專利名稱：數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，尤其涉及一種應(yīng)用在采用電荷耦合器件(CCD)進(jìn)行圖像采集的數(shù)字照相機(jī)上的自動曝光電路。
背景技術(shù)：
在數(shù)字照相機(jī)中，當(dāng)給定照度的條件下，根據(jù)快門速度和圖像亮度的變化可以確定曝光時間，從而實現(xiàn)自動曝光。而在固定快門速度的情況下，僅僅根據(jù)圖像亮度的變化就可以確定正確的曝光時間。在一般情況下，可以用圖像所有或部分像素的平均亮度來表示整個圖像的亮度。
一般的曝光時間計算電路均采用固定的曝光時間迭代步長，這就容易造成以下兩種情況如果迭代步長過大，則迭代速度較快，但在到達(dá)曝光控制區(qū)域時不易收斂(有可能迭代步長比亮度控制區(qū)域大)，從而影響迭代精度，難以確定曝光時間；而如果迭代步長過小，又會影響迭代速度，需要較長時間來確定曝光時間。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本實用新型提供了一種改進(jìn)了曝光時間計算電路的數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，在進(jìn)行曝光時間計算的過程中采用自適應(yīng)的可變曝光時間迭代步長，從而在保證運算精度的同時，達(dá)到曝光時間的快速鎖定，而且適合于各種照度情況。
本實用新型的技術(shù)方案是一種數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，包括亮度檢測器和改進(jìn)的曝光時間計算電路。經(jīng)過亮度檢測之后得到的平均亮度送入曝光時間計算電路。所述曝光時間計算電路包括亮度比較器、曝光加法器及其輔助電路、誤差加法器及其輔助電路、迭代步長計算電路。平均亮度與亮度上、下限在亮度比較器進(jìn)行比較，得到表征曝光過度和曝光不足的控制信號。亮度比較器的輸出一方面送入誤差加法器及其輔助電路，計算出平均亮度和亮度上、下限之間的誤差，送入迭代步長計算電路，計算出當(dāng)前的迭代步長；另一方面送入曝光加法器及其輔助電路，在當(dāng)前曝光時間加上或減去一個迭代步長，得到新的曝光時間并輸出。
本實用新型中，曝光時間迭代步長是根據(jù)亮度誤差以及當(dāng)前曝光時間計算得到的。根據(jù)亮度誤差的大小，決定迭代步長占當(dāng)前曝光時間的比例，誤差大則比例大，誤差小則比例小，從而實現(xiàn)自適應(yīng)的可變的迭代步長。這樣，當(dāng)亮度誤差較大的時候迭代步長也較大，提高了迭代速度；而當(dāng)亮度誤差較小的時候迭代步長也較小，提高了迭代精度。將迭代步長和當(dāng)前曝光時間聯(lián)系起來，進(jìn)一步保證了迭代的收斂性。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型既能保證曝光時間的運算精度，又能大大提高曝光時間鎖定的時間，并適合各種不同的照度情況。


圖1是數(shù)字照相機(jī)的曝光時間和圖像亮度之間的關(guān)系圖；圖2是一般數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路的框圖；圖3是一般數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路的曝光時間計算電路的框圖；圖4是本實用新型數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路提供的曝光時間計算電路的框圖；圖5是本實用新型提供的曝光時間迭代步長計算電路的框圖；圖6是本實用新型提供的曝光時間計算電路的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是數(shù)字照相機(jī)的曝光時間和圖像亮度之間的關(guān)系圖。在固定快門速度的情況下，圖像亮度和曝光時間之間保持線性關(guān)系。在某個照度下，正確曝光的圖像亮度控制區(qū)域?qū)?yīng)于一定的曝光控制區(qū)域，而在不同照度下，其曝光控制區(qū)域是不同的。因此，可以預(yù)先設(shè)定亮度控制區(qū)域，當(dāng)平均亮度進(jìn)入亮度控制區(qū)域時，則認(rèn)為曝光時間進(jìn)入了相應(yīng)的曝光控制區(qū)域，從而實現(xiàn)正確曝光。
圖2是一般數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路的框圖，包括亮度檢測器和曝光時間計算電路。圖像亮度信號經(jīng)過亮度檢測，得到平均亮度，送入曝光時間計算電路，計算出更接近曝光控制區(qū)域的曝光時間。微處理器負(fù)責(zé)將新的曝光時間寫入圖像傳感器的時序發(fā)生電路，改變曝光時序，從而實現(xiàn)自動曝光。以上的過程需要迭代多次，最終得到正確的曝光時間。
圖3是一般數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路所采用的曝光時間計算電路。圖像的平均亮度與亮度上、下限進(jìn)行比較，以決定當(dāng)前圖像是曝光過度還是曝光不足。如果平均亮度大于亮度上限，則曝光過度，應(yīng)從當(dāng)前曝光時間減去一個曝光時間迭代步長，作為新的曝光時間輸出；如果平均亮度小于亮度下限，則曝光不足，應(yīng)在當(dāng)前曝光時間加上一個曝光時間迭代步長，作為新的曝光時間輸出。如果平均亮度位于亮度上、下限之間，則曝光正確，停止迭代。
