具有根據焦距自動調節曝光量的裝置的小型照相機的制作方法

專利名稱：具有根據焦距自動調節曝光量的裝置的小型照相機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種小型照相機，此相機包括一個帶有光電探測器表面的測光傳感器，該表面被分割成多個用于測量所要拍攝區域的光電轉換區域。
帶有變焦鏡頭的小型照相機通常具有一個獨立于變焦鏡頭光學源系統的測光系統。因而，測光傳感器的測光范圍并不隨變焦鏡頭的視角而改變。因此，當變焦鏡頭位于廣角位置時，被拍攝區域的面積要遠大于測光傳感器所測量的面積。而當變焦鏡頭位于遠攝位置時，被攝面積則要遠小于測光傳感器所測量的面積。因此，在上述兩種情況下，所述光傳感器均不能精確地確定適當的曝光量。
當用小型照相機對物體進行拍照時，物體的亮度會不同于背景的亮度，即物體會逆光從而在物體前側產生一個陰影。在這種逆光的情況下，必須對曝光進行補償。
到目前為止，通常是用兩個測光傳感器來探測逆光情況，一個用于測量曝光范圍的一個小的中心區域的亮度，而另一個則用于測量曝光范圍的一個較大的區域，然后根據測光傳感器的輸出確定物體是否逆光。如果測得物體逆光，則閃光燈就會閃光從而給陰影部分提供附加的光線。
然而，通常設置的兩個測光傳感器當裝在帶有變焦鏡頭的小型照相機中時將不再有效。如上所述，當鏡頭從廣角位置移至遠攝位置時，被攝面積發生變化，而由測光傳感器測量的面積卻保持不變。因此，通常的測光系統會錯誤地將被攝物體確定為逆光。并使閃光燈發光，從而導致圖象曝光過量。
此外，當用通常的測量系統對逆光物體進行拍報時，測量較大區域的測光傳感器將受到位于其測量區域內的光源的不適當的影響。為了防止照片曝光過量，可設置一較低的曝光量。然而，處于陰影下的物體將嚴重地曝光不足，從而導致照片質量很次。如果拍攝逆光景像或者在閃光燈無效或不能使用的劇場內拍照，則使用了通常測量系統的照相機總是會無法拍出好的照片。
因此，本發明的目的是提供一種小型照相機，此相機不論鏡頭(變焦或不變焦)設置在廣角位置、遠攝位置或任何其間的焦距上，都能對物體進行精確測量。
本發明的另一個目的是提供一種小型照相機，此相機在變焦鏡頭的任何焦距上均能精確地確定物體是否逆光。
本發明的再一個目的是提供一種小型照相機，此相機在對逆光物體進行拍攝時，在鏡頭的任何焦距上，特別是在閃光燈不能使用的情況下，能夠確定精確的曝光量。
根據本發明的一個方面，提供了一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，其焦距可在一定范圍內變化;
一個具有多個部分的測光系統，每部分輸出一個亮度水平，所述測光系統獨立于所述成像光學系統;
確定曝光值的控制系統，所述控制系統用加權系數計算由所述多個部分輸出的亮度水平的加權平均值，這個系數隨所述光學系統的焦距而變化，所述平均亮度水平用于確定所述曝光值。
根據本發明的另一方面，提供了一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，它具有多個焦距;
一個具有多個部分的測光系統，每個部分輸出一個亮度水平，所述測光系統獨立于所述成像光學系統;
亮度選擇裝置，此裝置選擇一個具有預定特性的亮度水平的預定數值;
用于確定曝光量的控制裝置，所述控制裝置通過檢測所述焦距、所述選定的亮度水平和逆光臨界值水平進一步確定物體是否逆光。
根據本發明的再一方面，提供了一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，其焦距可在一定范圍內變化;
一個具有多個部分的測光系統，每個部分輸出一個亮度水平，所述測光系統獨立于所述成像光學系統;
亮度選擇裝置，此裝置選擇一個具有預定特性的亮度水平的預定數值;
用于確定曝光量的控制裝置，所述控制裝置通過檢測所述焦距、所述選定的亮度水平和逆光臨界值水平進一步確定物體是否逆光。
根據本發明的一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，所述成像光學系統有選擇地限定至少兩個焦距;
一個具有多個部分的測光系統，每一部分輸出一個亮度信號;
用于根據對所述多個亮度信號的預先組合而確定曝光量的控制裝置;
用于根據相機設定的預先確定的條件選擇一個所述亮度信號的預先組合的裝置。
本發明涉及一種小型照相機，它包括一個具有多個距焦的成像光學系統;
用于提供代表被所述成像光學系統拍攝的畫面的亮度的信號的測光裝置，所述測光裝置包括多個測光部分，每個部分均輸出一個亮度信號;
控制裝置，此裝置用于根據多個關系式中的一個選定關系式來組合多個測光部分輸出的亮度信號，所述選定的關系式是由所述控制裝置根據所述成像光學系統的焦距來選擇。


圖1為根據本發明的小型照相機的前部正視圖;
圖2為小型照相機的后部正視圖;
圖3為小型照相機平面視圖;
圖4為小型照相機的測光傳感器的光電探測器表面的平面圖;
圖5A至5C為顯示當鏡頭從廣角位置移向遠攝位置時與將要曝光的畫幅區域有關的測光傳感器的測量區域的平面圖;
圖6A和6B為顯示當鏡頭比如圖5A至5C所示更進一步移向遠攝位置時與將要曝光的畫幅區域有關的測光傳感器的測量區域的平面圖;
圖7為小型照相機的電路框圖;
圖8為小型照相機的液晶顯示器(LCD)，它顯示出了某些能夠顯示出來的圖形或標記;
圖9為顯示曝光模式、模式存儲器狀態和顯示在LCD上的符號和標記之間關系的圖表;
圖10為顯示拍攝方式、驅動存儲器狀態和顯示在LCD上的符號和標記之間關系的圖表;
