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圖像傳感器的制作方法

文檔序號(hào):7949475閱讀:241來源:國知局
專利名稱:圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及圖像傳感器,具體地說,涉及用于實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍拍攝的曝光時(shí)間控制技術(shù),所述寬動(dòng)態(tài)范圍拍攝可以很好地同時(shí)捕獲同時(shí)具有明亮部分和黑暗部分的物體的明亮部分圖像信息和黑暗部分圖像信息。
背景技術(shù)
用于對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字處理的固態(tài)圖像采集器件,例如處理靜態(tài)圖片的數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)和處理動(dòng)態(tài)圖片的數(shù)字視頻照相機(jī),利用光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)通過圖像采集光學(xué)系統(tǒng)獲取的光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,并且對(duì)所獲取的圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理。作為在其中圖像采集元件包括光電轉(zhuǎn)換元件并且其累加電荷保持部分排列為交叉矩陣形式的區(qū)域傳感器,通常使用的是MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器和CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器。這些區(qū)域傳感器的有效入射光通量被限制在很窄的區(qū)域。因此,當(dāng)這些區(qū)域傳感器對(duì)光亮和陰影之間具有巨大差別的物體進(jìn)行采集時(shí),在明亮部分產(chǎn)生圖像被過曝光(此后稱為過白)的現(xiàn)象,而在黑暗部分產(chǎn)生黑色被擠壓(此后稱為黑色積壓)的現(xiàn)象。這縮小了圖像的動(dòng)態(tài)范圍。為了避免這樣的現(xiàn)象并擴(kuò)大圖像的動(dòng)態(tài)范圍,傳統(tǒng)上,如專利文獻(xiàn)1-3中所描述那樣對(duì)長(zhǎng)曝光信號(hào)和短曝光信號(hào)進(jìn)行合成(synthesize)。
圖16是分別示出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong、短曝光信號(hào)Sshort和通過對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行合成而獲取的混合信號(hào)(composite signal)Smix的入射光通量與輸出信號(hào)電平之間關(guān)系的特性圖。A是具有較少入射光通量的區(qū)域,B是長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong開始飽和的區(qū)域,C是長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong完全飽和的區(qū)域。在光亮和陰影之間具有顯著差異的圖像(物體)中,存在混合在同一圖像中的區(qū)域A、B和C。
長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong施加的影響為提高區(qū)域A(在具有較少入射光通量的黑暗部分中)的敏感度,而在區(qū)域B和C(敏感度飽和的明亮區(qū)域)中產(chǎn)生諸如過白的不良影響。短曝光信號(hào)Sshort施加的影響為提高區(qū)域物體的相對(duì)明亮部分的靈敏度,而具有在具有較少光通量的部分產(chǎn)生黑色擠壓的不良影響。如上所述,當(dāng)單獨(dú)采用這些信號(hào)之一時(shí),縮小了動(dòng)態(tài)范圍,并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)在光亮和陰影之間具有顯著差別(高對(duì)比度)的圖像(物體)進(jìn)行清晰的圖像描繪,所述圖像具有混合在同一圖像中的區(qū)域A、B和C。
同時(shí),利用通過將長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort相加而得獲取的混合信號(hào)Smix,可以捕獲圖像信息而具有較小的從區(qū)域A到區(qū)域C的偏差,這允許對(duì)高對(duì)比度圖像進(jìn)行描繪。也就是說,可以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍。
專利文獻(xiàn)1日本未審專利公開H2-174470(第2頁、圖3)專利文獻(xiàn)2日本未審專利公開H7-95481(第3-5頁、圖2)專利文件3日本未審專利公開H11-75118(第4-6頁、圖1-4)本發(fā)明所要解決的問題為了獲取長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort,如圖17A所示,通常將一個(gè)域的時(shí)間區(qū)一分為二,從而在一個(gè)時(shí)間區(qū)進(jìn)行長(zhǎng)曝光,而在另一個(gè)時(shí)間區(qū)進(jìn)行短曝光。圖17B示意性地描述了長(zhǎng)曝光時(shí)期中一個(gè)域的圖像信息。在這種情況下,在所有行中,以行為單位的圖像采集元件組是長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong。圖17C示意性地描述了短曝光時(shí)期中一個(gè)域的圖像信息。在這種情況下,在所有行中以行為單位的圖像采集元件組是短曝光信號(hào)Sshort。以下將參照作為示例的圖像傳感器進(jìn)一步進(jìn)行描述。
假設(shè)在任意行中用于捕獲長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的定時(shí)為t1,而在同一行中用于捕獲短曝光信號(hào)Sshort的定時(shí)為t2,每一個(gè)均可以表示為Slong(t1)和Sshort(t2)。長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort的混合信號(hào)Smix可以一般地表示為“Smix=Slong(t1)+Sshort(t2)”。
這里應(yīng)該注意,時(shí)間區(qū)t1和時(shí)間區(qū)t2從隨著時(shí)間彼此偏移,雖然這兩個(gè)時(shí)間區(qū)在同一域時(shí)期中。因此,作為單個(gè)混合曝光信號(hào)Smix的結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(t1)和短曝光信號(hào)Sshort(t2)的曝光時(shí)間,隨著時(shí)間彼此偏移很大。這樣,雖然當(dāng)物體保持靜止或者移動(dòng)很小的時(shí)候不會(huì)引起問題,但是在對(duì)物體移動(dòng)很大的動(dòng)態(tài)圖片進(jìn)行拍攝時(shí),因?yàn)闃?gòu)成讀出信號(hào)信息(混合信號(hào)Smix)的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(t1)和短曝光信號(hào)Sshort(t2)的曝光時(shí)間變得大為不同,就會(huì)在圖像中產(chǎn)生諸如模糊等的圖片質(zhì)量惡化。解決以上問題的手段為了克服上述問題,本發(fā)明構(gòu)造圖像傳感器讀出方法如下,其從其中以矩陣形式布置多個(gè)圖像采集元件的區(qū)域傳感器讀出在圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷。也就是說,設(shè)置在時(shí)間長(zhǎng)度上彼此不同的多個(gè)曝光時(shí)間,然后將這些曝光時(shí)間分別分配到區(qū)域傳感器的各行。以區(qū)域傳感器的行為單位讀出在所分配的曝光時(shí)間內(nèi)在圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷。以所述區(qū)域傳感器的屏幕為單位合成所讀出的信號(hào)電荷。
當(dāng)通過對(duì)在曝光時(shí)間以行為單位變化的多行中所累積的信號(hào)電荷進(jìn)行合成而產(chǎn)生混合信號(hào)時(shí),作為合成源的多行在時(shí)間上彼此非常接近。因此,即使在拍攝動(dòng)態(tài)圖像以采集運(yùn)動(dòng)中物體的情況下,也可以抑制在圖片質(zhì)量中產(chǎn)生的惡化,例如圖像中的模糊,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明,曝光時(shí)間以行為單位變化。因此,即使在拍攝動(dòng)態(tài)圖像以采集運(yùn)動(dòng)中物體的情況下,可以抑制在圖片質(zhì)量中產(chǎn)生的惡化,例如圖像中的模糊,同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展。


圖1包括本發(fā)明的MOS圖像傳感器的固態(tài)圖像采集器件的示意圖;
圖2示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS圖像傳感器詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖;圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS圖像傳感器在正常模式(在所有行中設(shè)置常數(shù)曝光時(shí)間的曝光控制模式)中的操作的時(shí)序圖;圖4示出在由根據(jù)第一實(shí)施例的MOS圖像傳感器表征的模式(按照各行設(shè)置曝光時(shí)間的曝光控制模式)下的操作的時(shí)序圖;圖5A描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)域時(shí)期中的長(zhǎng)曝光和短曝光的第一示意圖;圖5B描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)域時(shí)期中的長(zhǎng)曝光和短曝光的第二示意圖;圖6A描述拜爾型(Bayer-type)彩色濾光器陣列的示意圖;圖6B根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的曝光時(shí)間的第一示例的示意圖;圖6C根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的曝光時(shí)間的第二示例的示意圖;圖7描述傳統(tǒng)OB減法處理的示意圖;圖8描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的OB減法處理的示意圖;圖9描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的OB減法處理的示意圖;圖10用于描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的OB減法處理的示意圖;圖11描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的OB減法處理的示意圖;圖12描述根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的WB處理的示意圖;圖13A描述根據(jù)第七實(shí)施例的用于合成長(zhǎng)曝光信號(hào)和短曝光信號(hào)的方法的示意圖;圖13B示出根據(jù)第七實(shí)施例的權(quán)重系數(shù)和曝光信號(hào)之間關(guān)系的示意圖;圖14描述根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的針對(duì)讀出定時(shí)信號(hào)和輸出信號(hào)的屏蔽設(shè)置方法的示意圖;圖15描述根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的長(zhǎng)曝光信號(hào)輸出行和短曝光信號(hào)輸出行的示意圖;
