照相機自動調整閃光強度的方法及系統的製作方法
2023-10-18 02:59:34
專利名稱：照相機自動調整閃光強度的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種照相機自動調整閃光強度的方法及系統，尤其是指一種數字相機根據自動對焦程序中馬達的步進位置推算被拍攝物距離，從而依據被拍攝物距離及周圍光線強弱而自動調整控制閃光燈閃光強度的方法及系統。
背景技術：
通常電子式照相機均設有電子閃光燈以在夜間或室內等光線不足的條件下拍攝照片時補充被拍攝物的照度。照相機的閃光燈包括手動式及自動式，在手動閃光模式中，閃光燈發射出與被拍攝物距離無關的預定光量，由於被拍攝物的距離不同，處於望遠位置及廣角位置時光圈值亦不同，均以同樣強度的閃光燈發光，若距離遠時曝光程度恰好，則距離近時即可能會過曝。因此目前大多數相機採用自動閃光模式。在自動閃光模式中，閃光燈發射的光量是根據照相機與被拍攝物之間的距離進行調整的，閃光燈的閃光強度(亦即閃光指數GN，Guide Number)與被攝影物距離及光圈係數值的關係可表示為GN＝f×L其中，GN為閃光指數，f為光圈係數，L為被拍攝物距離。閃光指數是評量閃光燈發光強度的量值，是表示閃光燈性能的一個主要的基本指針，其單位為米。
為了確定被拍攝物至照相機的距離，目前數字相機常採用的方式主要有兩種，一種是照相機本身具有測距模塊，藉助測距模塊自動測定被拍攝物與照相機之間的距離，從而控制閃光燈的閃光強度。這種方式可以達到精確的閃光強度控制，但測距模塊的成本通常較高，採用這種方式控制閃光燈的閃光強度的照相機一般價格較為昂貴，不太能夠為專業攝影人士以外的普通消費者所接受。而另一種方式是藉助於數字相機的影像感測組件CCD(ChargeCoupled Device，即電荷耦合組件)進行自動對焦，使閃光燈預閃一次，通過感測被測物的反射光量，由該反射光量與正確曝光值的比較而判斷閃光強度是否充分，從而確定被攝影物的遠近，並進一步控制和調整閃光燈的閃光指數以達到精確曝光的目的。這種方式雖然成本比較低，但每次拍照前，閃光燈均需預閃一次，需要多耗費一倍的電量，以致採用這種閃光模式的照相機常常因耗電問題而無法提供使用者足夠的使用時間。
因此，實有必要研究提供一種新的照相機自動調整閃光強度的方法，以實現既可利用數字相機自身CCD工作過程進行測距，而避免使用附加的專門測距模塊以降低數字相機的成本，又可免除已知的預閃模式而可達成有效延長相機的電池續電力的效果。
發明內容本發明的目的在於提供一種照相機自動調整閃光強度的方法及系統，該方法及系統可以低成本及低功耗達到精確控制及調整閃光燈的閃光強度，使所拍攝的相片獲得正確曝光，從而有效解決前述已知技術存在的測距模塊成本過高和預閃模式功耗過大的問題。
為實現上述目的，本發明提供的照相機自動調整閃光強度的方法包括如下過程(1)將照相機鏡頭對準被拍攝物後，調整照相機鏡頭進行對焦，如果是自動對焦裝置，則使對焦馬達啟動，直至被拍攝物聚焦在成像面上形成清晰影像後對焦馬達停止轉動；如果是手動對焦模式，則以手動方式驅動對焦；(2)利用對焦感測裝置感測自動對焦過程中對焦馬達的步進數值或手動對焦時的對焦旋鈕轉動值並傳送至控制裝置，控制裝置將感測到的數值與預先輸入並存儲於控制裝置中的感測數值-被拍攝物距離轉換表進行比對，從而依據感測到的對焦感測數值，以確定被拍攝物至照相機的距離；(3)控制裝置依據確定的被拍攝物距離及照相機的光圈係數值，計算出閃光燈的閃光指數並確定閃光時間，從而控制閃光燈在照相機快門作動的同時發出最適的光量，使照片獲得最佳曝光。
依據本發明的目的所提供的一種照相機自動調整閃光強度的方法，其中還包括利用亮度感測裝置感測照相機周圍環境的光線亮度數值並傳送至控制裝置，控制裝置將該亮度數值與預先輸入並存儲於該控制裝置中的亮度參考數值相比較，得到一個閃光強度調整值而進一步依據該調整值控制閃光燈的閃光強度。
