专利名称：带旋转光学编码器的照相机的制作方法
技术领域：
本发明与摄影及摄影设备和方法有关，更具体地说，是与带旋转光学编码器的照相机有关。
背景技术：
用光学方法记录在照相胶卷上的编码很早就已用来控制印相和其它一些功能。美国专利5,740,479描述了一种光学编码并指出，人们已懂得利用从照相物体的反照光或者直接从照相机光源来的光提供照明，以记录光学编码。此专利还指出，利用环境光来写编码有一个缺陷，即被记录的信息在某些照明条件下可能很难区分。
人们懂得在一次性相机装配之前就把编码予先记录到胶片上。人们还知道根据相机取景时的条件对选定的几个图象片格记录编码。美国专利6,332,059将这两种做法结合起来。在装配之前把一个第一编码预先记录在胶片上，并根据选择开关的位置将一个第二编码加到选定的几个图象片格上去。加到胶片上所有图象的编码可以被记录成加到所有片格上，而不是被重复地加。美国专利5,761,558公开了额外信息以可视条形代码记录在胶片的外面。
编码可以放在各种位置。美国专利6,332,059公开了将光学编码放在邻近胶片片格的边缘处。美国专利5,587,752公开了把光学编码置于横向靠近一个图象处，或者是在一个相应的胶片片格内，或者是在它们邻近。1992年11月17日出版的日本专利出版物JP 4-328537发布了一种带一对滑动取景器障板的一次性相机，所述障板与一对编码信号板协调运动，用于伪全景和伪远景的最后图象格式。当一个相关的取景器障板处在取景器内的适当位置时，该编码信号板遮住曝光孔的一部分。编码信号板之一的示例有一个槽。另一个有两个槽。(通过槽可看到图象物体。)最后的图象显露出编码信号板产生的图案。
大家都知道在胶卷上使用光学编码来提供对照片处理的说明。JP54-26721公布了一种带旋转盘的相机。所述具有三种不同的图案处在围绕一条中心轴的不同位置。所述图案为一个孔，两个孔，和三个孔。其按特定编码旋转，而从光源来的光照过它以将编码曝光在胶卷上。该专利还提出采用一个取景器编码器来显示伪变焦的效果。
发明内容
因此希望能有一种对相机内的胶卷进行编码的方法，它既简单又能提供比较大量的编码。
本发明由权利要求书界定。本发明从广义上是提供一台用照相胶卷的照相机，它有一个机身，机身上围绕曝光孔有一个曝光底座。由机身界定编码器的光路。机身内与编码器光路对准着安装了一个编码器。编码器有一条旋转轴线。编码器有一个标记占据着编码器光路的一部分。此标记有一对子单元。此子单元相对于旋转轴线是相反的。有一个驱动器与编码器相连。驱动器有选择性地使编码器围绕旋转轴线在一个主要位置和一些次要位置之间旋转。子单元在所有位置上都处于编码器光路内。
本发明的有益效果是提供了改进的相机和方法，此相机内的编码器既简单又能提供比较大量的编码。
通过下面结合附图对本发明一个实施例的描述，将会对本发明的上述及其它特征和目的以及实现这些目的的方法，以及对本发明本身，有一个更好的了解，附图中图1是相机一种实施例的后透视图。
图2是图1编码器的展开透视图。
图3a是大体沿图1中3-3线剖开的图1相机的纵剖面图为清楚起见，未画出前盖。
图3b是一种改进的相机的与图3a相同的视图。
图4是大体沿图1中4-4线剖开的图1相机的横剖面图。
图5是大体沿图1中5-5线剖开的图1相机的横剖面图。
图6a是图1相机的编码器单元透视图。
图6b是图1相机的编码器的后视图。
图7是图6编码器单元的轴向视图，表示编码器单元的编码器处在第一旋转位置。
图8-10是与图7相同的视图，但编码器处在三个其它的轴向位置。
图11是图4编码器单元在相机曝光底座从上面适当位置的半示意性视图。有一段胶卷(在图8中用实线表示)处在曝光底坐的适当位置曝光底坐的位置用虚线表示。另一可选位置和尺寸的编码器用虚线表示。
图12是半示意图表示图11的胶卷及与胶片片格邻近的障板图案。障板图案被分成象素以显示如何用扫描仪读出障板图案。
图13-16是图12的局部放大视图，表示与编码器不同位置相应的障板图案。