圖16描述在長(zhǎng)曝光信號(hào)和短曝光信號(hào)中的輸出信號(hào)電平與入射光通量之間關(guān)系的示意圖;圖17A描述根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)域時(shí)期中長(zhǎng)曝光時(shí)期和短曝光時(shí)期的示意圖;圖17B描述根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)域時(shí)期中長(zhǎng)曝光時(shí)期的示意圖;圖17C描述根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)域時(shí)期中短光時(shí)期的示意圖。
附圖標(biāo)記的描述101MOS圖像傳感器102驅(qū)動(dòng)控制部分103信號(hào)處理部分201圖像采集元件202區(qū)域傳感器203豎直移位寄存器(豎直控制部分)204重置移位寄存器(重置控制部分)205重置屏蔽控制部分206信號(hào)電荷讀出控制部分207水平移位寄存器(水平控制部分)210拜爾型濾光器陣列211曝光區(qū)域212OB像素單元212a、212bOB像素單元213減法處理部分214有效數(shù)據(jù)215減法處理部分216有效數(shù)據(jù)217曝光系數(shù)控制部分
218減法處理部分219有效數(shù)據(jù)220第一加法處理部分221第二加法處理部分222減法處理部分223有效數(shù)據(jù)224加法處理部分225減法處理部分226有效數(shù)據(jù)227積分處理部分228增益控制部分229積分塊數(shù)據(jù)230水平權(quán)重系數(shù)231豎直權(quán)重系數(shù)RD0讀出定時(shí)參考信號(hào)RD1-RD6讀出定時(shí)信號(hào)RT0電荷清除脈沖RT1-RT6重置定時(shí)信號(hào)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳實(shí)施例以下,參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的MOS圖像傳感器的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是包括根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的MOS圖像傳感器的固態(tài)圖像采集器件的示意圖。該固態(tài)圖像采集器件包括MOS圖像傳感器101、用于對(duì)圖像傳感器101進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)控制部分102和用于處理來自圖像傳感器101的信號(hào)的信號(hào)處理部分103。
圖2是示出圖像傳感器101詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖2中,附圖標(biāo)記201表示圖像采集元件,202是區(qū)域傳感器。附圖標(biāo)記203是作為豎直控制部分的豎直移位寄存器,204是作為重置控制部分的重置移位寄存器。附圖標(biāo)記205是重置屏蔽控制部分,206是信號(hào)電荷讀出控制部分,207是水平移位寄存器。豎直移位寄存器203、重置移位寄存器204、重置屏蔽控制部分205和水平移位寄存器207構(gòu)成定時(shí)控制部分。
區(qū)域傳感器202由布置成交叉矩陣形式的大量圖像采集元件201構(gòu)成。圖像采集元件201由光電轉(zhuǎn)換元件、累積電荷保持部分和信號(hào)讀出部分構(gòu)成。豎直移位寄存器203在讀出圖像采集元件201的累積信號(hào)電荷的過程中,在豎直方向上以行為單位控制讀出行的選擇。信號(hào)電荷讀出控制部分206在讀出圖像采集元件201的信號(hào)電荷的過程中,在豎直方向上以行為單位有效地控制讀出行的選擇。
讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0輸入到豎直移位寄存器203。豎直移位寄存器203根據(jù)時(shí)間流逝而順序地移位讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0,從而為各行產(chǎn)生讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...,并將它們發(fā)送到信號(hào)電荷讀出控制部分206。
以行為單位對(duì)累積的信號(hào)電荷進(jìn)行重置的電荷清除脈沖RT0輸入到重置移位寄存器204。重置移位寄存器204根據(jù)時(shí)間流逝順序地移位電荷清除脈沖RT0,從而為各行產(chǎn)生重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...,并且將它們發(fā)送到信號(hào)電荷讀出控制部分206。“重置”在這里表示從圖像采集元件201清除信號(hào)電荷,從而將圖像采集元件201的累積電荷設(shè)置為零。
重置屏蔽控制部分205插入到重置移位寄存器204和信號(hào)電荷讀出控制部分206之間,從而對(duì)重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...分別進(jìn)行輸出控制。也就是說,重置屏蔽控制部分205分別對(duì)重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...進(jìn)行屏蔽,以允許或者抑制重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...對(duì)信號(hào)電荷讀出控制部分206的影響。重置屏蔽控制部分205可以任意地確定重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...中的哪一個(gè)被設(shè)置為有效或者無效。
通過將區(qū)域傳感器202中一行的一組圖像采集元件201...處理為控制單元,信號(hào)電荷讀出控制部分206對(duì)所有行進(jìn)行累積信號(hào)電荷的清除(重置)操作控制和累積信號(hào)電荷的讀出操作控制。也就是說,當(dāng)重置定時(shí)信號(hào)RTi(i是自然數(shù))從重置移位寄存器204輸入的時(shí)候,信號(hào)電荷讀出控制部分206在從重置定時(shí)信號(hào)RTi的上升到讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i是自然數(shù))上升的曝光時(shí)間期間,以行為單位從區(qū)域傳感器202中讀出在一組圖像采集元件201...中累積的信號(hào)電荷。同時(shí),當(dāng)不存在重置定時(shí)信號(hào)RTi的輸入時(shí),信號(hào)電荷讀出控制部分206在從讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升到下一個(gè)周期的讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升之間的曝光時(shí)間期間,以行為單位從區(qū)域傳感器202中讀出在一組圖像采集元件201...中累積的信號(hào)電荷。
對(duì)累積信號(hào)電荷的讀出操作在各行中在讀出定時(shí)信號(hào)RD1的上升定時(shí)處執(zhí)行,而電荷重置操作在各行中在重置定時(shí)信號(hào)RTi的上升定時(shí)處執(zhí)行。在累積信號(hào)電荷從其讀出的行中,那組圖像采集元件201...的電荷被重置。
同一行中從讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升到其下一個(gè)上升的時(shí)期所累積的信號(hào)電荷,對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)曝光時(shí)間Slong。這種情況下的電荷累積時(shí)期對(duì)應(yīng)于第一曝光時(shí)間(長(zhǎng)曝光時(shí)間)。長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的曝光時(shí)間(第一曝光時(shí)間)是從讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升定時(shí)到下一個(gè)上升定時(shí)的時(shí)期。
進(jìn)一步,當(dāng)在下一個(gè)上升之前輸入重置定時(shí)RTi時(shí),信號(hào)電荷讀出控制部分206重置該行中的一組圖像采集元件201...的電荷。信號(hào)電荷從重置定時(shí)累積到下一個(gè)讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的上升定時(shí),并且對(duì)應(yīng)行的那組圖像采集元件組201...所累積的信號(hào)電荷在該上升定時(shí)被讀出。此時(shí)的信號(hào)電荷對(duì)應(yīng)于短曝光信號(hào)Sshort。以下,將這種狀態(tài)下的曝光時(shí)間稱為第二曝光時(shí)間。第二曝光時(shí)間是從重置定時(shí)信號(hào)RTi的上升定時(shí)到下一個(gè)讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升定時(shí)的時(shí)期。
根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)黑暗的屏幕部分的亮度來設(shè)置第一曝光時(shí)間的長(zhǎng)度。根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)明亮的屏幕部分的亮度來設(shè)置第二曝光時(shí)間的長(zhǎng)度。
