專利名稱：具有電取景器的低功耗光學(xué)攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)攝像機(jī)尤其涉及在允許電、磁或光讀取的存儲介質(zhì)上以數(shù)字信號的形式存儲或者記錄圖像的一種光學(xué)攝像機(jī)或者視頻攝像機(jī)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道這樣的攝像機(jī)，例如在美國專利US5541654中就公開了這種類型的光學(xué)攝像機(jī)，它按常規(guī)方式包括由光電管的矩陣形式構(gòu)成的傳感器；電子圖像處理電路；以及起取景器作用的顯示管。
電子圖像處理電路包括緩沖存儲器；模擬一數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器；微處理器，用于讀取并控制從緩沖存儲器生成的信號；照像存儲器；以及數(shù)字一模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器。
在這種類型的攝像機(jī)中，跨接光電管的端子所拾取的電子信號由模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器然后由微處理器進(jìn)行處理，在把它們尋址到用作取景器的顯示管之前，先經(jīng)過數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器的處理，并且如果用戶決定照相時就把它們存入到存儲器中。
這些操作的每個都需要耗功，尤其是對于取景相位。實際上，成幀圖象所需的時間明顯地長于相攝相片本身的時間。換句話說，在預(yù)備階段需要很大部分的功耗。
本發(fā)明的一個目標(biāo)是通過降低預(yù)備階段的功率來克服現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的缺陷。
因此本發(fā)明所涉及的光學(xué)攝像機(jī)包括鏡頭組件；含有光電管的傳感器，每個光電管定義一個像素并且是按第一矩陣結(jié)構(gòu)的方式來排列的；模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；微處理器；存儲器；電光顯示管，具有呈第二矩陣結(jié)構(gòu)排列的點的矩陣；其中傳感器的所述第一矩陣結(jié)構(gòu)包括多個行和列，這些行和列的數(shù)量是第二矩陣結(jié)構(gòu)的行的數(shù)量以及列的數(shù)量的倍數(shù)，所述光電管排列成塊，每塊具有等于所述倍數(shù)的數(shù)量的行和列；其中由所述鐿頭組件聚焦得到的光束激活傳感器的光電管并且每個光電管生成電信號，該信號是所拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)；其中所述轉(zhuǎn)換器把從所述光電管產(chǎn)生的模塊電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；其中所述微處理器處理從所述轉(zhuǎn)換器生成的信號并把它們輸入存儲器；其特征在于還包括電連接電路，用于連接所述傳感器與顯示管，把該電連接電路設(shè)置成放大從每個所述塊的至少一個光電管所產(chǎn)生的模擬信號，從而能夠以模擬形式把它們送給所述顯示管的每個點。
依據(jù)這種設(shè)置，通過給第一矩陣結(jié)構(gòu)一種與第二矩陣結(jié)構(gòu)的構(gòu)形有關(guān)的特殊的構(gòu)形，這樣就能進(jìn)一步地降低功耗。
依據(jù)第一實施例，把電連接電路設(shè)置成合并從每個所述塊的所有光電管產(chǎn)生的信號。
依據(jù)第二實施例，把電連接電路設(shè)置成合并從每個所述塊的僅僅一部分光電管產(chǎn)生的信號，這個部分能夠簡化成單獨管。
本發(fā)明的另一特征是盡可能快地在取景器裝置上提供一種數(shù)據(jù)的顯示。為了這個目的，連接電路至少包括一個放大器電路，該放大器電路至少有用于放大從所述塊產(chǎn)生的信號的一個放大器。
本發(fā)明的另一個特征是提供用于取景器裝置的一種控制電路，該電路盡可能地簡單并經(jīng)濟(jì)。為了這個目的，連接電路放大器電路包括多個放大器，放大器的個數(shù)是列的數(shù)量的約數(shù)并且連接電路還包括多路復(fù)用電路，每個具有多個列解碼電路，列解碼電路的個數(shù)等于列的個數(shù)與放大器的個數(shù)的比(m)，以確保所述顯示管的列的多路復(fù)用控制。
放大電路可以還是非線性的，從而使顯示裝置的光響應(yīng)適應(yīng)于傳感器的光響應(yīng)。
通過閱讀對下面的非限制性實施例的描述，將會更清楚地理解本發(fā)明，并且其中

圖1顯示依照現(xiàn)有技術(shù)的照光學(xué)攝像機(jī)的一種方框圖；圖2是依照本發(fā)明的攝像機(jī)的一種方框圖；以及圖3和4顯示圖2中所示的攝像機(jī)的一部分的兩種形式。