圖11為將膠片曝光尺寸從標準畫面尺寸改變為全景畫面尺寸的機構;
圖12至14為小型照相機的主要程序的流程圖;
圖15和16為拍攝子程序的流程圖;
圖17為曝光控制子程序的流程圖;
圖18為無窮遠景設定子程序的流程圖;
圖19為在曝光量計算子程序中計算物體的修正過的亮度過程的流程圖;
圖20為在曝光量計算子程序中探測逆光物體過程的流程圖;
圖21為在曝光量計算子程序中計算曝光修正量過程的流程圖;
圖22為在曝光量計算子程序中計算曝光量過程的流程圖。
如圖1至3所示，體現本發明的一種小型照相機包括一相機殼體11，在其前面板上支承著靜止和可移動鏡頭筒12，13，鏡頭筒12，13上支承有多個構成變焦透鏡系統的鏡頭組件。
盡管在本發明的最佳實施例中使用了變焦透鏡系統，但這僅是可應用本發明的小型照相機的一個說明性的示例，然而，顯然本發明也可應用非變焦透鏡系統，例如雙焦點透鏡光學系統。
如圖1所示，相機殼體11在靜止的變焦透鏡筒12的上方還支承著一個自拍裝置指示燈17、一個頻閃閃光反射探測器18、一個測距器14、一個取景器15、一個測光傳感器24和一個頻閃閃光元件36。
給自拍裝置指示燈17供能以便使指示燈17在自拍功能首先啟動時一直亮著。然后，在快門釋放前幾秒鐘時，指示燈17閃爍以指示出即將進行拍照。
當頻閃閃光元件36使用時，頻閃閃光反射探測器18探測從頻閃閃光元件36發射出并由被攝物體反射回來的頻閃光線以控制頻閃閃光元件36的發光量。
測光傳感器24包括一個由硫化鎘(CdS)元件或硅二極管構成的光電轉換器或光敏元件，并和獨立于變焦透鏡系統的聚焦透鏡相結合。測光傳感器24具有頻閃閃光反射探測器18的功能從而能探測頻閃閃光的反射光。因此，頻閃閃光反射探測器18就是多余的了。
如圖2所示，相機殼體11包括一個鉸接的后蓋80，當將與后蓋開關19相連的后蓋開啟杠桿向下推時，后蓋能打開。相機殼體11在其后面板上支承一綠色指示燈22、一紅色指示燈23和一位于取景器15后窗附近的全影畫面操縱桿27，取景器后窗設置在后蓋80上方的相機殼體11的后面板上。全景畫面操縱桿27具有一個全景照相開關27a，當通過全景畫面操縱桿27選擇全景畫面模式時，打開全景畫面開關27a，以使相機拍出全景照片。
當關閉全景照相開關27a時，就選擇了標準畫面的模式。當變焦透鏡系統通過安裝在相機中的自動聚焦機構而聚焦在被攝物體上時，綠色指示燈22就會被打開。當頻閃閃光元件36的電容器充電時，紅色指示燈23就會閃爍。一旦電容器充足電，紅色指示燈23持續亮著以指示可以使用閃光燈。
相機殼體11的后面板還支承著一個靠近全景畫面操縱桿27的主開關16。當壓下主開關16時，主開關16在斷開電源和接通電源狀態之間轉換。當處于斷開電源的狀態時，供給相機的電源被斷開，變焦透鏡系統縮回相機殼體11中，并且相機快門無法打開。當處于接通電源的狀態時，供給電源被接通，變焦透鏡系統伸出相機殼體11之外，并且相機的快門能夠打開。主開關16通常偏置于未被按壓的狀態。
如圖3所示，相機殼體11的上面板上支承著一快門釋放按紐25、一液晶顯示器(LCD)21，一模式開關20，一無限遠景開關26，一驅動開關31，一遠攝設置開關10a和一廣角設置開關10b。快門釋放按紐25能夠打開和關閉兩個開關，即全景開關15a和快門釋放開關15b(見圖7)。
更具體地說，當部分地壓下快門釋放按紐25時，就會打開全景開關15a，并用測光傳感器24和測距器14來測量至物體的距離和物體的亮度。當快門釋放開關15b被打開時(通過將快門釋放按紐25完全壓下)，相機的快門就會被釋放以使裝在相機殼體11中的照相膠卷的一個畫幅曝光。液晶顯示器(LCD)21顯示各種如下述的設置模式。模式開關20選擇相機曝光模式中的一種。驅動開關31選擇相機照相模式中的一種。無窮遠景開關26越過相機的自動聚焦系統將鏡頭聚焦于無窮遠，以對遠距離的物體進行精確拍照。
相機至被攝物體的距離由測距器14測量，測距器向物體發射紅外線且探測從物體的反射射線，并在反射射線的基礎上完成三角測量。測距器14的自動操作受到測距器14的紅外線發射和探測元件的性能的某種限制。如果測距器14未能探測到來自物體的反射射線，則測距器14自動將聚焦位置設置到它所能測量的最大距離。如果在這種情況下對某種遠景拍照，相機不能完全聚焦在物體上，并且由相機產生的物體的圖像會變得模糊起來。為了防止物體圖像模糊，根據本發明的相機可選擇無限遠景的模式，在這種模式中，相機會聚焦在無窮遠處。
當按下遠攝設定開關10a或廣角設定開關10b時，可移動的變焦透鏡筒13會沿軸向方向朝變焦運動的遠攝位置或廣角位置連續移動。
如圖4所示，測光傳感器24具有一個被分成九個探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d，72d，73d和74d的光電探測器表面，以便對物體和背景進行更精確的測量，從而使相機取得最佳的曝光效果。
圍繞其它探測區域70a，70b1，70b2，70c1和70c2而設置的探測區域71d，72d，73d和74d相互電氣連接以產生一單一的輸出信號。因此，測光器24在6個輸出信號的基礎上進行測量操作。
圖5A至5C和6A，6B顯示出由測光傳感器24測量的區域和由變焦透鏡系統曝光的區域之間的關系。在圖5A至5C中，虛線75指示出曝光畫幅的區域，實線指示出由測光傳感器24測量的區域。