即使在重置移位寄存器204中順序地移位電荷清除脈沖RT0,并且以時(shí)間順序輸出重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...,在被重置屏蔽控制部分205屏蔽的行(屏蔽有效行)中的重置定時(shí)信號(hào)RTi(i是自然數(shù))也沒有被傳播到信號(hào)電荷讀出控制部分206。因此,只有來自豎直移位寄存器203的讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i是自然數(shù))在屏蔽有效行中變?yōu)橛行В⑶耶a(chǎn)生基于第一曝光時(shí)間的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong。同時(shí),在沒有被重置屏蔽控制部分205屏蔽的行(屏蔽無效行)中,對(duì)應(yīng)的重置定時(shí)信號(hào)RTi傳播到信號(hào)電荷讀出控制部分206。因此,來自重置移位寄存器204的重置定時(shí)信號(hào)在屏蔽無效行也變?yōu)橛行В⑶耶a(chǎn)生基于第二曝光時(shí)間的短曝光信號(hào)。在任何一種情況下,曝光時(shí)間的長(zhǎng)度以彼此分開的行為單位被分別控制。
如上所述,第一曝光時(shí)間的相同時(shí)間長(zhǎng)度被設(shè)置為讀出定時(shí)參考信號(hào)RDi的信號(hào)周期的時(shí)間長(zhǎng)度,而第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度被設(shè)置為短于讀出定時(shí)參考信號(hào)RDi的信號(hào)周期的時(shí)間長(zhǎng)度。
設(shè)置第一曝光時(shí)間的行組稱為第一行對(duì)(line pair)組。設(shè)置第二曝光時(shí)間的行組稱為第二行對(duì)組。如接下來將要描述的圖4所示,第一行對(duì)和第二行對(duì)在區(qū)域傳感器202上交替布置。進(jìn)一步,在實(shí)施例中,第一行對(duì)和第二行對(duì)由單行或者多行構(gòu)成。在以下描述的第一實(shí)施例中,假設(shè)每個(gè)第一行對(duì)和第二行對(duì)都由單行構(gòu)成。
圖1所示的驅(qū)動(dòng)控制部分102執(zhí)行針對(duì)豎直移位寄存器203控制讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0的輸入定時(shí),針對(duì)重置移位寄存器204控制電荷清除脈沖RT0的輸入定時(shí),以及設(shè)置重置屏蔽控制部分。
區(qū)域傳感器202的那組圖像采集元件201...的累積信號(hào)電荷,即在以行為單位設(shè)置的曝光時(shí)間中累積的信號(hào)電荷,被以行為單位在豎直方向上讀出,并且豎直地傳送給水平移位寄存器207。水平移位寄存器207以像素為單位在水平方向上傳送所傳送的信號(hào)電荷,其被輸出放大器(未示出)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),并且被發(fā)送到信號(hào)處理部分103。重復(fù)該操作以讀出一個(gè)屏幕的信號(hào)電荷,從而生成圖像。
在圖2中,示意性地示出帶有在豎直方向?yàn)榱小⒃谒椒较蛏蠟榱械囊唤M圖像采集元件201...的區(qū)域傳感器202。然而,一般來說,在豎直方向上有N行,在水平方向上有M列,其中N和M是任意自然數(shù)。
以下,在更加具體的程度上描述讀出操作。
(1)在所有行中設(shè)置常數(shù)曝光時(shí)間的正常模式中的曝光控制首先,參照?qǐng)D3描述正常模式下的曝光控制。用于生成信號(hào)電荷讀出參考定時(shí)的讀出定時(shí)信號(hào)參考信號(hào)RD0輸入到豎直移位寄存器203。豎直移位寄存器203通過順序地移位讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0而按各行產(chǎn)生讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...。讀出定時(shí)信號(hào)RD0的周期以下稱為T1。
詳細(xì)描述第一行。第一行中的那組圖像采集元件201...重置被上一第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1累積的信號(hào)電荷,并且重新開始信號(hào)電荷的累積。然后,第一重置定時(shí)信號(hào)RT1在下一周期的第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1上升之前上升,并且重置到目前為止所累積的信號(hào)電荷,重新開始信號(hào)電荷的累積。在這一時(shí)期累積的信號(hào)電荷被丟棄。
在第一重置定時(shí)信號(hào)RT1上升之后,下一周期的第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1上升。這在圖3中圖示為小三角形。三角形的橫軸示出時(shí)間而三角形的縱軸示出曝光通量。第一行的三角形所指示的曝光狀態(tài)下的曝光時(shí)間是第二曝光時(shí)間Tst1?;诘谝恢刂枚〞r(shí)信號(hào)RT1在哪個(gè)定時(shí)上升,來確定第二曝光時(shí)間Tst1的長(zhǎng)度。
通過第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1的上升,其指示第二曝光時(shí)間Tst1的結(jié)束定時(shí),在第一行中那組圖像采集元件201...的第二曝光時(shí)間Tst1的累積信號(hào)電荷被讀出。
以上述相同的方式,從第二重置定時(shí)信號(hào)RT2的上升到下一個(gè)第二讀出定時(shí)信號(hào)RD2的上升的第二曝光時(shí)間Tst2所累積的信號(hào)電荷被讀出。
進(jìn)一步,從第三重置定時(shí)信號(hào)RT3的上升到下一個(gè)第三讀出定時(shí)信號(hào)RD3的上升的第二曝光時(shí)間Tst3所累積的信號(hào)電荷被讀出。
更進(jìn)一步,從第四重置定時(shí)信號(hào)RT4的上升到下一個(gè)第四讀出定時(shí)信號(hào)RD4的上升的第二曝光時(shí)間Tst4所累積的信號(hào)電荷被讀出。
然后,對(duì)于所有行執(zhí)行相同的讀出處理,以讀出整個(gè)屏幕的信號(hào)電荷。結(jié)果是,生成一個(gè)屏幕的被采集圖像。在以上描述中,第二曝光時(shí)間Tsti(i=1、2...)對(duì)各行都是一樣的,并且其是可以用來產(chǎn)生短曝光信號(hào)Sshort的時(shí)間長(zhǎng)度。
(2)在按各行設(shè)置曝光時(shí)間的模式中的曝光控制下面,參照?qǐng)D4,在按各行設(shè)置曝光時(shí)間的模式中描述曝光控制。此處描述的操作示例是這樣的情況奇數(shù)行的曝光時(shí)間被設(shè)置得較長(zhǎng),偶數(shù)行的曝光時(shí)間被設(shè)置得較短。
在由豎直移位寄存器203移位讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0時(shí),按各行產(chǎn)生讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...。進(jìn)一步,重置屏蔽控制部分204進(jìn)行設(shè)置,以屏蔽(屏蔽有效)或者不屏蔽(屏蔽無效)來自重置移位寄存器204的重置定時(shí)信號(hào)RT1、RT2、RT3...。這里,為奇數(shù)行設(shè)置“屏蔽有效”,為偶數(shù)行設(shè)置“屏蔽無效”。在圖4中,第一重置定時(shí)信號(hào)RT1、第三重置定時(shí)信號(hào)RT3和第五重置定時(shí)信號(hào)RT5被固定在平坦低電平。因此,在一個(gè)屏幕上設(shè)置了兩種曝光時(shí)間。設(shè)置為“屏蔽有效”的奇數(shù)行的曝光時(shí)間變?yōu)榈扔谧x出定時(shí)參考信號(hào)RD0的周期T1。設(shè)置為“屏蔽無效”的偶數(shù)行的曝光時(shí)間變?yōu)榈扔趶闹刂枚〞r(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)的上升到讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的上升的時(shí)間,如同上述的情況(1)。
對(duì)于第一行,在第一行的那組圖像采集元件201...中所累積的信號(hào)電荷被前一第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1的上升重置,并且重新開始信號(hào)電荷的累積。在下一個(gè)周期的第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1上升之前沒有重置定時(shí)信號(hào)的上升,從而使得信號(hào)電荷的累積繼續(xù)。然后,下一周期的第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1上升。上述電荷累積的結(jié)果在圖4中被圖示為橫向長(zhǎng)而窄的三角形。第一行的長(zhǎng)而窄三角形所圖示的曝光狀態(tài)下的曝光時(shí)間是第一曝光時(shí)間Tlg1。第一曝光時(shí)間Tlg1的長(zhǎng)度等于讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0的周期T1。通過第一讀出定時(shí)信號(hào)RD1的上升,其指示第一曝光時(shí)間Tlg1的結(jié)束定時(shí),第一行中那組圖像采集元件201...在第一曝光時(shí)間Tlg1所累積的信號(hào)電荷被讀出。這對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong。
對(duì)于第二行,從第二重置定時(shí)信號(hào)RT2的上升到下一個(gè)第二讀出定時(shí)信號(hào)RD2的上升的第二曝光時(shí)間Tst2所累積的信號(hào)電荷被讀出,如同在上述情況(1)中那樣。這對(duì)應(yīng)于短曝光信號(hào)Sshort。
對(duì)于第三行,從第三讀出定時(shí)信號(hào)RD3的上升到下一周期的第三讀出定時(shí)信號(hào)RD3的上升的第一曝光時(shí)間Tlg3(=T1)所累積的電荷被讀出。這對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong。
對(duì)于第四行,從第四重置定時(shí)信號(hào)RT4的上升到下一個(gè)第四讀出定時(shí)信號(hào)RD4的上升的第二曝光時(shí)間Tst4所累積的信號(hào)電荷被讀出,如同在上述情況(1)中那樣。這對(duì)應(yīng)于短曝光信號(hào)Sshort。
