个EEPROM 18可以由程序闪烁存储器15或内装存储器16代替。

况且，信号处理电路4包括在存储器6上进行读和写的存储器控制器块。另外，信号处理电路4由micom 9控制，使得图像数据或菜单数据可从存储器6读取，并且数据被混合(添加)以在液晶面板10等上显示。

亮度传感器17连接到micom 9的A/D输入端口19上。亮度传感器17使用光电转换装置形成，并且把光的亮度转换成电压和输出该电压。

micom 9通过进行用于输出的A/D转换把输出转换成数字数据，并且确定摄影对象的亮度。

在本发明中，通过使用荧光的闪烁器和在其中使用提供在摄影机中并且接收光的亮度传感器17把荧光灯的光量确定为最小值的时间段中释放快门，减小荧光的反射。

其次，将参照图2描述亮度传感器17检测光量的方法。亮度传感器17连接到micom 9的A/D端口19上。亮度传感器17用来把光的亮度转换成电压，并且电压与亮度成比例地增大。在图2中，水平轴线指示亮度，并且竖直轴线指示从亮度传感器17输出的电压。在荧光灯下使用具有上述特性的亮度传感器17观看摄影对象的情况下，得到在图3中表示的结果。在图3中，水平轴线指示时间，并且竖直轴线指示从亮度传感器17输出的电压。在日本，具有50Hz(Kansai(关西地区))或60Hz(Kanto(关东地区))的工业电力供给到每家。因此，例如室内荧光按与50Hz或60Hz的频率相对应的周期重复闪烁。

micom 9通过如图4中所示按预定间隔t对在图3中表示的输出电压波形进行A/D转换，把亮度转换成数字数据，该输出电压波形从亮度传感器17输出，并且通过A/D输入端口19接收。在图4中，水平轴线指示时间，并且竖直轴线指示以0至255的8位(就是说，256个台阶)表示的亮度。

micom 9基于由用户使用操作开关11进行的希望设置，确定来自从亮度传感器17通过A/D输入端口19接收的输出电压波形的曝光的开始点。例如，在当用户进行用来减小荧光灯的反射光到摄影对象上的反射的操作时的情况下，micom 9检测亮度的最小值，并且在对应定时处开始曝光。依据摄影条件，在其中亮度周期变化的环境下，曝光可以借助于与用于摄影对象的摄影目的相对应的最佳条件而进行。

图5是流程图，表明其中micom 9检测例如亮度的最小值并且确定曝光开始的处理的过程。首先，当摄影者按下快门时，micom 9在步骤S1中检测到快门操作，并且然后在步骤S2中进行用来把由亮度传感器17检测的指示亮度的模拟信号转换成数字数据的A/D转换。在步骤S3处，micom 9按预定间隔把最后三个数据项存储在存储器6中。然后，在步骤S4中，micom 9比较三个值，并且确定是否满足‘值1>值2<值3’。如果确定满足‘值1>值2<值3’(是)，则过程转到步骤S5。在步骤S5中，micom 9控制信号处理电路4和TG 8，以使CCD图像传感器2开始曝光。

图6是视图，表明用来解释从在步骤S5中的曝光开始到捕获的曝光操作的主要部分的配置。另外，图7是视图，表明曝光控制信号CCD-FD的波形并且解释曝光的开始和曝光的结束。

在图6中，TG 8由micom 9通过与其串行通信而控制。首先，把TG 8设置到驱动CCD图像传感器2的操作模式。在曝光模式中，控制信号CCD-FD从信号处理电路4接收，曝光在控制信号CCD-FD的下降处开始，及曝光在控制信号CCD-FD的上升处结束。就是说，曝光开始定时在控制信号CCD-FD的下降定时处被确定。另外，基于控制信号CCD-FD的长度确定曝光时间。如以上描述的那样，控制信号CCD-FD由micom 9控制，并且从信号处理电路4输出到TG8。参照图7的定时图，曝光在控制信号CCD-FD的下降Ts处开始，并且然后在1/30秒内的曝光在控制信号CCD-FD的上升Te处结束。

其次，将详细描述关于在摄影者操作快门开关之后直到进行捕获操作的操作。首先，参照图8将描述用于比较的已知例子。在已知例子中的数字静物摄影机具有其中除去在图1中表示的亮度传感器17的硬件配置。这里，使用在图1和6中表示的附图标记。