更具體地說，圖5A示出當變焦透鏡的焦距為35mm時由測光傳感器24測量的畫幅的區域。同樣，圖5B和5C分別示出當焦距分別為60mm和80mm時由測光傳感器24測量的畫幅的區域。圖6A和6B分別示出當焦距分別為100mm和115mm時由測光傳感器24測量的畫幅的區域。因而，當變焦透鏡從廣角位置移向遠攝位置時，由測光傳感器24測量的區域要逐漸大于曝光畫幅的區域。
圖7示出小型照相機的電路框圖。所述電路包括一個用作頻閃電路41的控制系統的中央處理器(CPU)40;一膠卷傳送控制電路42;一變焦鏡頭控制電路43;一快門控制電路44;一測光電路45;一測距器電路46;一日期加印電路47;一LCD控制電路48;自拍裝置指示燈;綠色指示燈22;紅色指示燈23;一雙向(DX)接觸電路50，和一頻閃光積累器54。
CPU40通過信號線41a、41b給頻閃電路41輸送一允許充電的信號和一頻閃閃光控制信號。允許充電信號用于允許頻閃閃光元件36的電容器充電。頻閃閃光控制信號用于控制對與頻閃電路41相連的頻閃閃光元件36供能和去能。頻閃電路41通過一根信號線41c向CPU40輸送一個用于指示電容器是否已充好電的充電完成信號。
通過CPU40的信號線42a給其上連接有用于卷繞膠卷的電機51的膠卷傳送控制電路42輸送一個給電機51供能的信號，以使電機沿一個或另一個方向轉動。膠卷傳送控制電路42上還連接有光敏反射器(圖中未示)，它位于相機殼體11中的膠卷軌道上用以識別膠卷上的孔。每次當一個孔移過光敏反射器時，該光敏反射器就產生一個脈沖，此脈沖通過信號線42b從膠卷傳送控制電路42傳送到CPU40。因此，CPU40在連續傳送給CPU40的脈沖的基礎上在由電機51卷繞膠卷時對曝光的畫幅進行計算。
用于啟動變焦透鏡系統的電機52與變焦透鏡控制電路43相連。當打開遠攝設定開關10a或廣角設定開關10b時，CPU40通過信號線43a向變焦控制電路43傳送一控制信號以給電機52供能，使其沿一個或另一個方向轉動，因而使可移動的變焦透鏡筒13向遠攝位置或廣角位置移動。當變焦透鏡筒13移動時，通過信號線43b向CPU40傳送一代碼信號以探測變焦透鏡系統的焦距。在所述代碼信號的基礎上，CPU40能探測到變焦透鏡系統在其變焦運動中何時能到達所希望的位置。
快門控制電路44與一個步進電機53相連，此電機53用于啟動變焦透鏡系統使其自動聚焦在被攝物體上，并打開和關閉快門扇葉。為了拍攝物體的一張照片，CPU40通過信號線44a給快門控制電路44傳送一個脈沖信號，以使步進電機53移動變焦透鏡系統，從而在測距器14所探測的離物體的距離的基礎上聚焦于物體上，然后，CPU40通過信號線44b向快門控制電路44傳送一個信號，以打開一電磁體(圖示未示)以將變焦透鏡系統鎖定在一聚焦位置。再后，快門控制電路44控制步進電機打開快門扇葉，從而攝取一張照片。
在攝取一張照片后，快門控制電路44控制步進電機53關閉快門扇葉。然后，CPU40通過信號線44a給快門控制電路44傳送一反向脈沖信號以使透鏡組返回其初始的位置。當透鏡組到達其初始位置時，快門控制電路44通過信號線44c向CPU40傳送一個對應于該初始位置的信號。此時，CPU40不再通過信號線44a向快門控制電路44傳送反向脈沖信號。
CPU40通過信號線45a傳送一控制信號以接通或斷開其上連接有測光傳感器24的測光電路45。CPU40通過信號線45b給測光電路45傳送一個三比特信號以選擇6個探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d中的一個，連在一起的探測區域71d至74d被當作一個探測區域。這些探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d根據入射光的強度分別產生光電流。然后，測光電路45按對數壓縮來自選定的探測區域的光電流或者放大被壓縮的光電流，并將放大的光電流轉換成一個模擬電壓信號。再后，測光電路45通過信號線45c將該模擬電壓信號傳送給CPU40，從而確定物體的亮度，而此亮度則是由CPU40中的模數轉換器(A/D converter，圖中未示出)所產生的數字信息。
因此，通過信號線45b連續選擇探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d并將來自這些探測區域的電壓信號轉換為數字信號，CPU40能夠確定來自上述每個探測區域的物體的亮度。
其上連接有測距器14的測距器電路46通過信號線46a傳送了一個來自CPU40的指令信號以測量到物體之間的距離。為響應該指令信號，測短器電路46控制測距器14以上述方式來測量所說的距離。然后，通過信號線46b將代表測得距離的信號從測距器電路46傳送給CPU40。
CPU40通過信號線47a將一個日期加印起動信號傳送給日期加印電路47，以在膠卷的畫幅上記錄下包括年、月和日的信息。CPU40將各種信息傳送給LCD控制電路48以在與LCD控制電路48相連的LCD21上顯示包括拍攝模式和曝光模式的相機操作信息。自拍裝置指示燈17、綠色指示燈22和紅色指示燈23由通過信號線49從CPU40傳來的信號控制。
DX接觸電路50通過位于膠卷室DX代碼探測器銷來探測位于相機殼體11中的膠卷室中的膠卷盒上標記的DX代碼，并將所探測到的DX代碼通過信號線50a傳送給CPU40。
當通過信號線54a從CPU40傳送來一個控制信號時，與頻閃閃光反射探測器18相連的頻閃光積累器54開始積累頻閃閃光的反射光。頻閃光積累器54產生一相應于所積累的光的電壓，并通過信號線54b將該電壓傳送給CPU40，CPU在傳送來的電壓的基礎上控制頻閃電路41從而控制頻閃閃光的發射。