對(duì)于第五行,從第五讀出定時(shí)信號(hào)RD5的上升到下一周期的第五讀出定時(shí)信號(hào)RD5的上升的第一曝光時(shí)間Tlg5(=T1)所累積的電荷被讀出。這對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong。
對(duì)于第六行,從第六重置定時(shí)信號(hào)RT4的上升到下一個(gè)第六讀出定時(shí)信號(hào)RD6的上升的第二曝光時(shí)間Tst6所累積的信號(hào)電荷被讀出,如同在上述情況(1)中那樣。這對(duì)應(yīng)于短曝光信號(hào)Sshort。
通過進(jìn)行這樣的曝光時(shí)間控制,產(chǎn)生等于一個(gè)屏幕的被采集圖像。奇數(shù)行的長(zhǎng)曝光信號(hào)和相鄰偶數(shù)行的短曝光信號(hào)被信號(hào)處理部分103合成。
如同在圖17A-17C中所述,在傳統(tǒng)技術(shù)中,均為混合信號(hào)Smix結(jié)構(gòu)元素的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort,隨著時(shí)間很大地移位。這樣,在拍攝物體移動(dòng)較大的動(dòng)態(tài)圖片中,可能在圖像中導(dǎo)致圖片質(zhì)量的惡化,例如模糊。
同時(shí),第一實(shí)施例中一個(gè)域的時(shí)間區(qū)被分割為如圖5所示的大量區(qū)域。那么,如圖5B所示,設(shè)置了相鄰第一行對(duì)和第二行對(duì)。在圖4中,每個(gè)第一和第二行對(duì)都由單行構(gòu)成。然而,這些行對(duì)可以由多行構(gòu)成。
然后,將輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的第一曝光時(shí)間設(shè)置到第一行對(duì),將輸出短曝光信號(hào)Sshort的第二曝光時(shí)間設(shè)置到第二行對(duì)。進(jìn)一步,從相鄰的第一和第二行對(duì)輸出的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort被合成。這樣,產(chǎn)生作為相鄰兩行的對(duì)的混合信號(hào)Smix。也就是說,構(gòu)成混合信號(hào)長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort僅僅相隔一行或者數(shù)行的時(shí)間,并且在時(shí)間上彼此非常接近。這樣,即使在拍攝具有移動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)圖片中,也幾乎不會(huì)在圖片中產(chǎn)生諸如圖像模數(shù)的惡化。當(dāng)然,也可以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍。
在第一實(shí)施例中,對(duì)按各行改變曝光時(shí)間的控制模式進(jìn)行了描述。然而,這僅僅是示例,并且可以為任意行設(shè)置任意的曝光時(shí)間。這可以通過調(diào)整到重置移位寄存器204的電荷清除脈沖RT0并且在重置屏蔽控制部分205中任意地設(shè)置屏蔽行和非屏蔽行來實(shí)現(xiàn)。
(第二實(shí)施例)圖6A示出拜爾型彩色濾光器陣列210。拜爾型彩色濾光器陣列210是對(duì)應(yīng)于基于光的三元色(紅綠藍(lán))的彩色濾光器的濾光器陣列的示例。在拜爾型彩色濾光器陣列210中,作為要求高分辨率的亮度信號(hào)的主信號(hào)的G像素由像素Gr和像素Gb表示,這些像素Gr和Gb交替地布置在晶格型圖案的像素陣列區(qū)域中,并且在其兩兩之間提供一個(gè)像素的空間。然后像素R和像素B交替地布置在這些空間中。
在拜爾型彩色濾光器210中,像素Gr、像素Gb、像素R和像素B四個(gè)像素(2×2)構(gòu)成基本單元。在具有拜爾型彩色濾光器陣列210的區(qū)域傳感器202中,以有序的方式布置彩色濾光器陣列210。
如圖6B所示,在區(qū)域傳感器202的曝光區(qū)域211中,設(shè)置由彼此鄰近的奇數(shù)行和偶數(shù)行構(gòu)成的第一行對(duì),以及由鄰近第一行對(duì)的奇數(shù)行和偶數(shù)行構(gòu)成的第二行對(duì)。在如圖6A所示的拜爾型彩色濾光器陣列210,像素R和Gr的輸出信號(hào)從第一行對(duì)和第二行對(duì)的奇數(shù)行輸出,而像素Gb和B的輸出信號(hào)從第一行對(duì)和第二行對(duì)的偶數(shù)行輸出。
這樣,區(qū)域傳感器202的所有行被分為交替布置的第一行對(duì)和第二行對(duì)。進(jìn)一步,輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的曝光時(shí)間被設(shè)置為第一行對(duì)的曝光時(shí)間,而輸出短曝光信號(hào)Sshort的曝光時(shí)間被設(shè)置為第二行對(duì)的曝光時(shí)間。更進(jìn)一步,根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)黑暗的屏幕部分的亮度,設(shè)置第一曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度。根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)明亮的屏幕部分的亮度,設(shè)置第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度。
然后,對(duì)從第一行對(duì)(兩行)輸出的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和從第二行對(duì)(兩行)輸出的短曝光信號(hào)Sshort進(jìn)行合成處理,即四行合成處理。曝光信號(hào)被合成的第一行對(duì)和第二行對(duì)是彼此相鄰的行對(duì)。對(duì)區(qū)域傳感器202的所有行都進(jìn)行這樣的四行合成處理。
這里,如下所述那樣進(jìn)行拜爾型彩色濾光器陣列210的四行合成處理。如上所述,基于如圖6A所示拜爾型彩色濾光器陣列210而設(shè)置的第一行對(duì)和第二行對(duì)由輸出像素R、Gr的奇數(shù)行和輸出像素B、Gb的偶數(shù)行的對(duì)構(gòu)成。通過分別將輸出相同像素的奇數(shù)行相加,將輸出相同像素的偶數(shù)行相加,而進(jìn)行四行合成處理。因此,拜爾型彩色濾光器陣列210的四行合成處理是以行為單位執(zhí)行,而不是以行對(duì)為單位執(zhí)行。
因此,對(duì)區(qū)域傳感器202的所有行合成R的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(R)和R的短曝光信號(hào)Sshort(R)。類似地,合成B的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(B)和B的短曝光信號(hào)Sshort(B)。類似地,合成Gr的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(Gr)和Gr的短曝光信號(hào)Sshort(Gr)。類似地,合成Gb的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong(Gb)和Gb的短曝光信號(hào)Sshort(Gb)。這樣,生成由相鄰四行構(gòu)成的兩個(gè)行對(duì)的混合信號(hào)Smix。對(duì)區(qū)域傳感器202的所有行生成這樣的混合信號(hào)Smix。
由此生成的混合信號(hào)Smix成為與圖6A所示的拜爾型彩色濾光器陣列210對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)。構(gòu)成每個(gè)第一行對(duì)和第二行對(duì)的行數(shù)可以是2×n的任意數(shù)(n是自然數(shù))。圖6B示出n=1的情況。進(jìn)一步,圖6C示出n=2的情況。
以下描述本發(fā)明的其它實(shí)施例,其被假設(shè)為與拜爾型彩色濾光器陣列210及其類似物相對(duì)應(yīng)。在描述這些實(shí)施例之前,對(duì)當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于拜爾型彩色濾光器陣列210時(shí)產(chǎn)生的不便之處進(jìn)行描述。
圖7示出典型固態(tài)圖像采集器件的結(jié)構(gòu)。固態(tài)圖像采集器件包括OB像素部分212和減法處理部分213。在安裝到固態(tài)圖像采集器件的區(qū)域傳感器202中,在未曝光的部分也累積電荷。這樣,在區(qū)域傳感器202的曝光區(qū)域211中所進(jìn)行的電荷累積處理中,總是加入不必要的電荷。因此,在與區(qū)域傳感器202曝光區(qū)域211分開的區(qū)域傳感器202光屏蔽區(qū)域,提供OB像素部分212。從OB像素部分212輸出的信號(hào)被采樣為黑色參考信號(hào)(此后稱為光學(xué)黑色(optical black)或者簡(jiǎn)稱為OB成分)。減法處理部分213從曝光區(qū)域211的輸出信號(hào)中減去OB成分,從而僅提取原始信號(hào)(有效數(shù)據(jù)214)。
在傳統(tǒng)的OB減法方法中,如圖7所示,以域?yàn)閱挝粚B像素部分212的輸出(OB成分)從曝光區(qū)域211的輸出信號(hào)減去,從而提取有效數(shù)據(jù)214。
然而,在本發(fā)明的圖像傳感器中,針對(duì)每一行控制曝光時(shí)間。這樣,OB成分的電平相應(yīng)地變化。因此,與傳統(tǒng)情況不同,不能以域?yàn)閱挝贿M(jìn)行減法處理。
以下參照附圖描述解決了這種不便的本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例。
(第三實(shí)施例)參照?qǐng)D8描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例的不同之處在于減法處理器215的處理。長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong從位于第一行對(duì)的OB像素部分212a供給到減法處理器215。進(jìn)一步,短曝光信號(hào)Sshort從位于第二行對(duì)的OB像素部分212b供給到減法處理器215。長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort分別供給到減法處理部分215。
減法處理部分215分別處理OB像素部分212a和212b的輸出信號(hào)(長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong、短曝光信號(hào)Sshort)。也就是說,減法處理部分215分別并且獨(dú)立地對(duì)OB像素部分212a和212b的每一個(gè)的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣,以生成分別對(duì)應(yīng)于第一行對(duì)和第二行對(duì)的OB成分。進(jìn)一步,減法處理部分215將對(duì)應(yīng)行對(duì)的OB成分從曝光區(qū)域211的每個(gè)行對(duì)的輸出信號(hào)中減去,從而生成并且輸出作為原始曝光信號(hào)的有效數(shù)據(jù)216。
