专利名称：频闪照相机设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种频闪照相机设备，例如，电子频闪静物照相机设备或者频闪视频电影照相机设备。
电子频闪静物照相机设备或者频闪视频电影照相机设备都是频闪照相机设备的例子。一般而言，频闪灯的色温特性取决于作用于其上的电压和其持续发光的时间间隔。传统频闪照相机设备不能对光源色温特性的变化实现白平衡校正，缺乏该项校正会引起被摄目标的图像色彩的劣化。
本发明的目的是提供一种改善的频闪照相机设备。
本发明的第一方面提供一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；向目标发射光的光源；在可变光发射时间内连续激励光源的第二装置及根据第二装置所使用的光发射时间校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第三装置。
在上述第一方面的基础上，本发明的第二方面提供一种频闪照相机设备，进一步包括将目标反射光转换成相应电信号的光探测器，检测光源根据光探测器产生的电信号所发射光量的第四装置；比较被第四装置检测到的光量与预先确定的参考光量的第五装置及根据第五装置的比较结果改变第二装置的光发射时间的第六装置。
在第一方面的基础上，本发明的第三方面提供一种频闪照相机设备，进一步包括检测该设备与目标之间距离的第四装置；根据第四装置检测的距离确定所需的发光时间的第五装置及根据第五装置所确定的发光时间改变第二装置所用的光发射时间的第六装置。
本发明的第四方面提供一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；向目标发射光的光源；给光源连续施加变化的光发射电压并在可变光发射时间内由光发射电压连续激励光源的第二装置；检测光发射时间结束时刻出现的光发射电压的第三装置及根据第三装置检测到的光发射电压校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第四装置。
在第四方面的基础上，本发明的第五方面提供一种频闪照相机设备，进一步包括将目标反射光转换成相应电信号的光探测器；检测光源根据光探测器产生的电信号所发射光量的第五装置；比较被第五装置检测到的光量与预先确定的参考光量的第六装置；根据第六装置的比较结果改变第二装置所用的光发射时间的第七装置及根据第六装置的比较结果检测第三装置所用的光发射时间的结束的第八装置。
在第四方面的基础上，本发明的第六方面提供一种频闪照相机设备，包括检测该设备与目标之间距离的第五装置；根据第五装置检测的距离确定所需的光发射结束电压的第六装置；检测由第二装置施加于光源的光发射电压的第七装置；比较由第七装置检测到的光发射电压和由第六装置所确定的光发射结束电压的第八装置；根据第八装置的比较结果控制光发射时间的结束的第九装置及把由第六装置确定的所需的光发射结束电压用作为光发射时间结束时刻出现的光发射电压的第十装置。
本发明的第七方面提供一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；向目标发射光的光源；给光源连续施加变化的光发射电压并在可变光发射时间内由光发射电压连续激励光源的第二装置；检测该设备与目标之间距离的第三装置；根据第三装置检测的距离确定所需的光发射结束电压的第四装置；检测由第二装置施加于光源的光发射电压的第五装置；比较由第五装置检测到的光发射电压和由第四装置所确定的所需的光发射结束电压的第六装置；根据第六装置的比较结果控制光发射时间的结束的第七装置及根据第四装置所确定的所需的光发射结束电压校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第八装置。
本发明的第八方面提供一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成响应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号并根据第一控制信号校正被分离后的彩色信号的彩色信号处理电路；一个检测该设备外部条件的传感器；向目标发射光的光源；根据第二控制信号产生驱动电压并将产生的驱动电压施加于光源以驱动该光源的光源驱动电路；根据传感器的输出信号产生第一和第二控制信号并分别将第一控制信号输出到彩色信号处理电路，将第二控制信号输出到光源驱动电路的控制电路。
图1是根据本发明第一实施例的频闪照相机设备的方框图。
图2是图1中控制器的方框图。
图3是光发射色温和光发射时间之间的关系图。
图4是本发明第二实施例中控制器的方框图。
图5是在不同发光条件下光发射色温和光发射电压之间的关系框图。
图6是光发射电压和光发射时间之间的关系图。
图7是根据本发明的第三实施例的频闪照相机设备的方框图。
图8是图7中控制器的方框图。
图9是本发明第四实施例中控制器的方框图。
第一实施例图1是根据本发明第一实施例的频闪照相机设备1。如图1所示，该频闪照相机设备1包含照相机10、光探测器14、模-数(A/D)转换器15、控制器16和频闪光发射装置17。
继光探测器14之后是A/D转换器15和控制器16，控制器16连接到照相机10和频闪光发射装置17。
照相机10包含彩色图像传感器11、亮度信号处理器12和彩色信号处理器13，其中彩色图像传感器11包含CCD(电荷耦合装置)阵列。继彩色图像传感器11之后是亮度信号处理器12和彩色信号处理器13，该亮度信号处理器12和彩色信号处理器1与控制器16相连。
频闪光发射装置17包含充电电路18、电容器19、触发电路20、光源21、开关22、电压衰减电路23和A/D转换器24。其中光源21采用具有一个阳极“A”、阴极“K”和触发电极“T”的氙灯。