CPU40還與主開關18、后蓋開關19，測光開關15a以及與快門釋放按紐25相連的快門釋放開關15b、遠攝設定開關10a，廣角設定開關10b，模式開關20，驅動開關31，無窮遠景開關26和全景開關27a相連接。除了后蓋開關19在當后蓋80合上時被打開之外，這些開關均為瞬時開關，當釋放接觸壓力時，它們將返回其通常打開的狀態。
圖8示出可顯示在LCD21上的圖形或標記的例子。如圖8中所示，LCD21包括一位于其中心區域的膠卷計數標記32;一電池狀態標記33和一位于膠卷計數標記右側的無窮遠景模式標記37;一位于膠卷計數標記32左側的頻閃閃光標記34;以及一個位于膠卷計數標記32之下的拍攝模式標記35。
圖9和10圖示出能夠顯示在LCD21上與相機的某種曝光和拍攝模式相配合的符號或標記。
每當按下模式開關20時，則相機在下面三種曝光模式中順序循環(1)自動模式;
(2)打開閃光燈模式;和(3)關閉閃光燈模式。
根據所述的曝光模式，圖9中“顯示”一欄下的符號或標記中的一個顯示在LCD21上。
每當按下驅動開關31，根據本發明的照相機在下面兩種拍攝模式之間反復(1)單畫幅拍攝模式;和(2)連續拍攝模式。
根據所選的拍攝模式，圖10中“顯示”一欄下的符號顯示在LCD21上。
圖11示出一個設置在照相機殼體11中與變焦透鏡系統配合的機構，用于根據全景照相操縱桿27選擇兩種畫幅曝光尺寸中的一個，即標準畫幅尺寸或全景尺寸。
上述機構包括一對垂直相距設置的遮光板84、85，它們位于限定標準畫幅尺寸的水平加長孔徑框架83的上下兩側的外側。遮光板84、85的水平長度大于孔徑框架83的水平長度。遮光板84、85在位于孔徑框架83一側的導向板86中垂直滑動。遮光板84、85分別與擰在螺桿89a，89b上的螺母87，88相連。螺桿89a和89b由垂直螺桿軸89支承，該軸位于孔徑框架83相對于引導板86的另一側。螺桿軸89通過與其同軸設置的齒軸90和固定在全景照相操縱桿27上與齒輪90嚙合的齒輪91而能夠在全景操縱桿27的作用下繞自身軸線轉動。當螺桿軸89沿一個方向繞自身軸線轉動時，遮光板84、85相互移近以如圖中虛線84a、85a所示遮蓋孔徑框架83的上下區域，從而使膠卷曝光尺寸設定在全景照像尺寸。
以下根據圖12至22說明小型照相機的操作過程。為確保小型照相機的低能耗，只有當與CPU40相連的電路中的一個引進一啟動中斷信號時，CPU40才開始操作。通過，CPU40保持在低能耗的等待模式，當一個電路引入一個開始中斷信號，CPU40進入如圖12至14所示的主程序。
如圖12所示，CPU40進入主程序并確定是否在步驟S100處完成了相機的裝片操作。更具體地說，如果膠卷置于膠卷室中并由膠卷傳送控制電路42的電機51卷繞一定長度的膠片(導片)，則相機的裝片完成。如果裝片沒有完成，CPU40則在步驟S102處檢查后蓋80是否閉合。如果裝片未完成并且后蓋80閉合，則在步驟S104處以上述方式完成裝片，在膠卷裝好后，CPU40在步驟S106處檢查照相機是否接通電源。
當主開關16從斷電位置移到通電位置，可移動的變焦透鏡筒13在變焦透鏡控制電路43的作用下延伸至焦距為35mm(即朝向變焦運動的廣角位置移動)。CPU40通過讀取變焦位置代碼確定鏡頭伸出的量。
如果在步驟S106處斷開照相機的電源，那么，CPU40則等待直到主開關16的觸點響應使用者在步驟S132對主開關16的操作而打開(即循環直到主開關16關閉)。如果主開關16在步驟S132關閉，則CPU40在步驟S134允許僅由后蓋開關19或主開關16引發的啟動中斷，然后在步驟S136進入等待模式。因此，在照相機的電源斷開的情況下，在CPU40脫離等待模式的情況下，只有當后蓋開關19被推上或主開關16打開時才開始執行主程序。
如果在步驟S100完成照相機的裝片操作，則CPU40在步驟S108檢查后蓋80是否打開。如果后蓋打開，CPU40則在步驟S110處清除膠卷曝光計數。然后控制進入步驟S106。如果電源未在步驟S108接通，則CPU40經過步驟S132和S134進入等待模式。
如果照相機未在步驟S100完成裝片操作，并且在步驟S102后蓋80是打開的，或者如果在步驟S100完成照相機的裝片操作，并且在步驟108后蓋80是關閉的，則CPU40在步驟S112確定主開關16是否打開。如果在步驟112主開關16是打開的并且已在步驟S114接通電源，則CPU40在步驟S116斷開電源，(即，使變焦系統縮回相機殼體11中)并防止快門釋放。然后，CPU40經步驟S132和S134之后進入等待模式。
如果在步驟S114尚未接通電源，則CPU40在步驟S122接通電源(即控制變焦透鏡控制電路43以使可移動的變焦透鏡筒13朝向焦距為35mm的位置伸出)，且允許釋放快門，并初始化模式(即設定拍攝模式為單畫幅拍攝模式而曝光模式設定為自動模式)。
在步驟S122接通電源之后，CPU40設定一充電請求標記以在步驟S124開始對頻閃閃光元件36的電容器進行充電。如上所述，當接通電源時，曝光模式被初始化為自動模式。因此，當接通電源時，如果頻閃閃光元件36的電容器未被充電，出在電容器充電完成后，必須執行任何需要頻閃閃光元件36的曝光。為避免這種時間的延滯，在接通電源后，CPU40馬上設定一個充電請求標記以在步驟S124開始對電容器充電。步驟S124之后，如下參照圖14所述，變焦距透鏡系統根據遠攝和廣角設定開關10a，10b的操作而移動。
如果在步驟S112主開關16未被打開，則CPU40分別在步驟S142，S146，S150測定模式開關20，驅動開關31和無窮遠景開關26是否打開(見圖13)。
