专利名称：便于相机设备中的自动曝光的设备和相关方法
技术领域：
本公开总体涉及用于便于具有相机功能的设备中的曝光设置的方法。更具体地，本公开涉及用于在设备中设置初始曝光的设备和相关方法，自动曝光过程从所述初始曝光收敛至最终曝光。响应于环境光传感器感测的环境光照条件来设置初始曝光。当在具有背光显示器的设备中实现时，使用用于控制背光水平的相同环境光照传感器来选择初始曝光。
背景技术：
近年来已经见证了由于技术进步带来的许多改变。由于这种技术进步，许多新服务、包含新功能的设备可用并被大量使用成为可能。数字处理技术和数字通信技术的进步是允许这种新功能和服务的技术进步的示 例。多用户无线通信系统，如蜂窝通信系统和WiFi通信系统，利用由于这种技术进步带来的数字通信和处理技术。蜂窝通信网络和WiFi网络，以及在世界上大部分人口密集地区安装的其他无线通信网络，以可承受的价格提供电话和数据通信服务。用户典型地利用无线设备在蜂窝、WLAN或其他无线通信系统中发送和接收信息。无线设备包括收发机电路，以利用通信系统的网络部分发送和接收信息。有时，无线设备包括除收发机电路通过的通信功能之外的附加功能。包括附加功能的无线设备形成多功能设备。无线设备有时例如包括相机功能。相机功能例如通过使用相机模块来实现，提供图像或形成视频序列的图像序列的记录。一旦记录，形成图像的数据随后能够在无线设备的图像显示元件中显示。或者，提供数据用于在别处存储或显示。例如，无线设备能够通过蜂窝或其他通信系统向远程位置发送表示所记录图像的数据，以在其中存储或显示。无线设备的相机模块通常尺寸受限。无线设备的物理尺寸典型地需要最小化，因此形成无线设备一部分的相机模块的允许物理尺寸相应地受限。尽管对相机模块施加了尺寸限制，努力提供允许便捷操作以及允许形成良好质量图像的相机功能。相机模块通常具有自动曝光功能，提供曝光设置的自动计算和自动调整，以使相机模块自动展现合适的曝光设置，使得在记录图像时，曝光设置对于记录图像时的环境条件是合适的或优化的。由于相机模块具有的尺寸限制，不能利用SLR和DSLR相机的传统元件，如板上的TTL (透过镜头)曝光表。曝光取决于相机功能记录的图像的光照特性。在数字相机中，例如，通过控制光传感器组件的积分时间和增益来控制曝光。然而，现有自动曝光方案具有各种缺点。因此对现有技术的改进将是有利的。鉴于与具有相机功能的设备相关的背景信息，演化出本公开的显著改进。
图I示意了包括具有本公开实现的相机功能的设备的通信系统的功能框图。
图2示意了表示本公开实现的操作过程的过程图。图3示意了表示本公开实现的操作方法的方法流程图。
具体实施例方式相应地，本公开有利地提供了设备和相关方法，用于便于具有相机功能的设备中的曝光设置。通过本公开实现的操作，提供了用于在设备中设置初始曝光的设备和相关方法，自动曝光过程从所述初始曝光收敛至最终曝光。在本公开的一方面，响应于环境光传感器感测的环境光照条件来设置初始曝光。当在具有背光显示器的设备中实现时，使用用于控制背光水平的相同环境光照传感器来选
择初始曝光。在本公开的另一方面，环境光传感器置于具有相机功能和背光显示器或其他元件的设备中。环境光传感器置于设备中允许传感器感测设备附近的环境光照条件的位置。环境光传感器置于例如设备的外壳表面，例如安装在设备外壳上。在本公开的另一方面，环境光传感器形成光电二极管，感测光能并产生与感测的光能成比例或作为其函数的电信号。电信号例如由模数转换器(ADC)进一步转换为数字形式。在本公开的另一方面，向背光显示器的背光控制电路，如键盘或屏幕，提供由环境光传感器形成的电信号或其数字表示。具有响应于感测的环境光水平的值的电信号用于控制背光显示器的背光的强度水平。背光水平可变以适应环境光传感器感测的任何各种光照条件。典型地，当环境光照条件改善时，即在良好光条件下，增大背光。相反，在弱光环境条件下，背光强度减小，显示器或键盘亮度减小。在本公开的另一方面，向设备的相机模块提供环境光传感器形成的电信号。相机模块形成多功能设备的一部分，或者相机模块形成独立设备的一部分。指示环境光条件的电信号由相机功能用于设置相机功能的初始曝光。曝光取决于相机功能记录的图像的特性。在本公开的另一方面，相机功能包括自动曝光能力。自动曝光能力提供相机功能要展现的合适曝光设置的自动选择。利用环境光传感器感测的环境光照条件的指示来选择相机功能要展现的初始曝光设置。