雖然產(chǎn)生OB成分和從輸出信號(hào)(長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong、短曝光信號(hào)Sshort)中減去OB成分的處理相對(duì)于行為單位進(jìn)行,不過也可以根據(jù)環(huán)境以行對(duì)為單位進(jìn)行。
在長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort是分開的狀態(tài)中,配置有效數(shù)據(jù)216。在從減法處理部分218輸出的有效數(shù)據(jù)216中,通過由未示出的加法處理部分對(duì)長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort進(jìn)行加法處理,生成混合信號(hào)Smix。在相鄰的第一行對(duì)和第二行對(duì)之間進(jìn)行長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort的加法處理。
對(duì)于采樣處理,有以下兩種方法。第一種方法在進(jìn)行采樣之前,對(duì)從第一行對(duì)組中提供的所有OB像素部分212a輸出的多個(gè)OB成分進(jìn)行相加,從而生成與長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong對(duì)應(yīng)的OB成分,作為平均值OB(長(zhǎng))Ave。類似地,第一種方法在進(jìn)行采樣之前,對(duì)從第二行對(duì)組中提供的所有OB像素部分212b輸出的多個(gè)OB成分進(jìn)行相加,從而生成與短曝光信號(hào)Sshort對(duì)應(yīng)的OB成分,作為平均值OB(短)Ave。
第二種方法對(duì)輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)的各行獨(dú)立進(jìn)行OB成分的采樣,而不是對(duì)從第一行對(duì)組中提供的所有OB像素部分212a輸出的多個(gè)OB成分進(jìn)行相加,從而針對(duì)每個(gè)輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的行產(chǎn)生OB成分(長(zhǎng))。類似地,第二種方法對(duì)輸出短曝光信號(hào)的各行獨(dú)立進(jìn)行OB成分的采樣,而不是對(duì)從第二行對(duì)組中提供的所有OB像素部分212b輸出的多個(gè)OB成分進(jìn)行相加,從而針對(duì)每個(gè)輸出短曝光信號(hào)Sshort的行產(chǎn)生OB成分(短)。
可以用上述方法中的任意一個(gè)來產(chǎn)生OB成分。然而,根據(jù)第一種方法,可以消除噪聲的影響。
(第四實(shí)施例)參照?qǐng)D9描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。第四實(shí)施例新包括曝光系數(shù)控制部分217,并且其不同之處在于減法處理部分218所進(jìn)行的處理的內(nèi)容。
曝光系數(shù)控制部分217以整個(gè)域?yàn)閱挝欢皇且孕袑?duì)為單位獲取OB像素部分212的輸出(OB成分),然后對(duì)屏幕進(jìn)行采樣的一個(gè)域中的OB成分求平均,從而計(jì)算OB成分的域平均。進(jìn)一步,曝光系數(shù)控制部分217將所計(jì)算出來的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行對(duì)(第一行對(duì))中的OB成分的域平均值乘以獨(dú)立系數(shù)K1,將短曝光信號(hào)Sshort的輸出行對(duì)(第二行對(duì))中的OB成分乘以獨(dú)立系數(shù)K2。然后,曝光系數(shù)控制部分217計(jì)算每個(gè)行對(duì)的OB成分,并且將所計(jì)算的OB成分輸出到減法處理部分218。
曝光系數(shù)控制部分217存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的獨(dú)立系數(shù)K1和K2。獨(dú)立系數(shù)K1和K2是基于長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行對(duì)(第一行對(duì))的曝光時(shí)間和短曝光信號(hào)Sshort的輸出行對(duì)(第二行對(duì))的曝光時(shí)間之間的比率而計(jì)算的。
減法處理部分218從曝光區(qū)域210的各行的輸出信號(hào)中減去與對(duì)應(yīng)行相應(yīng)的OB成分,從而生成并輸出有效數(shù)據(jù)219,作為原始曝光信號(hào)。
進(jìn)一步,在長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort是分開的狀態(tài)中,配置有效數(shù)據(jù)219。這樣,在從減法處理部分218輸出的有效數(shù)據(jù)219中,通過由未示出的加法處理部分對(duì)長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort進(jìn)行加法處理,而生成混合信號(hào)Smix。在相鄰的第一行對(duì)和第二行對(duì)之間進(jìn)行長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort的加法處理。
(第五實(shí)施例)參照?qǐng)D10描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。第五實(shí)施例新包括第一加法處理部分220和第二加法處理部分221,并且其不同之處在于減法處理部分222處理的內(nèi)容。
在第五實(shí)施例中,先對(duì)與第一、第二行對(duì)相對(duì)應(yīng)的OB像素部分212的輸出信號(hào)進(jìn)行合成處理,并且對(duì)第一、第二行對(duì)的輸出信號(hào)(長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong、短曝光信號(hào)Sshort)進(jìn)行合成處理,然后從第一和第二行對(duì)的輸出信號(hào)(已合成)中減去OB像素部分212的輸出信號(hào)(已合成)以下對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。首先,第一加法處理部分220分別針對(duì)各行對(duì)OB像素部分212a的輸出信號(hào)(對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong)和OB像素部分212b的輸出信號(hào)(對(duì)應(yīng)于短曝光信號(hào)Sshort)進(jìn)行采樣。然后,第一加法處理部分220對(duì)相鄰OB像素部分212a、212b之間的OB成分進(jìn)行加法處理,以產(chǎn)生經(jīng)過合成的OB成分并將其輸出到減法處理部分222。
第二加法處理部分在兩行彼此相鄰處,將從第一行對(duì)輸出的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和從第二行對(duì)輸出的短曝光信號(hào)Sshort相加,以產(chǎn)生混合信號(hào)Smix,并將其輸出到減法處理部分222。
減法處理部分222從所供給的混合信號(hào)Smix中減去經(jīng)過合成的OB成分,以提取混合信號(hào)Smix的有效數(shù)據(jù)223。
(第六實(shí)施例)參照?qǐng)D11描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。第六實(shí)施例的不同之處在于其包括加法處理部分224和減法處理部分225。
減法處理部分225不是以行對(duì)為單位,而是以整個(gè)域?yàn)閱挝猾@取OB像素部分212的輸出,并且對(duì)屏幕的一個(gè)域中的OB成分進(jìn)行平均,從而計(jì)算OB成分的域平均(以后稱為平均OB成分)。
加法處理部分224將均包括OB成分的第一行對(duì)的輸出(長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong)和第二行對(duì)的輸出(短曝光信號(hào)Sshort)相加,以產(chǎn)生混合信號(hào)Smix’。在混合信號(hào)Smix’中包括OB成分。因此,減法處理部分225從混合信號(hào)Smix’中減去平均OB成分,從而僅僅提取原始有效數(shù)據(jù)226、對(duì)根據(jù)本發(fā)明的與OB處理有關(guān)的闡述到此為止。下面,描述本發(fā)明的與WB(白平衡)處理有關(guān)的實(shí)施例。
WB處理是這樣一種處理,其用于將彩色濾光器的顏色成分校正到正確的比例,從而使得白色物體在任何光源下都被拍攝為白色。
在進(jìn)行WB處理時(shí),輸入的采集圖像數(shù)據(jù)被分割成一些塊,每個(gè)塊中的像素按照構(gòu)成彩色濾光器的各種顏色即R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))進(jìn)行積分。這樣,計(jì)算出顏色成分的比例。
然而,在本發(fā)明的圖像傳感器中,當(dāng)通過將長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort相加而獲取混合信號(hào)Smix時(shí),如果拍攝場(chǎng)景黑暗,則采用長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的行中的入射光通量變?yōu)橄抻谡姆秶?。這樣,動(dòng)態(tài)范圍變窄。所以,所獲取的塊數(shù)據(jù)的每個(gè)顏色成分變得很少,從而使其變?yōu)樵诖_定顏色平衡時(shí)具有低精確度的數(shù)據(jù)。這樣,本發(fā)明的第七實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了高精確度的WB處理。
(第七實(shí)施例)參照?qǐng)D12描述第七實(shí)施例。第七實(shí)施例的不同之處在于其包括積分處理部分227和增益控制部分228。增益控制部分228控制混合信號(hào)Smix的增益。積分處理部分227由曝光區(qū)域221的輸出計(jì)算增益控制數(shù)據(jù),并將其供給到增益控制部分228。第七實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)和以上描述的每個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。因此,在圖12中,相同的附圖標(biāo)記應(yīng)用于與圖1-圖11相同或者類似的成分。
