CN101401418A - 成像装置和曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

在数码相机(10)中，成像灵敏度设定电路(61)根据变焦镜头(41)的变焦位置，选择一对距离范围选择参数“A”和“B”，以将对焦镜头(43)的焦点对准位置与这些参数“A”和“B”进行比较，其中，参数“A”和“B”分别对应于较远距离或较近距离。如果焦点对准位置远于参数“A”，将成像灵敏度设置成高等级。如果焦点对准位置在这些参数“A”和“B”之间，将成像灵敏度设置成中等级。如果焦点对准位置近于参数“B”，将成像灵敏度设置成低等级。基于所设定的成像灵敏度级和所测量的被摄物亮度值，系统控制器(41)控制曝光值和闪光量。

Description

成像装置和曝光控制方法

技术领域

本发明涉及提供有变焦摄像镜头、固态成像器件和闪光器件的成像装置，其中所述固态成像器件从通过所述摄像镜头形成的被摄物的光学图像获取电子图像。本发明还涉及用于这种成像装置的曝光控制方法。

背景技术

数码相机近年来广泛普及，其是通过如CCD图像传感器的固态成像器件摄取图像数据并录制它的成像装置。当被摄物的亮度处于低级时，数码相机被提供有曝光时将闪光投射到被摄物上的闪光器件。

然而，如果被摄物太远以致闪光不能达到它时，随后的图像将曝光不足。为解决这一问题，例如，从日本公开专利申请No.Hei 06-121225已知一种数码相机，其中，通过根据物距改变的增益放大从固态成像器件输出的图像信号，以便补偿曝光量的不足。

同时，例如从日本公开专利申请No.2000-134533公开了一种数码相机，其中，在闪光拍摄时，基于物距确定成像灵敏度和光控值，该光控值是用于停止发出闪光的参考值。该现有技术的数码相机扩大能自动地控制闪光量的物距的范围。

如在日本公开专利申请No.Hei 11-084489中公开的数码相机，通过相应次数的恒定光量的预光发射，进行若干次预曝光，以及通过彼此不同的增益，放大由预曝光获得的各个图像信号。基于所放大的图像信号，确定用于主或最终曝光的闪光量，同时检查放大图像信号的任何一个是否在预先确定的信号电平范围内。

然而，由于如在上述第一和第二现有技术中公开的数码相机仅基于物距确定成像灵敏度和闪光器件的光控值，适当地控制闪光量不同。这是因为闪光到达范围不仅取决于物距，而且还取决于镜头的f-数。第三现有技术，由于要求进行若干次预光发射，对一次拍摄操作而言，花费过长时间。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种成像装置，其能通过适当的闪光量迅速地进行拍摄操作，以便获得适当曝光的图像。本发明的另一目的是提供用于这种成像装置的曝光控制方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明的成像装置，被提供有具有变焦镜头和对焦镜头的摄像镜头、用于从通过所述摄像镜头形成的被摄物的光学图像获得图像信号的固态成像器件、以及用于向所述被摄物发出闪光的闪光器件，所述成像装置包括：光度测定器件，用于测量被摄物的亮度值；变焦位置检测器件，用于检测所述变焦镜头的变焦位置；焦点对准位置检测器件，用于检测所述对焦镜头的焦点对准位置；成像灵敏度设定器件，用于基于所检测的变焦位置和所检测的焦点对准位置，设置成像灵敏度；控制器件，用于基于所测量的被摄物亮度值和所设定的成像灵敏度，控制曝光值和来自所述闪光器件的闪光量；以及第一放大器件，用于按对应于所设定的成像灵敏度的增益，放大从所述固态成像器件输出的成像信号。

优选的是，本发明的成像装置进一步包括A/D转换器，将图像信号转换成数字图像数据，并且所述焦点对准位置检测器件包括：积分器件，所述积分器件从在所述对焦镜头的不同位置获得的图像数据提取高频分量，并且对所述高频分量积分以获得在所述对焦镜头的不同位置的每一个的积分值；以及判定器件，检测积分值为最大的所述对焦镜头的位置，将其判定为焦点对准位置。

优选的是，本发明的成像装置进一步包括：增益不足量计算器件，用于通过所述计算图像数据的亮度值计算增益不足量值，并且将所计算的亮度值与预定期望的亮度值进行比较；以及第二放大器件，用于基于所计算的增益不足量值放大所述图像数据的信号电平。

所述成像灵敏度设定器件优选地设定多个成像灵敏度级，并且所述控制器件设定对应于各个成像灵敏度级的不同曝光值，从而以成像灵敏度级和曝光值的各个组合进行相应多次连续拍摄。在那种情况下，所述成像装置进一步包括显示器件，用于基于所述图像数据来显示图像，其中，所述控制器件控制所述显示器件以显示允许选择由连续拍摄获得的图像中的至少一个的图像选择屏。

优选的是，成像装置进一步包括：设定值选择器件，根据所设定的成像灵敏度选择用于对图像数据进行各种信号处理的设定值；以及信号处理器件，用于基于所选择的用于各种信号处理的设定值处理图像数据。所述设定值包括指定用在图像数据的灰度转换处理中的灰度转换特性的参数、指定用在图像数据的边缘增强处理中的校正量范围的参数、以及指定用在图像数据的降噪处理中的过滤阈值的参数。