如果在接通電源時，模式開關20，驅動開關31或無窮遠景開關26打開，則分別執行步驟S144，S148或S152的相應的子程序。如果這些開關都未打開，或在步驟S158打開測光開關15a，則在步驟S160執行拍攝子程序。
在步驟S144的曝光模式設定子程序中，通過操作模式開關20選擇圖9中所示的一種曝光模式。在該曝光模式設定子程序中，每當模式開關20按下時，模式存儲器增1，直至存儲器的值為2。如果再次按下模式開關20，模式存儲器20清零，且完成了該模式的循環。
當模式存儲器所存儲的數據為0時，則選擇自動模式。當模式存儲器所存儲的數據為1時，則選擇閃光模式，當模式存儲器所存儲的數據為2，則選擇非閃光模式。
在步驟S148的驅動存儲器設定子程序中，每當按下驅動開關31時，驅動存儲器的數值在0和1之間反復。當驅動存儲器所存儲的數據為0時，選擇單畫幅拍攝模式。當驅動存儲器所存儲的數據為1時，選擇了連續拍攝模式。步驟S160的拍攝子程序(下面將參照圖15和16對其進行詳細描述)根據驅動存儲器所存儲的數據而執行。
在圖14中，根據遠攝和廣角設定開關10a，10b是否打開而控制可移動的變焦透鏡筒13的移動。更具體地說，如果在步驟S164中遠攝設定開關10a持續保持打開，并且可移動透鏡筒13沒有在步驟S168到達遠攝位置，則在步驟S170，CPU40控制變焦透鏡控制電路43以使可移動的透鏡筒13朝著遠攝位置逐漸移動。與此相反，如果在步驟S172中廣角設定開關10b持續保持打開，并且可移動的透鏡筒13尚未在步驟S174到達廣角位置，則在步驟S176，CPU40控制變焦透鏡控制電路43以使可移動的透鏡筒13朝著廣角位置逐漸移動。如果可移動的透鏡筒13在步驟S168已到達遠攝位置，則可移動的透鏡筒13不能沿此方向繼續移動。同樣，如果可移動的透鏡筒13在步驟S174已到達廣角位置，則可移動的透鏡筒13不能沿此方向繼續移動。
在可移動的變焦透鏡筒13進行了必要的移動之后，CPU40在步驟S130根據充電請求標記確定是否有給頻閃閃光元件36的電容器充電的要求。在接通電源或頻閃閃光元件36發射頻閃閃光光線之后，立即設定充電請求標記。如果在步驟S180測定到已設定了充電請求標記，則在步驟S182，CPU40控制頻閃電路41以給頻閃閃光元件36的電容器充電。在電容器充電過程中，如果在步驟S184，包括模式開關20，無窮遠景開關28等在內的任何一個開關被操作并且要求進行相關的程序，則中斷電容器的充電并控制返回步驟S100。
在步驟S182中，給頻閃閃光元件36的電容器充電，并啟動定時器。如果在所述定時器設置的時間內通過被充電電容器的電壓達到預定的電壓，則CPU40清除充電請求標記，并控制返回主程序。如果在步驟S184沒有操作任何開關且不要求相關的程序，則電容器的充電繼續直到電容器被充電至預定的電壓或定時器的時間用完。當電容器被充電至預定的電壓或定時器時間用完，CPU40清除充電請求標記，然后控制返回步驟S186。如果步驟S186中除了后蓋開關19外所有的開關已關閉，則CPU40在步驟S200允許一由所有開關引起的引發的啟動中斷讀號，然后進入步驟S202的等待模式。
下面參照圖15對步驟S160的拍攝子程序進行說明。在拍攝子程序中，CPU40在步驟S300，S302，S304，S306和S308執行不同的子程序。更具體地說，在步驟S300，CPU40通過測距器電路46用三角測量的方法測量到與被攝物體間的距離。在步驟S302，CPU40計算聚焦透鏡組為了自動聚焦在物體上所需移動的距離。在步驟S304，CPU40給綠色指示燈22供能。在步驟S306，CPU40用測光傳感器24的6個探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d測量物體的亮度，而在步驟S308，CPU40則計算曝光量。
在測量完至被攝物體的距離之后，在步驟S304上CPU40給綠色指示燈22供能從而使其一直亮著，如果照相機離物體太近以至聚焦透鏡組不能聚焦在物體上，則CPU40使綠色指示燈22閃爍，警告使用者照相機不能適當地聚焦在物體上。在步驟S308，在已測得到物體的距離和物體的亮度等的基礎上計算在所選曝光模式中所需的曝光量。
在已計算出的曝光量和所選模式的基礎上，CPU40在步驟S310確定是否需要頻閃閃光元件36以適當地曝光。如果需要發射頻閃閃光光線，并且如果在步驟S312中頻閃閃光元件36的電容器被充電至預定電壓，則CPU40給紅色指示燈23供能，使其一直亮著以指示電容器充電完畢。如果頻閃閃光元件36的電容器充電未完成，則CPU40在步驟S316給電容器充電。在步驟S316，CPU40給紅色指示燈23供能使其閃爍以指示使用者電容器正在充電。當電容器充電完畢，CPU40給紅色指示燈23供能，使其一直亮著。
如果在步驟S318打開測光開關15a(即，如果部分地按下快門釋放按紐25)，則CPU40循環直至在步驟S322中打開快門釋放開關15b。如果在CPU40循環時關閉測光開關15a，則CPU40使綠色和紅色指示燈去能，從而完成拍攝子程序，并控制返回主程序。
如果在步驟S322完全按下快門釋放按紐25，并打開快門釋放開關15b，則CPU40在步驟S324使綠色指示燈22和紅色指示燈23去能。然后，CPU40在步驟S326給自拍裝置指示燈17供能以指示一個畫幅將要曝光。再后，CPU40在步驟S328啟動聚焦透鏡組使其自動聚焦在物體上。在步驟S330，CPU40給日期加印電路47輸出一個日期加印觸發信號，以在膠卷的一個畫幅上標記日期信息。