圖4給出了一個本實用新型所述的曝光時間計算電路。
圖4中，曝光時間計算電路包括亮度比較器30和亮度比較器31、曝光加法器35、曝光加法器輔助電路、誤差加法器45、誤差加法器輔助電路和迭代步長計算電路F1。平均亮度與亮度上限在亮度比較器30進(jìn)行比較，等于1代表曝光過度；與亮度下限在亮度比較器31進(jìn)行比較，等于1代表曝光不足。誤差加法器輔助電路包括倒相器40、選擇器41、倒相器42、選擇器43和選擇器44。曝光過度信號控制選擇器41輸出平均亮度或平均亮度的倒相(負(fù)值)，曝光過度信號和曝光不足信號控制選擇器43和44輸出亮度上限或亮度下限的倒相(負(fù)值)，選擇器41和44的輸出在誤差加法器45中進(jìn)行運算，從而得到亮度上限與平均亮度之間或者平均亮度和亮度下限之間的差值，即亮度誤差。亮度誤差和當(dāng)前曝光時間被送入迭代步長計算電路F1，經(jīng)過計算得到當(dāng)前的曝光時間迭代長度，送入曝光加法器35及其輔助電路。曝光加法器輔助電路包括倒相器32、選擇器33和34，在曝光過度信號和曝光不足信號的控制下，輸出迭代步長或其倒相(負(fù)值)到曝光加法器35，與當(dāng)前曝光時間相加，得到新的曝光時間并輸出。
圖5給出了一個本實用新型所述的迭代步長計算電路。
圖5中，迭代步長計算電路包括比較器50、比較器51、比較器52、比較器53、比較器54，選擇器55、選擇器56、選擇器57、選擇器58、選擇器59、移位寄存器60。Δ1～Δ5是一組逐步遞減的值，可將0～255劃分成6個區(qū)間，λ1～λ6是一組逐步遞增的值，代表移位寄存器60的移位長度，與6個區(qū)間一一對應(yīng)。亮度誤差與Δ1～Δ5在比較器50、比較器51、比較器52、比較器53和比較器54中逐一比較，從而決定亮度誤差所在的區(qū)間，并控制選擇器55、選擇器56、選擇器57、選擇器58、選擇器59輸出λ1～λ6其中之一，即亮度誤差對應(yīng)的移位長度。當(dāng)前曝光時間在移位寄存器60中右移該長度后，得到迭代步長。
例如，取Δ1～Δ5分別為128、64、32、16、8，又取λ1～λ6分別為1、2、3、4、5、6，亮度誤差delta采用8比特表示，因此為0～255。則上述電路計算得到的迭代長度lambda與當(dāng)前曝光時間Ec的關(guān)系如下如果delta位于(128，255)之間，則lambda＝(1/2)Ec；如果delta位于(64，127)之間，則lambda＝(1/4)Ec；如果delta位于(32，63)之間，則lambda＝(1/8)Ec；如果delta位于(16，31)之間，則lambda＝(1/16)Ec；如果delta位于(8，15)之間，則lambda＝(1/32)Ec；如果delta位于(0，7)之間，則lambda＝(1/64)Ec。
新的曝光時間求出之后，由微處理器寫入到圖像處理器(CCD)的時序發(fā)生電路。以上過程經(jīng)過若干此迭代以后，就可以鎖定在曝光時間控制區(qū)域，從而實現(xiàn)自動曝光。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，包括亮度檢測器和曝光時間計算電路；經(jīng)過亮度檢測之后得到的平均亮度送入曝光時間計算電路，其特征在于所述曝光時間計算電路包括亮度比較器、曝光加法器及其輔助電路、誤差加法器(45)及其輔助電路、迭代步長計算電路；平均亮度與亮度上、下限在亮度比較器進(jìn)行比較，得到表征曝光過度和曝光不足的控制信號；亮度比較器的輸出一方面送入誤差加法器及其輔助電路，計算出平均亮度和亮度上、下限之間的誤差，送入迭代步長計算電路，計算出當(dāng)前的迭代步長；另一方面送入曝光加法器及其輔助電路，在當(dāng)前曝光時間加上或減去一個迭代步長，得到新的曝光時間并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，其特征是所述的誤差加法器(45)的輔助電路包括倒相器(40)、選擇器(41)、倒相器(42)、選擇器(43)和選擇器(44)；所述的迭代步長計算電路包括比較器、選擇器、移位寄存器(60)；所述的比較器包括比較器(50)、比較器(51)、比較器(52)、比較器(53)、比較器(54)，所述的選擇器包括選擇器(55)、選擇器(56)、選擇器(57)、選擇器(58)、選擇器(59)。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字照相機(jī)自動曝光電路，包括亮度檢測器和改進(jìn)的曝光時間計算電路。經(jīng)過亮度檢測之后得到的平均亮度送入曝光時間計算電路。所述曝光時間計算電路包括亮度比較器、曝光加法器及其輔助電路、誤差加法器及其輔助電路、疊代步長計算電路。平均亮度與亮度上、下限在亮度比較器進(jìn)行比較，得到表征曝光過度和曝光不足的控制信號。亮度比較器的輸出一方面送入誤差加法器及其輔助電路，計算出平均亮度和亮度上、下限之間的誤差，送入疊代步長計算電路，計算出當(dāng)前的疊代步長；另一方面送入曝光加法器及其輔助電路，在當(dāng)前曝光時間加上或減去一個疊代步長，得到新的曝光時間并輸出。本實用新型既能保證曝光時間的運算精度，又能大大提高曝光時間鎖定的時間，并適合各種不同的照度情況。
文檔編號G03B7/08GK2639926SQ0325616
公開日2004年9月8日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者周榮政, 洪志良, 李勇, 繆建鶴 申請人:上海海鷗數(shù)碼影像股份有限公司, 復(fù)旦大學(xué)