首先，当摄影者按下快门时(参照(a))，micom 9检测到快门操作。然后，micom 9控制信号处理电路4，并且把CCD-FD输出模式(参照(d))设置到关于在图8(1)的(c)中表示的VD非同步的模式。明确地说，micom 9如图8的(e)中所示进行寄存器设置，由此设置VD非同步模式。然后，micom 9通过串行通信设置用于TG8的曝光模式(例如，参照在(g)中表示的(2))。然后，曝光从下个CCD-FD下降定时Ts开始。然后，micom 9把CCD-FD输出模式设置到用于信号处理电路4的曝光模式(参照(h))。在曝光模式结束之后，曝光在下个CCD-FD的下降处开始。

因而，在已知的捕获处理中，不进行曝光定时控制。就是说，micom 9简单地进行处理，从而最早地进行曝光。

其次，参照图9，将描述在本发明的实施例中关于在摄影者操作快门开关之后直到进行捕获操作的操作。首先，当摄影者按下快门时(参照(a))，micom 9检测到快门操作。然后，micom 9控制信号处理电路4，并且把CCD-FD输出模式(参照(d))设置到关于在图9(1)的(c)中表示的VD非同步的模式。明确地说，micom 9如图9的(e)中所示进行用于信号处理IC的寄存器设置，由此设置VD非同步模式。然后，micom 9通过串行通信设置用于TG 8的曝光模式(例如，在图9的(g)中表示的(2))。

然后，在本发明的实施例中，进行用来把指示由亮度传感器17检测的亮度的模拟信号转换成数字数据的A/D转换。micom 9按预定间隔把最后三个数据项存储在存储器6中。然后，micom 9比较三个值，并且确定是否满足‘值1>值2<值3’。就是说，micom 9基于亮度传感器17的检测信号确定荧光的闪烁，并且等待直到亮度成为最低。然后，micom 9检测亮度成为最低的定时，并且使用寄存器设置把CCD-FD输出模式设置到用于信号处理电路4的曝光模式(参照(e)的(4))。在micom 9完成用于信号处理电路4的曝光模式的设置之后，曝光在下个CCD-FD的下降处开始。

在本发明的实施例中，进行快门开关的检测，并且然后在亮度传感器17的A/D值成为较小之后曝光开始。明确地说，有在图10和11中表明的曝光方法。图10表明一种设置曝光时间从而在检测到快门开关(a)之后亮度传感器的A/D值(b)在其处成为最小值的点位于曝光时间的中间点处的方法。就是说，在图10中表明的设置方法中，控制曝光开始定时Ts，从而从曝光开始定时Ts至曝光结束定时Te的曝光时间的中间点位于亮度传感器的A/D值的最小值点处。

此外，图11表明一种设置曝光时间从而在检测到快门开关(a)之后亮度传感器的A/D值(b)在其处成为最小值的点被包括的方法。就是说，在图11中表明的曝光时间设置方法中，控制曝光开始定时Ts，从而A/D值的最小值点包括在从曝光开始定时Ts至曝光结束定时Te的曝光时间内。

另外，如图12中所示，曝光开始点Ts可以设置成，与A/D值变得低于预定阈值th的时间点相对应。

如上所述，在本实施例中，由使用亮度传感器17检测荧光的闪烁而检测最暗定时，并且然后在该定时处进行曝光定时控制，不像其中没有曝光定时控制的已知捕获处理。为此原因，有可能减小反射到摄影对象上的荧光灯的反射光。

另外，本发明不限于以上实施例。例如，本发明也可以应用于用数字静物摄影机连续拍摄摄影对象的情形。在已知数字静物摄影机中，当连续拍摄摄影对象时，进行曝光而不匹配每个曝光定时。为此原因，在连续拍摄摄影对象的情况下，由于荧光闪烁的影响，出现亮度变化。结果，曝光量变化。例如，即使同一摄影对象被连续地拍摄三次，在第一至第三情况下的亮度也不同。