充电电路18的输入端连接到控制器16，充电电路18的输出端连接到电容器19的一端，电容器19的另一端接地。充电电路18和电容器19的连接点分别连接到氙灯21的阳极“A”、触发电路20的输入端以及电压衰减电路23的输入端。氙灯21的阴极“K”通过开关22接地，开关22有一个控制端连接到控制器16，触发电路20的输出端连接到氙灯21的触发电极“T”，触发电路20有一个控制端连接到控制器16。电压衰减电路23的输出端连接到A/D转换器24的输入端，A/D转换器24的输出端连接到控制器16。
例如，照相机10采用数字静物照相机或者视频电影照相机。照相机10中的彩色图像传感器11将入射光转换成视频电信号S11，并将其分别输出给亮度信号处理器12和彩色信号处理器13。
亮度信号处理器12从视频信号S11中分离出亮度信号，并将被分离的亮度信号进行信号记录和信号再生。亮度信号处理器12产生该亮度信号的数字信号形式Sx，并将该数字信号Sx输出到控制器16。彩色信号处理器从视频信号S11中分离出彩色信号，并将被分离的彩色信号进行信号记录和信号再生。彩色信号包括红基色信号和兰基色信号。彩色信号处理器13以可控制增益分别放大红、兰基色信号，彩色信号处理器13控制放大增益来实现白平衡校正。
氙灯21发射的部分光照到目标上，其中至少部分被目标反射。光探测器14接收到目标的部分反射光，将其转换成表示接收的光部分的强度的模拟电信号S14，并将该模拟光强度信号S14输出给A/D转换器15。
A/D转换器15将模拟光强度信号S14变换成相应的数字光强度信号S15并将该数字信号S15输出给控制器16。
控制器16从一个适当装置(图中没有示出)接收表示启动和实现频闪光发射的命令信号SI、从A/D转换器24接收与电压衰减成比例的输出信号S24，控制器16根据频闪光发射命令信号SI、光强度信号S15、电压衰减信号S24和数字亮度信号Sx产生充电控制信号S16A、触发控制信号S16B、开关控制信号S16C、红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB，并将充电控制信号S16A输出给充电电路18、将触发控制信号输出S16B给触发电路20、将开关控制信号S16C输出给开关22、将红、兰基色控制信号SR和SB输出给照相机10中的彩色信号处理器13。
充电电路18根据充电控制信号S16A控制电容器19的充电过程。在充电电路的控制下，电容器19储存电荷并产生光发射电压Vc，该电压被分别施加到氙灯21的阳极“A”、触发电路20和电压衰减电路23。
根据触发控制信号S16B和光发射电压Vc，触发电路20产生触发脉冲信号S20并将其输出到氙灯21的触发电极“T”。
根据开关控制信号S16C，开关22在“开”(导通)和“关”(非导通)两种状态之间切换。换句话说，开关22根据开关控制信号S16C闭合和断开。因为开关22接在氙灯21的阴极“K”和地之间，因此开关22根据开关控制信号S16C选择性地将氙灯21的阴极“K”和地接通或者断开。具体地说，当开关控制信号S16C为“1”时接通氙灯21的阴极“K”和地之间的连接，当开关控制信号S16C为“0”时断开氙灯21的阴极“K”和地之间的连接。
在开关22接通氙灯21的阴极“K”和地之间连接的情况下，当氙灯21的触发电极“T”接收到触发电路20输出的有效脉冲S20(触发脉冲信号)时氙灯21内的气体发生电离。在光发射电压Vc的作用下，电离气体在氙灯21的阳极“A”和阴极“K”之间产生放电，从而使得氙灯21在每个有效触发脉冲信号S20的作用下实现发光。当开关22断开氙灯21的阴极“K”和地之间的连接时停止发光。
电压衰减电路23按照一个给定因子细分光发射电压Vc，并将模拟的细分结果作为模拟电压衰减信号S23输出给A/D转换器24。模拟电压衰减信号S23的幅度与光发射电压成正比。例如，电压衰减电路23包含一个电压细分电阻链。
A/D转换器24将模拟电压衰减信号S23变换成相应的数字电压衰减信号S24并将其输出给控制器16，该数字电压衰减信号S24表示光发射电压Vc的幅度。
如图2所示，控制器16包含光发射控制单元35A、光发射时间计算单元32A和存储器33A。其中光发射控制单元35A包含信号发生器25、比较器26、与门(AND)27、积分器28、信号发生器29、比较器30、锁存器31和异或门(NOR)34A。
信号发生器25的输入端连接到照相机10(参看图1)内部的亮度信号处理器12。信号发生器25的输入端从亮度信号处理器12接收数字亮度信号Sx，输出端连接到比较器26的输入端之一，数字电压衰减信号S24连接到比较器26的另一输入端。比较器26的输出端连接到与门27的一个输入端和异或门34A的一个输入端，频闪光发射命令信号SI连接到与门27的另一输入端，与门27的输出端连接到频闪光发射装置17(参看图1)内部触发控制装置20的控制端。此外，与门27的输出端还分别与积分器28的控制端和锁存器31的输入端相连。数字光强度信号S15连接到积分器28的输入端，积分器28的输出端和比较器30的一个输入端相连，信号发生器29的输出端与比较器30的另一输入端相连，比较器30的输出端连接到锁存器31的时钟端，锁存器31的输出端与频闪光发射装置17(参看图1)内部开关22的控制端相连。此外，锁存器31的输出端还连接到光发射时间计算单元32A的输入端。光发射时间计算单元32A的一个输出端连接到异或门34A的另一输入端，异或门34A的输出端与频闪光发射装置17(参看图1)内部充电电路18的输入端相连，光发射时间计算单元32A的另一输出端连接到存储器33A，该存储器与照相机10(参看图1)内部的彩色信号处理器13相连。