根据本发明，一种用于成像装置的曝光控制方法，所述成像装置包括具有变焦镜头和对焦镜头的摄像镜头、用于从通过所述摄像镜头形成的被摄物的光学图像获得图像信号的固态成像器件、以及用于向所述被摄物发出闪光的闪光器件，该方法包括步骤：测量被摄物的亮度值；检测所述变焦镜头的变焦位置；检测所述对焦镜头的焦点对准位置；基于所检测的变焦位置和所检测的焦点对准位置设定成像灵敏度；基于所测量的被摄物亮度值和所设定的成像灵敏度控制曝光值和来自所述闪光器件的闪光量；以及按对应于所设定的成像灵敏度的增益，放大从所述固态成像器件输出的成像信号。

根据本发明，以根据变焦镜头的变焦位置和对焦镜头的焦点对准位置确定的等级设定成像灵敏度，并且基于所设定的成像灵敏度控制曝光值和闪光量。因此，即使当f数随摄像镜头的焦距改变时，也能适当地控制曝光值和闪光量，防止闪光太弱而不能达到远范围中的主体或闪光导致近范围中的主体褪色的这些不足。由于不需要进行几次预闪光，所以能加速拍摄。

由于第二放大器件补偿图像数据的增益不足，所以提高了图像质量。以不同成像灵敏度级和根据这些灵敏度级确定的曝光值进行连续拍摄允许提供更能满足拍摄者的意图的图像。

通过基于根据成像灵敏度预先确定的设定值对图像数据进行各种信号处理，还能更进一步地提高图像质量。

附图说明

图1是数码相机的正透视图；

图2是数码相机的后透视图；

图3是示例说明根据第一实施例的数码相机的电路的框图；

图4是示例说明输入成像灵敏度设定电路和从其输出的数据的说明图；

图5是示例说明距离范围选择参数的说明图；

图6是示例说明数码相机的拍摄操作的流程图；

图7是示例说明拍摄操作中的曝光控制处理的流程图；

图8是示例说明数码相机的另一拍摄操作的流程图，其中，以不同的成像灵敏度级进行连续曝光；

图9是示例说明用于从那些以不同成像灵敏度级连续拍摄的图像中选择图像的图像选择屏的说明图；

图10是示例说明根据第二实施例的数码相机的电路的框图，其中，基于图像数据计算增益不足量，以补偿增益不足；

图11是示例说明根据第二实施例的数码相机的增益不足量计算电路的输入数据和输出数据的说明图；

图12是示例说明根据第二实施例的数码相机的增益不足量计算电路的结构的示意图；

图13是示例说明用于划分的光度区域的各个加权系数的说明图；

图14是示例说明根据第二实施例的数码相机的拍摄操作的流程图；

图15是示例说明根据第三实施例的数码相机的电路的框图；

图16是示例说明根据第三实施例的数码相机的数字信号处理电路的结构的示意图；

图17是示例说明根据第三实施例的数码相机的信号处理参数设定电路的输入数据和输出数据的说明图；

图18是示例说明信号处理参数设定电路的结构的示意图；

图19是示例说明在为不同成像灵敏度级而预先确定的边缘增强处理中使用的校正量范围的图；

图20是示例说明像素排列的模式图；

图21是示例说明一行的各个像素的边缘分量的图；以及

图22是示例说明根据第三实施例的数码相机的拍摄操作的流程图，其中，通过对应于成像灵敏度的参数处理图像数据。

具体实施方式

图1表示作为成像装置的数码相机10，在相机本体11的正面提供有滑动镜头挡板12。通过将该镜头挡板12滑向打开位置，如图1所示，打开摄像镜头13和闪光投影灯14。还在相机本体11的正面设置光学取景器的取景器物镜孔15。

镜头挡板12兼作电源开关操作构件，因此，当镜头挡板滑向打开位置时，相机本体11中的电源被打开。当镜头挡板12滑向关闭位置以便遮蔽摄像镜头13和闪光投影灯14时，电源被关闭。

如图2中所示，在相机本体11的后面提供LCD 16作为图像显示器件，光学取景器的取景器目镜孔17，以及由几个操作构件构成的操作部。LCD 16显示照相机直录(camera-through)图像、再现图像、菜单屏和各种设置屏。

操作部18由模式切换按钮21、返回按钮22、前进按钮23、变焦按钮24、菜单按钮25、取消按钮26和显示按钮27组成。

滑动模式切换按钮21以便在拍摄模式和再现模式间切换。按压返回按钮22和前进按钮23以便在再现模式中来回地变换再现图像。上下推动变焦按钮24以便改变摄像镜头13的焦距。这些按钮22、23和24还作为用于在LCD 16的屏幕上移动光标的光标按钮被使用。

按压菜单按钮25以便显示用于选择LCD 16上的设置菜单的菜单屏。按压取消按钮26来中断设置屏上的设置操作，或返回到前一屏。按压显示按钮27以便打开或关闭LCD 16。

在相机本体11的顶部提供快门按钮28。分两个步骤按压快门按钮28。当半按压快门按钮28时，数码相机10执行用于拍摄的各种预处理。当进一步全按压快门按钮28时，执行成像处理。

在相机本体11的一个侧面，形成记录介质槽30。用于存储图像数据的记录介质31可拆装地插入记录介质槽30中。

现在，将参考图3，描述数码相机10的电路。通过系统控制器40，控制数码相机10的各个部件。系统控制器40被提供有ROM 40a和RAM 40b。

ROM 40a存储用于控制内置在相机本体11中的各个部件的控制程序和控制数据。系统控制器40根据控制程序和控制数据控制各个部件。RAM 40b是用于在各种操作期间临时地存储各种数据的工作存储器。