如圖1所示，通常以數(shù)字形式記錄或者存儲數(shù)據(jù)的攝像機(jī)包括鏡頭組件1；傳感器2，它是由光電管21的矩陣20形成的；電子數(shù)據(jù)處理電路3以及取景器4，取景器4是由液晶電光顯示管40形成的。取景器4也是矩陣結(jié)構(gòu)，在所述的矩陣的每行和每列的交叉點處具有顯示點41。
鏡頭組件1在傳感器2上聚焦從將要成象的目標(biāo)處發(fā)出的光的光束5。
電子處理電路3包括模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器31；緩沖存儲器32；微處理器33；數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器34；針對管40的控制電路35；以及用于選出的數(shù)據(jù)的存儲器36。
攝像機(jī)還包括控制裝置6，由于該控制裝置并不構(gòu)成發(fā)明的部分，因此將不做詳細(xì)地描述。
當(dāng)操作者希望成象時，他利用控制裝置6的切換部分打開他的攝像機(jī)，由鏡頭組件1聚焦的光束5激活傳感器2的光電管21。
當(dāng)從每個光電管產(chǎn)生的模擬信號由轉(zhuǎn)換器31(A/D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后，該數(shù)字信號進(jìn)入緩沖存儲器32。這些信號隨后被微處理器33處理。在這種操作期間，為了隨后的使用，在把數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲器36之前，微處理器33壓縮這些數(shù)據(jù)以便減少所需的存儲器的容量。位于緩沖存儲器32中的數(shù)據(jù)通過微處理器33寫入數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器34。借助于控制電路35，數(shù)字一模擬電轉(zhuǎn)換器34把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成適于控制數(shù)字取景器4的顯示管的一種強(qiáng)度的模擬信號。
經(jīng)微處理器33處理之后，就能夠發(fā)現(xiàn)在存儲器36中預(yù)先存儲的圖像，以便在顯示管40上顯示它們。
在允許對將要拍攝的圖像進(jìn)行成幀的取景操作過程中，由于從光電管21產(chǎn)生的信號是模擬型的因此不使用緩沖存儲器32。模擬一數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器31把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號經(jīng)微處理器33進(jìn)行數(shù)字處理之后，由數(shù)字一模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器34轉(zhuǎn)換成模擬信號以在取景器4上顯示圖像。在這種取景操作期間，必須把由傳感器2拍攝的圖像快速地傳給取景器，這樣允許使用者得到精確作出的景象，既使將要拍攝的圖像正在活動。為了這樣做，必須以低于0.5HZ的頻率往復(fù)圖像。這就需要A/D、微處理器和D/A具有高的操作頻率，它導(dǎo)致了幾百mA的電流負(fù)荷以及因此非常高的功率消耗。這樣對于為這樣的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)提供電能的電池或者蓄電池的壽命方面來說，這種取景器類型就存在某種缺陷。
使用傳感器2就帶來了完全令人滿意的效果，該傳感器2是由分布在480行及640列的矩陣結(jié)構(gòu)中的光電管21構(gòu)成的，即有307200個點。
為了得到用來顯示色彩的有效數(shù)據(jù)，處理器不得不為每點處理三種信號，它們分別對應(yīng)紅、綠、蘭。換句話說，要在取景器上顯示一個圖像就需要對921600個模擬數(shù)據(jù)項進(jìn)行處理。盡管已經(jīng)改善了電子電路，但是處理如此大數(shù)量的數(shù)據(jù)仍然包括了足夠的功率消耗以相當(dāng)長的處理時間。第一種經(jīng)濟(jì)的方式是通過以黑和白方式來顯示圖像就能夠達(dá)到的，這樣可以減少1/3的處理的數(shù)據(jù)的數(shù)量。
依照本發(fā)明在圖2中示意性地顯示出的攝像機(jī)，除了降低用于控制顯示管所需的時間外，還能夠進(jìn)一步地降低這樣的功率消耗。它包括圖1的攝像機(jī)的所有部分，這些部分使用相同的參數(shù)。電子電路3包括連接電路37，假設(shè)在傳感器2與管40之間是一種直接連接，即，數(shù)據(jù)不進(jìn)行數(shù)字化處理。只有當(dāng)操作者決定存儲一幅畫面時才發(fā)生數(shù)字化處理。
這時，在微處理器33處理及壓縮由傳感器2獲得的數(shù)據(jù)之前，把該數(shù)據(jù)存儲在存儲器32中。之后如前所述，把該數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲器36。
傳感器2的矩陣，例如，包括如前所指出的480行和640列。
另外，取景器4是由具有120行及160列的一種重合液晶顯示管40構(gòu)成的，即有19200個顯示點或者顯示像素。對于給定尺寸的取景器來說，這樣的分辨通常是足夠的。