依據本發明的目的所提供的一種照相機自動調整閃光強度的方法，其中當該方法用於變焦型照相機時，其進一步包括利用變焦感測裝置感測照相機變焦鏡頭的位置並將位置數值傳送至控制裝置，控制裝置將該位置數值與預先輸入並存儲在控制裝置中的變焦鏡頭位置-焦距關係表進行比較，從而確定變焦鏡頭的焦距，並進一步依據「光圈係數＝鏡頭焦距/入射瞳直徑」公式計算出照相機的光圈係數值。
本發明還提供一種照相機自動調整閃光強度的系統，其包括鏡頭裝置、影像感測裝置、對焦裝置、對焦感測裝置、控制裝置及閃光裝置，其中該鏡頭裝置具有用於控制進入照相機光量的光圈係數值，對焦裝置可驅動該鏡頭裝置移動而使被拍攝物反射的光線透過鏡頭裝置聚焦於影像感測裝置形成清晰影像；對焦感測裝置可感測到對焦過程的鏡頭移動數值並傳送至控制裝置；控制裝置中存儲有預先輸入的對焦感測數值-被拍攝物距離轉換表，其可將感測到的鏡頭移動數值與該轉換表進行比照而確定被拍攝物至照相機的距離，並進一步依據該距離及鏡頭裝置的光圈係數值計算出閃光指數，進而依據所得閃光指數調整及控制閃光燈的閃光強度。
依據本發明的目的提供的一種照相機自動調整閃光強度的系統，其進一步包括有亮度感測裝置，可感測到照相機周圍環境光線亮度數值並傳送至控制裝置。
依據本發明的目的提供的一種照相機自動調整閃光強度的系統，其中控制裝置還存儲有預先輸入的亮度參考值，用於與收到的亮度感測數值作比較以產生一閃光強度調整值，用以更精確地調整閃光燈的閃光強度。
依據本發明的目的提供的一種照相機自動調整閃光強度的系統，其進一步包含有變焦馬達，用以驅動鏡頭裝置以根據需要改變鏡頭的焦距。
依據本發明的目的提供的一種照相機自動調整閃光強度的系統，其進一步包含有變焦感測裝置，用以感測變焦馬達的步進數值並傳送至控制裝置。
依據本發明的目的提供的一種照相機自動調整閃光強度的系統，其中該控制裝置還存儲有預先輸入的變焦馬達步進數值-焦距轉換表，用於與收到的變焦馬達步進數值作比較而確定鏡頭焦距，進一步計算出照相機的光圈係數值。
與已知技術相比，本發明所提供的照相機自動調整閃光強度的方法及系統利用照相機對焦過程取得最佳對焦點時，對焦感測數值與被拍攝物至照相機間的距離會有一個對應關係，藉此建立起對焦感測數值與距離之間的轉換關係表，從而可通過感測對焦裝置的感測數值後依據預先存儲的感測數值-距離轉換表獲得被拍攝物與照相機之間的距離，並進一步依據該距離及照相機鏡頭的光圈係數值計算閃光指數，從而調整及控制閃光燈的閃光強度。使用該方法，則照相機既不需要附加昂貴的測距模塊來測量被拍攝物距離，亦不需要在照相時利用閃光燈預閃一次來判斷曝光是否足夠及被拍攝物距離的遠近，即可實現閃光強度控制目的。因此，本發明可達成以低成本及低功耗實現精確控制及調整閃光燈的閃光強度及正確曝光的效果。
圖1是本發明一種照相機自動調整閃光強度的方法的流程圖。
圖2是本發明應用於一變焦型照相機的流程圖。
圖3是本發明一種照相機自動調整閃光強度的系統的框架圖。
具體實施方式
以下就以具有自動對焦裝置的數字相機為例，說明本發明的實施方式。可以理解的是，類似的調整方法也可以應用在手動對焦的模式中。請參閱圖1，本發明所提供的一種照相機自動調整閃光強度的方法，包括步驟a對焦馬達作動進行對焦。即，將照相機鏡頭對準被拍攝物後，對焦馬達啟動，調整照相機鏡頭進行對焦，直至被拍攝物聚焦在成像面上形成清晰影像後對焦馬達停止轉動。
步驟b系統將馬達步進數值根據預先設置的表格得出被拍攝物體的距離。即，利用對焦感測裝置感測對焦過程中對焦馬達的步進數值並傳送至控制裝置，控制裝置將感測到的步進數值與預先輸入並存儲於控制裝置中的步進數值-被拍攝物距離轉換表進行比較，從而依據感測到的對焦馬達步進數值確定被拍攝物至照相機的距離。
步驟c系統根據計算得到的距離數據及光圈係數值控制閃光燈的發光強度。即，依據確定的被拍攝物距離及照相機的光圈係數值，控制裝置計算出閃光燈的閃光指數並確定閃光時間，從而控制閃光燈在照相機快門作動的同時發出最適光量，使照片獲得正確曝光。