初始曝光设置定义了取决于在自动曝光过程开始时由相机功能记录的图像的特性的曝光设置。例如，初始曝光设置允许例如通过使用传感器组件的长积分时间或高增益，在环境光传感器形成的电信号的值所指示的弱光条件下，感测更大量的入射光能。在本公开的另一方面，通过使用曝光渐进调整直到曝光与图像目标对齐，自动曝光过程收敛至最终曝光。在本公开的另一方面，初始曝光设置取决于相机模块传感器阵列中感测的光能的积分的积分时间。或者，初始曝光设置取决于传感器阵列的增益。或者，初始曝光设置取决于相机功能的快门速度。或者，初始曝光设置取决于相机功能的相机镜头的初始光圈。在本公开的另一方面，自动曝光过程包括全自动曝光方案。在本公开的另一实现中，自动曝光方案包括光圈优先方案。在本公开的另一实现中，自动曝光方案包括快门优先方案。在一个实现中，在相机功能中使用的自动曝光方案是可选择的。通过响应于检测的环境光水平来选择初始曝光设置，使用还用于控制背光元件的背光水平的传感器，获得向最终曝光的更快转换，而无需附加结构来获得初始环境光照指
/Jn ο因此，在这些和其他方面，提供了设备和相关方法，用于便于具有相机功能的设备的操作。环境光传感器被配置为感测环境光能，并提供环境光能水平的指示。曝光选择器适于接收环境光传感器感测的环境光能水平的指示。曝光选择器被配置为使用光能水平的指示来选择初始相机曝光。因此，首先转到图1，通信系统10提供了与通信设备(例如，无线设备12)的通信。在图I所示的示例实现中，通信系统10包括无线通信系统，如蜂窝通信系统、WiFi通信系统、或根据另一无线通信系统标准操作的其他无线通信系统。尽管以下描述将描述设备12形成无线设备的示例实现，但是在其他实现中，设备12以另一方式配置，例如形成独立设 备。设备12，这里实现为无线设备，包括在图I中由发送部分16和接收部分18表示的收发机电路。麦克风22耦合至发送部分16，扬声器24耦合至接收部分18。收发机电路与通信系统的网络部分的网络部分28的模拟电路对信号进行转换。在通信系统的操作期间，通过以通信连接将设备12与网络部分28互连的面板32，在网络部分28与设备12之间通信信息。信道32这里形成了在通信系统10的操作所遵循的合适操作规范中定义的无线空中接口的无线信道。通信端点(CE)也在图中示出，置于与网络部分28的通信连接中。通信端点表示通信至设备12的信息的源以及源自设备12的信息的最终目的地。无线设备12这里包括用户接口 42，包括例如显示屏。显示屏42包括例如触摸屏显示器，其中显示器包括输出元件和输入元件。用户接口 42还表示键区、键盘或其他输入元件。不管如何配置，用户接口包括背光元件，即由背光照明的元件。使用背光改进了用户接口元件的可视性。例如，当环境光条件变亮时，以增大的强度背光照明背光用户显示屏。当环境光条件的亮度减小时，减小背光的强度。放置环境光传感器46以感测环境光条件。光传感器46置于例如还覆盖用户接口元件的保护性玻璃盖之下，或者传感器形成用户接口元件的部分。环境光传感器产生电信号，其信号值与传感器感测的光能相关，例如成比例。电信号被提供给模数转换器“ADC”48，ADC48将电信号转换为数字形式。数字化信号被提供给控制器54的背光控制元件。背光控制元件用于控制用户接口 42的背光的强度。即，控制兀件52响应于传感器46的感测指不来控制背光56的背光强度。无线设备12是多功能设备，这里还包括相机模块62提供的相机功能。相机模块62以及设备12的其他元件是功能表示，能够以任何期望方式实现，例如硬件元件、固件元件、处理电路可执行的程序代码及其组合。在所示实现中，相机模块62包括镜头组件66、传感器组件68、图像信号处理器/接口子系统(ISP) 72和图像缓存76。图I示出的示例实现示意了作为分立模块的相机模块。在备选实现中，相机模块的功能在无线设备的其他部分中实现。镜头组件66包括一个或多个相机镜头，一起操作用于聚焦图像(即相机目标)的入射光，并引导传感器组件68的传感器78上的光。传感器78配置为红、绿和蓝(RGB)像素的组。不同颜色的像素产生感测光能的电表示。传感器组件68产生感测光能的电表示。指示被提供给ISP 72。ISP的图像处理功能74对向其提供的指示进行操作，以形成结果图像。结果图像存储在图像缓存76中，可用于例如在用户接口 42的显示屏上显示或由设备12的收发机电路发送至远程设备以例如传送至通信端点36。相机模块的部分还包括本公开实现的设备82。设备82提供自动曝光操作，以选择并使相机模块的曝光设置使得适量光能穿过镜头组件66并入射在传感器组件68上。通过选择任何各种相机参数来控制曝光，如传感器组件68的增益或积分时间。
