结合有眼启动功能的装置的制作方法

专利名称：结合有眼启动功能的装置的制作方法
技术领域：
许多包括一种形式或另一种形式的取景器的装置通常结合有本领域称为“眼启动”(eye-start)的功能。“眼启动”指的是一种属性，其中一旦检测到用户将装置的取景器靠近他或她的脸便开始动作。术语“眼启动”有些用词不当，其中在典型的情况下，眼启动传感器检测到的是用户的脸，而不是他或她的眼睛。尽管眼启动功能具有多种用途，眼启动经常与胶片和数字静止照相机结合使用，以便启动自动聚焦、自动曝光和自动白色补偿的过程。
背景技术：
如本领域公知，其中照相机自动聚焦在照相机视野内的物体上的自动聚焦是相对费事的过程，其中照相机的一个或多个透镜元件相对于照相机主体运动直到检测到所感兴趣的物体的最大对比度。在大多数照相机中，此过程在用户将快门松开按钮下压到一半的位置时开始。一旦自动聚焦已经完成，只要快门按钮保持在一半的下压位置，照相机的焦距保持锁定。
尽管对于有经验的用户作为控制自动聚焦过程的方法来说下压一半的方法工作很好，但对于没有时间使得该过程完成的缺乏经验的用户来说，该方法是失败的。例如，当旅游者请求陌生人用其照相机拍摄旅游者及其家人的照片时，陌生人仅在一个快速动作中按压快门按钮。在这种情况下，可拍摄到没有聚焦的图像或拍摄到不正确的图像(例如，当照相机过早离开目标物体时)。
当使用眼启动功能时可避免这些问题。在这种情况下，一旦照相机靠近用户的脸时，自动聚焦机构开始操作。因此，通常将在用户希望拍摄图像之前聚焦在所感兴趣的物体上。眼启动功能还提供降低用户必须等待照相机在物体上聚焦所花费的时间。特别是，一旦照相机靠近脸，并且用户已经构思完成，用户可随意拍摄，而不必将快门按钮下压到一半的位置并保持直到自动聚焦过程完成为止。
在眼启动功能成为照相机或其他装置中吸引人的特征的同时，对于是否靠近用户的脸来说，传统眼启动机构可能作出错误判断。这是由于大多数眼启动机构包括定位在装置取景器外部的光源和光传感器，例如靠近装置壳体的后板上的取景器。因此，如果具有眼启动功能的照相机设置在靠近另一物体的台面上，照相机可错误地认为取景器已经靠近用户的眼睛，并因此开始自动聚焦过程或其他预定动作。这种无意的操作是特别不希望的，其浪费能量并缩短电池的寿命。

发明内容
披露一种眼启动系统，其包括适于容纳在装置的取景器内的光源和同样适于容纳在装置取景器内的光传感器，光传感器构造成检测来自光源并从用户脸上反射到取景器内的光。采用此系统，通过光传感器检测从用户反射的光，并因此启动装置的动作。


图1是包括眼启动功能的装置的实施例的前透视图；图2是图1装置的后视图；图3是图1和2所示装置的示意表示的实施例；图4是用户的眼睛与图1～3所示装置的取景器的第一实施例的交互作用的示意图；图5是设置有眼启动功能的照相机的操作的实施例的流程图；图6是用户的眼睛与图1～3所示装置的取景器的第二实施例的交互作用的示意图；图7是用户的眼睛与图1～3所示装置的取景器的第三实施例的交互作用的示意图；图8A是用户的眼睛与图1～3所示装置的取景器的第四实施例的交互作用的示意图；图8B是用户向图8A所示取景器内观看时所看到景象的示意图。
具体实施例方式
如上所述，结合有传统眼启动机构的装置可通过靠近用户脸之外的方式启动。因此，结合有眼启动功能的装置需要更准确地检测用户何时将取景器靠近他或她的眼睛。
这里披露的一种装置，它将眼启动功能结合在装置的取景器内。在有些情况下，已经用来在取景器中为用户提供图像的部件将用来判断用户是否实际上已经将取景器靠近他或她的眼睛。
现在参考附图，其中在多个附图中相同的标号表示相应的部件，图1表示结合有集成在装置取景器内的眼启动系统的装置100的实施例。如图所述，装置100包括照相机并且特别是数字静止照相机。尽管附图所示以及这里描述的是照相机的应用，将理解到照相机只是许多结合眼启动系统的不同装置的实例。因此，以下描述的眼启动系统可另外用于例如摄像机、虚拟现实眼镜、便携式计算装置或类似物的装置中。确实，眼启动系统可用于包括取景器的大多数装置中。