信号发生器25产生数字信号S25，该信号代表随数字亮度信号Sx而变化的参考光发射电压。例如，信号发生器25包含ROM，其中存储的数据表示了参考光发射电压和数字亮度信号Sx所表示的亮度水平之间的预定关系，信号发生器25将参考光发射电压的数字信号S25输出给比较器26。
装置26比较实际光发射电压Vc的数字信号S24和参考光发射电压的数字信号S25，当实际光发射电压Vc大于或者等于参考光发射电压时，比较器将输出“1”信号S26到与门27和异或门34A，其中“1”信号代表逻辑状态为“1”的信号；当实际光发射电压Vc低于参考光发射电压时，比较器将输出“0”信号S26到与门27和异或门34A。
当需要拍摄频闪照片时，在给定的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“1”状态，而在其它的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“0”状态。
装置27实现频闪光发射命令信号SI和比较器26输出信号S26之间的与运算，并将结果信号S27分别输出到积分器28、锁存器31、频闪光发射装置17(参看图1)内部的触发装置20作为触发控制信号S16B。
当与门27的输出信号S27从“0”变到“1”时，积分器开始对表示数字光强度的信号S15积分，并在信号S27维持“1”状态的过程中继续积分。当与门27的输出信号S27从“1”变到“0”时，积分器停止积分并返回到初始状态(复位状态)。积分器28产生一个表示积分结果，即光量的数字信号S28，并将其输出给比较器30。
信号发生器29产生一个表示发射光预定参考量(设置量)的数字信号S25，并将其输出给比较器30。
比较器30比较检测到的光量数字信号S28(实际光量)和设置光量数字信号S29，当检测到的光量达到或者超过设置光量时，比较器30输出“1”信号S30到锁存器31；当检测到的光量低于设置光量时，比较器30输出“0”信号S30到锁存器31。
当与门27的输出信号S27从“0”变化到“1”时，锁存器31对“1”信号S27采样保持，并持续输出“1”信号S31直到被复位。比较器30的输出信号S30从“0”变化到“1”使锁存器31复位，复位时锁存器31输出“0”信号S31。锁存器31的输出信号S31分别连接到光发射时间计算单元32A和反馈到频闪光发射装置17(参看图1)内部的开关22作为开关控制信号S16C。
光发射时间计算单元32A计算信号S31，即开关控制信号S26C维持“1”的时间间隔。例如，光发射计算单元32A包含一个计数器，该计数器以“1”开关控制信号S16C作为使能控制对高频时钟信号脉冲计数。这样一来，所计脉冲数目与持续时间成正比，计算所得到的时间间隔和氙灯21持续发光的时间间隔相一致。光发射时间计算单元32A产生一个表示光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)的数字信号S32A(a)，并将其输出给存储器33A。
当完成光发射时间间隔计算时，光发射时间计算单元32A输出“0”信号S32(b)指示计算结束，该指示信号将维持一段预定的时间间隔。在其它时间间隔内，光发射时间计算单元32A输出“1”信号S32(b)。光发射时间计算单元32A的输出信号S32(b)连接到异或门34A的输入端。
装置34A实现比较器26的输出信号S26和光发射时间计算单元32A的输出信号S32(b)间的异或运算，并将结果信号S34A输出给频闪光发射装置17(参看图1)内部的充电电路18作为充电控制信号S16A。
存储器33A存储第一数据表格，它表示红基色控制信号值SR与光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)所表示的光发射时间间隔之间的预定关系。用光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)作为地址信号读取该数据表格。在从存储器33A输出之前，从第一数据表格读取由地址信号所确定的红基色控制信号SR，并将存储器33A的输出信号S33AR作为红基色控制信号SR反馈到照相机10内部的彩色信号处理器。因此，红基色控制信号SR取决于光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)。
存储器33A存储第二数据表格，它表示兰基色控制信号值SB与光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)所表示的光发射时间间隔之间的预定关系。用光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)作为地址信号读取该数据表格。在从存储器33A输出之前，从第二数据表格读取由地址信号所确定的兰基色控制信号SB，并将存储器33A的输出信号S33AB作为兰基色控制信号SB反馈到照相机10内部的彩色信号处理器。因此，兰基色控制信号SB取决于光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)。
光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)所表示的光发射时间间隔与表示红基色控制信号值SR之间的关系、光发射时间计算单元32A的输出信号S32(a)所表示的光发射时间间隔与表示兰基色控制信号值SB之间的关系是根据图3所示的氙灯21的光发射色温Tc随光发射时间变化的关系预先确定的。
参看图3，氙灯21的光发射色温Tc在氙灯21开始发光之后急剧上升并达到一个峰值，然后根据光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)逐渐从峰值下降。