在根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的WB處理中,如果如上所述拍攝場(chǎng)景黑暗,在輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的行中,顏色成分的信息量不足。這樣,難以確定顏色的平衡。所以,積分處理部分227從曝光區(qū)域211的輸出信號(hào)中,提取通過選擇性地提取第二行對(duì)(能夠獲取足夠曝光數(shù)據(jù)的短曝光信號(hào)Sshort輸出行)而形成的積分塊數(shù)據(jù)229。
以這種方式提取的積分塊數(shù)據(jù)229,具有構(gòu)成彩色濾光器的所有顏色R、G和B。積分處理部分227根據(jù)每種顏色,對(duì)所獲取的積分塊數(shù)據(jù)229進(jìn)行積分,并且將積分結(jié)果供給到增益控制部分228。增益控制部分228基于積分處理部分227所進(jìn)行的積分結(jié)果,對(duì)混合信號(hào)Smix進(jìn)行白平衡調(diào)節(jié)處理。
這樣,可以從具有足夠入射光通量的行(第二行對(duì))獲取必需的信息,并且計(jì)算用于調(diào)節(jié)顏色成分平衡的數(shù)據(jù)。
在包括第七實(shí)施例的本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中,曝光區(qū)域211被分割為分別包括2n(n自然數(shù))行的第一行對(duì)和第二行對(duì),然后從第一行對(duì)輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong,從第二行對(duì)輸出短曝光信號(hào)Sshort。
然而,如圖13A所示,雖然第二行對(duì)由2n行構(gòu)成,但是第一行對(duì)可以由2n+1行構(gòu)成,這與上述各個(gè)實(shí)施例的情況不同。
當(dāng)輸出長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的第一行對(duì)由2n行構(gòu)成時(shí),存在這樣的情況,即在物體亮度低的情況下無法獲取足夠的入射光通量。在這種情況下,即在低亮度的拍攝場(chǎng)景中,第一行對(duì)由2n+1行構(gòu)成而第二行對(duì)由2n行構(gòu)成。這樣,可以獲取輸入到第一行對(duì)的足夠光通量。結(jié)果是,即使在亮度低的拍攝場(chǎng)景中也可以提高靈敏度。
這里,以下將示出在加法處理之后R信號(hào)、G信號(hào)和B信號(hào)的每個(gè)像素的質(zhì)心。當(dāng)通過對(duì)從三行的第一行對(duì)獲取的長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和從兩行的第二行對(duì)獲取的短曝光信號(hào)Sshort進(jìn)行合成而獲取混合信號(hào)Smix時(shí),圖13B圖示關(guān)注水平三個(gè)像素的像素陣列。
假定在對(duì)像素陣列的上部進(jìn)行相加時(shí)的權(quán)重系數(shù)為水平權(quán)重系數(shù)230,而在對(duì)像素陣列的左部進(jìn)行相加時(shí)的權(quán)重系數(shù)為豎直權(quán)重系數(shù)231,在加法處理之后,混合信號(hào)Smix中的R信號(hào)、Gr信號(hào)、Gb信號(hào)和B信號(hào)的水平像素的質(zhì)心變?yōu)槿缦滤较袼?R)的質(zhì)心=(0.5+2.5)/2=1.5水平像素(Gr)的質(zhì)心=1.5水平像素(Gb)的質(zhì)心=(0.5+2.5)/2=1.5水平像素(B)的質(zhì)心=1.5類似地,豎直像素的質(zhì)心變?yōu)槿缦仑Q直像素(R)的質(zhì)心=(0.5+2.5+4.5)/3=2.5豎直像素(Gr)的質(zhì)心=(0.5+2.5+4.5)/3=2.5豎直像素(Gb)的質(zhì)心=(1.5+3.5)/2=2.5豎直像素(B)的質(zhì)心=(1.5+3.5)/2=2.5如上所示,像素的質(zhì)心在水平和豎直的所有顏色信號(hào)中變得相等。因此,即使通過將第一行對(duì)(長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行)的數(shù)目設(shè)置為2n+1,并且將第二行對(duì)(短曝光信號(hào)Sshort的輸出行)的數(shù)目設(shè)置為2n來增加長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的行數(shù),在所產(chǎn)生的混合信號(hào)Smix中的像素質(zhì)心也不會(huì)移動(dòng)。
(第八實(shí)施例)接下來,參照?qǐng)D14對(duì)本發(fā)明第八實(shí)施例進(jìn)行描述,在該實(shí)施例中按各行進(jìn)行曝光控制。圖14是根據(jù)第八實(shí)施例的信號(hào)處理的時(shí)序圖。根據(jù)第八實(shí)施例的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)基本上與參照?qǐng)D2描述的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。因此,相同的附圖標(biāo)記應(yīng)用于與圖2的成分相同或者相似的成分。然而,向作為第八實(shí)施例區(qū)別特征的成分的附圖標(biāo)記添加撇號(hào),盡管其結(jié)構(gòu)是相同的。
如圖14所示,第八實(shí)施例的信號(hào)電荷讀出控制部分206’基于豎直移位寄存器203而移位讀出定時(shí)信號(hào)RD0,從而產(chǎn)生各行的讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...。該操作與其它實(shí)施例的這一操作并無不同。然而,信號(hào)電平讀出控制部分206’還帶有屏蔽設(shè)置功能,其對(duì)讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...進(jìn)行“屏蔽有效”/“屏蔽無效”的設(shè)置。
信號(hào)電荷讀出控制部分206’對(duì)豎直移位寄存器203的輸出(讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD2、RD3...)進(jìn)行“屏蔽有效”/“屏蔽無效”的設(shè)置。在圖14中,讀出定時(shí)信號(hào)RD2、RD5被信號(hào)電荷讀出控制部分206’設(shè)置為“屏蔽有效”。這樣,讀出定時(shí)信號(hào)RD2、RD5的周期變?yōu)橥ㄟ^將讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD3、RD4、RD6的周期除以n(n是自然數(shù))而獲得的周期。在圖14的情況下,讀出定時(shí)信號(hào)RD2、RD5的周期是通過將讀出定時(shí)信號(hào)RD1、RD3、RD4、RD6的周期除以2而獲得的周期。
進(jìn)一步,重置移位寄存器204’對(duì)選擇性提取的單個(gè)或者多個(gè)重置定時(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)進(jìn)行屏蔽,從而將其固定為平坦低電平。在圖14的情況下,重置定時(shí)信號(hào)RT2、RT3、RT5和RT6被屏蔽并且固定為平坦低電平。這樣,可以在單個(gè)屏幕中設(shè)置三種曝光時(shí)間。
在那些處于“屏蔽無效”狀態(tài)而未改變并輸出重置定時(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)的行(在圖14的情況下,被重置定時(shí)信號(hào)RT1和RT4控制的行),其曝光時(shí)間對(duì)應(yīng)于從重置定時(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)的上升到讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的時(shí)間。
同時(shí),在那些重置定時(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)被屏蔽阻塞的行(在圖14的情況下,被重置定時(shí)信號(hào)RT2、RT3、RT5和RT6控制的行),其曝光時(shí)間取決于讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)被設(shè)置為“屏蔽有效”狀態(tài)還是“屏蔽無效”狀態(tài)。
也就是說,在那些處于“屏蔽無效”狀態(tài)而未改變并輸出讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的行(在圖14的情況下,被讀出定時(shí)信號(hào)RD2、RD3、RD4和RD6控制的行),曝光時(shí)間變?yōu)榈扔谧x出定時(shí)參考信號(hào)RD0的周期T1。然而,如上所述,在這些行中,在重置定時(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)未被屏蔽(“屏蔽無效”狀態(tài))的行(在圖14的情況下,被重置定時(shí)信號(hào)RT1和RT4控制的行),曝光時(shí)間變?yōu)閺闹刂枚〞r(shí)信號(hào)RTi(i=1、2、...)的上升到讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的上升的時(shí)間。所以,這不等于讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0的周期T1。
根據(jù)上面的描述,在圖14的情況下,被讀出定時(shí)信號(hào)RD3和RD6控制的行的曝光時(shí)間變?yōu)榈扔谧x出定時(shí)參考信號(hào)RD0的周期T1。
讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的輸出被屏蔽控制的行(在圖14的情況下,被讀出定時(shí)信號(hào)D2、D5控制的行)的曝光時(shí)間變?yōu)樽x出定時(shí)參考信號(hào)RD0周期的n倍,即周期T1×n。在圖14的情況下,讀出定時(shí)信號(hào)RDi(i=1、2、...)的輸出被屏蔽控制的行的曝光時(shí)間是讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0的2倍,即周期T1×2。
如上所述,各行的曝光時(shí)間可以通過控制“屏蔽有效”/“屏蔽無效”和讀出定時(shí)信號(hào)及重置定時(shí)信號(hào)的定時(shí)而被設(shè)置為以下三種。