图17是照片处理单元一种实施例的半示意性透视图。
图18a是另一个相机实施例的编码器单元和相应的相机结构的半示意性视图。
图18b是用图18a的相机曝出的一段胶卷的半示意性视图。
图19是另一个相机实施例的局部分解透视图。传动机构和连接轴的位置以虚线表示。
图20是图19相机的前透视图。
图21-23是图19相机的取景器障板前视图，障板处在与三个不同的编码器位置相应的方位。还画出了传动机构的一个齿轮，一对挡块，和(用虚线表示的)取景器透镜单元的位置。
图24a-24o是不同的编码图案的例子。
具体实施例方式
相机10有一个机身12，机身支托着一个拍摄单元14，将光线图象拍摄在照相胶卷16上。机身12有一个前盖18和一个后盖20，一个夹在盖18，20之间的相机框架22，和一个胶片门21。大部分相机零件都装在相机框架22上，或者夹在相机框架22和盖18，20之间。
拍摄单元14有一个取景透镜24，由它确定一条光轴19并使光通过孔25和遮光板26进入曝光底坐28。取景透镜24包含一个或几个透镜元件30。拍摄单元14包括一个快门组件32，后者有一个快门34，它在打开的一瞬间摄取一幅图象。取景器36装在机身12内，并与取景透镜24对准以大体上显示同样的景象。取景器36有一个通道38，它是相机框架22和前后取景器透镜40，42的一部分。
曝光底坐28为矩形且支托着胶卷16的一个片格44和一个间隔46(即相邻胶片片格44间的端胶片段)。曝光底坐28有一个边缘48围绕着矩形曝光孔50。
胶片单元52的胶卷16支托在曝光底坐28内。胶卷16按一个片格接一个片格地通过曝光底坐28来进行每个图像的拍摄。相机10可以是多次使用或一次性使用的。在所示的一次性使用相机10中，胶卷16在组装相机10的过程中预先从胶片盒54卷出成为一个胶片卷56。胶卷16由胶片传送器58进给，胶片传送器包括一个送片器60(如指旋轮)，由使用者操作。胶片传送器58配有一个旋转平衡轮62，上面有记号(未示)说明胶卷16的使用情况。快门34由胶卷传送器58加载。用户按下快门释放器64就使快门打开让图象曝光。
所谓“一次性使用相机”和类似的说法在这儿是指这样的相机，它是预先装好胶卷后提供给消费者的，除非对相机进行额外的拆卸，或更换零件，或使用特种工具等，消费者不可能重新装胶片。
相机10包含一个编码器单元66，它有一个编码器68和一个编码器驱动器70。编码器68位于在曝光底坐28处穿过相机框架22延伸的一条通道72内。通道72使光线沿着全部或部分编码器光路74从光源传至曝光底坐28外的胶片。编码器68将通道72分成两个透光率不同的区域。当光沿着编码器光路74传送时，这两个区域透光率的差别将在胶卷16上产生一个编码图案76。编码器68可以在通道72内围绕转轴78旋转以改变编码图案76。
编码器可以有一个内接边缘插在通道的一个或几个位置。因而，在通道的一个区域光线被编码器所遮挡，而在另一个区域光线通过编码器。这种做法有一个缺点，即透光率较大的区域的尺寸(可能还有形状)将与两部分(其中一部分相对另一部分旋转)的尺寸和形状都有关。
最好是两个不同透光率区域之间的边界82仅由编码器68界定。在这种情况下，编码器68具有一个标记84和一个场区86，二者的透光率不相同。标记84插在场区86之内。光线不能通过编码器68的边缘80。在所示的实施例中，相机框架22有一个管状壁88，其后段90(见图5)的直径比前段92大一些。编码器68的外形为盘状，且靠着前段92的凸肩而座落在后段90内。编码器68被一个空心塞子94固定到位，后者从编码器68的后面被压配或用其它方式固定在后段90内。通道72包括管状壁88和塞子94。
在图3a所示的相机中，光源是一盏灯96，且通道72从灯96一直伸到曝光底坐28。通道72在灯96的那端是用一个围绕灯96的密封垫不透光地固定或用其它挡光方式固定的。一种方便的灯96是发光二极管(LED)。每一次曝光LED或其它的灯96就被点亮。本专业技术人员对提供这个功能的电路都非常熟悉。在简单的情况下，LED或其它的灯96可以是相机10的闪光单元98的一部分，此闪光单元98和灯96被每一次曝光所点燃。还可以进一步简化，即可用从闪光单元98的频闪管100传导光的光导管(未示)来代替灯96。