如圖2所示是本發明所提供的方法應用於變焦型數字相機的流程圖。首先，在照相機鏡頭對準被拍攝物後啟動變焦馬達，驅動鏡頭伸縮運動而改變鏡頭焦距，並利用變焦感測裝置感測變焦鏡頭的位置並將位置數值傳送至控制裝置，控制裝置將該位置數值與預先輸入並存儲在控制裝置中的變焦鏡頭位置-焦距關係表進行比較，從而確定變焦鏡頭的焦距，並進一步依據公式 計算出照相機的光圈係數值。然後，啟動對焦馬達驅動鏡頭移動進行對焦，直至被拍攝物聚焦在數字相機的影像感測裝置上形成清晰影像後對焦馬達停止轉動。在對焦馬達作動過程中利用對焦感測裝置感測對焦馬達的步進數值並傳送至控制裝置，控制裝置將感測到的步進數值與預先輸入並存儲於控制裝置中的步進數值-被拍攝物距離轉換表進行查對，從而依據感測到的對焦馬達步進數值確定被拍攝物至照相機的距離。最後，控制裝置依據確定的被拍攝物距離及照相機的光圈係數值，計算出閃光燈的閃光指數並確定閃光時間，從而控制閃光燈在照相機快門作動的同時發出最適光量，使照片獲得最佳曝光。
其中，對焦程序中的對焦馬達步進數值與被拍攝物距離的轉換關係表，可藉助於軟體控制進行多次實驗檢測而得。如下列表-1所示是對一種數字相機進行多次實驗檢測所得的對焦馬達步進數值與被拍攝物距離對照關係表
表-1 對焦馬達步進數值與被拍攝物距離對照關係表
如表-1所示，數位相機的變焦鏡頭從望遠(TELE)到廣角(WIDE)之間不同的位置f1～f6均可以由變焦馬達步進數值來確定其相對應的焦距及光圈係數值，當鏡頭的焦距數值確定後，針對不同的被拍攝物距離亦有相對應的對焦馬達步進數值。因此，將該轉換關係對照表預先輸入並存儲於數字相機的控制裝置中，在實際拍攝時，通過測定獲得對焦馬達在對焦過程的步進數值，並與預先輸入的該轉換關係對照表進行查對，即可得到當前的被拍攝物與照相機之間的距離。而通過測定變焦鏡頭當前的位置，與預先輸入的位置-焦距轉換關係對照表進行對照，亦可知當前鏡頭的焦距，進而計算得知光圈係數值，依據該距離數值及光圈係數值計算得出閃光指數，從而調整及控制閃光燈發光量，獲得正確曝光。
對於定焦型相機而言，由於其鏡頭焦距固定，因而不需要通過測定鏡頭位置變化來確定鏡頭焦距，只需要測定對焦過程對焦馬達的步進數值，即可依據所測得的步進數值查對預先輸入並存儲於照相機控制裝置中的對焦馬達步進數值與被拍攝物距離轉換關係對照表，而得出被拍攝物與相機之間的距離，進而控制閃光燈的發光量。因此，本發明用於定焦型相機時更能凸顯其低成本及低功耗的優勢。
另外，請繼續參閱圖2，本發明照相機自動調整閃光強度的方法還可以進一步包括測光步驟，即利用亮度感測裝置(或自動曝光控制裝置，AutomaticExposure，AE)感測照相機周圍環境的光線亮度數值並傳送至控制裝置，控制裝置將該亮度數值與預先輸入並存儲於該控制裝置中的亮度參考數值相比較，得到一個閃光強度調整值，從而進一步依據該調整值控制閃光燈的閃光強度。
圖3是本發明所提供的照相機自動調整閃光強度的系統框架圖，一種自動調整閃光強度的系統包括控制裝置1、鏡頭裝置2、對焦馬達3、對焦感測裝置4、影像感測裝置5及閃光裝置6，其中鏡頭裝置2具有用於控制進入照相機光量的光圈係數，對焦馬達3可驅動該鏡頭裝置2移動而使被拍攝物反射的光線透過鏡頭裝置2聚焦於影像感測裝置5形成清晰影像；對焦感測裝置4可感測該對焦馬達3在對焦過程的步進數值並傳送至控制裝置1。該控制裝置1中存儲有預先輸入的對焦馬達步進數值與被拍攝物距離轉換關係對照表，其可將感測到的步進數值與該轉換表進行比照而確定被拍攝物至照相機的距離，並進一步依據該距離及鏡頭裝置2的光圈係數值計算出閃光指數，進而依據所得閃光指數調整閃光裝置6的閃光強度，控制該閃光裝置6在快門7作動的同時發出適量的光以獲得正確曝光。
本發明所提供的自動調整閃光強度的系統還可包括亮度感測裝置8，其可感測到照相機周圍環境光線亮度數值並傳送至控制裝置1，控制裝置1存儲有預先輸入的亮度參考值，可將收到的亮度感測數值與亮度參考值作比較以產生一閃光強度調整值，從而更精確地調整閃光燈的閃光強度。