设备82利用环境光传感器46获得的环境光照条件的指示来选择初始曝光设置。通过基于实际测量的环境光条件来选择初始曝光设置，更快地执行使用收敛至最终曝光的自动曝光操作。将曝光收敛至最终曝光设置所需的时间减少，从而减少设备12的用户在获得最终曝光之前必须等待的延迟时间量。提供了改进的用户体验，因为在获得最终曝光设置之前用户可能记录的过暗或过亮的帧数受到限制或完全避免。在示例操作中，设备82的环境光传感器46感测其上的入射光。ADC48形成的数字化指示提供给曝光设置器84。曝光设置器基于感测的环境光指示来确定初始曝光设置。在示例实现中，通过控制传感器组件68的积分时间和增益来设置曝光。这里线88表示曝光设置器提供的控制信号，以控制传感器组件的像素78感测的感测光能的积分时间。线92表示曝光设置器84提供的控制信号以控制传感器组件68的增益。在各个实现中，通过控制这些或其他参数之一或两者来设置初始曝光。其他相机参数还可以用于控制曝光。例如，如果镜头组件的相机镜头被配置为包括针对可变光圈大小的可选择快门速度，在一个实现中曝光设置器控制这些附加或备选参数之一或两者来定义相机模块的初始曝光。在设置相机模块的初始曝光时，使相机模块通过镜头组件的合适操作来感测图像。即，目标的入射光由透镜组件聚焦、由传感器组件感测、并且图像由ISP 72的图像处理功能74处理，以获得对结果感测图像的特性的指示。向曝光设置器84提供反馈，这里通过线98来指示。曝光设置器利用提供的信号来选择更新曝光设置。在通过传感器组件68的积分时间和增益来设置曝光的示例实现中，向传感器组件提供更新参数。获得由图像处理功能74处理的另一感测图像，通过线98向曝光设置器84提供另一指示。根据需要，执行重复迭代以使曝光收敛至最终曝光设置。通过使用本公开的实现(基于感测的环境光条件来设置初始曝光设置)来收敛至最终曝光设置，允许减少获得最终曝光设置所需的时间。图2示意了本公开实现的过程112，用于选择具有背光显示元件的设备的相机模块的曝光设置。在开始框114所示的过程开始之后，如框116所示，感测环境光能。环境光能由环境光传感器来感测，如光电二极管，环境光传感器还用于控制设备的背光显不器或其他兀件的背光的背光强度。如框122所示，使用感测的环境光的指示来选择在操作期间相机模块要展现的初始曝光。如框124所示，相机参数符合使得相机以所选曝光来操作。然后，如框128所示，相机模块操作用于感测图像。执行图像处理，如判决框132所示，确定感测的图像是否展现合适的曝光相关特性。如果不是，则取“否”分支至框136，并选择更新曝光。并且，取至框124的路径，在框124中使得相机参数符合更新的所选参数。该过程重复。每次确定感测的图像尚未展现出合适的曝光相关特性时，在框136选择更新的曝光设置，利用符合的相机参数来感测另一图像。从而，通过收敛，获得正确的曝光设置。当在判决框132确定图像展现合适的曝光相关特性时，取“是”分支从判决框至框142。当前曝光设置为最终曝光设置，并用于相机模块的后续相机操作。并且取至结束框144的路径。图3示意了表示本公开实现的操作方法的方法流程图152。该方法便于具有相机功能的设备的操作。首先，如框154所示，感测 环境光能。然后，如框158所示，提供感测的环境光能水平的指示。如框162所示，选择初始相机曝光。使用环境光能水平的指示来进行选择。从而，提供了一种方法，用于提供选择无线设备或具有背光元件的其他设备的相机模块要展现的曝光设置。通过使用环境光强度的指示来确定初始曝光设置，便于收敛至最终曝光设置。通过这种选择，而不是依赖于任意初始曝光设置，初始曝光设置基于实际环境条件。此外，由于利用还用于控制设备的显示器或其他元件的背光的光传感器来提供感测的环境光指示，更好地最小化设备的部件数目和相关成本。以一定具体程度描述了本公开的优选实现及其许多改进和优点。描述是针对实现本公开的优选示例，示例的描述不应限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求来定义。
权利要求