當完成透鏡的啟動時，CPU40在步驟S332使自拍裝置指示燈17去能，然后，在步驟S334執行曝光控制子程序。在曝光控制子程序中(也參見圖17)，快門扇葉開始打開，膠卷畫幅在步驟S308所計算的曝光量的基礎上曝光，并且如果需要的話可給頻閃閃光元件36供能以發射頻閃閃光光線。當快門扇葉在步驟S338關閉從而完成曝光時，CPU40確定在步驟S338上是否發射了頻閃閃光光線。如果發射了頻閃閃光光線，則CPU40在步驟S340設定充電請求標記。
然后，CPU40在步驟S342清除無窮遠景模式，并在步驟S344卷繞膠卷。每當完成一次拍攝程序，由于不可能在無窮遠景模式下連續曝光，也由于如果不清除無窮遠景曝光模式，則可能使曝光模糊不清，所以，CPU40要清除無窮遠景模式。
在步驟S334中，當在膠卷卷繞過程中探測到膠卷的尾端時，膠卷會自動回繞。如果在步驟S346完成膠卷的回繞，則拍攝子程序完成，并控制返回子程序。如果在步驟S344卷繞膠卷，但在步驟S346未完成膠卷的回繞，則CPU40在步驟S348中根據存儲在驅動存儲器中的數據確定是否選擇了連續拍攝模式。如果選擇了連續拍攝模式，則控制返回圖15中的步驟S300。如果沒有選擇連續拍攝模式，則完成了拍攝子程序，并控制返回主程序。如果沒有在相機殼體11的膠卷室中裝上膠片，則不進行膠片卷繞。
圖17為拍攝子程序的在步驟S334的曝光控制子程序的流程圖，圖中所示的小型照相機能夠執行一個閃光程序，即根據到物體的距離自動調節光圈和閃光時間，以達到最佳曝光。通過測定頻閃閃光元件36在快門扇葉關閉瞬間至打開瞬間之間的期間內發射的閃光光線來調節閃光時間。
當進入曝光控制子程序時，快門扇葉在步驟S500開始打開。
如果要求頻閃閃光元件36在步驟S502發射閃光光線，則CPU40等待直到在步驟S504快門扇葉打開至一個相應于預定閃光發射點的位置。如果快門扇葉打開至上述位置，則CPU40在步驟S506控制頻閃電路41以給頻閃閃光元件36供能，從而開始發射閃光光線。CPU40還在步驟S508控制頻閃光線積累器54以積累照在頻閃閃光反射探測器18上的來自物體的閃光光線的反射光。直到在步驟S510中從頻閃閃光元件36發射閃光光線的期間(頻閃閃光發射時間)結束，CPU40在步驟S512監測反射光的積累以測定其是否等于或大于預定值A。
如果在步驟S512積累超過預定值A，則CPU40在步驟S512發出一抑制信號以使頻閃閃光元件36去能。然后，CPU40在步驟S516等待直至曝光量等于或大于預定值B，在此之后，曝光控制子程序結束并控制返回拍攝子程序(見圖15和16)。如果在步驟S502不要求頻閃閃光元件36發射閃光光線，或者如果在步驟S510頻閃閃光發射時間結束，則控制從步驟S502或S510跳至步驟S516。
圖18示出在主程序步驟S152中的無窮遠景設定子程序。在無窮遠景設定子程序中，在步驟S710中，無窮遠景模式在打開和關閉之間反復。在步驟S712中，當CPU40打開無窮遠景模式時，CPU40控制LCD控制電路48以在LCD21上顯示無窮遠景的標記;而當CPU40關閉無窮遠景模式時，CPU40控制LCD控制電路48以關閉無窮遠景的標記。然后，控制返回主流程。
圖19至22為在拍攝子程序的步驟S308中計算曝光量的子程序的流程圖。
在圖19至22所示子程序中，Bva，Bvb1，Bvb2，Bvc1，Bvc2，和Bvd代表由測光傳感器24的各個探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d所探測到的物體亮度。
圖19顯示出在曝光量計算子程序中計算物體的正確亮度的方法。如圖19所示，在步驟S800中，CPU40測定全景照相操縱桿27是否操作，是否選擇全景模式。如果沒有選擇全景照相模式，則在步驟S802，CPU40按下面的方程式計算從探測區域70b1，70b2，70c1和70c2測得的物體亮度Bvb1，Bvb2，Bvc1和Bvc2的平均值Bv′Bv′＝(Bvb1+Bvb2+Bvc1+Bvc2)/4如果選擇了全景照相模式，則在步驟S804，CPU40按下面的方程式計算從探測區域70b1，70b2，70c1和70c2測得的物體亮度Bvb1，Bvb2，Bvc1和Bvc2的平均值Bv′Bv′＝(Bvb1+Bvb2+2×Bvc1+2×Bvc2)/6在步驟S804，由于限定全景照相尺寸的孔徑被水平加長，從分別位于測光范圍左右區域的探測區域70c1，70c2所測得的亮度Bvc1乘以一加權系數“2”，然后，計算亮度Bvb1、Bvb2和加權這度Bvc1、Bvc2的平均值。也就是說，根據是否選擇全景照相模式，用橢圓或圓形亮度分布來確定由探測區域70b1，70b2，70c1和70c2探測的亮度Bvb1，Bvb2，Bvc1和Bvc2的平均亮度Bv。上面所給出的加權系數并不限定為2，而是可根據測光傳感器的特性(例如線性和磁飽和性)使用其它的值。
然后，在步驟S822，平均亮度Bv′乘上一個乘數Kbc，亮度Bva乘上一個乘數Ka，并且亮度Bvd乘上一個乘數Kd，所產生的平均亮度Bv由下面的方程式確定Bv＝(Ka×Bva+Kbc×Bv′+Kd×Bvd)/(Ka+Kbc+Kd)在步驟S822中的乘數Kbc，Ka和Kd根據可變焦距透鏡系統的當前焦距而在步驟S808，S812，S816，S820中確定，而變焦距透鏡系統的當前焦距則是由對應于變焦透鏡系統的位置并從變焦透鏡控制電路43中傳送的代碼信號所確定的。