由于连接到操作部18和快门按钮28，系统控制器40还基于通过操作部18和快门按钮28输入的操作信号控制部件。

摄像镜头13是能改变其焦距的可变焦距的镜头，并由变焦镜头41、光阑42和对焦镜头43组成。变焦镜头41由变焦脉冲马达44驱动，以便沿摄像镜头13的光轴移动。光阑42由光阑马达45驱动，改变其孔径大小，以便控制从被摄物行进到CCD图像传感器48的感光面的光量，如稍后所述。对焦镜头43由焦点脉冲马达46驱动，以便沿光轴移动。

马达44至46连接到马达驱动器47，该马达驱动器连接到系统控制器40，以便马达驱动器47根据来自系统控制器40的命令将驱动脉冲发送到马达44至46。驱动脉冲驱动马达44至46旋转。系统控制器40充当变焦位置检测器，其通过计数供给变焦脉冲马达44的驱动脉冲的数量，检测变焦镜头41的变焦位置。例如，在变焦镜头41移向远摄端时，系统控制器40递增计数驱动脉冲的数量，以及当变焦镜头41移向广角端时，递减计数脉冲数量。系统控制器40通过计数供给焦点脉冲马达46的驱动脉冲的数量(在下文中称为焦点脉冲数)来同时检测对焦镜头43的位置。例如，当对焦镜头43移向近端时，系统控制器40递增计数焦点脉冲数，并且当对焦镜头43移向物距范围的远端时，递减计数焦点脉冲数。

CCD图像传感器48位于摄像镜头13的后面。CCD图像传感器48的感光面由二维矩阵排列的光接收元件，例如光电二极管组成。由于单个光电二极管累积对应于接收光量的电荷，通过摄像镜头13在感光面上形成的被摄物的光学图像被转换成电子图像信号。在各个光电二极管中累积的电荷被连续地读取为图像信号，所述图像信号的电压根据累积电荷量而改变。从CCD图像传感器48读取电荷的时间基于从CCD驱动器49生成的时钟脉冲被控制。

将从CCD图像传感器48输出的图像信号输送到由相关双采样(CDS)电路50a、自动增益控制放大器(AMP)50b和模/数转换器(A/D)50c组成的模拟信号处理器50。

CDS电路50a消除来自图像信号的如由CCD图像传感器48引起的放大噪声和复位噪声。放大器50b是第一放大器件。系统控制器40从稍后所述的成像灵敏度设定电路中获得有关成像灵敏度的数据，并且控制放大器50b以通过对应于成像灵敏度的增益放大图像信号。A/D转换器50c将模拟图像信号转换成数字图像信号，称为图像数据。

定时发生器(TG)51将定时信号施加到CCD驱动器49和模拟信号处理器50，以同步各个电路的操作。基于定时信号，CCD驱动器49将时钟脉冲输出到CCD图像传感器48，以确定CCD图像传感器48的电子快门速度(曝光时间)。即，系统控制器40通过控制光阑42的孔径值和CCD图像传感器48的曝光时间控制曝光操作。

模拟信号处理器50连接到图像输入控制器52。图像输入控制器52通过数据总线53连接到SDRAM 54，以便将图像数据一帧一帧地写入在SDRAM 54中。除图像输入控制器52的SDRAM 54外，数字信号处理器电路55、压缩扩展器电路56、LCD驱动器、介质控制器58、自动曝光控制(AE)电路59、自动对焦(AF)电路60和成像灵敏度设定电路61也连接到数据总线53。

数字信号处理器电路55对如在SDRAM 54中存储的图像数据执行灰度转换、边缘增强、降噪、白平衡校正、YC转换等等。如现有技术公知的，以较低分辨率获取图像数据，以便在与响应快门按钮28的全压而捕获的图像数据相比之下显示照相机直录图像。响应来自系统控制器40的命令，低分辨率图像数据从SDRAM 45被连续地读出，并且被发送到LCD驱动器57，以便在LCD 16上显示照相机直录图像。

如上所述，快门按钮28是二步开关。当稍微或半按压快门按钮28时，打开第一步开关，以启动用于拍摄的预处理，包括如稍后详细阐述的AE和AF过程。当进一步完全地按压快门按钮28时，以由AE过程确定的曝光值执行CCD图像传感器48的最终或主曝光。

作为主曝光的结果，将具有比用于显示照相机直录图像的图像数据更高的分辨率的图像数据写入SDRAM 54中，然后，用与上述相同的方法，处理图像数据。通过压缩扩展器电路56，将所处理的图像数据压缩成预定压缩格式，例如，JPEG格式。通过介质控制器58，将压缩图像数据写入记录介质31中。

在再现模式中，介质控制器58从记录介质31读出图像数据，并且压缩扩展器电路56展开图像数据，并且将其发送到LCD驱动器57，以便在LCD 16上显示再现图像。

AE电路59是用于当半按压快门按钮58时基于在SDRAM 54中写入的图像数据来测量被摄物亮度的光度测定器件。AE电路59检测用于适当曝光值的AE估计值，以及将AE估计值输出到系统控制器40。AF电路60是提取图像数据的高频分量并且对高频分量进行积分的积分器件。当对焦镜头43响应快门按钮28的半按压沿着光轴移动时，每次将图像数据(如按预定间隔，即从对焦镜头43的不同位置获得的)写入SDRAM 54中时，AF电路60计算图像数据的高频分量的积分值并且将该积分值作为AF估计值输出到系统控制器40。