對于這種類型的系統(tǒng)，顯示管40的每個像素4 對應(yīng)于4行和4縱列的光電管21的塊22，因此塊22包括16個光電管21。如此前所述，連接電路37連接傳感器2和顯示管40。
在圖3和圖4中更詳細(xì)地顯示依照下面詳述的兩種不同的實施例的連接電路37。
圖3的實施例示意性并更具體地表示傳感器2、顯示管40和電路37。如此地設(shè)計后者以便能夠盡可能快速地反應(yīng)。
電路37包括行解碼電路371、尋址電路372、重新組合電路373以及放大器電路374。
在從傳感器2產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，行解碼電路371讓顯示管40依次地并同步地受到控制。因此在它的輸入端INC接收來自微處理器33(未顯示)的增量信號。在每個信號處，解碼電路371一行接一行地掃描，因此對取景器4的顯示管40的120行進(jìn)行掃描并且尋址消息至尋址電路372，它控制傳感器2的讀取操作。
尋址電路372尋址讀取信號至傳感器2。從行解碼電路371接收到的每個行信號，同時地控制4個連續(xù)行，對應(yīng)于與顯示管40所具有的列相同數(shù)量的塊22。
重新組合電路373收集與傳感器2的每塊22的四個列相關(guān)的數(shù)據(jù)。這種功能可以由寄生電容來保證實現(xiàn)，諸如那些例如在U.S.專利US5541654中所述的寄生電容。
每個這些寄生電容具有與一個塊22的光電管所產(chǎn)生的電荷的總數(shù)相應(yīng)的電荷。這些電荷送給放大器電路374。
另一種方式，也可以限制針對從每塊22的管21的一個部分產(chǎn)生的信號的數(shù)據(jù)。這樣就簡化了尋址電路372和重新組合電路373。不過顯示質(zhì)量也就降低了。
如果需要，可以考慮從塊的單個管產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。在這種情況下，行尋址電路372只尋址針對每四行中一行的控制信號，而重新組合電路373只考慮從每四列中一列中產(chǎn)生的信號。
放大器電路374包括與顯示管40所具有的列相同數(shù)量的放大器。每個這些放大器放大相應(yīng)于一個塊22的信號并把它們送至顯示管40的相應(yīng)的列。根據(jù)從重新組合電路373產(chǎn)生的控制信號，同步地把這些信號送至顯示管40的一行和傳感器2的一行。
把連接電路37設(shè)計成實現(xiàn)與由傳感器2的管塊22所定義的行相平行并依次地對顯示管40的行進(jìn)行尋址。當(dāng)尋址到行或者行的塊時，傳感器2產(chǎn)生與它在一行中所計數(shù)的塊22的數(shù)量同樣多的模擬信號。經(jīng)過放大器電路374的放大器，這些信號被每個尋址顯示管40的一個列。因此，送至顯示管40的每列的信號具有對應(yīng)于將要顯示的數(shù)據(jù)的電壓。
在圖4所示的實施例中，連接電路37使元件的數(shù)量降低，例發(fā)中降低了三極管的數(shù)量。通過實現(xiàn)列的多路尋址就可以使之成為可能。類似于圖3的電路，它包括解碼電路371、行尋址電路372、列重新組合電路373以及放大器電路374。
列多路復(fù)用率m等于顯示管的列的數(shù)量的約數(shù)。在犧牲掃描頻率的情況下，這種措施降低了放大器的數(shù)量以及因而連接電路37的表面積。
為了進(jìn)行多路復(fù)用，電路37還包括分別標(biāo)有參數(shù)375和376的第一和第二多路復(fù)用器，每個具有n個列解碼器。m.n的乘積等于顯示管40的列的數(shù)量。在圖4的例子中，m等于4而n等于40。
電路375和376的每個列解碼器是由保證列掃描的增量行INC與微處理器33相連的(未示出)。該增量頻率大于提供給行解碼電路的頻率的幾倍。
更確切地說，如下所述保證了對顯示管40的控制。
行解碼器371從微處理器33接收遞增信號，該信號定義顯示管40的120行的連續(xù)激活在給定的時刻tj，解碼器371激活行j(1≤j≤120)。在時刻tj+1，解碼器激活行j+1。在時刻tj與tj+1之間的間隔，行j被激活并且n個列解碼器的每一個接收連續(xù)的遞增信號，該信號確保由每個解碼器控制對m個列進(jìn)行掃描。
同樣，放大器的數(shù)量可以減少與多路復(fù)用率m相應(yīng)的系數(shù)。用相同的多路復(fù)用系數(shù)也可以改善完成對顯示管掃描所需的時間。換句話說，是否使用多路復(fù)用的列控制是由一種折衷的方法來決定的，即一方面要考慮取景器的顯示質(zhì)量而另一方面要考慮電子電路的有效表面。
我們記得在兩個圖3和4中，按照一種常規(guī)的方式，CLR信號使數(shù)據(jù)傳輸處理過程恢復(fù)或者中斷。
如前面所述，取景器4的顯示管40包括比傳感器2的行更少的行。依照本發(fā)明還可以制出設(shè)置有顯示管的一種裝置，該顯示管具有與傳感器2的行和列的數(shù)量相同的行和列。在這種情況下，就不再需要行尋址電路372和列重新組合電路373。