照相机10内部的彩色信号处理器13分别根据红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB调整红基色信号和兰基色信号的放大程度(增益)。因为红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB取决于光发射时间，红基色信号和兰基色信号的放大程度(放大增益)根据光发射时间进行调整。氙灯21的光发射色温随光发射时间而变化(参看图3)。红基色信号和兰基色信号的增益调整是为了根据氙灯21的色温特性变化实现白平衡调整。
第二实施例除了下面将解释的几点设计不同外，本发明的第二实施例和图1、2所示的实施例类似，用控制器16B取代图1、2中的控制器16。
图4是控制器16B的内部结构示意图。如图4所示，控制器16B由光发射控制单元35B、光发射电压计算单元32B和存储器33B构成，其中光发射控制单元35B由信号发生器25、比较器26、与门27、积分器28、信号发生器29、比较器30、锁存器31和异或门34B构成。
信号发生器25的输入端连接到照相机10(参看图1)内部的亮度信号处理器12。信号发生器25的输入端从亮度信号处理器12接收数字亮度信号Sx，输出端连接到比较器26的输入端之一，数字电压衰减信号S24连接到比较器26的另一输入端。比较器26的输出端连接到与门27的一个输入端和异或门34B的一个输入端，频闪光发射命令信号SI连接到与门27的另一输入端，与门27的输出端连接到频闪光发射装置17(参看图1)内部触发控制装置20的控制端。此外，与门27的输出端还分别与积分器28的控制端和锁存器31的输入端相连。数字光强度信号S15连接到积分器28的输入端，积分器28的输出端和比较器30的一个输入端相连，信号发生器29的输出端与比较器30的另一输入端相连，比较器30的输出端连接到锁存器31的时钟端和光发射电压计算单元32B的输入端之一，频闪光发射装置17(参看图1)内部A/D转换器24的输出信号S24连接到光发射电压计算单元32B的另一输入端。锁存器31的输出端与频闪光发射装置17(参看图1)内部开关22的控制端相连。光发射电压计算单元32B的输出端之一连接到异或门34B的另一输入端，异或门34B的输出端与频闪光发射装置17(参看图1)内部充电电路18的输入端相连。光发射电压计算单元32B的另一输出端连接到存储器33B，该存储器与照相机10(参看图1)内部的彩色信号处理器13相连。
信号发生器25产生数字信号S25，该信号代表随数字亮度信号Sx而变化的参考光发射电压。例如，信号发生器25由ROM构成，其中存储的数据表示了参考光发射电压和数字亮度信号Sx所表示的亮度水平之间的预定关系，信号发生器25将参考光发射电压的数字信号S25输出给比较器26。
装置26比较实际光发射电压Vc的数字信号S24和参考光发射电压的数字信号S25，当实际光发射电压Vc大于或者等于参考光发射电压时，比较器将输出“1”信号S26到与门27和异或门34B；当实际光发射电压Vc低于参考光发射电压时，比较器将输出“0”信号S26到与门27和异或门34B。
当需要拍摄频闪照片时，在一定的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“1”状态，而在其它的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“0”状态。
装置27实现频闪光发射命令信号SI和比较器26输出信号S26之间的与运算，并将结果信号S27分别输出到积分器28、锁存器31、频闪光发射装置17(参看图1)内部的触发装置20作为触发控制信号S16B。
当与门27的输出信号S27从“0”变到“1”时，积分器开始对表示数字光强度的信号S15积分，并在信号S27维持“1”状态的过程中继续积分。当与门27的输出信号S27从“1”变到“0”时，积分器停止积分并返回到初始状态(复位状态)。积分器28产生一个表示积分结果，即光量的数字信号S28，并将其输出给比较器30。
信号发生器29产生一个表示发射光预定参考量(设置量)的数字信号S25，并将其输出给比较器30。
比较器30比较检测到的光量数字信号S28(实际光量)和设置光量数字信号S29，当检测到的光量达到或者超过设置光量时，比较器30输出“1”信号S30到锁存器31；当检测到的光量低于设置光量时，比较器30输出“0”信号S30到锁存器31。
当与门27的输出信号S27从“0”变化到“1”时，锁存器31对“1”信号S27采样保持，并持续输出“1”信号S31直到被复位。比较器30的输出信号S30从“0”变化到“1”使锁存器31复位，复位时锁存器31输出“0”信号S31。锁存器31的输出信号S31作为开关控制信号S16C被反馈到频闪光发射装置17(参看图1)内部的开关22。
光发射电压计算单元32B计算计算施加在氙灯21上光发射结束时刻的光发射电压Vc，根据此计算结果，光发射电压计算单元32B用电压衰减信号S24指示施加在氙灯21上的光发射电压。此外，它还用比较器30的输出信号S30从“0”到“1”的变化指示氙灯21光发射结束。光发射电压计算单元32B产生数字信号S32B(a)表示光发射结束电压，并将其输出给存储器33B。
当完成光发射电压计算时，光发射电压计算单元32B输出“0”信号S32B(b)指示计算结束，该指示信号将维持一段预定的时间间隔。在其它时间间隔内，光发射电压计算单元32B输出“1”信号S32B(b)。光发射电压计算单元32B的输出信号S32B(b)连接到异或门34B的输入端。
装置34B实现比较器26的输出信号S26和光发射电压计算单元32B的输出信号S32B(b)间的异或运算，并将结果信号S34B输出给频闪光发射装置17(参看图1)内部的充电电路18作为充电控制信号S16A。