基于AE估计值，系统控制器40确定光阑42的孔径大小，以及CCD图像传感器48的电子快门速度。系统控制器40检查在对焦镜头43的不同位置获得的AF估计值，以便检测AF估计值变为最大的镜头位置。即，系统控制器40是检测AF估计值变为从AF电路60获得的值中的最大值的对焦镜头43的位置并且将其判定为焦点对准位置的判定器件。因此，AF电路60和系统控制器40构成焦点对准位置检测器件。当用这种方式检测到焦点对准位置时，对焦镜头43被设置到焦点对准位置。

成像灵敏度设定器件61是下面这样一种器件，用于基于摄像镜头13的当前焦距即变焦镜头41的当前变焦位置，以及对焦镜头43的焦点对准位置，设置成像灵敏度。当半按压快门按钮28时，成像灵敏度设定电路61确定成像灵敏度，并且将成像灵敏度的数据输出到系统控制器40。

如图4所示，成像灵敏度设定电路61接收作为当前焦距的数据的变焦位置数据以及作为焦点对准位置的数据而施加到焦点脉冲马达46的焦点脉冲的数量。基于这些数据，成像灵敏度设定电路61确定成像灵敏度的最佳级，并且将最佳成像灵敏度级的数据输出到系统控制器40。在本实施例中，在三个等级例如ISO 400、ISO 800或ISO 1600中，选择成像灵敏度。

具体地，成像灵敏度设定电路61存储表数据，如下表1所示，表示距离范围选择参数对“A”和“B”，每一对被赋予给预定变焦位置Z1至Z10的一个。距离范围选择参数“A”和“B”被设定为焦点脉冲数。如图5所示，范围选择参数“A”和“B”被设置在对焦镜头43的远端和近端之间，其中，远端对应于焦点脉冲数中的0，以及距离范围选择参数“A”在远端一侧，而距离范围选择参数“B”在近端一侧。

表1

成像灵敏度设定电路61从系统控制器40获得变焦位置数据Z1至Z10和焦点脉冲数，作为焦点对准数据，并且选择对应于当前变焦位置的距离范围选择参数对“A”和“B”。此后，成像灵敏度设定电路61参考焦点脉冲数，检测焦点对准位置是处于从远端到距离范围选择参数“A”的远范围、距离范围选择参数“A”和“B”间的中范围，还是从距离范围选择参数“B”到近端的近范围。

如果焦点对准位置处于从近端到距离范围选择参数“A”的远范围，成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在高等级。如果焦点对准位置处于距离范围选择参数“A”和“B”间的中范围，成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在中等级。如果焦点对准位置处于从距离范围选择参数“B”到近端的近范围，成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在低等级。此后，成像灵敏度设定电路61将所确定的成像灵敏度级的数据输出到系统控制器40。

系统控制器40还连接到闪光器件62，用于向被摄物发出闪光。系统控制器40控制闪光器件62以控制闪光量。

现在，将参考图6的流程图，描述拍摄模式中的数码相机的操作。

当数码相机10通电并设置成拍摄模式时，LCD 16显示照相机直录图像并且系统控制器40检查是否半按压快门按钮28。如果不是，系统控制器40等待快门按钮28的半按压。

在检测到半按压快门按钮28时，系统控制器40控制AE电路59来执行光度测定过程，其中，AE电路59从写入SDRAM 54中的低分辨率图像数据测量被摄物亮度，并且将AE估计值输出到系统控制器40。基于AE估计值，系统控制器40计算用于AF过程的曝光值，以便设置光阑42的孔径大小和CCD图像传感器48的电子快门速度，用于AF过程。在该曝光条件下，CCD图像传感器48拾取图像信号，并且所获得的图像数据被连续地写入SDRAM 54。

同时，系统控制器40控制马达驱动器47，以驱动对焦镜头43从远端移动到近端，并且控制AF电路60以便执行AF过程。在AF过程中，在远端和近端间的对焦镜头43的每一位置，AF电路60基于写入SDRAM 54中的图像数据，计算AF估计值，以及将AF估计值逐个输入到系统控制器40。

系统控制器40获得对焦镜头43在远端和近端间的不同位置的AF估计值，并且将AF估计值变为最大的镜头位置，即焦点脉冲数检测为对焦镜头43的焦点对准位置。

此后，系统控制器40执行曝光控制过程，如图7的流程图所示。系统控制器40将表示对焦镜头41的当前位置的变焦位置数据(Z1至Z10)，以及对焦镜头43的焦点对准数据(即焦点对准位置的焦点脉冲数)输出到成像灵敏度设定电路61。

参考上表1，基于变焦位置数据和焦点对准位置数据，成像灵敏度设定电路61设置对应于当前变焦位置的距离范围选择参数“A”和“B”。例如，如果变焦位置数据为Z6，将距离范围选择参数“A”和“B”分别设置成10和18。

此后，成像灵敏度设定电路61将焦点对准位置的焦点脉冲数与距离范围选择参数“B”比较。如果焦点脉冲数大于距离范围选择参数“B”，成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在低值，例如ISO 400。如果焦点脉冲数等于或小于距离范围选择参数“B”，成像灵敏度设定电路61将焦点脉冲数与距离范围选择参数“A”进行比较。

如果焦点脉冲数大于距离范围选择参数“A”，那么成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在中间值，例如ISO 800。如果焦点脉冲数等于或小于距离范围选择参数“A”，成像灵敏度设定电路61将成像灵敏度设置在高值，例如ISO 1600。成像灵敏度设定电路61将所确定的成像灵敏度的数据输出到系统控制器40。