如图1所示，装置100从此以后将称为“照相机100”，其包括容纳在壳体104内的主体102。照相机100还包括例如容纳变焦透镜系统的镜筒106。结合在照相机主体102前部内的是用来抓握照相机的抓握部108和例如可用来收集视觉信息以便自动设定照相机焦距、曝光和白色补偿的窗口110。
照相机100的顶部设置用来开启照相机快门(未在图1示出)的快门松开按钮112。围绕快门松开按钮112的是用来根据控制器受压迫的方向缩放透镜系统的环形控制器114。靠近快门松开按钮112的是当照相机100用于“电影模式”时录入声音的麦克风112。靠近麦克风116的是用来控制照明条件差时照亮物体的弹出式闪光灯120的开关118。
现在参考表示照相机100的后部的图2，在照相机102上还设置是取景器122。在优选配置中，取景器122包括电子取景器(EVF)，该取景器结合有其上为用户提供拍摄图像的微显示器(未在图2中示出)。可通过将在下面更详细说明并包括放大透镜或透镜系统的取景器122的视窗124看到这些图像。在取景器122的下面是可用来构思拍摄并浏览拍摄图像的平板显示器126。通过实例，显示器126包括液晶显示器(LCD)。多种控制按钮128同样设置在照相机主体102的后部。这些按钮128可例如用来改变照相机的设置、在显示器126上呈现给用户的浏览控制菜单以及显示器或取景器122内所示的滚动图像。照相机主体102的后部还包括用来为用户提供音频信息的扬声器130(例如蜂鸣和记录的声音)以及用来容纳电池和/或记忆卡的腔室132。
图3提供照相机100的实例结构。如附图所示，照相机100包括将所看到的景物图像传送到一个或多个图像传感器302上的透镜系统300。通过实例，图像传感器302包括由一个或多个传感器驱动器304驱动的电荷耦合装置(CCD)。由传感器302捕捉的模拟信号接着提供到模拟数字(A/D)转换器306上以便转换成处理器308可处理的二进制编码。
传感器驱动器304的操作通过与处理器308进行双向通讯的照相机控制界面310控制。同样通过界面310控制的是用来驱动透镜系统300(例如调整焦距和缩放)、图1所示的麦克风、电子取景器314的一个或多个马达312，电子取景器的多个实施例将在以下附图中描述。如同图像传感器302，来自电子取景器314的输出提供到A/D转换器306以便在处理之前转换成数字形式。照相机控制界面310的操作可通过操纵用户界面316来调整。用户界面316包括将选择和指令输入照相机100的多个部件，并至少包括快门松开按钮112、环形控制器114和控制器按钮128，如图2所示。
数字图像信号按照来自照相机控制界面310和存储在永久性(非易失性)装置存储器320内的图像处理系统318的指令处理。处理后的图像接着存储在存储器322中，例如包括在可拆卸的固态储存卡中(例如闪存卡)。除了图像处理系统318之外，装置存储器320还包括与电子取景器314结合使用以便检测取景器何时到达用户眼前的一个或多个眼检测算法324(软件或固件)。最后，照相机100包括例如通用串行总线(USB)连接器的装置接口326，其用来从照相机下载图像到另一例如个人计算器(PC)或打印机上，并可同样用来将图像和其他信息上传。
图4表示可结合在照相机100内的电子取景器314A的第一实施例。取景器314A以及下面描述的其他取景器可形成结合有眼启动系统部件的整体式取景器模块。因此，从以下说明书中将明白，眼启动系统可集成在每个取景器实施例中。
如图4所示，电子取景器314A包括用户靠近他或她的眼睛402放置的放大透镜400。放大透镜400用来放大并聚焦包括在取景器壳体内的微显示器404产生的图像。尽管元件400在图4中表示为单个透镜，如果希望可使用适当的透镜系统。尽管设置放大透镜400，由微显示器404产生的图像I传递到用户的眼睛402，使得相应的图像I’聚焦在眼睛的视网膜406上。