存储器33B存储第一数据表格，它表示红基色控制信号值SR与计算单元32B的输出信号S32B(a)所表示的光发射结束电压之间的预定关系。用计算单元32B的输出信号S32B(a)作为地址信号读取该数据表格。在从存储器33B输出之前，从第一数据表格读取由地址信号所确定的红基色控制信号SR，并将存储器33B的输出信号S33BR作为红基色控制信号SR反馈到照相机10内部的彩色信号处理器。因此，红基色控制信号SR取决于光发射结束电压。
存储器33B存储第二数据表格，它表示兰基色控制信号值SB与计算单元32B的输出信号S32B(a)所表示的光发射结束电压之间的预定关系。用计算单元32B的输出信号S32B(a)作为地址信号读取该数据表格。在从存储器33B输出之前，从第二数据表格读取由地址信号所确定的兰基色控制信号SB，并将存储器33B的输出信号S33BB作为兰基色控制信号SB反馈到照相机10内部的彩色信号处理器。因此，兰基色控制信号SB取决于光发射结束电压。
计算单元32B的输出信号S32B(a)所表示的光发射结束电压与表示红基色控制信号值SR之间的关系、计算单元32B的输出信号S32B(a)所表示的光发射结束电压与表示兰基色控制信号值SB之间的关系是根据图5所示的氙灯21的光发射色温Tc随光发射电压Vc变化的关系预先确定的。
照相机10(参看图1)内部的彩色信号处理器13分别根据红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB调整红基色信号和兰基色信号的放大程度(增益)。因为红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB取决于光发射结束电压，红基色信号和兰基色信号的放大程度(放大增益)根据光发射结束电压进行调整。氙灯21的光发射色温随光发射电压Vc而变化(参看图5)。红基色信号和兰基色信号的增益调整是为了根据氙灯21的色温特性变化实现白平衡调整。
参看图6，光发射电压Vc，即通过电容器19(参看图1)施加于氙灯21的电压，随着光发射时间增加而下降。
按照下述步骤进行实验。氙灯21(参看图1)采用“D-2312”型，电容器19(参看图1)的电容值为50μF，并被充电到相应于光发射电压Vc的260V，于是氙灯21(参看图1)被激励发光。在光发射时间为20微秒的间隔内测量光发射色温的平均值Tc，此外还在光发射时间为4毫秒的间隔内测量光发射色温的平均值Tc。在充电电压(光发射电压Vc以5V间隔从260V变化到300V的过程中重复类似的步骤。画出测量所得到的光发射平均色温Tc曲线，如图5所示，该曲线表明氙灯21的光发射色温随着光发射电压增加而逐渐升高。
第三实施例图7是本发明第三实施例频闪照相机设备2的示意图。除了下面将解释的几点设计不同外，图7所示的频闪照相机设备2和图1所示的设备1类似。
在图7所示的频闪照相机设备2中用控制器42取代控制器16(参看图1)。频闪照相机2包括光发射装置40和光传感器41。例如，采用红外发光二极管作为光发射装置40，采用针状光电二极管作为光传感器41。光发射装置40和光传感器41被连接到控制器42上。
控制器42给光发射装置40输出控制信号S42D。根据控制信号S42D，光发射装置40给目标发射一束红外光，红外光束的一部分到达目标，然后被反射，反射光束的一部分到达光传感器41，光传感器41把入射光束转化成相应电信号S41，并将其输出到控制器42，控制器42根据控制信号S42D和光传感器41的输出信号S41计算频闪照相机设备2和目标之间的距离。
控制器42从照相机10内部的亮度信号处理器12接收数字亮度信号Sx，并从适当的装置(图中未示)接收实现频闪光发射的命令信号SI，从A/D转换器24接收输出信号S24，该信号与电压衰减成比例，代表光发射电压Vc。根据频闪光发射命令信号SI、光传感器41的输出信号S41、电压衰减信号S24和数字亮度信号Sx，控制器42产生充电控制信号S16A、触发控制信号S16B、开关控制信号S16C、红基色控制信号SR、兰基色控制信号SB以及前面提到的控制信号S42D，并分别给充电电路18输出充电控制信号S16A、给触发电路20输出触发控制信号S16B、给开关22输出开关控制信号S16C、给位于照相机10中的彩色信号处理器13输出红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB、给光发射装置40输出控制信号S42D。
如图8所示，控制器42由光发射控制单元44A、距离计算单元47、存储器48A和49A以及信号发生器52构成，其中光发射控制单元44A由信号发生器25、比较器26、与门27、光发射时间计算单元45和异或门46构成。
信号发生器25的输入端从照相机10(参看图7)内部的亮度信号处理器12接收数字亮度信号Sx，而其输出端连接到比较器26的输入端之一，数字电压衰减信号S24连接到比较器26的另一输入端。比较器26的输出端连接到与门27的一个输入端和异或门46的一个输入端，频闪光发射命令信号SI连接到与门27的另一输入端，与门27的输出端连接到频闪光发射装置17(参看图7)内部触发控制装置20的控制端。此外，与门27的输出端连接到光发射时间计算单元45的一个输入端，存储器48A的数据输出端连接到光发射时间计算单元45的另一输入端。光发射时间计算单元45的输出端连接到异或门46的另一输入端和频闪光发射装置17(参看图7)内部开关22的控制端。异或门46的输出端连接到频闪光发射装置17(参看图7)内部充电电路18的输入端。
信号发生器52的输出端连接到光发射装置40(参看图7)和距离计算单元47的输入端之一，距离计算单元47的另一输入端接收光传感器41的输出信号S41。距离计算单元47的输出端连接到存储器48A的地址输入端，存储器48A的数据输出端连接到存储器49A的地址输入端，存储器49A的两个数据输出端连接到照相机10(参看图7)内的彩色信号发生器13上。