然后，系统控制器40基于AE估计值和所确定的成像灵敏度，设置闪光量和曝光值。系统控制器40还控制放大器50b以设置对应于所确定的成像灵敏度的增益值。

此后，系统控制器40检查是否全按压快门按钮28。如果不是，系统控制器40等待全按压快门按钮28。在检测到全按压快门按钮28时，系统控制器40驱动CCD图像传感器48以进行成像过程，同时根据曝光值和闪光量，控制光阑42的孔径大小和CCD图像传感器48的电子快门速度。

在成像过程中，系统控制器40还控制放大器50b以通过对应于所确定的成像灵敏度的增益放大从CCD图像传感器48输出的模拟图像信号。此后，将模拟图像信号转换成数字图像数据，并且图像数据被写入SDRAM 54。

此后，系统控制器40控制数字信号处理器电路55以处理写在SDRAM 54中的高分辨率图像数据，以及控制压缩扩展器电路56以压缩所处理的图像数据。

系统控制器40控制介质控制器58以将压缩图像数据写在记录介质31中，由此完成一次拍摄操作。

在上述拍摄操作中，以基于变焦位置和焦点对准位置确定的成像灵敏度级拍摄图像。实际上，最好以最佳成像灵敏度，通过单一曝光，摄取适当图像，但所确定的焦点对准位置不总是对应于适当的物距，因为由于摄像镜头的温度特性，摄像镜头的焦点会偏离，或镜头位置会由于用于变焦镜头和对焦镜头的驱动机构的消耗或老化而波动。此外，即使当主体少许曝光过度时，一些拍摄者希望进行大量背景再现，以及其他人具有不同的爱好。由于这些原因，可以以不同成像灵敏度级拍摄相同场景的许多照片，以便拍摄者可以选择喜欢的一个或多个。

现在，将参考图8的流程图，描述数码相机10的另一拍摄操作，其中，设置多个成像灵敏度级以便以各个成像灵敏度级进行相应多次曝光。因为如在图6所示的上述顺序中，从开始到AF过程执行相同的过程，所以省略这些过程的示例和描述，并且下述描述仅与本实施例必要的那些特征有关。

在AF过程之后，系统控制器40将当前变焦位置(Z1至Z10)的数据和焦点对准位置的数据(焦点脉冲数)输出到成像灵敏度设定电路61。

成像灵敏度设定电路61以与上述曝光控制过程相同的方式确定最佳成像灵敏度级。此后，除最佳成像灵敏度级，成像灵敏度设定电路61设置比最佳成像灵敏度级低的成像灵敏度级和比最佳成像灵敏度级高的成像灵敏度级。例如，当ISO 800的成像灵敏度被确定为最佳时，成像灵敏度设定电路61设定三个成像灵敏度级ISO 400、ISO 800和ISO 1600。成像灵敏度设定电路61将三个成像灵敏度级输出到系统控制器40。

对应于三个成像灵敏度级，系统控制器40确定增益、曝光值和闪光量设定值的三个组合。设定值的三个组合的数据，在下文称为设定数据，被写入RAM 40b中。其后，系统控制器40检查是否全按压快门按钮28。如果不是，系统控制器40等待全按压快门按钮28。

在检测到全按压快门按钮28时，系统控制器40执行成像过程，同时根据三个设定数据的一个，控制适当部件。系统控制器40进一步控制适当的部件，以便处理和压缩所获得的图像数据并将其写在记录介质31中。

此后，系统控制器40通过检查自最后一次全按压快门按钮28以来三个图像是否已经写入记录介质31中，判定是否结束拍摄操作。如果不，系统控制器40从RAM 40b读取三个设定数据的另一个，并且以另一成像灵敏度级和另一曝光值以及利用另一闪光量执行成像过程。处理、压缩所获得的图像数据，并写入记录介质31中。

当确定自最后一次全按压快门按钮28以来，已经将三个图像写入记录介质31中时，系统控制器40控制介质控制器58以从记录介质31读取最后三个图像的图像数据，以及控制压缩扩展器电路56以展开所读取的图像数据。

然后，系统控制器40控制LCD驱动器57在LCD 16上显示图像选择屏70，如图9中所示。图像选择屏70以缩减尺寸显示三个图像71a、71b和71c，因此，拍摄者可以通过操作该操作部18，从它们中选择偏爱的一个或多个。

在图像选择后，系统控制器40删除除从记录介质31选择的外的其它图像的图像数据，并且结束拍摄操作。

在上述实施例中，为拍摄者显示图像选择屏70以便选择偏爱的图像，以及自动地删除未选择的图像的图像数据。然而，可以不显示这种图像选择屏，但拍摄者可以在拍摄操作后，通过操作操作部18删除不必要的图像数据。尽管上述实施例在一个曝光控制过程中设置三个成像灵敏度级，但是可以设置二个或四个或大于四个成像灵敏度级。

图10表示根据本发明的第二实施例的数码相机80。数码相机80被提供有增益不足量计算电路81和包括增益不足量补偿器82a的数字信号处理器电路82。增益不足量计算电路81计算有关写入SDRAM 54中的图像数据的增益的不足量。如图11所示，增益不足量计算电路81接收有关划分的光度区域的每一个的积分数据和区域大小数据，如在稍后详细所述，并且基于这些数据，计算增益不足量值。

更具体地说，如图12所示，增益不足量计算电路81被提供有亮度数据转换器81a、加权平均处理器81b、亮度级计算器81c和增益不足量值计算器81d。将上述积分数据和区域大小数据输入到亮度数据转换器81a中。将一帧的图像数据划分成预定多个光度划分区域。每一划分的光度区域的积分数据表示划分区域的红、绿和蓝像素的积分值，并且区域大小数据表示划分区域中的像素数量。本实施例将参考将图像数据划分成64个划分区域的情形来描述，但划分数量能适当地改变。每一划分区域的R/G/B积分数据可以通过系统控制器40，或AE电路59计算。