第一種曝光時(shí)間是從讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升到下一周期的讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升的曝光時(shí)期(在圖14的情況下,曝光時(shí)期Tmd3、Tmd6)。第二種曝光時(shí)間是具有從重置定時(shí)信號(hào)RTi的上升到讀出定時(shí)信號(hào)RDi的上升的時(shí)間長(zhǎng)度的曝光時(shí)間(圖14中的曝光時(shí)間Tst1、Tst4)。第三種曝光時(shí)間是時(shí)間長(zhǎng)度為n倍讀出定時(shí)參考信號(hào)RD0的曝光時(shí)間(在圖14的情況下,曝光時(shí)間Tlg2、Tlg5)。
根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)黑暗的屏幕部分的亮度設(shè)置第一曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度(曝光時(shí)期Tmd3、Tmd6)。根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)明亮的屏幕部分的亮度設(shè)置第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度(曝光時(shí)間Tst1、Tst4)。根據(jù)區(qū)域傳感器202的屏幕區(qū)域中被判斷為最暗的屏幕部分的亮度設(shè)置第三曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度(曝光時(shí)間Tlg2、Tlg5)。
如上所述,根據(jù)第八實(shí)施例,可以通過控制“屏蔽有效”/“屏蔽無效”和讀出定時(shí)信號(hào)及重置定時(shí)信號(hào)的脈沖輸出定時(shí),而在單個(gè)屏幕上設(shè)置三種曝光時(shí)間,即Slong(第三曝光時(shí)間)、Sshort(第二曝光時(shí)間)和Smiddle(第一曝光時(shí)間)。
(第九實(shí)施例)在上述的第一實(shí)施例以及其它實(shí)施例中,在每個(gè)域中,長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行和短曝光信號(hào)Sshort的輸出行的布局順序是一樣的。然而,在第九實(shí)施例中,長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行和短曝光信號(hào)Sshort的輸出行的布局順序按照各域交替地切換。
在如圖15所示的結(jié)構(gòu)中,奇數(shù)域中的奇數(shù)行(對(duì)應(yīng)于第一行對(duì))被設(shè)置為長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行,而偶數(shù)行(對(duì)應(yīng)于第二行對(duì))被設(shè)置為短曝光信號(hào)Sshort的輸出行。相反地,偶數(shù)域中的奇數(shù)行(對(duì)應(yīng)于第一行對(duì))被設(shè)置為短曝光信號(hào)Sshort的輸出行,而偶數(shù)行(對(duì)應(yīng)于第二行對(duì))被設(shè)置為長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong的輸出行。
進(jìn)一步,在上述每個(gè)實(shí)施例中,通過對(duì)行存儲(chǔ)器的記錄控制進(jìn)行改進(jìn),以域?yàn)閱挝坏拇鎯?chǔ)器(此后稱為域存儲(chǔ)器)變得不必要。以下將對(duì)此進(jìn)行描述。
在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中,在以一個(gè)域累積長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort的每一個(gè)以后,進(jìn)行下一處理。也就是說,存儲(chǔ)于域存儲(chǔ)器中的第一域中第一行的信號(hào)被加到第二域的第一行的輸出信號(hào),從而輸出混合信號(hào),而存儲(chǔ)于域存儲(chǔ)器中的第一域的第二行的輸出信號(hào)被加到第二域的第二行的輸出信號(hào),從而輸出混合信號(hào)。重復(fù)該操作以合成兩域的信號(hào),從而準(zhǔn)備具有高動(dòng)態(tài)范圍的圖像。為了進(jìn)行這樣的處理,需要至少一個(gè)域的域存儲(chǔ)器。
與此相反,在根據(jù)本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中,通過簡(jiǎn)單地確保以行為單位的存儲(chǔ)器(此后稱為行存儲(chǔ)器),就可以實(shí)現(xiàn)類似的高動(dòng)態(tài)范圍。以下將描述具體方法。
在如圖6A所示的拜爾型濾光器陣列210所應(yīng)用的圖像傳感器101中,如圖6B所示,長(zhǎng)曝光時(shí)間Slong的輸出和短曝光時(shí)間Sshort的輸出被以行為單位控制。在這種情況下,可以通過確保對(duì)應(yīng)于三行的行存儲(chǔ)器而產(chǎn)生混合信號(hào)Smix。也就是說,當(dāng)一個(gè)行對(duì)中的奇數(shù)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在行存儲(chǔ)器(針對(duì)三行)的第一列存儲(chǔ)區(qū)域中時(shí),行對(duì)的其它行中奇數(shù)行的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在所述行存儲(chǔ)器的第三列存儲(chǔ)區(qū)域中。類似地,當(dāng)一個(gè)行對(duì)中偶數(shù)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在行存儲(chǔ)器(針對(duì)三行)的第一列存儲(chǔ)區(qū)域中時(shí),行對(duì)的其它行中偶數(shù)行的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在所述行存儲(chǔ)器的第三列的存儲(chǔ)區(qū)域中。
通過使用這樣的行存儲(chǔ)器,可以通過單個(gè)行存儲(chǔ)器,將第一行對(duì)的奇數(shù)行的R、Gr信號(hào)加到第二行對(duì)的奇數(shù)行的R、Gr信號(hào),從而產(chǎn)生混合信號(hào)Smix。類似地,可以通過單個(gè)行存儲(chǔ)器,將第一行對(duì)的偶數(shù)行的R、Gr信號(hào)加到第二行對(duì)的偶數(shù)行的R、Gr信號(hào),從而產(chǎn)生混合信號(hào)Smix。通過重復(fù)該操作,可以在一個(gè)域的信號(hào)內(nèi)產(chǎn)生具有高動(dòng)態(tài)范圍的圖像。如上所述,本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例可以通過確保以行為單位的存儲(chǔ)器,來進(jìn)行長(zhǎng)曝光信號(hào)Slong和短曝光信號(hào)Sshort的相加。這樣,就不需要域存儲(chǔ)器。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的圖像傳感器優(yōu)選地用于拍攝在寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)移動(dòng)的物體而不產(chǎn)生圖像中的模糊,并且其有效地作為數(shù)字視頻照相機(jī)、帶有內(nèi)嵌照相機(jī)的移動(dòng)電話等的圖像傳感器。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器讀出方法,該方法從其中以矩陣形式布置多個(gè)圖像采集元件的區(qū)域傳感器讀出在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷,其中設(shè)置在時(shí)間長(zhǎng)度上彼此不同的多種曝光時(shí)間,然后將所述曝光時(shí)間分別分配給所述區(qū)域傳感器的各行;以所述區(qū)域傳感器的行為單位,讀出在所分配的曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的所述信號(hào)電荷;以所述區(qū)域傳感器的屏幕為單位,對(duì)所讀出的所述信號(hào)電荷進(jìn)行合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器讀出方法,其中設(shè)置第一曝光時(shí)間和第二曝光時(shí)間作為所述多種曝光時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中將所述區(qū)域傳感器分割為交替布置的第一行對(duì)和第二行對(duì);所述第一行對(duì)和第二行對(duì)由單行或者多行構(gòu)成;所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到所述第一行對(duì)的組,所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到所述第二行對(duì)的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中根據(jù)所述區(qū)域傳感器的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)黑暗的屏幕部分的亮度設(shè)置所述第一曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度;和根據(jù)所述區(qū)域傳感器的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)明亮的屏幕部分的亮度設(shè)置所述第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器讀出方法,其中以所述區(qū)域傳感器的行為單位,順序地產(chǎn)生定時(shí)參考信號(hào),所述定時(shí)參考信號(hào)作為用于對(duì)所述第一、第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行控制的參考;所述第一曝光時(shí)間的所述時(shí)間長(zhǎng)度被設(shè)置為與所述讀出定時(shí)參考信號(hào)的信號(hào)周期相同;和所述第二曝光時(shí)間的所述時(shí)間長(zhǎng)度被設(shè)置為短于所述讀出定時(shí)參考信號(hào)的所述信號(hào)周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的所述行和所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的所述行相對(duì)于每個(gè)域切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器讀出方法,其中以行為單位,對(duì)從所述第一行對(duì)讀出的所述信號(hào)電荷和從所述第二行對(duì)讀出的所述信號(hào)電荷進(jìn)行合成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像傳感器,其中構(gòu)成所述第一行對(duì)和第二行對(duì)的行數(shù)被設(shè)置為2n(n是自然數(shù)),并且實(shí)現(xiàn)拜爾型彩色濾光器中相同顏色之間的合成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器讀出方法,其中設(shè)置第一曝光時(shí)間、第二曝光時(shí)間和第三曝光時(shí)間作為所述多種曝光時(shí)間;根據(jù)所述區(qū)域傳感器的屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)黑暗的屏幕部分的亮度設(shè)置所述第一曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度;根據(jù)所述區(qū)域傳感器的所述屏幕區(qū)域中被判斷為相對(duì)明亮的屏幕部分的亮度設(shè)置所述第二曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度;和根據(jù)所述區(qū)域傳感器的所述屏幕區(qū)域中被判斷為最黑暗的屏幕部分的亮度設(shè)置所述第三曝光時(shí)間的時(shí)間長(zhǎng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器,其中所述第一行對(duì)的行數(shù)被設(shè)置為2n+1(n為自然數(shù))。