根据距离测量的命令信号，信号发生器52产生控制信号S42D，并将其输出给光发射装置40和距离计算单元47。具体地说，当距离测量命令信号由“0”变“1”时，信号发生器52把控制信号S42D变为激活状态。
根据激活状态的控制信号S42D，光发射装置40向目标发出一束红外光脉冲，发射光脉冲部分到达目标并被反射，反射光脉冲的一部分到达光传感器41，光传感器41将入射光脉冲转化为相应电信号S41，并将该信号输出给控制器42内的距离计算单元47。
根据信号发生器52发出的控制信号S42D，距离计算单元47探测光发射装置40发光的瞬时时刻，根据光传感器41的输出信号S41探测光传感器41接收光的瞬时时刻，然后根据探测到的发光瞬时时刻和接收光瞬时时刻计算频闪照相机设备2和目标间的距离，产生代表所计算距离的数字信号S47，并将其输出给存储器48A。
存储器48A存储数据表格，它代表所需的光发射时间和由距离计算单元47的输出信号S47表示的距离之间的预定关系。用距离计算单元47的输出信号S47作为地址信号读取该数据表格。在从存储器48A输出这些数据之前，从该数据表格读取由地址信号所确定的所需的光发射时间，并将存储器48A的输出信号S48A反馈到发射时间计算单元45和存储器49A。
存储器49A存储第一数据表格，它表示红基色控制信号值SR与由存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间之间的预定关系。用存储器48A的输出信号S48A作为地址信号读取该数据表格。在从存储器49A输出这些数据之前，从第一数据表格读取由地址信号所确定的红基色控制信号SR，并将存储器49A的输出信号S49AR作为红基色控制信号SR反馈到照相机10内部的彩色信号处理器13。因此，红基色控制信号SR取决于所需的光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)。
存储器49A存储第二数据表格，它表示兰基色控制信号值SB与由存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间之间的预定关系。用存储器48A的输出信号S48A作为地址信号读取该数据表格。在从存储器49A输出这些数据之前，从第二数据表格读取由地址信号所确定的兰基色控制信号SB，并将存储器49A的输出信号S49AB作为兰基色控制信号SB反馈到照相机10内部的彩色信号处理器13。因此，兰基色控制信号SB取决于所需的光发射时间(氙灯21持续发光的时间间隔)。
根据氙灯21的光发射色温Tc对实际光发射时间的依赖性，预置以存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间和由红基色控制信号值SR之间以及由存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间和由兰基色控制信号值SB之间的关系。
信号发生器25产生数字信号S25，该信号代表随数字亮度信号Sx而变化的参考光发射电压。例如，信号发生器25包含ROM，其中存储有表示参考光发射电压和数字亮度信号Sx所表示的亮度水平之间的预定关系的数据，信号发生器25将参考光发射电压的数字信号S25输出给比较器26。
装置26比较实际光发射电压Vc的数字信号S24和参考光发射电压的数字信号S25，当实际光发射电压Vc大于或者等于参考光发射电压时，比较器将输出“1”信号S26到与门27和异或门46；当实际光发射电压Vc低于参考光发射电压时，比较器将输出“0”信号S26到与门27和异或门46。
当需要拍摄频闪照片时，在一定的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“1”状态，而在其它的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“0”状态。
装置27实现频闪光发射命令信号SI和比较器26输出信号S26之间的与运算，并将结果信号S27分别输出到光发射时间计算单元45和频闪光发射装置17(参看图1)内部的触发装置20作为触发控制信号S16B。
光发射时间计算单元45包括通过与门27的输出信号S27从“0”到“1”的变化实现置位的双稳态触发电路。光发射时间计算单元45测量双稳态触发电路置位的时间间隔，并把测量的时间间隔与存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间进行比较。当测量的时间间隔达到所需的光发射时间时，光发射时间计算单元45将双稳态触发电路复位。双稳态触发电路的输出信号作为光发射时间计算单元45的输出信号S45。当与门27的输出信号S27从“0”到“1”变化时，光发射时间计算单元45的输出信号S45也从“0”变到“1”。在等于所需的光发射时间的时间间隔内，光发射时间计算单元45的输出信号S45连续保持为“1”。当经过所需的光发射时间的间隔后，光发射时间计算单元45的输出信号S45回复到“0”状态。光发射时间计算单元45的输出信号S45作为开关控制信号S16C被反馈到频闪光发射装置17(参看图7)内的开关22。因此，氙灯21保持激励状态的实际时间间隔等于由存储器48A的输出信号S48A表示的所需的光发射时间。而且，光发射时间计算单元45的输出信号S45被反馈到异或门46。
装置46对比较器26的输出信号S26和光发射时间计算单元45的输出信号S45执行“异或”运算，并将其输出信号作为充电控制信号S16A输出给频闪光发射装置17(参看图7)内的充电电路18。