亮度数据转换器81a从每一划分区域获得三种颜色R(i)、G(i)和B(i)的积分数据，并且根据下面公式(1)，计算每一划分区域的亮度值Y(i)，其中，“i”表示一个划分区域的序号，以及在本实施例中，i＝0至63：

Y(i)＝0.6×G(i)+0.3×R(i)+0.1×B(i)       ...(1)

然后，亮度数据转换器81a将亮度值Y(i)输出到加权平均处理器81b。

此后，加权平均处理器81b计算亮度数据Y(i)的加权平均值。具体地，假定主体位于一图像帧的中心，加权平均处理器81b根据该图像帧中的区域的位置，通过加权系数变量，加权每一划分区域的亮度数据Y(i)，如图13所示。此后，加权平均处理器81b根据下面公式(2)，计算所有划分区域的亮度值Y(i)的加权平均Yk，并且将该加权平均值输出到亮度级计算器81c：

$\mathrm{Yk}=\underset{i=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Wi}\×Y\left(i\right)/\underset{i=0}{\overset{63}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Wi}...\left(2\right)$

将加权平均Yk和一个区域的像素数传送到亮度级计算器81c。因此，亮度级计算器81c根据下面公式(3)，计算每一像素的亮度级Yp，并且将亮度级Yp输出到增益不足量值计算器81d：

Yp＝Yk/一个区域的像素数       ...(3)

增益不足量值计算器81d根据下面公式(4)，计算增益不足量值(crct_gain)，并且将增益不足量值(crct_gain)输出到数字信号处理器电路82：

crct_gain＝期望级/Yp    ...(4)

数字信号处理器电路82被提供有作为第二放大器件的增益不足量补偿器82a。基于增益不足量值(crct_gain)，增益不足量补偿器82a调整写在SDRAM 54中的图像数据的增益，由此补偿图像数据的增益的不足量。

数码相机80的上述特征对本实施例是必要的，并且其它特征与数码相机10相同，因此，相同参考数字用于相同部件，并且省略这些部件的详细描述。

现在，将参考图14的流程图，描述拍摄模式中的数码相机80的操作。因为从开始到曝光控制过程执行与第一实施例相同的过程，所以将省略这些过程的示例和描述。如在数码相机10中，系统控制器40检查当完成曝光控制过程时，是否全按压快门按钮28。

如果不是，系统控制器40等待快门按钮28的全按压。在检测到全按压快门按钮28时，系统控制器40根据所确定的曝光值，控制光阑42的孔径大小和CCD图像传感器48的电子快门速度，以及还控制闪光量，以便进行CCD图像传感器48的主曝光。

在那时，系统控制器40控制放大器50b，以通过由成像灵敏度设定电路61确定的增益放大由CCD图像传感器48获取的模拟图像信号。此后，将模拟图像信号转换成高分辨率数字图像数据，并且将所述图像数据写入SDRAM 54中。

此后，系统控制器40控制增益不足量计算电路81以进行增益不足量计算过程。首先，系统控制器40将64个划分区域的每一个的积分数据以及表示一个划分区域的像素数的区域大小数据输送到增益不足量计算电路81。

增益不足量计算电路81的亮度数据转换器81a基于为三种颜色RGB的每一个获得的积分值，计算亮度值Y(i)，并且将亮度值Y(i)输出到加权平均处理器81b。加权平均处理器81b通过如在图13中所示的各个加权系数，加权划分区域的亮度值Y(i)，然后，计算亮度值Y(i)的加权平均Yk，并且将加权平均Yk输出到亮度级计算器81c。

基于加权平均Yk和一个区域的像素数，亮度级计算器81c计算每一像素的亮度级Yp，并且将亮度级Yp输出到增益不足量值计算器81d。增益不足量值计算器81d计算增益不足量值(crct_gain)，并且将增益不足量值(crct_gain)输出到数字信号处理器电路82。

基于增益不足量值(crct_gain)，增益不足量补偿器82a调整写在SDRAM 54中的图像数据的增益，以便补偿增益的不足量。

此后，系统控制器40控制数字信号处理器电路82以处理写在SDRAM 54中的高分辨率图像数据，并且控制压缩扩展器电路56以压缩所处理的图像数据。然后，系统控制器40控制介质控制器58以将压缩图像数据写在记录介质31中，由此完成一次拍摄操作。

接着，将描述根据第三实施例的数码相机90。如图15所示数码相机90被提供有数字信号处理器电路91和信号处理参数设定电路92。数字信号处理器电路91被提供有灰度转换器93、边缘增强处理器94和降噪处理器95，如图16所示。灰度转换器93、边缘增强处理器94和降噪处理器95分别基于由成像灵敏度设定电路61确定的成像灵敏度，对图像数据进行灰度转换、边缘增强和降噪处理。

灰度转换器93存储具有不同灰度转换特性的第一和第二转换表，根据成像灵敏度选择其中一个以用在图像数据的灰度转换处理中。边缘增强处理器94根据成像灵敏度，选择校正量的范围，以便用在图像数据的边缘增强处理中。降噪处理器95根据成像灵敏度选择过滤阈值，以便用在降噪处理中。

具体地，数字信号处理器电路91以下表2中所示的方式，根据成像灵敏度，执行灰度转换处理、边缘增强处理和降噪处理。关于灰度转换处理，如果将成像灵敏度设置在中或高级，代表标准灰度转换特性的第一转换表用于灰度转换。如果将成像灵敏度设置在低级，使用具有防止图像褪色的灰度转换特性的第二转换表，因为闪光拍摄能以低成像灵敏度级在近范围中执行。