一种与闪光灯98无关的灯96的电路，可以按象用于闪光灯那样的同步接触器来工作。本专业技术人员对这种同步接触器都很熟悉。灯96的发光时间对每次曝光可以相同并由一个定时电路确定，或者是作为相机的微处理器或其它计算装置的时钟函数。
在图3b所示的另一种实施例中，采用景物发光来代替灯96，而且编码器光路74处在遮光板26之内。在此情况下，光源是在拍摄时进入取景透镜24的光的一部分。编码器68可以自由地定位，或者安置在一个短通道72内，后者从曝光底坐28经过遮光板26伸至透过取景透镜24的光锥。通道72和编码器的其它方面与前面讲过的一样。可以对这种相机进行改变，把通道伸至相机机身的外面并加上一个专用快门(未示)。
编码器68与曝光底坐28对齐且处于曝光底坐28和取景透镜24之间或是曝光底坐28和后盖20之间。在后一种情况下，光线必须由灯，光管，或其它光源提供。目前较倾向于采用前者，因为胶卷16两面的透光性是不同的，而且一般市售的摄影胶片在背面有一个桔红色的防晕层。
由于编码器68和由曝光底坐28限定的胶片平面对得比较准，因此胶卷16和编码器68是几乎平行的。或者也可以让编码器68稍许偏离一点。在一些特定的实施例中，编码器68是在一个或两个正交方向与处于曝光底坐28内的胶卷16平行的。前一种场合下胶卷16在一个方向上是弯曲的，以便与一个简单的单元件取景透镜24的形状相适应。在后一种场合下，胶卷16在曝光底坐28内保持平整且编码器68处在一个平行平面内。
当使用者拍摄一幅图象时，沿通道72传播的光线将与一幅相应的胶片片格44相关的编码图案76曝光在胶卷16上。(除非特别说明，在这里讨论的实施例中的相机内，单个编码图案76是对每一幅胶片片格曝光的)让特定的编码图案76紧靠着相应的胶片片格44而不是错开一或两个胶片片格将会比较方便，因为这样可以把胶卷切成较短的长度而不致将胶片片格与相应的编码图案分开。
编码图案76可以和一幅相应的胶片片格44重迭，但这会使图象的质量降低。最好让编码图案76处在胶卷16的边缘79上，或者处于各胶片片格44的间隔46内。这从图11看得最清楚，该图表示编码器68是这样安置的，以使得编码图案76处在胶卷16的下边缘79上。虚线园圈102表示编码器68处在胶片片格44间隔内的另一种位置。如图中虚线园圈所示，这种编码器68小一些，但其它方面与图11所示的其它编码器68相似。
编码器68可以旋转以提供一组编码图案76，它们相对于编码器68的转轴78的旋转位置各不相同。在照片处理过程中将胶卷显影后即可检查到不同的编码图案76。每个编码图案76可与一个不同的选择项目相关，例如照片或其它最终图象的数目和类型，数字图象的修改，等等。如愿意用户可在一个特定的编码器68的那组现有的编码图案内改变不同片格之间的编码图案76。与一个特定胶片片格44相关的编码图案76可以表示对于该特定胶片片格的处理选择，也可以表示对一组胶片片格或者整个胶片的选择。在后一种情况下，只有当选择改变时才把一个编码图案76曝光在胶卷上，或者每卷胶片只曝光一次。在不同相机10中的编码器68也可以各不相同。这种差别可用来传递一些信息，例如相机的类型，或者多组处理选择中哪一组将提供给照片的处理等。
标记84有一对子单元104分布在编码器68转轴78的相对两侧。如果按所示的实施例使子单元104沿直径方向处于转轴78的两边，则子单元104的相对距离将是最大。增加子单元104的相对距离使得能被一个给定扫描器区分的编码器68的角向位置数增多。
标记84相对于编码器68的转轴78是非旋转对称的，同时编码图案76保持不对称。换句话说，两个子单元104具有不同的结构和/或颜色。这样可以在编码图案76内区分每个子单元104的相对位置。因此可以将处在分开180°的编码器68的位置彼此区分开来。实际上，采用不同结构的子单元104使得图案的总尺寸加倍。