在所述的結(jié)論中，應(yīng)該注意到在整個取景相位期間，限制微處理器33以尋址遞增信號。另外，在這種相位期間，不使用模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器31和數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器33，以及存儲器32和36。這樣就足夠節(jié)省電子功率并因此大大地改善這種攝像機(jī)的自動化程度。
權(quán)利要求
1．光學(xué)攝像機(jī)包括鏡頭組件(1)，傳感器(2)，包括光電管(21)，每個光電管定義一個像素并且是按第一矩陣結(jié)構(gòu)來排列的；模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)；微處理器(33)；存儲器(32)；電光顯示管(40)，具有按第二矩陣結(jié)構(gòu)排列的點的矩陣；其中傳感器(2)的所述笫一矩陣結(jié)構(gòu)包括多個行和多個列，這些行和列的數(shù)量是第二矩陣結(jié)構(gòu)的行和列的數(shù)量的倍數(shù)，所述光電管(21)是按塊(22)來排列的，每個塊(22)具有等于所述倍數(shù)的數(shù)量的行和列；其中傳感器(2)的光電管(21)是由所述鏡頭組件(1)所聚焦的一束光束(5)來激活的，并且每個光電管(21)產(chǎn)生一個電信號，它是拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)；其中所述微處理器(33)處理從所述轉(zhuǎn)換器(31)產(chǎn)生的信號并把它們送至存儲器(32)；其特征在于該攝像機(jī)還包括用于連接所述傳感器(2)與顯示管(40)的電連接電路(37)，把該電連接電路(37)設(shè)置成用來放大從每個所述塊(22)的至少一個光電管(21)產(chǎn)生的模擬信號，從而能夠按模擬形式把它提供至所述顯示管(40)的每個點(41)。
2．依照權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于合并從每個所述塊(22)的所有光電管(21)中產(chǎn)生的信號。
3．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于合并從每個所述塊(22)的僅僅一部分光電管(21)中產(chǎn)生的信號。
4．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于把所述連接電路(37)設(shè)置成用于處理從每個所述塊(22)的僅僅一部分的光電管(21)中產(chǎn)生的信號。
5．依據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述連接電路(37)至少包括一個放大電路(374)，該放大電路(374)至少包括用于放大從所述塊(22)產(chǎn)生的信號的一個放大器。
6．依據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)包括與所述第二矩陣結(jié)構(gòu)所包含的列的數(shù)量一樣多的數(shù)量的放大器。
7．依據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)包括多個放大器，該放大器的個數(shù)是列的數(shù)量的約數(shù)；以及還在于連接電路(37)還包括多路復(fù)用電路(375,376)，每個具有列解碼電路，該列解碼電路的個數(shù)等于列的數(shù)量與放大器數(shù)量之間的比率(m)，以確保對所述顯示管(40)的列的多路復(fù)用控制。
8．依照權(quán)利要求5、6或7的光學(xué)攝像機(jī)，其特征在于所述放大器電路(374)是非線性的，并使顯示管(40)的光響應(yīng)適應(yīng)于傳感器(21)的光響應(yīng)。
全文摘要
光學(xué)攝像機(jī)包括:鏡頭組件;傳感器(2),它是根據(jù)光電管的第一矩陣結(jié)構(gòu)來排列的;模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31);微處理器(33);存儲器(32);以及光電顯示管(40),它是根據(jù)第二矩陣結(jié)構(gòu)來排列的。每個光電管產(chǎn)生電信號,它是拾取的光的強(qiáng)度的函數(shù)。轉(zhuǎn)換器(31)把模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,微處理器(33)處理從轉(zhuǎn)換器(31)產(chǎn)生的信號并把它們存入它的存儲器(32)中。這種攝像機(jī)的特征在于:它還包括用于連接傳感器(2)與顯示管(40)的電連接電路(37),把該電連接電路(37)設(shè)置成用來放大從傳感器(2)產(chǎn)生的模擬信號,從而能夠按模擬形式把它提供至顯示管(40)。
文檔編號H04N3/15GK1232344SQ99100890
公開日1999年10月20日 申請日期1999年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月3日
發(fā)明者J·格魯普, R·丁格爾, F·維格特 申請人:阿蘇拉布股份有限公司