對於一個變焦型照相機而言，本發明所提供的自動調整閃光強度的系統還可進一步包括變焦馬達9及變焦感測裝置10，通過變焦馬達9驅動鏡頭裝置2作動以改變鏡頭焦距，並藉助於變焦感測裝置10測定變焦馬達9的步進數值並傳送至控制裝置1。控制裝置1中存儲有預先輸入的變焦馬達步進數值與焦距轉換表，用於與收到的變焦馬達步進數值作比較而確定鏡頭焦距，從而進一步計算出照相機的光圈係數值。
綜觀本發明所提供的照相機自動調整閃光強度的方法及系統，是利用照相機對焦過程取得最佳對焦點時，對焦馬達作動的步進數值與被拍攝物至照相機間的距離會有一個對應關係，藉此建立起對焦程序中的馬達步進數值與距離的轉換關係表，從而可通過感測馬達的步進數值後依據預先存儲的步進數值-距離轉換表獲得被拍攝物與照相機之間的距離，並進一步依據該距離及照相機鏡頭的光圈係數值計算閃光指數，從而調整及控制閃光燈的閃光強度。運用該方法，照相機既不需要附加昂貴的測距模塊來測量被拍攝物距離，亦不需要在照相時利用閃光燈預閃一次來判斷曝光是否足夠及被拍攝物距離的遠近，即可實現閃光強度控制的目的。因此，本發明可達成以低成本及低功耗實現精確控制及調整閃光燈的閃光強度及正確曝光的效果。
本發明利用了對焦程序中對焦馬達的步進數值與被拍攝物距離之間的對應關係，而實質上對焦馬達的步進數值所對應的是對焦過程鏡頭移動的距離。因此，對於純手動對焦的照相機來說，利用對焦感測裝置感測對焦過程鏡頭的直線位移或轉動的角度，建立起位移(或角度)與被拍攝物距離轉換關係對照表，也應屬本發明實質涵蓋之列。
上述的對焦感測裝置4(變焦感測裝置10)以及控制裝置1可為一整合性的數字訊號處理器(Digital Signal Processor)，而影像感測裝置5可為CCD、CMOS等任何可供感測影像的裝置。
權利要求
1.一種照相機自動調整閃光強度的方法，包括如下步驟a.照相機鏡頭對準被拍攝物後啟動對焦裝置，調整照相機鏡頭進行對焦，直至被拍攝物聚焦在成像面上形成清晰影像；b.利用對焦感測裝置感測對焦過程中對焦裝置的步進數值並傳送至控制裝置，控制裝置將感測到的對焦步進數值轉換為被拍攝物至照相機的距離值；c.控制裝置依據確定的被拍攝物距離及照相機的光圈係數值，計算出閃光燈的閃光指數並確定閃光時間，進而控制閃光燈在照相機快門作動的同時發出最適的光量，使照片獲得最佳曝光。
2.如權利要求1所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於預先在控制裝置內儲存有步進數值-被拍攝物距離轉換表，用以將所述對焦步進數值轉換為被拍攝物至照相機的距離值。
3.如權利要求1所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於所述方法用於變焦型照相機時，其進一步包括利用變焦感測裝置感測照相機變焦鏡頭的位置並將位置數值傳送至控制裝置，控制裝置將該位置數值轉換為變焦鏡頭的焦距值，並進一步依據「光圈係數＝鏡頭焦距/入射瞳直徑」公式計算出照相機的光圈係數值。
4.如權利要求3所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於預先在控制裝置內儲存有變焦鏡頭位置-焦距轉換表，用以將所述位置數值轉換為焦距值。
5.如權利要求2或4所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於所述方法還包括測光步驟，即利用亮度感測裝置感測照相機周圍環境的光線亮度數值並傳送至控制裝置，控制裝置將該亮度數值與存儲於該控制裝置中的亮度參考數值相比較，得到一個閃光強度調整值而進一步依據該調整值控制閃光燈的閃光強度。
6.如權利要求2或4所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於存儲於照相機控制裝置中的轉換關係對照表是通過軟體控制多次實驗檢測而得。
7.如權利要求1或3所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於步驟a中的對焦裝置為一自動對焦裝置，而所述感測到的步進數值是對焦馬達的步進數值。