可以在很宽的范围内选择各种子单元104的结构，其限制是在照片处理过程中进行扫描时将使编码器图象象素化。由于象素化而失去的子单元104间的差别将是无用的。
让两个子单元104具有不同的颜色或不同的几何结构或者两者兼而有之，可以使它们之间产生差别。图6a-6b为具有两种颜色的标记84的编码器68的简单例子。编码器68有一个不透明的底部106和一个腔体108，后者象一个圆柱形，但在一边被一个不对称放置的突起挖掉一块。滤色器部110有两个不同颜色的区域(在图6b中以虚线包围的剖面线表示)。滤色器部分110形状象腔体108，并用胶或压配等方法固定在腔体108内。标记84的每一个子单元104由底部106和滤色器110下部区域内的一个孔构成。
在特定的实施例中，标记84具有一些相互隔开的子单元104，且围绕着每个子单元104的是区域86。在这个和其它一些实施例中，区域86可以是一个反衬滤色器，但最好这个区域能把光线挡掉。这样能在胶卷16上产生一个编码器象，其中每个由标记84产生的亮区被挡光区域86产生的暗区所包围。这有助于提高衬度，尤其是当采用环境光来为编码器68提供照明时。
在本发明的特定实施例中，两个子单元104中的一个在将要用于预期的照片处理中的扫描器126的象素单位(在图12-16中用格子124表示)方面比另一个要小。最小时，两个子单元104的较小者比将要用于预期照片处理中的扫描器象素之间的间隙大一些，但小到足以装在单个象素上，而较大的子单元104则大到不能装到少于两个象素上。
由于子单元104的尺寸较大，可以采用一个或者两个子单元104特定的几何形状来区分这两个子单元104。例如，图24a-24o为一些具有不同形状和颜色的子单元104的编码器86。不同的横剖面线图案表示不同颜色的区域。黑色区域表示白光曝光。
用户可以选择编码器68在两个或多个不同的预定位置之间运动。在一种预期照片处理单元128中，在各个位置产生的编码图案76与特定的数字变化有关。可以有大量的不同位置。其限制在于用户检测旋钮114或其它用户控制器位置的能力，以及扫描器系统检测与旋钮位置相应的角度的能力。前一种限制很容易通过采用齿轮等从机械上逐渐增加各位置之间的距离而解决。也可以采用电子控制器来提供比用手动容易得到的更多的编码器位置。在任何一种情况下，都很容易提供八个甚至更多的位置。利用现有的照片处理扫描器，在扫描时很容易检测到72个甚至更多的位置。
利用编码器驱动器70可使编码器68在各位置间旋转。驱动器70可以手动。在各图所示的实施例中，编码器68是由传动机构112旋转的。传动机构112的元件112a是磨擦轮或齿轮。元件112a中的一个具有一条轴114与外旋钮114相连，后者由操作者转动。轴114穿过相机框架22和垫圈118中的小孔，然后通过后盖20到旋钮114。在这种情况下，编码器68和传动机构112处于曝光底坐28和前盖18之间。编码器68和传动机构元件112a被相机框架22的一个支撑结构所夹持。旋钮114有一个指针116用来指示所选位置。刻度117可刻在相机机身12上，用以指示与特定位置相关的数字效果。在所示的实施例中，旋钮114和传动机构112的元件112a互相重叠以挡住光。也可以采用其它的方式来遮光。
参看图18a，编码器驱动器70可由电动机120驱动。使用者可通过一个开关或通过相机10内的可编程计算机122经与电动机120相连的用户控制器来操作编码器驱动器70。电驱动编码器68的定位可以按与变焦透镜定位相同的方法来进行。例如，可以利用步进马达，或者采用反馈方法来指明已经达到了特定的位置。与旋转编码器相连的磨擦盘或齿轮可以有一个代码板(未示)或类似的东西来提供这种反馈。