现在将描述根据本发明实施例的技术。图13是定时图，解释能够减小由荧光的闪烁造成的影响的连续拍摄定时。首先，当摄影者按下快门时(参照(a))，micom 9检测到快门操作。同时，micom 9控制信号处理电路4使控制信号CCD-FD上升，从而曝光在控制信号CCD-FD的下降定时处开始。在这时，micom 9检测在第一次拍摄中的曝光开始点位于荧光的闪烁周期的哪个相位上，并且然后把检测结果存储在存储器6中。然后，从在第一次拍摄之后的第二次拍摄起，直到在每次拍摄中的相位等于在第一次拍摄中存储的闪烁相位时，曝光才开始。就是说，曝光量相同。因此，变得有可能调整每次曝光的开始定时，并且防止由荧光的闪烁的影响造成的亮度变化出现。

而且，在连续拍摄摄影对象的情况下，micom 9可以事先设置在其中亮度周期变化的环境下进行第一次拍摄的曝光开始点的相位，并且在第二次拍摄以后在相同相位处进行摄影。进行第一次拍摄的曝光开始点的相位可以事先根据用户的喜好而设置，从而在第二次拍摄以后当在每次拍摄中的相位变得等于事先设置的相位时，曝光开始。以这种方式，有可能以用户打算的曝光量进行连续拍摄。就是说，有可能用相同的曝光量进行连续拍摄。相应地，当连续拍摄摄影对象时，有可能调节每次曝光的开始定时，并且即使在其中亮度周期变化的环境中也防止亮度变化。

另外，在图1中表示的数字静物摄影机的情况下，亮度传感器17用作光电转换装置。然而，CCD图像传感器2本身可以用作光电转换装置，而不是亮度传感器17。在这种情况下，CCD图像传感器2的输出由A/D转换器3进行A/D转换，并且由信号处理电路4信号-处理的Y(亮度)数据被集成使用。积分器电路提供在信号处理电路内，并且用来相加在屏幕内的所有象素。一般地，积分器电路也用于AE检测等。

本领域的技术人员应该理解，依据设计要求和至此的其它因素可能出现各种修改、组合、子组合及变更，就像它们在附属权利要求书或其等效物的范围内那样。

Claims (7)

1.一种使用成像装置成像摄影对象的成像设备，包括：

信号处理装置，用来对由成像装置成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；

光电转换装置，它检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及

定时产生装置，用来当由光电转换装置检测的最后三个光量的值1、值2、值3之间的关系满足“值1>值2<值3”时，接收来自信号处理装置的曝光控制信号，并且产生用于曝光开始的定时信号和然后把定时信号供给到成像装置。

2.根据权利要求1所述的成像设备，还包括：

控制装置，用来确定由光电转换装置检测的光量是否已经满足上述关系，

其中，如果确定光量已经满足上述关系，则控制装置把信号处理装置设置在曝光模式中，使得产生曝光控制信号。

3.根据权利要求2所述的成像设备，

其中，定时产生装置产生定时信号，并且把定时信号供给到成像装置，在该定时信号中，从自信号处理装置供给的曝光控制信号的开始定时至曝光控制信号的结束定时的时间段被设置为曝光时间。

4.根据权利要求2所述的成像设备，

其中，在其中亮度周期变化的环境下连续拍摄摄影对象的情况下，控制装置事先决定要进行第一次拍摄的曝光开始点的相位，并且在相同相位处也进行第二次拍摄和第二次拍摄以后的拍摄。

5.根据权利要求2所述的成像设备，

其中，在其中亮度周期变化的环境下连续拍摄摄影对象的情况下，控制装置检测第一次拍摄的曝光开始点位于哪个相位上，把检测结果存储在存储器中，并且控制信号处理装置和定时产生装置，使得从第二次拍摄起，直到在每次拍摄中的相位等于在存储器中存储的第一次拍摄中的相位曝光才开始。

6.一种使用成像装置成像摄影对象的成像方法，包括步骤：

进行信号处理，其中对由成像装置成像的摄影对象的图像信号进行信号处理，并且产生曝光控制信号；

进行光电转换，以检测在其中亮度周期变化的环境下指示亮度的光量；及

进行定时产生操作，其中当在光电转换的进行中检测的最后三个光量的值1、值2、值3之间的关系满足“值1>值2<值3”时，接收在信号处理的进行中产生的曝光控制信号，并且用于曝光开始的定时信号被产生和然后供给到成像装置。

7.根据权利要求6所述的成像方法，还包括步骤：

进行控制，以便确定在光电转换的进行中检测的光量是否已经满足上述关系，

其中在控制的进行中，如果确定光量已经满足上述关系，则在信号处理的进行中设置曝光模式，使得产生曝光控制信号。

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