照相机10内部的彩色信号处理器13分别根据红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB调整红基色信号和兰基色信号的放大程度(增益)。因为红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB取决于所需的光发射时间，红基色信号和兰基色信号的放大程度(放大增益)根据光发射时间进行调整。氙灯21的光发射色温随光发射时间而变化(参看图3)。红基色信号和兰基色信号的增益调整是为了根据氙灯21的色温特性变化实现白平衡调整。
第四实施例除了以下所解释的设计不同点外，本发明的第四实施例与图7和8所示的实施例类似。在本发明第四实施例用控制器42B取代了图8中的控制器42。
控制器42B的内部结构如图9所示。控制器42B包含光发射控制单元44B、距离计算单元47、存储器48B和49B以及信号发生器52，其中光发射控制单元44B包含信号发生器25、比较器26、与门27、比较器50和异或门46。
信号发生器25的输入端从照相机10(参看图7)内部的亮度信号处理器12接收数字亮度信号Sx，而其输出端连接到比较器26的输入端之一，数字电压衰减信号S24连接到比较器26的另一输入端。比较器26的输出端连接到与门27的一个输入端和异或门46的一个输入端，频闪光发射命令信号SI连接到与门27的另一输入端，与门27的输出端连接到频闪光发射装置17(参看图7)内部触发控制装置20的控制端。比较器50的一个输入端接收数字电压衰减信号S24，另一输入端连接到存储器48B的数据输出端，比较器50的输出端连接到异或门46的另一输入端和频闪光发射装置17(参看图7)内开关22的控制端。异或门46的输出端连接到频闪光发射17(参看图7)内部充电电路18的输入端。
信号发生器52的输出端连接到光发射装置40(参看图7)和距离计算单元47的输入端之一，距离计算单元47的另一输入端接收光传感器41的输出信号S41。距离计算单元47的输出端连接到存储器48B的地址输入端，存储器48B的数据输出端连接到存储器49B的地址输入端，存储器49B的两个数据输出端连接到照相机10(参看图7)内的彩色信号发生器13上。
根据距离测量的命令信号，信号发生器52产生控制信号S42D，并将其输出给光发射装置40和距离计算单元47。具体地说，当距离测量命令信号由“0”变“1”时，信号发生器52把控制信号S42D变为激活状态。
根据激活状态的控制信号S42D，光发射装置40向目标发出一束红外光脉冲，发射光脉冲部分到达目标并被反射，反射光脉冲的一部分到达光传感器41，光传感器41将入射光脉冲转化为相应电信号S41，并将该信号输出给控制器42B内的距离计算单元47。
根据信号发生器52发出的控制信号S42D，距离计算单元47检测光发射装置40发光的瞬时时刻，根据光传感器41的输出信号S41检测光传感器41接收光的瞬时时刻，然后根据检测到的发光瞬时时刻和接收光瞬时时刻计算频闪照相机设备2和目标间的距离，产生代表所计算距离的数字信号S47，并将其输出给存储器48B。
存储器48B存储数据表格，它代表所需的光发射结束电压和由距离计算单元47的输出信号S47表示的距离之间的预定关系。用距离计算单元47的输出信号S47作为地址信号读取该数据表格。在从存储器48B输出这些数据之前，从该数据表格读取由地址信号所确定的所需的光发射结束电压，并将存储器48B的输出信号S48B反馈到比较器50和存储器49B。
存储器49B存储第一数据表格，它表示红基色控制信号值SR与由存储器48B的输出信号S48B表示的所需的光发射结束电压之间的预定关系。用存储器48B的输出信号S48B作为地址信号读取该数据表格。在从存储器49B输出这些数据之前，从第一数据表格读取由地址信号所确定的红基色控制信号SR，并将存储器49B的输出信号S49BR作为红基色控制信号SR反馈到照相机10内部的彩色信号处理器13。因此，红基色控制信号SR取决于所需的光发射结束电压(光发射结束时施加于氙灯21的所需的光发射结束电压)。
存储器49B存储第二数据表格，它表示兰基色控制信号值SB与由存储器48B的输出信号S48B表示的所需的光发射结束电压之间的预定关系。用存储器48B的输出信号S48B作为地址信号读取该数据表格。在从存储器49B输出这些数据之前，从第二数据表格读取由地址信号所确定的兰基色控制信号SB，并将存储器49B的输出信号S49BB作为兰基色控制信号SB反馈到照相机10内部的彩色信号处理器13。因此，兰基色控制信号SB取决于所需的光发射结束电压(光发射结束时施加于氙灯21的所需的光发射结束电压)。
根据氙灯21的光发射色温Tc对实际光发射电压(实现光发射而施加于氙灯21的实际光发射电压)的依赖性，预置以存储器48B的输出信号S48B表示的所需的光发射结束电压和由红基色控制信号值SR之间以及由存储器48B的输出信号S48B表示的所需的光发射结束电压和由兰基色控制信号值SB之间的关系。
信号发生器25产生数字信号S25，该信号代表随数字亮度信号Sx而变化的参考光发射电压。例如，信号发生器25包含ROM，其中存储有表示参考光发射电压和数字亮度信号Sx所表示的亮度水平之间的预定关系的数据，信号发生器25将参考光发射电压的数字信号S25输出给比较器26。
装置26比较实际光发射电压Vc的数字信号S24和参考光发射电压的数字信号S25，当实际光发射电压Vc大于或者等于参考光发射电压时，比较器将输出“1”信号S26到与门27和异或门46；当实际光发射电压Vc低于参考光发射电压时，比较器将输出“0”信号S26到与门27和异或门46。
当需要拍摄频闪照片时，在一定的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“1”状态，而在其它的时间间隔内，频闪光发射命令信号SI处于逻辑“0”状态。