电动编码器驱动器70可通过相机10的控制系统122与一个电动胶卷传送器58协调一致，使得多次编码的信号能被记录在胶卷16的边缘79内。本专业技术人员对用于相机操作的基于可编程微处理器的控制系统都很熟悉。通过协调胶卷传送器58和灯96的照明，可把一连串的编码图案76在每个相机框架44处曝光。例如在图18a和18b中，编码器驱动器70使编码器68在八个不同的旋转位置之间运动，以提供8个与八进制数0-7相应的编码图案76。这些数字与指南针的位置相对应，从北-0开始，东北-1，东-2，并一直继续此系列剩下的数字。图18b所示为一组在单个胶片片格44旁边的编码图案76，表示八进制数15736。这五个数字可以代表拍照的日期。
由编码图案76提供的不同代码可用来提供照片处理时所作的调整。例如，可根据这些调整把印相张数改为选定的张数。一种编码图案可令图象变成黑白色或深褐色。也可以令印相的格式改变。例如，可以把一张照片从普通格式变成伪全景式或伪变焦式。在这种情况下，相机可以有一个取景器障板130，它与编码器68协同动作。图19-23为这种取景器障板130的一个例子。此障板130有两个位置且围绕取景透镜24旋转。障板130由障板齿轮传动机构132驱动，后者在机械上与编码器单元66的传动机构112相连。在图19所示的实施例中，由一根轴134连接两个传动机构132，112。障板齿轮传动机构132的一个齿轮或磨擦轮132a置于前盖18的外面并直接与障板130相接合。
可以采用一些凸爪来使障板和编码器偏离。例如，可将一个跨中心的机构(未示)与编码器单元，障板或一个传动机构相连，以偏向特定位置并靠在中间位置。另一种跨中心机构是一系列用于障板定位的定位棘爪。这在图19-20中作了说明。在此情况下，障板130的一个手柄138穿过前板136的一个槽135。槽135为弧形，且有齿用来限定障板130的不同位置。偏内安装的手柄138可防止它偶然从这些齿限定的每个障板位置中跑出来。障板的位置是与编码器的相应位置协调一致的，因此用户可以看到所拍图象预期的数字变化的一个指示。在不带与之相连的取景器障板130的编码器68上也可以安装一些棘爪。
在图19-23的实施例中，障板有一个大园孔140，它相对于套住取景透镜24的伸长套142旋转。前板136有一个孔144与障板孔140匹配，且有一个第二孔146与取景器36匹配。取景器36和前板孔146显示一个“高清晰度电视(HDTV)”印相格式的取景器图象。障板130有两个遮挡窗148，150，它们分别将取景器遮小成正常比率3∶2和伪全景式印相格式。(这些格式与某些Advanced Photo SystemTM(高级摄影系统)相机中具有的格式匹配。)障板130在三个位置间旋转。挡块152可防止障板130走过头。
这里概括描述的相机是针对一些简化的实施装置而言的。但类似的考虑也适用于其它的一些实施例。例如，相机可以包含一种实象取景器，而不是用障板来显示特殊的效果。相机还可包括可显示特殊效果的数字显示器和/或数字取景器。编码图案是针对单个的胶片片格而言的。编码图案可以记录属于整卷胶片的信息，例如识别号和用户信息等。编码图案的位置也可以与胶片片格无关而例如安置在胶片的前导部或尾部。
图17为一个照片处理单元128的示意图，它可以从记录在胶卷16的连续胶片片格44内的档案图象洗出照片154或其它的最后图象。图中未显示用来显影胶卷上的潜象的化学处理器。此照片处理设备可以是如1998年6月16日授权的美国专利5,767,945中公布的那一种。自动胶片驱动器156从一个送卷轴(未示)通过数字扫描器126将胶卷16送到拾卷轴(未示)。可以将许多胶片单元的胶卷拼在一起变成送卷轴上的一个连续卷筒。扫描器156有一个照明器158，它将光线通过胶片片格送到图象扫描器头160，并通过编码图案(在图17中未画出)送到编码扫描器头162。当胶片片格处在扫描器处的瞬间，照明器158让光线照过每个胶片片格和编码图案。扫描器头160，162有一个象传感器，如电荷耦合器件(CCD)。由象传感器提供的最后模拟电子象通过模数(A/D)转换器(未示)转换成数字形式，并在需要时经过放大后送至控制单元164。