8.如權利要求1或3所述的照相機自動調整閃光強度的方法，其特徵在於步驟a中的對焦裝置為一手動對焦裝置，所述感測到的步進數值是對焦旋鈕的轉動值。
9.一種照相機自動調整閃光強度的系統，所述系統包括鏡頭裝置、影像感測裝置、對焦裝置、控制裝置及閃光裝置，其中所述鏡頭裝置具有用於控制進入照相機光量的光圈係數，對焦裝置可驅動所述鏡頭裝置移動而使被拍攝物反射的光線透過鏡頭裝置聚焦於影像感測裝置；其特徵在於所述系統進一步包含有對焦感測裝置可感測所述對焦裝置在對焦過程的感測數值並傳送至控制裝置；所述控制裝置將感測到的對焦感測數值轉換為被拍攝物至照相機的距離值，並進一步依據該距離及鏡頭裝置的光圈係數值計算出閃光指數，進而依據所得閃光指數調整及控制閃光燈的閃光強度。
10.如權利要求9所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述控制裝置內儲存有步進數值-被拍攝物距離轉換表，用以供轉換該對焦感測值為被拍攝物至照相機的距離值。
11.如權利要求10所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述系統進一步包含有變焦馬達，用以驅動鏡頭裝置以根據需要改變鏡頭的焦距。
12.如權利要求11所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述系統進一步包含有變焦感測裝置，用以感測鏡頭的位置數值並傳送至控制裝置。
13.如權利要求12所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述控制裝置將收到的鏡頭位置數值通過一鏡頭位置-焦距轉換對照錶轉換為鏡頭焦距值，並進一步計算出照相機的光圈係數值。
14.如權利要求9或13所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述系統進一步包括有亮度感測裝置，可感測到照相機周圍環境光線亮度數值並傳送至控制裝置。
15.如權利要求14所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述控制裝置存儲有預先輸入的亮度參考值，用於與收到的亮度感測數值作比較以產生一閃光強度調整值，以更精確地調整閃光燈的閃光強度。
16.如權利要求9或13所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於存儲於照相機控制裝置中的轉換關係對照表是通過軟體控制多次實驗檢測而得。
17.如權利要求9或13所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述對焦裝置為一自動對焦裝置，而該感測數值是對焦/變焦馬達的步進數值。
18.如權利要求9或13所述的照相機自動調整閃光強度的系統，其特徵在於所述對焦裝置為一手動對焦裝置，而所述感測數值是對焦旋鈕的轉動值。
全文摘要
本發明公開了一種照相機自動調整閃光強度的方法及系統，該系統包括鏡頭裝置、影像感測裝置、對焦裝置、對焦感測裝置、控制裝置及閃光裝置等，該方法是利用對焦感測裝置以感測對焦過程中對焦裝置的馬達轉動步數值，並將該馬達轉動步數值傳送至控制裝置，控制裝置將該馬達轉動步數值與預先輸入並存儲於控制裝置中的馬達轉動步數值與被拍攝物距離轉換表進行比對，從而確定被拍攝物至照相機的距離，並計算出閃光燈的閃光指數，藉以控制閃光燈發出最適的光量，使照片獲得正確曝光。藉此，本發明可達成以低成本及低功耗實現精確控制及調整閃光燈的閃光強度及正確曝光的效果。
文檔編號G03B15/03GK1815341SQ200510052339
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者王昌鋒, 杜維佳 申請人:亞洲光學股份有限公司