关于边缘增强处理，如果将成像灵敏度设置在中间值，标准程度地对图像数据进行边缘增强。如果成像灵敏度低，因为通过放大器50b的增益小，图像数据受噪声的影响小，因此，小程度地对图像数据进行边缘增强。相反，如果成像灵敏度高，由于通过放大器50b的大增益，图像数据受噪声的影响更明显，因此，为降噪对图像数据进行处理的程度相对大。因此，图像的分辨率通常降低。为补偿此，较大程度地执行边缘增强处理。

关于降噪处理，成像灵敏度为中间值时，标准程度地处理图像数据。如果成像灵敏度低，图像数据受噪声的影响小，因此，较小程度地执行降噪处理。相反，如果成像灵敏度高，图像数据受噪声的影响较大，因此，较大程度地执行降噪处理。

表2

 

成像灵敏度	灰度转换	边缘增强程度	降噪程度
				低	防止褪色	小	小
中	标准	标准	标准
				高	标准	大	大

信号处理参数设定电路92是设定值选择器件，其根据确定的成像灵敏度级，选择用于对图像数据进行各种信号处理的设定值。如图17所示，为信号处理参数设定电路92提供成像灵敏度数据。基于成像灵敏度数据，信号处理参数设定电路92确定对应于用于灰度转换处理的转换表的一个的灰度转换特性的参数、表示用于边缘校正处理的校正量的范围的边缘增强的参数，以及表示用在降噪处理中的过滤阈值的降噪参数。信号处理参数设定电路92将参数输出到数字信号处理器电路91。

如图18所示，信号处理参数设定电路92被提供有灰度转换特性选择部96、边缘校正量选择部97和降噪过滤器选择部98。灰度转换特性选择部96基于成像灵敏度，选择具有不同灰度转换特性的两个转换表中的一个，并且输出对应于被选转换表的灰度转换参数。转换表的一个具有防止褪色的灰度转换特性，而另一个转换表具有标准的灰度转换特性。

边缘校正量选择部97基于成像灵敏度，从如图19所示的三个不同的校正量范围中选择对应于成像灵敏度的校正量范围。然后，边缘校正量选择部97输出对应于被选校正量范围的边缘增强参数。注意的是，图19所示的图的水平轴表示用于边缘增强的校正量，以及其垂直轴表示边缘增强程度。

在降噪处理中，如果例如以如图20中所示的通过A1至A7等等的方式排列像素，从每一像素提取边缘分量，此后，消除低于过滤阈值的那些分量，如图21所示，并且将剩余信号分量增加到初始信号。按照这种方式，消除噪声分量。在降噪处理器95中，通过改变过滤阈值，调整降噪的程度。降噪过滤器选择部98根据成像灵敏度，从三个选项中选择过滤阈值，并且输出对应于选定的过滤阈值的降噪参数。

数码相机90的上述特征对本实施例是必要的，并且其它特征与数码相机10相同，因此，相同的参考数字用于相同的部件，并且省略这些部件的详细描述。

现在，将参考图22的流程图，描述在拍摄模式中的数码相机90的操作。因为与第一实施例相同，从开始到曝光控制过程执行相同的过程，因此，省略这些过程的示例和描述。与在数码相机10中相同，当完成曝光控制过程时，系统控制器40检查是否全按压快门按钮28。如果没有，系统控制器40等待全按压快门按钮28。

在检测到全按压快门按钮28时，系统控制器40驱动CCD图像传感器48以执行成像过程，同时根据所确定的曝光值以及来自闪光器件62的闪光量，控制光阑42的孔径大小和CCD图像传感器48的电子快门速度。

那时，系统控制器40控制放大器50b，通过由设定的成像灵敏度级确定的增益，放大由CCD图像传感器48获取的图像信号。此后，将模拟图像信号转换成数字图像数据，并且将图像数据写在SDRAM 54中。

此后，系统控制器40控制信号处理参数设定电路92以执行信号处理参数设定过程。信号处理参数设定电路92判定成像灵敏度是否低。如果判定成像灵敏度低，信号处理参数设定电路92将用于对应于低成像灵敏度的灰度转换、边缘增强和降噪的那些参数输出到数字信号处理器电路91。

如果成像灵敏度没有被判定为低，信号处理参数设定电路92判定所确定的成像灵敏度是否高。如果判定成像灵敏度高，信号处理参数设定电路92将用于对应于高成像灵敏度的灰度转换、边缘增强和降噪的那些参数输出到数字信号处理器电路91。

如果成像灵敏度没有被判定为高或低，信号处理参数设定电路92将用于对应于中成像灵敏度的灰度转换、边缘增强和降噪的那些参数输出到数字信号处理器电路91。

此后，系统控制器40控制数字信号处理器电路91以对写入SDRAM 54中的高分辨率图像数据进行灰度转换、边缘增强和降噪处理。那时，数字信号处理器电路91基于各个参数，执行灰度转换处理、边缘增强处理和降噪处理。

除灰度转换处理、边缘增强处理和降噪处理外，数字信号处理器电路91还在图像数据上执行白平衡校正处理和YC转换处理以及其它信号处理。

此后，系统控制器40控制压缩扩展器电路56以压缩所处理的图像数据，以及控制介质控制器58以将所压缩的图像数据写入记录介质31中，由此完成一次拍摄过程。

尽管已经参考拍摄操作描述了数码相机80和90，在拍摄过程中，在快门释放操作时以单一成像灵敏度进行主曝光，但这些实施例不限于这一操作，而是可以执行在快门释放操作时以不同成像灵敏度级进行多次曝光的拍摄操作，如参考图8的流程图所述。