更具體地說，如果在步驟S806，變焦透鏡系統的焦距等于或大于38mm并小于50mm，則在步驟S808，乘數Ka，Kbc，Kd分別為20、15、5。如果在步驟S810中，變焦透鏡系統的焦距等于或大于50mm并小于70mm，則在步驟S812中，乘數Ka，Kbc，Kd分別為20、10、2，如果在步驟S814中，變焦透鏡系統的焦距等于或大于70mm并小于90mm，則在步驟S816中，乘數分別為20、6、1。如果在步驟S814中，變焦透鏡系統的焦距等于或大于90mm，則在步驟S820中，乘數分別為20、7、0。這些系數并不限于上述數值而能夠根據光學系統和測光系統的特征而變化。
由測光傳感器24探測的平均亮度Bv通過使用乘數Kbc，Ka和Kd而計算，因而在步驟S822中確定亮度Bva，Bvd和平均亮度Bv′。當視角隨著變焦透鏡系統的變焦運動而變化時，可用這種方式對測得的物體亮度進行修正。乘數Ka，Kbc和Kd并不限于上述數值，在考慮在有效測光范圍內探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d所占據的面積與物體曝光范圍(它隨著變焦透鏡系統的變焦運動而變化)的比值的情況下，則乘數可為任何數值。
在如圖19所示的流程圖中，為乘數Ka，Kbc，Kd確定了四種組合。然而，相應于更大的焦距范圍，可在更多的步驟中確定更多的用于修正所測物體亮度的組合。
圖20為測量逆光物體的過程，以確定正確的曝光量。
如圖20所示，選擇第二最大和第二最小亮度Bva，Bvb1，Bvb2，Bvc1和Bvc2(不包括亮度Bvd)，即MAX2和MIX2。由于最小亮度通常是由物體前部的陰影區所造成的，因此選擇MIN2代表物體的亮度。同樣，由于最亮的區域是由光源形成的，因而是一個錯誤的數值，所以要選擇MAX2代表背景的亮度。
在選擇了代表性的亮度MAX2，MIN2后，在步驟S832中將逆光標記清為“0”。
然后，CPU40在步驟S834確定模式開關20在步驟S144的曝光模式設定子程序中是否選擇了自動模式。如果沒有選擇自動模式，控制跳至步驟S850(見圖21)。
如果選擇了自動模式，則控制進行至步驟S836。如果在步驟S836變焦系統的焦距等于或小于90mm，并且亮度Bvd和MIN2之差大于或等于2.0，則設置逆光標記(即1)并控制移至步驟S842。否則保持逆光標記為零。
如果焦距大于或等于50mm，并且亮度MAX2和MIN2之間的差距大于或等于1.5，則逆光標記設置為1，且控制前進至步驟S850，如圖21所示。否則保持逆光標記在步驟S842中設定的值不變。因此，當焦距小于50mm并設定為廣角時，如果邊緣區域亮度Bvd和第二最小亮度(因而為物體的亮度)MIN2之差大于或等于2.0，則CPU40確定物體為逆光。當焦距大于或等于90mm并設定為遠攝時，如果背景亮度MAX2與物體亮度MIN2之差大于或等于1.5，則CPU確定物體為逆光。當焦距在50mm和90mm之間并設定一適度的焦距時，如果滿足上述任一個條件，則CPU確定物體為逆光。如果這些條件均未滿足，則物體不是逆光的。
確定物體是否逆光的條件并不限于上述這些條件，而可根據測光傳感器24的測光范圍和相應曝光畫幅的區域的比值來建立這種條件。這個比值隨著變焦透鏡系統的變焦移動以及探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d的表面積與測光傳感器24的整個測光表面的表面積的比值而變化。
決定步驟并不限于兩個步驟S838，S844，而可以是覆蓋更大的焦距范圍的更多的步驟。
圖21為當選擇非閃光模式時，曝光量計算子程序中自動修正曝光量的過程。
在步驟S850中，CPU40首先將曝光修正值Xv和工作緩沖器Xv1，Xv2清零，且控制前進至步驟S852。如果選擇了非閃光模式，則控制前進至步驟S854，否則前進至步驟S872。
如果焦距小于或等于90mm，緩沖器Xv1中存儲一個根據邊緣亮度Bvd，物體亮度MIN2和逆光臨界值2.0所確定的值，此值用下面的方程式計算Xv1＝Bvd-MIN2-2.0如果物體為逆光，則Xv1為正值，否則為負值。然后控制進入步驟S858。
如果焦距大于或等于50mm，則緩沖器Xv2中存儲一個根據背景亮度MAX2，物體亮度MIN2和逆光臨界值1.5所確定的值，此值用下面的方程式計算Xv2＝MAX2-MIN2-1.5因此，如果物體為逆光，則Xv2為正值、否則為負值，然后控制進入步驟S862。
步驟S862確定Xv1和Xv2中大的為曝光修正值Xv。然而，如果焦距小于50mm，且設置為廣角，則Xv2不能由上述方程式確定，因此，Xv等于Xv1。同樣，如果焦距大于90mm且設定為遠攝時，則Xv1的值也不能確定，因而Xv等于Xv2。如果焦距在50mm至90mm之間，則Xv為Xv1和Xv2中大的一個，如步驟S862所示。然后控制進入步驟S864。
如果Xv為負值，則設置Xv為零且控制進入步驟S868。如果Xv大于1.5，則Xv設定為1.5，否則Xv的值保持不變。然后控制進入圖22所示的步驟S872。
自動模式和非閃光模式中的臨界值相同，然而，這些臨界值并不限于上面所述的數值，并且可對于上述兩種模式取不同的值。而且，可以使用比上述兩種范圍更大的焦距范圍，以產生出更多的能用于確定曝光修正值Xv的數據。
如步驟S874所示，用于設定適當曝光的值Ev依賴于加權平均均亮度Bv、曝光修正值Xv和膠卷的敏感度(相應于膠卷速度)Sv，并由下面的方程式給出Ev＝Bv+Sv-Xv然后控制進入步驟S876，在此步驟中計算閃光(FM)發射時間。