微显示器404包括透射或反射显示器。为了说明的目的，术语“微显示器”指的是具有对角线尺寸为1英寸或更小的任何平板显示器。尽管尺寸相对小，当通过放大或透射光学元件观看时，微显示器提供大的高分辨率的视觉图像。例如，具有对角线尺寸大致为0.19英寸以及分辨率为320×240象素的微显示器可产生从2米看到的大约22.4英寸的视觉图像尺寸。
通过实例，微显示器404包括形成在硅片上的反射型铁电液晶(FLC)微显示器。一种这样的显示器可从Displaytech，Inc.ofLongmont，Colorado得到。在这种反射光而不是发光的微显示器中，需要分开的光源以便通过反射型微显示器产生图像。因此，电子取景器314A包括以发光二极管(LED)408为形式的红、绿和蓝光源。在场序模式中以高频(例如90～180Hz)依次脉冲作用这些LED408，使得光沿路径“a”传播，在分束器(例如玻璃板或棱镜)414反射，并冲击在微显示器404上。控制微显示器404的不同象素使得从LED408发出的光向用户的眼睛402反射。象素的处理与LED的脉冲作用同步，使得图像的红色部分被反射，随后是绿色部分，如此快速继续下去。尽管附图表示以及这里描述了反射型微显示器，作为选择，如果需要，微显示器可包括透射或发射显示器，例如小LCD或有机发光二极管(OLED)。在这种情况下，不需要多种LED，但在LCD的情况下，需要白光源作为显示器的背光。
从微显示器404反射的光(根据情况或是透射或是发射)沿朝向用户的眼镜402的路径传播。在多种颜色信号以高频传递的情况下，眼镜402解释并组合信号使其形成包含所看到景物的颜色和形状。由于眼睛402的特征，光的一部分沿路径“c”反射回到取景器314A。光可反射用户眼睛402的多种不同特征，其包括视网膜406(反射光)，或角膜410和/或巩膜412(反射光的“闪烁”)。另外，从微显示器404照亮的用户眼睑和脸上反射的光可同样沿路径“c”反射。
由用户反射的光通过放大透镜400进入电子取景器324A并从分束器414反射。反射的图像接着到达包含在电子取景器壳体内的眼启动传感器416。传感器416包括例如CCD的固态传感器。由传感器416捕捉到的光信号在转换成数字信号之后提供给处理器308(图3)并适于存储在装置存储器320中的眼检测算法324进行分析以便判断用户是否将装置的目镜122靠近他或她的眼睛。在作出判断的过程中，眼检测算法324用来识别大量的光以便判断光级(即光信号的亮度)是否超过预定最小极限值。此最小极限值可在制造过程中编程在存储器320中或通过校正过程判断，其中用户将取景器314A保持靠近他或她的眼睛，并将此状态通讯给照相机100。如果极限值设定正确，照相机100没有靠近脸时从微显示器404反射的光以及来自环境的光将不能启动眼启动系统。
图5是概括在取景器314A的描述中提到的眼启动功能的流程图。下面描述的任何过程步骤或框图可表示模块、部段或程序编码的部分，其包括一个或多个用于在该过程中进行特定逻辑功能或步骤的可执行的指令。尽管描述了特定的实例性过程步骤，也可以进行其他的应用。此外，可采用所示或描述之外的顺序进行，根据所涉及的功能，包括大致同时发生或相反顺序。
从附图的框图500开始，启动眼启动系统。为了响应装置100的接通或由于例如用户通过用户界面316选择眼启动系统的启动出现所述启动。在任何情况下，一旦眼启动系统启动，它连续检测眼启动传感器416检测的光量，如框图502所示，以便判断所检测到的光大小是否超过极限值，从而产生肯定的靠近眼睛的判断信号。通过实例，眼启动系统可以大约1～10Hz的频率检测传感器416。
参考判断框图504，判断入射在眼启动传感器416上的光的光级(即亮度)是否超过预定极限值。如果没有超过，进行下面描述的判断框图508。但是如果满足极限值或超过极限值，进行启动装置功能的框图506。在装置是照相机的情况下，此功能可以是开始自动聚焦、自动曝光和自动白色补偿中的一种或多种。还可控制其他的非照像功能。例如，可在检测到用户眼睛时启动微显示器404或装置本身。实际上，这里所述的眼检测方法可用于启动大多数结合有取景器的装置的几乎任何功能和操作。