控制单元164是一个可编程计算器一类的装置，它对电子象提供普通的数字图象处理。控制单元164利用一个本地或远距离贮存在存储器内的检索表等，相对一个预先确定的编码图案清单及相应的数字变化，来校核所检测到的编码图案。把相关的数字变化加到电子象中，并将得到的经过修改的象输出到一个输出装置(如打印机166)。
控制单元可以是一个通用计算机系统的一部分，或者是照片处理设备的一个指定部分。在后一种情况下，中央处理单元可以是一个有时称为图象数据管理器(IDM)的控制系统的一部分。计算机系统或IDM包括存储器，还可包括显示器和用户控制器，以使操作者可以进行监示和介入。
这里所概括描述的相机是针对一些简化的实施装置而言的。但类似的考虑也适用于其它的一些实施例。例如，相机可以包含一种实象取景器，而不是用障板来显示特殊的效果。相机10还可包括可显示特殊效果的数字显示器和/或数字取景器。编码图案76是针对单个的胶片片格而言的。编码图案76可以记录属于整卷胶片的信息，例如识别号和用户信息等。编码图案76的位置也可以与胶片片格44无关而安置在胶片单元的前部或后部。
权利要求
1.使用摄影胶卷的照相机，所述照相机包括机身，它具有一围绕曝光孔的曝光底坐，所述机身确定一编码器光路；编码器，它与编码器光路对准安装在机身内，所述编码器具有旋转轴线，所述编码器具有占据着编码器光路一部分的标记，所述标记具有一对子单元，所述子单元处相对所述旋转轴线是对置的；与所述编码器相连的驱动器，所述驱动器有选择地使所述编码器围绕所述旋转轴线在一主要位置和多个次要位置之间转动，在所有位置所述子单元都处在所述编码器光路中。
2.如权利要求1所述的照相机，其中所述子单元与所述旋转轴线分开并且沿直径方向相对于所述旋转轴线是对置的。
3.如权利要求1或2所述的照相机，其中所述标记相对于所述旋转轴线是非旋转对称的。
4.如权利要求1，2或3所述的照相机，其中所述编码器具有围绕所述标记的每个子单元的区域，该区域是遮光的，而所述标记至少是部分透光的。
5.如权利要求1，2，3或4所述的照相机，其中每个所述子单元的颜色是不同的。
6.如权利要求1，2，3，4或5所述的照相机，其中每个所述子单元具有不同的几何结构。
7.如权利要求1，2，3，4，5或6所述的照相机，还包括胶片传送器，该胶片传送器将所述胶片一个片格接一个片格地移过所述曝光底坐；设于所述编码器光路一端的灯；以及在移动胶卷过程中操纵所述灯的控制器。
8.一种摄影方法，包括让光图象透过一曝光孔到达一个摄影胶片片格；与所述光图象的传送关联地使编码器相对于其旋转轴线转至一选定的角向位置，所述编码器具有标记，所述标记相对于所述旋转轴线是非旋转对称的；旋转后让光线通过所述标记透射到所述胶卷；在光透射过所述标记过程中将所述编码器保持在所述角向位置。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述光通过编码器透射到紧靠所述胶片片格的间隔上。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中所述编码器具有一透光部分，所述透光部分具有一对结构不同的子单元，所述子单元沿直径方向相对于所述旋转轴线是对置的。
全文摘要
一种使用摄影胶卷的照相机，具有机身，机身具有一围绕曝光孔的曝光底座。机身确定一编码器光路。编码器与所述编码器光路对准地安装在机身内。编码器有一旋转轴线。编码器具有标记，所述标记占据着编码器光路的一部分。标记具有一对子单元。所述子单元相对于所述旋转轴线是对置的。一驱动器与所述编码器相连。驱动器有选择地使编码器围绕所述旋转轴线在一主要位置和多个次要位置之间转动。在所有位置，所述子单元都处于编码器光路内。
文档编号G03C3/00GK1497328SQ200310100678
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月13日 优先权日2003年10月13日
发明者D·C·斯马特, C·A·贝克, D C 斯马特, 贝克 申请人:伊斯曼柯达公司