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器讀出方法,其中從以行為單位從所述區(qū)域傳感器讀出的所述信號(hào)電荷中,以行為單位減去從布置在所述區(qū)域傳感器各行中的光學(xué)黑色像素讀出的OB成分。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中通過對(duì)與從布置在所述區(qū)域傳感器各行中的光學(xué)黑色像素讀出的一個(gè)域相對(duì)應(yīng)的OB成分進(jìn)行平均來準(zhǔn)備平均OB成分;基于所述第一曝光時(shí)間和所述第二曝光時(shí)間之間的比率,獲取所述平均OB成分中的所述第一曝光時(shí)間和第二曝光時(shí)間的獨(dú)立系數(shù);將從所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述信號(hào)電荷,減去所述平均OB成分與所述第一曝光時(shí)間的所述獨(dú)立系數(shù)的乘積;和將從所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述信號(hào)電荷,減去所述平均OB成分與所述第二曝光時(shí)間的所述獨(dú)立系數(shù)域的乘積。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中通過將從所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分,和從與所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行相鄰的、所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分相加,產(chǎn)生混合OB成分;通過將包含從所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分的所述信號(hào)電荷,和包含從與所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行相鄰的、所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分的所述信號(hào)電荷相加,產(chǎn)生混合信號(hào);和相對(duì)于各行,從所述混合信號(hào)中減去所述混合OB成分,以便僅僅提取信號(hào)成分。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器讀出方法,其中通過對(duì)與從布置在所述區(qū)域傳感器各行中的光學(xué)黑色像素讀出的一個(gè)域的OB成分進(jìn)行平均來產(chǎn)生平均OB成分;通過將包含從所述第一曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分的所述信號(hào)電荷,和包含從所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述OB成分的所述信號(hào)電荷相加,產(chǎn)生混合信號(hào);和從所述混合信號(hào)中減去所述平均OB成分,以便僅僅提取信號(hào)成分。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器讀出方法,其中從由所述第二曝光時(shí)間被設(shè)置到的行讀出的所述信號(hào)電荷中獲取塊數(shù)據(jù),并且按照每個(gè)顏色對(duì)所獲取的所述塊數(shù)據(jù)進(jìn)行積分;和基于所述塊數(shù)據(jù)的積分結(jié)果校正顏色成分的比例,從而實(shí)現(xiàn)WB(白平衡)。
16.一種圖像傳感器,該圖像傳感器從其中以矩陣形式布置多個(gè)圖像采集元件的區(qū)域傳感器讀出在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷,所述圖像傳感器包括定時(shí)控制部分,其設(shè)置在時(shí)間長(zhǎng)度上彼此不同的多個(gè)曝光時(shí)間,并且將所述曝光時(shí)間分別分配給所述區(qū)域傳感器的各行;和信號(hào)電荷讀出控制部分,其以所述區(qū)域傳感器的行為單位,讀出在由所述定時(shí)控制部分分配的所述曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的所述信號(hào)電荷,其中以所述區(qū)域傳感器的屏幕為單位,對(duì)由所述信號(hào)電荷讀出控制部分讀出的所述信號(hào)電荷進(jìn)行合成。
17.一種包括區(qū)域傳感器的圖像傳感器,在所述區(qū)域傳感器中,以矩陣形式布置多個(gè)被控制成根據(jù)以行為單位周期性供給的讀出定時(shí)信號(hào)來讀出信號(hào)電荷的圖像采集元件,所述圖像傳感器當(dāng)輸入重置定時(shí)信號(hào)時(shí),將從所述重置定時(shí)信號(hào)到所述讀出定時(shí)的時(shí)期設(shè)置為曝光時(shí)間,然后以行為單位從所述區(qū)域傳感器讀出在所述曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷;以及當(dāng)未輸入所述重置定時(shí)信號(hào)時(shí),將從所述讀出定時(shí)信號(hào)到下一周期的所述讀出定時(shí)的時(shí)期設(shè)置為曝光時(shí)間,然后以行為單位從所述區(qū)域傳感器讀出在所述曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷,其中通過以行為單位控制所述重置定時(shí)信號(hào)的有無,來以行為單位改變所述曝光時(shí)間。
18.一種圖像傳感器,包括區(qū)域傳感器,其中多個(gè)圖像采集元件被布置成矩陣形式;信號(hào)電荷讀出控制部分,其以行為單位從所述區(qū)域傳感器中讀出在所述圖像采集元件中累積的所述信號(hào)電荷;豎直控制部分,其以所述區(qū)域傳感器的行為單位順序地生成所述區(qū)域傳感器的讀出定時(shí)信號(hào),并且將所述讀出定時(shí)信號(hào)輸出到所述信號(hào)電荷讀出控制部分;重置控制部分,其以所述行為單位順序地生成所述讀出定時(shí)信號(hào)的重置定時(shí)信號(hào),并且將所述重置定時(shí)信號(hào)輸出到所述信號(hào)電荷讀出控制部分;和重置屏蔽控制部分,其布置在所述重置控制部分的輸出側(cè),從而以所述行為單位設(shè)置允許輸出所述重置定時(shí)信號(hào)的狀態(tài)和禁止輸出所述重置定時(shí)信號(hào)的狀態(tài),其中所述信號(hào)電荷讀出控制部分當(dāng)提供重置定時(shí)信號(hào)時(shí),將從所述重置定時(shí)信號(hào)到所述讀出定時(shí)信號(hào)的時(shí)期設(shè)置為曝光時(shí)間,然后以行為單位從所述區(qū)域傳感器讀出在所述曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷;以及當(dāng)未輸入所述重置定時(shí)時(shí),將從所述讀出定時(shí)信號(hào)到下一周期的所述讀出定時(shí)信號(hào)的時(shí)期設(shè)置為曝光時(shí)間,然后以行為單位從所述區(qū)域傳感器讀出在所述曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像傳感器,其中所述重置屏蔽控制部分能夠給所述區(qū)域傳感器的所有行任意地設(shè)置允許輸出所述重置定時(shí)信號(hào)的所述狀態(tài)和禁止輸出所述重置定時(shí)信號(hào)的所述狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像傳感器,其中所述重置控制部分能夠任意地設(shè)置所述重置定時(shí)信號(hào)的輸出定時(shí)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像傳感器,其中所述豎直控制部分由移位寄存器構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的圖像傳感器,其中所述重置控制部分由移位寄存器構(gòu)成。
全文摘要
問題在擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)抑制圖片質(zhì)量的惡化。解決問題的手段按照如下方式,圖像傳感器從其中以矩陣形式布置多個(gè)圖像采集元件的區(qū)域傳感器讀出在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷。首先,在設(shè)置多種不同的曝光時(shí)間之后,將這些曝光時(shí)間分別分配到所述區(qū)域傳感器的各行。然后,以所述區(qū)域傳感器的行為單位,讀出在所分配的曝光時(shí)間中在所述圖像采集元件中累積的信號(hào)電荷。然后,以所述區(qū)域傳感器的屏幕為單位合成所讀出的信號(hào)電荷。
文檔編號(hào)H04N5/361GK101057493SQ20058003815
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者小川雅裕, 今村邦博, 西川真由, 秦野敏信 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
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