图6表示可结合在照相机100内的电子取景器314B的第二实施例。取景器314B在某些方面与图4的取景器314A类似。因此，取景器314B包括靠近用户眼睛602的放大透镜600、微显示器604、一组LED606、分束器608和眼启动传感器610。但是，另外，取景器314B包括用来产生照亮用户眼睛602的IR波长的光红外线(IR)LED612以及用来在可见光到达眼启动传感器610之前将其过滤的IR过滤器614。采用这些辅助部件，用户的眼睛602可充满IR光，并且反射的IR信号可通过传感器602检测。特别是，IR光从IR LED612沿路径“a”传播、在分束器608反射、在微显示器604反射、沿路径“b”通过分束器和放大透镜600、反射用户眼睛602和/或周围组织的一个或多个特征、沿路径“c”传播、再次在分束器反射、通过IR过滤器614并最后由眼启动传感器610收集。
在此实施例中，可采用与场序模式中的其他LED606相同的方式脉冲作用IR LED612，使得例如微显示器604的四个反射中的一个反射是IR反射。但是注意到在用户的眼睛602没有检测到IR信号存在的情况下，IR LED612只在其他LED关闭时不需要脉冲作用。实际上，如果需要，IR LED612可连续照明直到检测到用户眼睛602的存在为止。但是，为了延长电池的寿命，IR LED612通常在适当频率下(例如2Hz)以脉冲作用开和关。
图6的实施例提供潜在的优势，其中由于只有IR光将启动眼启动系统以及给定装置的功能，错误读取出现的频率减少。另外，在装置已经在给定时间或周期内没有使用使得微显示器604进入“睡眠”状态时或在微显示器内提供的图像相对模糊因此眼睛602反射的信号难以检测时，使用分开的IR光源是有用的。另外，在眼启动功能用来启动装置时使用IR光是有利的。
图7表示可结合在照相机100内的电子取景器314C内的第三实施例。取景器314C在某些方面与图6的取景器314B类似。因此，取景器314C包括靠近用户眼睛702的放大透镜700、微显示器704、一组LED706、分束器708和眼启动传感器710。另外，取景器314C包括红外线LED712和用来在可见光达到眼启动传感器710之前将其过滤的IR过滤器714。但是，在图7的实施例中，IR LED712、眼启动传感器710和IR过滤器714相对于微显示器704定位在倾斜角度上，以便特别针对用户眼睛702周围的肉体。因此，除了眼启动系统检测用户的眼睑、面颊或眉毛而不只是眼睛之外，操作与图6的实施例类似。因此，来自IR LED712的光沿路径“a”直接传播，通过放大透镜700、在用户脸上反射并沿路径“b”传播、回到放大透镜、通过IR过滤器714并由传感器710接收。尽管由于倾斜角度反射的光将经历很大的衰减，但由于检测到大量的光信号，此衰减没有不利地影响是否靠近的判断。
图8A和8B表示结合在照相机100中的电子取景器314D的第四实施例。取景器314D与图6的取景器314B类似。因此，取景器314D包括靠近用户眼睛802的放大透镜800、微显示器804、一组包括IR LED812的LED806、分束器808、眼启动传感器810以及IR过滤器814。但是图8A和8B的实施例还包括围绕微显示器804的部分或全部的IR反射框或镜816。框816提供更广泛的照明区域，使得来自IR LED的光812更容易指向用户的眼睛802。尽管框816反射IR光，它吸收可见光，使得来自微显示器804的可见光将不反射，并且框将对于用户不明显或不可见。图8B提供从取景器122的观察窗124看到的框816的一个实施例的视图。在此实施例中，框816完全围绕微显示器804。
出于示例的目的，在所述说明和附图中详细描述本发明的特定实施例，本领域普通技术人员理解到可以进行多种变型和改型而不偏离以下权利要求提出的本发明的范围。