因此，當選擇自動模式時，僅用測光傳感器的加權平均亮度Bv和膠卷敏感度就能確定曝光量。如果物體被視為逆光，則使用閃光燈，但不需要曝光修正值。
如果選擇非閃光模式，并且物體被視為逆光，則曝光值Ev由加權平均亮度Bv、膠片敏感度Sv和曝光修正值Xv來確定。
而且，加權平均亮度Bv還考慮是選擇標準照相尺寸模式還是全景照相模式。然后，根據變焦透鏡的焦距確定加權系數。因而，被測量的有效區域非常類似所要拍攝的區域，并能確定精確的曝光量。
同樣，逆光狀態是通過考慮變焦透鏡的焦距并調節用于判斷這種狀態是否滿足的標準來確定的。這樣可精確地確定逆光狀態和適當地使用閃光燈。此外，在不能使用閃光燈的條件下(例如在劇場或拍攝遠景)，如果存在逆光狀態，則要確定一個曝光修正值以修正曝光量。這個值也依賴于變焦鏡頭的焦距，因而不論使用多長的焦距都可精確確定曝光修正值。
根據所選曝光模式，可建立一個由步驟S874所計算曝光量Ev的最小值。
測光傳感器24的探測區域的數量并不限于“6”。相反，測光傳感器24的測光表面可被劃分成更多或更少數量的探測區域。探測區域70a，70b1，70b2，70c1，70c2，71d至74d并不限于所述表面積，而可具有更大或更小的表面積。
以上說明了帶有焦距可連續變化的變焦鏡頭的小型照相機。但是，本發明也可應用于具有焦距不能連續變化但能選擇預定的焦距的鏡頭系統的小型照相機。
權利要求
1.一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，其焦距可在一定范圍內變化；一個具有多個部分的測光系統，每部分輸出一個亮度水平，所述測光系統獨立于所述成像光學系統；確定曝光值的控制系統，所述控制系統用加權系數計算由所述多個部分輸出的亮度水平的加權平均值，這個系數隨所述光學系統的焦距而變化，所述平均亮度水平用于確定所述曝光值。
2.如權利要求1所述之小型照相機，其中，所述多個部分是這樣設置的，即一個部分位于相應于成像畫幅的中心部分的位置，所述部分的第一組設置在所述中心部分的周邊的外側，所述部分的第二組設置在所述第一組部分的周邊的外側，所述第一和第二組的所述部分以一基本上呈矩形的方式垂直和水平對齊。
3.如權利要求2所述之小型照相機，它還包括一個用于在標準尺寸成像孔徑和全景尺寸成像孔徑之間選擇的選擇裝置，其中，對于第一組部分來說，當選擇全景尺寸成像孔徑時，用于所述垂直對齊部分的加權系數與用于所述水平對齊部分的加權系數的比值大于當選擇標準尺寸成像孔徑時的比值。
4.如權利要求1所述之小型照相機，其中，所述焦距范圍劃分成多個焦距范圍，每個所述的焦距范圍具有預定的加權系數，所述加權系數對于在每個所述焦距離范圍內的焦距來說是相同的。
5.如權利要求4所述之小型照相機，其中，當所述焦距增大時，用于所述中心部分的加權系數與用于所述第一和第二組部分的加權系數的比值會增加。
6.如權利要求1所述之小型照相機，其中，所述控制裝置用于選擇所述加權系數的一個預定數值，所述加權系數具有根據所述成像光學系統的焦距而定的數值;通過乘上所述加權系數中的一個來計算每個所述亮度的加權平均值，以給出所述的加權平均亮度水平。
7.如權利要求6所述之小型照相機，其中，所述控制裝置還包括亮度選擇裝置，以選擇相應于背景亮度水平的第二最高亮度水平和相應于物體亮度水平的第二最低亮度水平。
8.如權利要求7所述之小型照相機，它還包括一個閃光模式選擇裝置，此裝置在自動模式和非閃光模式之間做選擇，其中，當所述選擇裝置選擇自動模式時，所述裝置還通過檢測所述焦距、所述選定的亮度水平、另一個所述亮度水平以及逆光監界值水平來進一步確定物體是否逆光。
9.如權利要求7所述之小型照相機，它還包括一個閃光模式選擇裝置，此裝置在自動模式和非閃光模式之間做選擇，其中，當所述選擇裝置選擇非閃光模式時，所述控制裝置還通過檢測所述焦距、所述選定的亮度水平、另一個所述亮度水平和逆光臨界值水平來進一步確定一個曝光修正值。
10.如權利要求9的所述之小型照相機，其中，所述控制裝置還根據所述加權平均亮度水平和曝光修正平均值來計算所述曝光量。
11.一種小型照相機，它包括一個成像光學系統，它具有多個焦距;一個具有多個部分的測光系統，每個部分輸出一個亮度水平，所述測光系統獨立于所述成像光學系統;亮度選擇裝置，此裝置選擇一個具有預定特性的亮度水平的第一預定數值;用于確定曝光量的控制裝置，所述控制裝置通過檢測所述焦距、所述選定的亮度水平和逆光臨界值水平進一步確定物體是否逆光。
12.如權利要求要求11所述之小型照相機，其中，所述控制裝置用加權系數來計算由所述多個部分輸出的亮度水平的加權平均值，所述系數隨所述光學系統的焦距的變化而變化，所述加權平均亮度水平用于確定所述曝光量。
13.一種小型照相機，它包括一個具有多個距焦的成像光學系統;用于提供代表被所述成像光學系統拍攝的畫面的亮度的信號的測光裝置，所述測光裝置包括多個測光部分，每個部分均輸出一個亮度信號;控制裝置，此裝置用于根據多個關系式中的一個選定關系式來組合多個測光部分輸出的亮度信號，所述選定的關系式是由所述控制裝置根據所述成像光學系統的焦距來選擇。
全文摘要
一種小型照相機，具有可變焦距成像光學系統，與成像光學系統分開的多部分測光系統，和用于通過使用加權系數來計算由測光系統輸出的亮度水平的加權平均值從而確定膠片曝光量的控制裝置。加權系數隨成像光學系統的焦距的變化而變化。
文檔編號G03B7/20GK1090063SQ9312068
公開日1994年7月27日 申請日期1993年11月30日 優先權日1992年11月30日
發明者田畑靖司, 沼子紀夫, 小迫幸圣 申請人:旭光學工業株式會社