装置27实现频闪光发射命令信号SI和比较器26输出信号S26之间的与运算，并将结果信号S27作为触发控制信号S16B输出到频闪光发射装置17(参看图1)内部的触发装置20。
比较器50将实际光发射电压Vc的数字信号S24与存储器48B所输出的表示所需的光发射结束电压大信号S48B进行比较。当实际光发射电压Vc高于所需的光发射结束电压时，比较器50输出的信号S50为“1”。当实际光发射电压Vc等于或小于所需的光发射结束电压时，比较器50输出的信号S50为“0”。比较器50将其输出信号S50作为开关控制信号S16C反馈回频闪光发射装置17(参看图7)内的开关22。因此，在实际光发射电压Vc维持高于所需的光发射结束电压的时间间隔内，氙灯21连续被激励发光，当实际光发射电压Vc降至所需的光发射结束电压时，氙灯21停止发光，并且，比较器50的输出信号S50反馈回异或门46。
异或门46对比较器26的输出信号S26和比较器50的输出信号S50执行“异或”运算，并将其输出信号作为充电控制信号S16A输出给频闪光发射装置17(参看图7)内的充电电路18。
照相机10内部的彩色信号处理器13分别根据红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB调整红基色信号和兰基色信号的放大程度(增益)。因为红基色控制信号SR和兰基色控制信号SB取决于所需的光发射结束电压，红基色信号和兰基色信号的放大程度(放大增益)根据光发射结束电压进行调整。氙灯21的光发射色温随实际光发射结束电压而变化。红基色信号和兰基色信号的增益调整是为了根据氙灯21的色温特性变化实现白平衡调整。
权利要求
1.一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；给目标提供照明的光源；在可变光发射时间内连续激励光源的第二装置；根据第二装置所使用的光发射时间校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第三装置。
2.权利要求1所述的频闪照相机设备，进一步包括将目标反射光转换成相应电信号的光探测器；检测光源根据光探测器产生的电信号所发射光量的第四装置；比较被第四装置检测到的光量与预先确定的参考光量的第五装置；及根据第五装置的比较结果改变第二装置所用的光发射时间的第六装置。
3.权利要求1所述的频闪照相机设备，进一步包括检测该设备与目标之间距离的第四装置；根据第四装置检测的距离确定所需的发光时间的第五装置；及根据第五装置所确定的所需的发光时间改变第二装置所用的光发射时间的第六装置。
4.一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；向目标发射光的光源；给光源连续施加变化的光发射电压并在可变光发射时间内由光发射电压连续激励光源的第二装置；检测光发射时间结束时出现的光发射电压的第三装置；及根据第三装置检测到的光发射电压校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第四装置。
5.权利要求4所述的频闪照相机设备，进一步包括将目标反射光转换成相应电信号的光探测器；检测光源根据光探测器产生的电信号所发射光量的第五装置；比较被第五装置检测到的光量与预先确定的参考光量的第六装置；根据第六装置的比较结果改变第二装置所用的光发射时间的第七装置；及根据第六装置的比较结果检测第三装置所用的光发射时间的结束的第八装置。
6.权利要求4所述的频闪照相机设备，其中的第三装置包括检测该设备与目标之间距离的第五装置；根据第五装置检测的距离确定所需的光发射结束电压的第六装置；检测由第二装置施加于光源的光发射电压的第七装置；比较由第七装置检测到的光发射电压和由第六装置所确定的光发射结束电压的第八装置；根据第八装置的比较结果控制光发射时间的结束的第九装置；及把由第六装置确定的所需的光发射结束电压用作为检测到的光发射时间结束时刻光发射电压的第十装置。
7.一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号的第一装置；向目标发射光的光源；给光源连续施加变化的光发射电压并在可变光发射时间内由光发射电压连续激励光源的第二装置；检测该设备与目标之间距离的第三装置；根据第三装置检测的距离确定所需的光发射结束电压的第四装置；检测由第二装置施加于光源的光发射电压的第五装置；比较由第五装置检测到的光发射电压和由第四装置所确定的所需的光发射结束电压的第六装置；根据第六装置的比较结果控制光发射时间的结束的第七装置；及根据第四装置所确定的所需的光发射结束电压校正由第一装置分离的彩色信号来实现白平衡校正的第八装置。
8.一种频闪照相机设备，包括将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器；从图像传感器产生的电信号中分离彩色信号并根据第一控制信号校正被分离后的彩色信号的彩色信号处理电路；一个检测该机设备外部条件的传感器；向目标发射光的光源；根据第二控制信号产生驱动电压并将该产生的驱动电压施加于光源以驱动光源的光源驱动电路；及根据传感器的输出信号产生第一和第二控制信号并分别将第一控制信号输出到彩色信号处理电路，将第二控制信号输出到光源驱动电路的控制电路。
全文摘要
本发明涉及一种含有光源的频闪照相机设备,其目的是根据光源色温特性的变化实现白平衡校正。本发明的频闪照相机设备包含一个将目标的图像转换成相应电信号的图像传感器。从图像传感器产生的电信号中分离出彩色信号,在可变的光发射时间内连续激励光源,根据光源的光发射时间校正上述彩色信号。
文档编号H04N5/235GK1203491SQ9811507
公开日1998年12月30日 申请日期1998年6月24日 优先权日1997年6月25日
发明者石川雄一 申请人:日本胜利株式会社