以上陈述了多种程序(软件和/或固件)。这些程序可存储在任何计算机可读取介质中以便任何与计算机相关的系统和方法使用或结合。在此文件的用词中，计算机可读取的介质是包括或存储由任何与计算机相关的系统和方法使用或结合使用的程序的电子、磁性、光学或其他物理装置或器件。程序可体现为由指令执行系统、设备或装置使用或结合使用的任何计算机可读取的介质，例如使用计算机的系统、含有处理器的系统、设备或装置获取指令并执行指令的其他系统。术语“计算机可读取的介质”包括可以存储、通讯、传播或传输由指令执行系统、设备或装置使用或结合使用的编码的任何装置。
计算机可读取介质可例如是(但不局限于)电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读取介质的更特别的实例(非用尽的例子)包括具有一个或多个导线的电连接器、便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM、EEPROM或闪存)、光纤和便携式致密盘只读存储器(CDROM)。注意到计算机可读取介质还可以是印有程序的纸和其他适当的介质，这是由于程序可通过电子方式获得，例如通过光学扫描纸或其他介质，接着编辑，解码并以适当方式处理，如果需要，存储在计算机存储器中。
权利要求
1.一种眼启动系统，其包括适于容纳在装置的取景器(314)内的光源(408、606、706)；以及同样适于容纳在装置取景器内的光传感器(416、610、710)，光传感器构造成检测来自光源并从观看取景器的用户反射的光；其中，当光传感器检测到用户反射的光时，启动装置的动作。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该光源包括微显示器(404、604、704)。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，该微显示器是反射型微显示器，并且该系统还包括照亮该微显示器的彩色光源。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该光源包括红外线光源。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其还包括将红外线光源产生的红外线光向用户反射的反射型微显示器。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括存储在计算机可读取介质中的眼检测算法(324)，该眼检测算法构造成传感器检测到极限值的光级时作出肯定的靠近眼睛的判断。
7.一种检测观察电子装置的取景器(314)的用户的方法，其包括用取景器内产生的光照亮用户；以及当用户被照亮时，在取景器内检测从用户反射的光。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用光照亮用户包括用来自包括在取景器内的微显示器(404、604、704)的光照亮用户。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，用光照亮用户包括用来自包括在取景器内的红外线光源(612)的红外线光照亮用户。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其还包括用眼检测算法(314)分析检测到的光信号以便判断用户是否观察取景器。
全文摘要
一种眼启动系统，其包括适于容纳在装置的取景器(314)内的光源(408、606、706)；以及同样适于容纳在装置取景器内的光传感器(416、610、710)，光传感器构造成检测来自光源并从观看取景器的用户反射的光；通过此系统，当光传感器检测到用户反射的光时，启动装置的动作。
文档编号G03B17/00GK1542534SQ200410003548
公开日2004年11月3日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年4月28日
发明者D·J·斯塔维利, M·J·比安基, D·K·坎贝尔, A·E·巴特尔斯, H·N·比恩, D J 斯塔维利, 坎贝尔, 巴特尔斯, 比安基, 比恩 申请人:惠普开发有限公司