1.一种便于具有相机功能的设备的操作的装置，所述装置包括 环境光传感器，被配置为感测环境光能并提供环境光能水平的指示； 以及 曝光选择器，适于接收所述环境光传感器感测的环境光能水平的指示，所述曝光选择器被配置为使用光能水平的指示来选择初始相机曝光。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，所述环境光传感器包括光电二极管电路。
3.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器被配置为自动选择最终曝光，所述最终曝光定义相机功能要记录的图像的曝光水平。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述曝光选择器被配置为根据渐进调整来选择最终曝光水平。
5.根据权利要求I所述的装置，其中，所述环境光传感器包括背光控制电路环境光传感器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述设备包括屏幕背光，所述背光控制电路环境光传感器提供的光能水平的指示用于选择屏幕背光的强度水平。
7.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器被实现在图像信号处理器中。
8.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器对初始相机曝光的选择取决于传感器组件初始积分时间。
9.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器对初始相机曝光的选择取决于传 感器组件增益。
10.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器被配置为选择快门速度。
11.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器被配置为选择光圈设置。
12.根据权利要求I所述的装置，其中，所述曝光选择器对初始相机曝光的选择作为程序自动曝光模式的一部分来执行。
13.一种便于具有相机功能的设备的操作的方法，所述方法包括 感测环境光能； 提供环境光能水平的指示；以及 使用光能水平的指示来选择初始相机曝光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述感测包括利用光电二极管电路来感测环境光能。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择包括自动选择最终曝光，所述最终曝光定义相机功能要记录的图像的曝光水平。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述选择还包括根据渐进调整来选择最终曝光水平。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述感测由背光控制电路环境光传感器来执行。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述选择期间对初始相机曝光的选择取决于初始传感器组件积分时间。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述选择期间对初始相机曝光的选择取决于初始传感器组件增益。
20.一种用于无线设备的装置，所述无线设备具有相机元件、图像传感器和利用背光照明的背光元件，所述装置便于控制入射到图像传感器上的光，所述装置包括 光传感器，被配置为感测环境光能，所述光传感器还被配置为形成表示所感测的环境光能水平的背光控制指示；以及 曝光选择器，被配置为响应于背光控制指示来选择初始相机曝光。
全文摘要
本发明提供了用于包含相机模块的设备的装置和相关方法。环境光传感器感测环境光条件并向曝光设置器提供感测的条件的指示。曝光设置器利用环境光条件的指示来选择初始曝光。利用收敛过程将曝光设置收敛至最终曝光设置。
文档编号H04N5/235GK102843520SQ201210206019
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月18日 优先权日2011年6月24日
发明者加埃尔·贾弗瑞恩, 薛钢, 周洪宇 申请人:捷讯研究有限公司