尽管上述实施例从低等级(ISO 400)、中等级(ISO 800)和高等级(ISO 1600)三个选项中选择成像灵敏度，但是本发明不限于此，可以从二个或四个或多于四个的选项中选择成像灵敏度。

此外，焦点对准位置检测器件不限于上述实施例，其中，当沿光轴移动对焦镜头时，根据图像的对比检测对焦镜头的焦点对准位置。例如，有源的或无源的距离测量器件可用于检测对焦镜头的焦点对准位置。在那种情况下，可以用下述表3代替作为关于距离范围选择参数“A”和“B”的表数据的上述表1，其中，将一对物距作为距离范围选择参数“A”和“B”赋予给每一变焦位置(Z1至Z10)：

表3

尽管上述实施例将脉冲马达用于驱动变焦镜头和对焦镜头，但也可以使用DC马达代替。在那种情况下，应当设置用于检测这些镜头的位置的编码器。

尽管在上述实施例中，基于被摄物亮度和成像灵敏度控制闪光器件的光量，但在具有自动闪光功能的成像器件中，也可以基于被摄物亮度和成像灵敏度计算作为用于停止发出闪光的参考值的光控值。

尽管在上述实施例中，将CCD图像传感器用作固态成像器件，但也可以使用另一种成像器件代替，例如CMOS图像传感器。

工业适用性

尽管已经参考应用于数码相机的实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例，而是可适用于照相机电话或数码摄像机。

Claims (9)

1.一种成像装置，包括具有变焦镜头和对焦镜头的摄像镜头、用于从通过所述摄像镜头形成的被摄物的光学图像获得图像信号的固态成像器件、以及用于向所述被摄物发出闪光的闪光器件，所述成像装置包括：

光度器件，用于测量所述被摄物的亮度值；

变焦位置检测器件，用于检测所述变焦镜头的变焦位置；

焦点对准位置检测器件，用于检测所述对焦镜头的焦点对准位置；

成像灵敏度设定器件，用于基于所检测的变焦位置和所检测的焦点对准位置设定成像灵敏度；

控制器件，用于基于所测量的被摄物亮度值和所设定的成像灵敏度，控制曝光值和来自所述闪光器件的闪光量；以及

第一放大器件，用于通过对应于所设定的成像灵敏度的增益，放大从所述固态成像器件输出的成像信号。

2.如权利要求1所述的成像装置，进一步包括A/D转换器，该A/D转换器将所述图像信号转换成数字图像数据，其中，所述焦点对准位置检测器件包括：积分器件，该积分器件从在所述对焦镜头的不同位置获得的图像数据中提取高频分量，并且对所述高频分量积分以获得在所述对焦镜头的不同位置的每一个处的积分值；以及判定器件，该判定器件检测所述积分值为最大的所述对焦镜头的位置，将其判定为焦点对准位置。

3.如权利要求2所述的成像装置，进一步包括：增益不足量计算器件，用于通过计算所述图像数据的亮度值计算增益不足量值，并且将所计算的亮度值与预定期望的亮度值进行比较；以及第二放大器件，用于基于所计算的增益不足量值，放大所述图像数据的信号电平。

4.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述成像灵敏度设定器件设定多个成像灵敏度级，并且所述控制器件设定对应于各个成像灵敏度级的不同曝光值，从而以所述成像灵敏度级和所述曝光值的各个组合进行相应多次连续拍摄。

5.如权利要求4所述的成像装置，进一步包括显示器件，用于基于所述图像数据来显示图像，其中，所述控制器件控制所述显示器件以显示允许选择由所述连续拍摄获得的图像中的至少一个的图像选择屏。

6.如权利要求2所述的成像装置，进一步包括：设定值选择器件，该设定值选择器件根据所设定的成像灵敏度，选择用于对所述图像数据进行各种信号处理的设定值；以及信号处理器件，基于所选择的用于各种信号处理的设定值处理所述图像数据。

7.如权利要求6所述的成像装置，其中，所述设定值包括指定用在所述图像数据的灰度转换处理中的灰度转换特性的参数、指定用在所述图像数据的边缘增强处理中的校正量范围的参数、以及指定用在所述图像数据的降噪处理中的过滤阈值的参数。

8.一种用于成像装置的曝光控制方法，所述成像装置包括具有变焦镜头和对焦镜头的摄像镜头、用于从通过所述摄像镜头形成的被摄物的光学图像获得图像信号的固态成像器件、以及用于向所述被摄物发出闪光的闪光器件，所述方法包括步骤：

测量所述被摄物的亮度值；

检测所述变焦镜头的变焦位置；

检测所述对焦镜头的焦点对准位置；

基于所检测的变焦位置和所检测的焦点对准位置，设定成像灵敏度；

基于所测量的被摄物亮度值和所设定的成像灵敏度，控制曝光值和来自所述闪光器件的闪光量；以及

按对应于所设定的成像灵敏度的增益放大从所述固态成像器件输出的成像信号。

9.如权利要求8所述的曝光控制方法，其中，所述成像灵敏度设定步骤包括步骤：

根据所述变焦位置，至少选择表示阈值物距的距离范围选择参数；

将所述焦点对准位置的数据与所述距离范围选择参数进行比较；以及

根据对应于所述焦点对准位置的物距是否远于所述阈值物距，将成像灵敏度设定成较高级或较低级。

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